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de visualiser des champs de bataille et de déterminer des stratégies de combat en temps réel. C’est par exemple le cas avec The Dragon Battlefield
Visualization System.
Il est également surprenant de noter que l’armée a déjà travaillé à plusieurs reprises avec des studios de jeux vidéo. Cette collaboration ayant pour objectif de créer des scénarios toujours plus réalistes et immersifs.
Pandemic Studios, entreprise qui a été notamment responsable du
développement de la célèbre série de jeux vidéo Star Wars : Battlefront, a créé une simulation complexe ou les soldats pouvaient s’entrainer en équipe. Cette simulation fonctionnait sur une Xbox et prenait place dans des environnements urbains ou les équipes devaient remplir une série d’objectifs. Pandemic Studios diffusera par la suite une version commerciale de cette simulation sous le nom de Full Spectrum Warrior en 2004.
Le secteur de l’industrie n’a pas tardé à adopter la technologie du CAVE peu de temps après sa création. Cette technologie permet d’interagir avec des objets 3D dans un système complètement immersif. De nombreux modèles existent, mais la première version du CAVE est composée d’une pièce d’environ 3 mètres de côté. Une image représentant un environnement virtuel est projetée sur chaque face du cube. L’utilisateur se positionne à l’intérieur du cube de façon à être immergé dans cet environnement. L’utilisateur dispose également de lunettes avec des capteurs qui permettent de déterminer les mouvements de sa tête. L’image projetée sur les faces du cube va ainsi s’adapter et bouger en fonction des mouvements de la tête de l’utilisateur.
Cette technologie dispose de nombreux avantages par rapport aux les casques de réalité virtuelle. Elle permet à l’utilisateur de visualiser des objets virtuels et physiques simultanément. L’utilisateur peut ainsi conserver la perception de son corps et de ses mains au sein de l’environnement immersif. Le CAVE permet également d’avoir recours à plusieurs utilisateurs au même moment.
Industrie
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Grâce au CAVE, les ingénieurs peuvent tester leurs prototypes sans avoir à les réaliser en maquette physique. Même si les dispositifs de CAVE restent très chers (entre 1 et 5 millions d’euros en moyenne), ils constituent un investissement qui sera amorti sur la durée. En évitant de réaliser des maquettes physiques à chaque étape du prototypage, le CAVE reste un gain de temps et d’argent conséquent. D’après David Defianas, expert en réalité virtuelle chez PSA Peugeot Citroën, ces économies « permettent de s’affranchir des seuls calculs ».
« Déjà, si je dois faire une simulation de crash, je ne vais pas mettre
un être humain dans la voiture. Et puis, je vais vous assoir virtuellement dans une voiture que je suis en train de concevoir, vous aurez un ressenti tout de suite et vous pourrez émettre un jugement immédiatement, vous pourrez la toucher, avec des techniques de retour d’effort, alors que je ne dispose d’aucune pièce physique. »1
Après avoir fait ses preuves durant de nombreuses années, la technologie du CAVE pose aujourd’hui la question de la conception à distance. Comme il s’agit d’un système permettant de faciliter les prises de décisions, il pourrait être intéressant de voir plusieurs ingénieurs discuter autour d’un prototype en 3D aux quatre coins du globe.
1 Extrait de l’article : http://lexpansion.lexpress.fr/high-tech/comment-la-realite-virtuelle- est-entree-dans-les-entreprises-francaises_1723490.html
Représentation du sytème CAVE Crédit image: © Visbox, Inc. | CAVE Systems
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Depuis quelques années déjà, de nouvelles pratiques pédagogiques apparaissent en utilisant des outils de réalité virtuelle. Ces nouvelles méthodes exploitent les qualités immersives des dispositifs de VR pour les mettre au service de l’enseignement. À la manière des simulations militaires, la réalité virtuelle est utilisée, par exemple, pour placer les étudiants dans des scénarios de la vie professionnelle. Des scénarios qui sont souvent difficiles ou onéreux à mettre en place dans le cadre des études. On en retrouve des exemples aux États-Unis, mais également en France.
