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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 :
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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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Concepts et applications
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6. Outils
6.1 Modeler en 3D
Les méthodes et outils de création des descriptions géométriques des environnements virtuels dépendent beaucoup du domaine d'application.
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Modeler la réalité
Certains métiers ont besoin de modeler l'existant. En effet, pour certains domaines, des éléments de grande échelle d'un environnement réel devront être numérisés.
Exemples• L'architecture ou l'archéologie doivent souvent situer des modèles 3D : un projet d'immeuble en conception, dans un quartier de la ville, ou une poterie à situer sur un site de fouilles ou une excavation en plein air.
• L'usine numérique a également l'usage de ces modèles d'environnements dits « tels que construits », afin de capter la réalité d'un bâtiment et des installations dans une usine et d'y faire des simulations de fonctionnement.
La réalisation de ces modèles à grande échelle porte le nom de cartographie 3D. Elle repose sur deux techniques principales : la photogrammétrie et la lasergrammétrie.
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Outils créatifs
Les objets en cours de conception sont issus de l'imagination du concepteur. On a dans ce cas besoin d'outils permettant d'exprimer numériquement cette créativité, artistique ou d'ingénierie. Ces outils sont appelés modeleurs 3D.
On distingue principalement deux types de modeleurs :
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ceux orientés CAO ;
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ceux orientés création artistique.
Les modeleurs CAO s'intègrent dans une procédure industrielle de conception de produits manufacturés. Les modeleurs artistiques sont utilisés dans des domaines où l'apparence visuelle est importante, sans requérir la rigueur que nécessite la conception d'un produit.
Pour ces derniers, les industries principales sont celles des jeux vidéo, ou encore des effets spéciaux au cinéma, afin de produire des éléments de décor ou des personnages en 3D. Pour la réalité virtuelle, les deux types d'outils sont utilisés, car celle-ci a des applications tant dans les domaines industriels qu'artistiques.
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Un modeleur 3D offre à l'utilisateur une interface lui permettant de mettre en forme des objets 3D et les visualiser. Les fonctionnalités de base, sans être exhaustif, sont :
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l'assemblage...
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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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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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