Force communicative avec le public

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Différences Réalité Virtuelle / Réalité Augmentée

Depuis quelques années déjà, ces deux technologies suscitent l’intérêt de la part du public et des professionnels. Néanmoins, on peut remarquer à travers les différents articles et publications sur internet qu’il existe de nombreuses confusions à ce sujet. Ces deux termes sont souvent confondus alors qu’ils sont bien différents.
La réalité virtuelle et la réalité augmentée ont beaucoup de choses en commun. Elles ont toutes les deux la particularité remarquable d’altérer notre perception du monde, mais c’est sur la perception de notre présence qu’elles diffèrent.
Le sentiment de présence dans un environnement virtuel se manifeste dans le fait de réagir physiquement, psychologiquement et émotionnellement dans celui-ci, comme si les évènements et objets virtuels présentés étaient réels.
Alors que la réalité virtuelle permet de transposer un utilisateur dans un environnement entièrement virtuel en coupant sa perception du monde extérieur (cf. : définition Partie I: 1.a), la réalité augmentée quant à elle propose une expérience bien différente. Elle vient ajouter des couches d’information virtuelles au-dessus de l’environnement physique réel. Ces informations, calculées préalablement par un ordinateur, sont rendues visibles par l’intermédiaire d’un visiocasque, un écran ou tout autre système de projection.
Rien de mieux pour illustrer le principe de réalité augmentée que de parler du succès récent de l’application Pokémon Go. Grâce à cette application, des objets virtuels tels que les Pokémons vont être rendus visibles sur l’écran de notre smartphone. Ces objets virtuels viennent donc se superposer au monde réel créant ainsi cette interaction entre les deux.
Entre VR et AR on entend également aujourd’hui parler de réalité mixte. De la même manière que la réalité augmentée, l’utilisateur dispose d’un casque qui lui permet de visualiser des informations digitales par-dessus son environnement. Mais la différence réside dans le fait que les équipements de réalité mixte permettent d’interagir avec ces objets virtuels et de les modifier. On peut notamment parler du système Hololens par Microsoft qui permet de visualiser des hologrammes interactifs par l’intermédiaire de lunettes.
Dans un article, P. Milgram définit la réalité mixte comme un continuum réalité-virtualité qui relie le purement réel au purement virtuel. Le schéma ci-dessous1 montre cette relation entre le réel et le virtuel par l’intermédiaire de ce continuum.
Alors que la réalité virtuelle propose un contenu à forte dominante virtuelle, la réalité augmentée se rapproche d’un contenu où le monde réel a une place majoritaire. La réalité mixte vient alors occuper l’espace entre les deux.
Pour résumer, on peut dire que :
Réalité virtuelle: Immerge l’utilisateur dans un environnement complètement artificiel.
Réalité Augmentée: Ajoute une couche d’informations virtuelles au monde réel afin d’ « augmenter » ce dernier.
Réalité Mixte: Insère des objets numériques dans le monde réel tel que l’utilisateur puisse interagir directement avec ceux-ci.

Militaire

La réalité virtuelle, dans le secteur militaire, tient une place importante depuis les années 80. Elle permet de développer toutes sortes de scénarios et simulations sur lesquels les soldats peuvent s’entrainer. La RV est une aide précieuse dans le cadre d’entrainements au combat ou d’autres situations dangereuses dans lesquelles les soldats doivent apprendre à réagir de façon rapide et appropriée.
Une simulation de réalité virtuelle permet à l’utilisateur de s’entrainer sans risque. Il peut ainsi reproduire plusieurs fois un même scénario, avec des simulations basées sur des évènements réels, dans un contexte parfaitement contrôlé. Cette méthode d’entrainement a également pour avantage d’être moins couteuse que des simulations en situation réelle, spécialement celles concernant des véhicules. Même si le développement de ces technologies reste cher, il permet de faire des économies sur le long terme.
Les premiers exemples de casque utilisés dans l’armée ne servaient pas à visualiser des environnements virtuels. Ils étaient connectés à une caméra, disposée sur un moteur, qui pouvait détecter les mouvements de la tête. L’utilisateur, en portant ce casque, pouvait ainsi contrôler les mouvements de la caméra en tournant sa tête dans différentes directions. L’une des premières utilisations de cette technique a été réalisée par Bell Helicopter Comapny qui eut l’idée de disposer une caméra infrarouge sous un hélicoptère. Grâce à celle-ci, le pilote pouvait jeter un œil au terrain situé sous son véhicule pendant un vol de nuit, lui permettant ainsi de se poser en toute sécurité, même dans des conditions difficiles.
Aujourd’hui, les utilisations de la réalité virtuelle dans le secteur militaire sont encore plus variées. Elles permettent par exemple 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.

Industrie

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.
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.
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 : « 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.
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.
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

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 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.

Table des matières

Introduction générale
PARTIE I : La Réalité Virtuelle
Introduction
1. Origines de la Réalité Virtuelle
a. Tentative de Définition
b. Origine du terme Réalité Virtuelle
c. Histoire brève de la Réalité Virtuelle
d. Différences Réalité Virtuelle/Réalité Augmentée
2. Quelques champs d’application de la VR
a. Militaire
b. Industrie
c. Enseignement
3. Fonctionnement des Casques nouvelle Génération
a. Stéréoscopie
b. Écrans et Lentilles
c. Systèmes de tracking et manettes
4. Influence du secteur vidéo ludique
a. Les débuts de la VR dans le jeu vidéo
b. Une évolution progressive
Conclusion
PARTIE II : Architecture et Représentation
Introduction
1. La Représentation de l’ Architecture
a. La Représentation : Une évolution du statut de l’Architecte
b. Les Fonctions de la Représentation en Architecture
c. Le sens d’une Représentation
2. La perspective : une imitation du réel ?
a. L’intégration du point de vue du spectateur dans la représentation
b. Force communicative avec le public
c. Une évolution de l’image  Force communicative avec le public
3. La Réalité Virtuelle : le corps et l’ espace
a. Le sentiment de présence
c. Le spectateur acteur
Conclusion
PARTIE III : La Réalité Virtuelle et l’Architecture
Introduction
1. Mise en place de l’ outil VR en Architecture
a. Une arrivée progressive
b. Les Moteurs de jeux
c. Les logiciels de Texturing
2. Une évolution des pratiques
a. Mutualisation des savoir-faire
b. Attrait du public
c. Les enjeux de la communication VR en Architecture
Conclusion générale Médiagraphie
Remerciements

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