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RÉSUMÉ
L'article fait un tour d'horizon des techniques et usages de la réalité virtuelle. Sont d'abord introduits les concepts de base de la réalité virtuelle, puis un modèle théorique de l'immersion et de l'interaction est proposé pour un utilisateur d'un système de réalité virtuelle. Suivent les principales interfaces sensori-motrices, disponibles commercialement, et classées en fonction des sens ou des réponses motrices sollicités sans oublier de citer les principales difficultés d'utilisation des interfaces comportementales, d'ordre technique, psychophysique, ergonomique et psychologique. Enfin, l'article aborde les modèles et outils pour la création d'un environnement virtuel, qui peut être défini comme la description informatique du monde synthétique dans lequel évolue l'utilisateur. L'article se termine en exposant les méthodes et outils de création des environnements virtuels, qui dépendent beaucoup du domaine d'application.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Philippe FUCHS : Professeur – École des Mines ParisTech
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Guillaume MOREAU : Professeur – École Centrale de Nantes
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Alexis PALJIC : Chercheur – École des Mines ParisTech
INTRODUCTION
Ce domaine technique et scientifique est désigné par un oxymoron surprenant : « la réalité virtuelle ». Cette association de deux termes a priori opposés n'est pas innocente : le virtuel est-il l'inverse du réel ? Sans rentrer dans un débat philosophique, inapproprié ici, remarquons cependant que le choix entre réel et virtuel se pose à l'ingénieur. Par exemple, en phase de conception d'un produit, l'évaluation des qualités de l'objet peut se faire sur sa représentation virtuelle (grâce à un modèle numérique), ou sur un prototype réel. L'ingénieur est souvent confronté au dilemme suivant :
-
tester virtuellement à partir d'un modèle paramétrable, mais peut-être irréaliste ;
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évaluer un produit réel, mais figé.
Cette problématique n'est pas nouvelle. Mais, depuis l'essor des techniques de réalité virtuelle, elle est plus complexe à étudier, car elle fait intervenir des critères humains subjectifs. Le terme « réalité virtuelle » étant bien établi maintenant, il faut le prendre tel qu'il est, avec quelques risques de confusion ou d'incompréhension, que nous nous efforcerons de dissiper dans cet article. Il est souhaitable de bien définir le domaine qu'il recouvre, et de présenter ses principales applications professionnelles, objectif de la première partie.
En deuxième partie, nous proposons un modèle théorique de l'immersion et de l'interaction, pour un utilisateur d'un système de réalité virtuelle.
En troisième partie sont présentées les principales interfaces sensori-motrices, disponibles commercialement, classées en fonction des sens ou des réponses motrices sollicités.
En quatrième partie, nous exposons les principales difficultés d'utilisation des interfaces comportementales : d'ordres technique, psychophysique, ergonomique et psychologique.
La cinquième partie de cet article aborde les modèles et outils pour la création d'un environnement virtuel, défini comme la description informatique du monde synthétique dans lequel évoluent le (ou les) utilisateur(s). Il s'agit de représenter, à l'aide de l'outil informatique, un monde reproduisant plus ou moins fidèlement la réalité de la forme des objets, leur aspect ou leur mobilité.
On retrouve alors des modèles informatiques, de niveaux d'abstraction différents, pour le développement d'applications de réalité virtuelle. Entre autres :
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les modèles informatiques dédiés à la représentation et au réalisme des objets et entités représentés ;
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des modèles géométriques ;
des modèles d'illumination ;
des modèles d'humains de synthèse à un niveau d'abstraction supérieur.
Enfin, la mise en place technique d'une simulation de réalité virtuelle fait appel à des outils logiciels spécifiques dont les particularités sont exposées en fin d'article.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2001 par Philippe FUCHS, Guillaume MOREAU
DOI (Digital Object Identifier)
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Taxonomie des interfaces de la réalité virtuelle
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2. Interfaçage comportemental
2.1 Concepts de l'immersion et de l'interaction
Nous mettons ici l'accent sur les difficultés que génère tout dispositif de réalité virtuelle. Ces difficultés sont d'ordre technique pour les interfaces, mais aussi d'ordres physiologique, ergonomique et psychologique : ce que tout ingénieur travaillant dans ce domaine ne doit pas ignorer, sous peine d'échec. Malgré l'aspect très technique à première vue de la réalité virtuelle, il ne faut pas oublier que, dans tous les cas, nous souhaitons mettre une personne en immersion et en interaction avec un environnement virtuel.
L'Homme est au centre du dispositif, car l'application virtuelle lui est adressée. Il perçoit son environnement par ses sens, qui sont plus de cinq (voir Nota), malgré le fait que ce nombre soit la valeur la plus répandue dans le public. Après intégration et traitement des informations dans ses centres nerveux (cerveau et moelle épinière), ces derniers transmettent les actions motrices aux muscles squelettiques, ainsi qu'aux muscles oculaires et aux muscles des cordes vocales. Le comportement moteur de l'Homme se traduit principalement par des mouvements, à l'exception notable de la parole.
Le sens kinésthésique est souvent oublié, ainsi que les perceptions proprioceptives des efforts sur le corps.
Le sens du toucher fait partie de la sensibilité cutanée qui englobe le toucher, les perceptions des vibrations, des pressions superficielles et des variations de température.
Toutes les perceptions sensorielles sont à analyser pour déterminer celles qui sont importantes à simuler selon leurs impacts sur l'application visée.
Nous avons fait le choix fondamental d'analyser le processus d'immersion et d'interaction à trois niveaux :
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Interfaçage comportemental
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HURIET (C.) - Images de synthèse et monde virtuel : techniques et enjeux de société. - Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques, Sénat, no 169, 198 p. (1997).
-
(2) - FUCHS (Ph.), MOREAU (G.) - * - Le traité de la réalité virtuelle 3e édition, 5 volumes : « L'Homme et l'environnement virtuel », 410 p., « Interfaçage, immersion et interaction en environnement virtuel », 552 pages, « Les outils et les modèles informatiques des environnements virtuels », 454 p. et « Les applications de la réalité virtuelle », « Les humains virtuels », Les Presses de l'École des Mines de Paris, 324 p., ISBN 2-911762-62-2, 63-0, 64-9 et 65-7, fév. 2006.
-
(3) - LOURDEAUX (D.), BURKHARDT (J.-M.) - La réalité virtuelle pour l'apprentissage humain. - Le traité de la réalité virtuelle, 3e édition, « Les applications de la réalité virtuelle », Les Presses de l'École des Mines de Paris, 324 p., ISBN 2-911762-65-7, fév. 2006.
-
(4) - RABARDEL (P.) - Les hommes et les technologies, une approche cognitive des instruments contemporains. - Armand...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Eldim http://www.eldim.fr
vrpn http://www.cs.unc.edu/Research/vrpn/index.html
h-anim http://www.h-anim.org
Goalem http://www.golaem.com
HAUT DE PAGE
Laval Virtual, a lieu tous les ans à Laval (France) http://www.laval-virtual.org/
IEEE VR : conférence internationale sur la réalité virtuelle
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Association : AFRV, Association...
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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