La réalité virtuelle

Du mécanique au numérique

Depuis toujours, l'homme aspire à s'évader de la vie quotidienne. Avant l'arrivée de l'ordinateur, des créateurs du milieu cinématographique, des ingénieurs et des artistes ont imaginé des dispositifs surprenants afin de recréer des environnements artificiels fonctionnels.

Du mécanique au numérique présente quelques inventions qui ont contribué, directement ou indirectement, à l'émergence des mondes virtuels numériques.

1900 : Le Cinéorama ballon

Conçu par Raoul Grimoin-Sanson, le Cinéorama propose aux spectateurs d'admirer une vue de l'horizon sur 360°, comme s'ils effectuaient un réel voyage en ballon. Les spectateurs, placés au centre d'une fausse nacelle, pouvaient survoler Paris grâce à un film présenté à l'aide de 10 projecteurs sur un écran circulaire de 330 pieds de longueur. La prise du panorama cinématographique a été réalisée en filmant la montée d'un ballon à partir de sa nacelle. Le film a ensuite été coloré à la main. Après seulement quelques représentations, le Cinéorama ballon a été interdit à cause du risque élevé d'incendie qu'il représentait.

1900 : Le Maréorama

Le Maréorama est un simulateur imposant qui permettait aux spectateurs d'effectuer une croisière de Nice à Constantinople, en passant par Venise. De chaque côté du navire, deux toiles de 40 pieds de hauteur par 2 500 pieds de long dévoilaient le panorama. Il aura fallu une année au peintre Hugo d'Alesi afin de peindre ces toiles. En plus d'admirer le paysage, les faux voyageurs pouvaient expérimenter le roulis et le tangage de l'embarcation.

1928 : Premier simulateur de vol mécanique

Conçu par Edwin Albert Link, le simulateur Link est le précurseur des simulateurs de vol modernes. Link s'inspira des connaissances acquises à l'usine de fabrication de pianos et d'orgues de son père. Pour arriver à reproduire les mouvements d'un avion, il eut l'idée d'utiliser des soufflets d'orgue. Le simulateur, breveté en 1929, reproduisait un cockpit fabriqué en bois. Malgré son intérêt, l'armée américaine ne disposait pas du budget nécessaires pour acquérir les simulateurs Link.

En 1934, l'aviation de l'armée américaine a reçu l'ordre de livrer le courrier dans tous les États-Unis. En quelques jours, 5 pilotes sont décédés à cause de leur manque d'expérience en vol aux instruments, indispensable la nuit et par mauvais temps. C'est à ce moment que les simulateurs Link ont été acquis par l'armée afin d'éviter d'autres pertes humaines. Pendant la Seconde Guerre mondiale, le simulateur Link aida à la sélection des candidats au poste de membre d'équipage.

1960 : Premier système vidéo de réalité virtuelle

C'est l'inventeur Morton Heilig qui eut l'idée de mettre au point cette surprenante machine. Cet homme de cinéma fut inspiré par le Cinérama, qu'il découvrit en 1952. Heilig se demanda alors pourquoi se contenter d'une image en deux dimensions qui ne remplit que 18 % du champ visuel alors qu'on pourrait occuper 100 % du champ visuel avec une image en trois dimensions.

Le Sensorama Simulator, breveté en 1962, était doté d'un système vidéo 3D produit par des caméras 35 mm juxtaposées. L'utilisateur, assis sur un siège vibrant, pouvait expérimenter un parcours à motocyclette à travers la ville de New York. L'expérience était accompagnée de vent, d'odeurs de nourriture et de sons stéréophoniques. Malgré ses efforts, Heilig ne fut pas pris au sérieux et ne réussit jamais à commercialiser son système.

1966 : Premier casque de visualisation

Inspiré par une des inventions de Morton Heilig (un appareil de télévision stéréoscopique monté sur un casque), Ivan Sutherland, alors professeur à l'Université d'Utah, crée un casque de visualisation en disposant de chaque côté de la tête un écran à tube (CRT). Les images sont réfléchies dans les yeux de l'utilisateur à l'aide d'un jeu de miroirs. Les tubes de l'époque étant très lourds, Sutherland utilise un bras mécanique pour les porter. Des potentiomètres permettaient de mesurer la direction du regard de l'utilisateur. C'est en travaillant sur ce projet que Sutherland commence à concevoir un générateur de scènes à l'aide d'un calculateur informatique.