Des compagnies comme zSpace, Alchemy VR ou Immersive VR
Education s’activent à produire du contenu et des outils supportant
la réalité virtuelle, à destination des écoles et des enseignants. Une grande partie du contenu proposé était premièrement centré sur des sujets comme la biologie, l’anatomie, la géologie ou encore l’astronomie. Une expérience du nom de World of Comenius project, a été menée dans une école de République tchèque. Cette expérience proposait des cours de biologie à l’aide d’un casque Oculus Rift DK2 couplé au Leap Motion controller. Dans cette application, les étudiants sont transportés dans une classe virtuelle où est disposé un squelette interactif. Grâce au Leap Motion, les étudiants sont en mesure de manipuler tous les éléments du squelette en utilisant leurs mains.
En France, le programme Virtualteach a été lancé il y a quelques années lors d’un appel à projets du ministère de l’Éducation nationale. Ce programme comprend aujourd’hui une dizaine de lycées pilotes en France, qui testent ces nouvelles manières d’enseigner. Le projet est coordonné par le centre de recherche et développement CLARTE qui conçoit des dispositifs et logiciels de 3D immersives pour les élèves des lycées. Selon Thomas Lopez, chef du projet Virtualteach chez CLARTE :
Enseignement
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« La réalité virtuelle permet d’explorer les nouvelles façons
d’apprendre, et de travailler sur la mémoire kinesthésique, la mémoire du ressenti »1
Deux dispositifs ont déjà été conçus pour ce programme : La
V-Station et le V-Screen. Le V-Screen se compose d’un écran géant, d’un
vidéoprojecteur qui diffuse des images stéréoscopiques et des lunettes qui permettent de visualiser ces images. Il permet aux élèves de la filière d’interagir et de visualiser avec des environnements virtuels de taille réelle. Il propose des scénarios de chantiers qui immergent les élèves dans un contexte professionnel. « Ce système est très adapté à
la formation aux gestes professionnels, par exemple pour les métiers du bois ou de la charpente »2 explique Thomas Lopez.
Le projet Google Expedition est également un exemple en matière d’éducation. Il permet aux enseignements d’emmener les élèves dans des lieux où ils n’auraient pas pu aller jusqu’alors. Il est aussi très intéressant économiquement, car il utilise le Google Cardboard qui est, aujourd’hui, l’alternative la plus économique en matière d’expérience de réalité virtuelle. Ce projet propose aux élèves des vues à 360° des endroits les plus insolites de la planète. L’application Mars is a Real
Place VR, propose également de découvrir le paysage martien en
gardant les pieds sur Terre.
Pour certains, ces nouvelles méthodes d’enseignement seraient une réponse au manque de stimuli intellectuel de l’enseignement « traditionnel ». Elles permettraient aux enfants de découvrir des sujets de façon plus ludique et interactive avec des outils de leur époque.
1 Extrait de l’article : http://www.letudiant.fr/educpros/enquetes/quand-la-realite-vir- tuelle-augmente-l-enseignement.html 2 Ibid.
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Tout au long de leur histoire, les supports de réalité virtuelle ont pris différentes formes selon les domaines auxquels ils étaient appliqués. Le Kickstarter de l’Oculus Rift en 2012 a participé à l’émergence d’une nouvelle génération de casques de réalité virtuelle. On a, de la même manière que les générations de console de jeux vidéo, une nouvelle génération de dispositifs destinés à supporter la VR, mais cette fois-ci dans un cadre vidéo ludique. Cette nouvelle génération doit s’adapter au marché du jeu vidéo et donc suivre des contraintes budgétaires pour être économiquement viable. En effet, ces casques doivent être accessibles au plus grand nombre.
Entre Sony, HTC ou encore Facebook, de nombreuses entreprises travaillent aujourd’hui pour proposer leur version de casque de VR. Tous disposent d’un fonctionnement similaire. J’ai donc décidé de parler de cette génération, en expliquant les principes de fonctionnement des casques Oculus Rift, HTC Vive et plus récemment
Playsation VR, qui sont devenus en quelque sorte des icônes de cette
génération d’appareil.
3 FONCTIONNEMENT DES CASQUES NOUVELLE
GÉNÉRATION
À gauche: HTC Vive fabriqué par la société HTC en colaboration avec Valve Corporation À droite: Oculus Rift DK2 fabriqué par la socité Oculus, filiale de Facebook
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Stéréoscopie
La 3D stéréoscopique est une méthode utilisée pour donner une illusion de profondeur à une image ou à une vidéo. Cette illusion est rendue possible en s’appuyant sur notre vision binoculaire. C’est-à- dire que nos yeux produisent deux images différentes d’un même sujet. Ces deux images sont générées avec un décalage de 65mm qui correspond à la moyenne de la distance entre les deux pupilles chez un être humain adulte. C’est notre cerveau qui vient ensuite recomposer ces deux images pour en restituer distances et profondeur.
