Réalité virtuelle - Définition

Interfaçage

La réalité virtuelle est mise en place par différents moyens d'interfaces spécifiques. Les principales interfaces visuelles sont :

• Workbench: Dispositif de type "table à dessin" constitué de 1 ou 2 écrans permettant un travail de conception simple et à échelle 1 pour des prototypes virtuels de taille inférieure à 1m3, ceci avec une immersion performante
• Salle immersive sphérique ou cubique (CAVE, SASCube , constituées d'écrans de rétroprojection ou de projection directe stéréoscopiques et synchronisés. L'utilisateur est immergé dans une pièce où les murs, le sol et/ou le plafond sont des images projetées qui constituent un environnement géométriquement cohérent. Par un système de capture de position du visiteur, la perspective est recalculée en temps réel pour respecter son point de vue.
• Ecran stéréoscopique, avec ou sans la tête traquée de l'observateur : l'utilisateur voit la scène virtuelle en vision stéréoscopique, les deux points des deux images stéréoscopiques doivent correspondre aux points de vue des yeux de l'observateur. Si la tête de l'observateur est traquée, les images sont recalculées en temps réel pour correspondre à son point de vue. L'utilisateur est équipé de lunettes qui cachent alternativement la vision d'un œil puis de l'autre, l'ordinateur s'occupe d'afficher l'image correspondante de manière synchrone.

Les interfaces sensorielles : visuelles, sonores, tactiles, olfactives et à simulation de mouvement permettent à l'utilisateur de percevoir le monde virtuel et d'y être immergé. Pour interagir avec l'environnement virtuel l'utilisateur peut employer des interfaces motrices telles que les capteurs de localisation, les interfaces spécifiques de localisation corporelle et les interfaces manuelles motrices. Les interfaces à retour d'effort sont des interfaces sensori-motrices, qui permettent d'interagir avec l'environnement virtuel et qui permettent de le percevoir simultanément, (volume 2 "L'interfaçage, l'immersion et l'interaction" du "Traité de la réalité virtuelle").

Finalité et définitions

Ce paragraphe explique la finalité de la réalité virtuelle et en donne une définition technique pour clarifier son domaine. Cette définition et cette finalité proviennent, entre autres, de discussions au sein du conseil d'administration de l'AFRV et du comité de rédaction du « Traité de la réalité virtuelle », à partir des acceptions communément admises par la communauté scientifique internationale. Même si des définitions voisines continuent d’exister, il existe aujourd’hui un consensus de fait dans la communauté scientifique internationale concernant la réalité virtuelle. En témoignent plusieurs grandes manifestations scientifiques internationales traitant de «Virtual Reality». Après avoir étudié l’objectif commun de toutes les applications en réalité virtuelle, nous pouvons affirmer que  :

La finalité de la réalité virtuelle est de permettre à une personne (ou à plusieurs) une activité sensori-motrice et cognitive dans un monde artificiel, créé numériquement, qui peut être imaginaire, symbolique ou une simulation de certains aspects du monde réel, [Fuchs, 1996], [CRTRV, 2004].

Définition technique

Une définition plus technique de la réalité virtuelle va s’attacher à caractériser le domaine. Deux mots sont la clef de voûte de la réalité virtuelle : l’immersion et l’interaction. La définition technique de la réalité virtuelle est [Arnaldi e.a., 2003] :

La réalité virtuelle est un domaine scientifique et technique exploitant l’informatique (1) et des interfaces comportementales (2) en vue de simuler dans un monde virtuel (3) le comportement d’entités 3D, qui sont en interaction en temps réel (4) entre elles et avec un ou des utilisateurs en immersion pseudo-naturelle (5) par l’intermédiaire de canaux sensori-moteurs.

Cette définition introduit une terminologie nécessitant quelques explications :

1. il faut évidemment exploiter les potentialités de l’informatique, matérielles et logicielles, pour réaliser techniquement un environnement virtuel interactif qui puisse être interfacé avec l’utilisateur. La simulation est dynamique : les entités (objets, personnages virtuels, etc.) sont animées en temps réel suivant des lois physiques (mécaniques, optiques, acoustiques, etc.) et des lois comportementales (psychologiques, sociales, affectives, etc.)

2. nous exploitons des interfaces matérielles de la réalité virtuelle, que nous appelons «interfaces comportementales». Elles sont composées «d’interfaces sensorielles», «d’interfaces motrices» et «d’interfaces sensori-motrices». Les interfaces sensorielles informent l’utilisateur par ses sens de l’évolution du monde virtuel. Les interfaces motrices informent l’ordinateur des actions motrices de l’homme sur le monde virtuel. Les interfaces sensori-motrices informent dans les deux sens. Le nombre et le choix de ces interfaces dépendent de l’objectif poursuivi de l’application ;

3. il faut créer un monde virtuel interactif et en temps réel. La création d’un monde virtuel est une problématique majeure de la réalité virtuelle : la modélisation, la numérisation et le traitement informatique du monde virtuel. Nous pouvons noter le cas particulier d’associer un monde réel avec un monde virtuel (techniques de la réalité augmentée) ;

4. l’interaction en temps réel est obtenue si l’utilisateur ne perçoit pas de décalage temporel (latence) entre son action sur l’environnement virtuel et la réponse sensorielle de ce dernier. Cette contrainte est difficile à satisfaire. A défaut, on peut chercher à ne point infliger de perturbations au sujet par ce décalage temporel, même s’il le perçoit ;

5. l’utilisateur doit être en «immersion pseudo-naturelle» la plus efficace possible dans le monde virtuel. L’immersion ne peut être naturelle car nous avons appris à agir naturellement dans un monde réel et non virtuel (des incohérences sensori-motrices sont créées, d’où le terme pseudo). Cette sensation est une notion en partie subjective qui dépend de l’application et du dispositif utilisé (interfaces, logiciels, etc.).

Les concepts d’immersion et d’interaction doivent être bien définis et analysés à plusieurs niveaux. Les deux conditions, interaction et immersion, sont rarement réalisables «parfaitement» par rapport à l’application envisagée. Par contre, elles doivent être en partie réalisées, même modestement, pour parler d’un système basé sur les techniques de réalité virtuelle.

Un extrait du chapitre 1 des volumes du Traité de la réalité virtuelle (www-caor.ensmp.fr/interlivre) présente plus en détail le domaine RV.

[Arnaldi e.a., 2003] B. Arnaldi, P. Fuchs et J. Tisseau. Chapitre 1 du volume 1 du traité de la réalité virtuelle. Les Presses de l’Ecole des Mines de Paris (2003).

[CRTRV, 2004] CRTRV (2004). Le comité de rédaction du traité de la réalité virtuelle. Dossier de présentation du TRV3.

[Fuchs, 1996] P. Fuchs. Les interfaces de la réalité virtuelle. Les Presses de l’Ecole des Mines de Paris (1996). ISBN 2-9509954-0-3.