1968 : Création de la firme Evans & Sutherland

Ivan Sutherland fonde, avec David Evans, la compagnie Evans & Sutherland. Ces deux pionniers de l'informatique croyaient que l'ordinateur pouvait être utilisé comme simulateur d'entraînement.

Evans & Sutherland produit ses premiers générateurs de scènes vers 1973. Ces générateurs ne fournissaient que des scènes simples, comportant de 200 à 400 polygones (un modèle 3D détaillé comporte plusieurs millions de polygones). Les images ainsi générées pouvaient se succéder à une vitesse d'environ 20 images par seconde. Les scènes comportant davantage de détails demandaient plus de temps de calcul, ralentissant ainsi la vitesse de l'animation.

1981 : Invention du gant de données

Thomas Zimmerman, un jeune passionné de musique électronique, envisage la possibilité d'utiliser un gant pour capter les accords joués sur sa guitare, afin de les enregistrer dans son ordinateur. Avec l'aide de Jaron Lanier, le mécanisme de Zimmerman est considérablement amélioré. Lanier venait tout juste de fonder la première entreprise commerciale en réalité virtuelle : VPL (Visual Programming Language).

Appelé DataGlove, le premier gant de données, commercialisé par VPL en 1987, est fait de lycra. La lumière est transmise par des fibres optiques (placées le long des doigts) entre une diode électroluminescente (émetteur de lumière) et un phototransistor (récepteur de lumière).

1981 : Casque de visualisation à cristaux liquides

La NASA commence à développer le premier système de réalité virtuelle destiné à l'entraînement des astronautes. Les ingénieurs de la NASA créent le prototype d'un casque de visualisation à cristaux liquides (LCD). Appelé VIVED (pour Virtual Visual Environment Display), le casque utilise la technologie des LCD du premier Watchman commercialisé par Sony, auquel est ajouté un système optique spécial. Vers 1985, la NASA ajoute à son système de réalité virtuelle le DataGlove de VPL.

1988 : Premier système capable de traiter des sons 3D

Scott Fisher et Elizabeth Wenzel créent, au centre AMES de la NASA, le premier système capable de manipuler jusqu'à quatre sources sonores. Le Convolvotron développé par la firme CRE (Crystal River Engineering) permet de positionner les sources sonores dans l'espace en fonction des mouvements de l'utilisateur. Les sons restent localisés même si l'utilisateur tourne la tête.

Ce dispositif vient s'ajouter au système de réalité virtuelle développé par la NASA pour l'entraînement des astronautes. Appelé VIVED, le projet change de nom et devient le projet VIEW (Virtual Interface Environment Workstation).

1989 : Premier gant de données destiné aux consommateurs

En 1989, Mattel lance le premier gant de données destiné au grand public. Conçu par VPL Research pour la console de jeux NES (Nintendo Entertainment System), ce gant est vendu un peu moins de 100 $ aux États-Unis. Plus d'un million de PowerGlove ont été vendus.

Le PowerGlove fut retiré du marché faute de jeux. En effet, Nintendo avait conçu seulement deux jeux qui exploitaient les capacités du gant. Tous les autres jeux de Nintendo pouvaient fonctionner avec le PowerGlove, mais en l'utilisant seulement comme manette de jeu conventionnelle.

1991 : La voûte d'immersion

CAVE™ est un système de réalité virtuelle basé sur la projection d'images. Ce système a été créé à l'Université de l'Illinois à Chicago par Carolina Cruz-Neira, Dan Sandin et Tom DeFanti, aidés par les étudiants et le personnel du laboratoire EVL (Electronic Visualization Laboratory). Aussi appelé voûte d'immersion, ce système permet une immersion totale dans une pièce cubique. Le monde virtuel est projeté sur quatre surfaces : 3 murs et au sol. Placé au centre de cette pièce, l'utilisateur peut interagir avec le monde virtuel grâce à une manette et voir en 3D grâce à des lunettes spéciales. Le système CAVE™ est lancé officiellement au SIGgraph (Special Interest Group on Computer Graphics) en 1992. Le système CAVE™ est commercialisé par la compagnie Fakespace Systems.