Le principe de la stéréoscopie est certainement apparu avant l’invention de la photographie. Des dessins datant du XVIe siècle, réalisés par le peintre Jacopo Chimenti, représentent un même sujet sous deux angles de vue légèrement décalée. Ces deux dessins mis côte à côte s’adaptent respectivement à la position de l’œil gauche et de l’œil droit (Illustration). Même si rien ne permet d’attester que ces dessins aient été réalisés dans le but de restituer une image en relief, elles restent cependant une mise en application des principes de la vision binoculaire découverts deux siècles plus tôt par Léonard de Vinci.
Depuis la découverte de ce phénomène, l’application du principe de la stéréoscopie a pris de multiples formes. L’une des plus célèbres est la représentation en Anaglyphe. Deux prises de vue capturées avec
Jacopo Chimenti Crédit image: © Handbuch der Stereoskopie, Berlin-Leipzig 1927
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un écart correspondant à 65mm sont ensuite recomposées dans un même cadre. Pour que nos yeux puissent interpréter l’image, il faut respectivement que la prise de vue correspondant à l’œil gauche soit uniquement interprétée par l’œil gauche et l’image captée pour l’œil droit, interprétée par l’œil droit. Pour se faire, un traitement sur les deux images va être réalisé avant de les recomposer. Pour rappel, la restitution d’images et de vidéos se fait à partir des couleurs rouge, verte et bleue, plus communément appelées RVB. Afin de faire la différence entre les deux prises de vue, on va supprimer sur l’image correspondant à l’œil gauche les couleurs bleue et verte pour ne garder que le rouge, et inversement sur la vue de droite où l’on va retirer le rouge pour ne conserver que les couleurs bleue et verte. Cette image, une fois recomposée, va pouvoir être interprétée à l’aide de lunettes possédant deux filtres de couleur : un filtre rouge pour l’œil gauche et un filtre cyan pour l’œil droit, le cyan étant la couleur résultante de la somme du vert et du bleu. Ce procédé, bien que très simple à produire, entraine une fatigue visuelle importante lors d’une exposition prolongée. De plus, il dégrade de façon significative les couleurs de l’image observée.
Un autre procédé bien plus abouti est utilisé de nos jours dans les salles de cinéma pour les projections en 3D : la projection en lumière polarisée. Ce procédé s’appuie sur une des caractéristiques physiques
Principe de la Stéréoscopie Anaglyphique Crédit image: © Arte
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de la lumière qui a la particularité de se déplacer dans l’espace sous la forme d’ondes. Les ondes lumineuses peuvent être polarisées, c’est-à- dire orientées dans l’espace. Pour restituer une image stéréoscopique grâce à ce système, il faut se munir de deux projecteurs, chacun d’entre eux possédant un filtre polarisant. Le projecteur de gauche va projeter l’image filmée à gauche en le polarisant à l’horizontale et le projecteur de droite va projeter l’image de droite, polarisée à la verticale. Des lunettes polarisantes sont utilisées par le spectateur pour visualiser ces images. Le filtre gauche des lunettes ne laisse passer que les ondes horizontales et le filtre de droite uniquement les verticales. Le cerveau interprète ensuite ces images pour redonner l’illusion du relief.
Dans le cas des casques de réalité virtuelle, un autre procédé est mis en place. De la même manière que les systèmes précédents, deux prises de vues différentes vont être effectuées par des caméras physiques ou virtuelles afin de restituer les deux images. Sauf que cette fois-ci, les deux images ne vont pas être assemblées pour être projetées sur un même écran. L’image captée pour l’œil droit va être uniquement visualisée par l’œil droit et l’image de gauche seulement par l’œil gauche. Le principe utilisé ici se rapproche plus du fonctionnement naturel de la vue et tous les casques disponibles actuellement sur le marché utilisent ce procédé. Malheureusement, la forte proximité entre l’écran et les yeux entraine d’autres problèmes que nous allons voir dans le paragraphe suivant.
Dans cette expérience de réalité virtuelle, les utilisateurs ne regardent pas directement un écran situé devant eux, mais utilisent un casque qui projette une petite image pour chaque œil. Le cerveau rassemble ensuite ces deux images pour créer une expérience visuelle en trois dimensions. C’est le principe de la stéréoscopie évoqué précédemment.
Une des prouesses technologiques de ces casques réside dans