La réalité virtuelle

Quelques exemples d'application

Au début des années 1990, on ne trouvait aucune application commerciale de réalité virtuelle en dehors des domaines militaire et de la recherche scientifique : le matériel nécessaire était encore en développement. Dix ans plus tard, les utilisateurs de systèmes de réalité virtuelle se comptaient en centaines de milliers à travers le monde. D'ailleurs, la société montréalaise CAE, un important concepteur de simulateurs d'entraînement, a su se positionner sur le marché mondial comme un des leaders de l'industrie.

Bien sûr, les domaines du divertissement et des simulateurs d'entraînement sont des champs d'application pour lesquels les bénéfices sont évidents. L'industrie du jeu y trouve une source de revenus importante et les domaines ayant recours à des simulateurs d'entraînement (comme l'aviation civile, la NASA ou encore la sphère militaire) réalisent des économies substantielles en évitant la construction de prototypes très coûteux.

Quelques exemples d'application présente brièvement quatorze applications de réalité virtuelle moins connues du grand public. Certaines sont encore à l'état de projet de recherche alors que d'autres sont déjà en cours d'utilisation.

Art et Culture

• Virtual Reality Notre-Dame

Le projet VRND (Virtual Reality Notre-Dame) a débuté en 1998. Ce projet visait à reconstituer une réplique 3D de la cathédrale Notre-Dame de Paris en réalité virtuelle. Grâce à une équipe d'experts de l'industrie du jeu vidéo et au soutien de partenaires comme VSMM Society, Virtual System Laboratory à Gifu au Japon, Epic Games, 3DFX et Matrox, une version de démonstration a été réalisée en l'espace de 8 mois.

Environ 90 % de l'intérieur de la cathédrale a été modélisé à partir de plans initiaux, de documents historiques, de photographies numériques et d'esquisses. Au cours de la visite, un personnage peut intervenir pour assister l'utilisateur en temps réel.

Le projet VRND est dirigé par Victor J. DeLeon, producteur, directeur artistique et chercheur associé chez Digitalo Design inc. et Digitalo Studios, en Floride.

• Char Davies

Char Davies est une artiste de Montréal reconnue internationalement pour ses œuvres artistiques utilisant les technologies de la réalité virtuelle. Deux de ses œuvres numériques, Osmose créée en 1995 et Éphémère créée en 1998, proposent une interaction qui s'appuie sur la respiration et l'équilibre. Ces deux œuvres ont été reconnues à travers le monde pour leur sensibilité artistique, leur innovation technologique et l'intensité de l'expérience qu'elles procurent aux participants.

Char Davies a commencé à explorer les technologies de la réalité virtuelle dans les années 1980. En 1987, elle laisse temporairement ses activités de création pour se joindre à l'équipe de direction de Softimage. Dix ans plus tard, Davies fonde, à Montréal, sa propre entreprise de recherche en art et technologie : Immersence inc.

Design industriel

• VisualEyes (VE)

Développée par General Motors, VisualEyes est une application qui permet aux concepteurs d'inspecter rapidement différents concepts de véhicules modélisés en 3D. Déjà, depuis quelques années, l'industrie automobile utilise la réalité virtuelle comme outil de travail. Cette technologie permet d'analyser des prototypes virtuels.

Projetés dans une voûte d'immersion, les prototypes virtuels peuvent être modifiés en temps réel. Les concepteurs peuvent ainsi mieux évaluer le design des véhicules, en changeant certaines options comme la couleur ou encore en plaçant les véhicules dans des environnements variés.

• Virtual Bus Stop

Le projet Virtual Bus Stop est une plateforme d'essai qui permet de tester l'efficacité de différents concepts liés à l'accessibilité d'une station d'autobus.

Ces concepts, imaginés par plusieurs chercheurs dans le cadre du projet Mobility for All, peuvent ainsi être expérimentés dans un environnement interactif en 3D. Les chercheurs peuvent alors naviguer à l'intérieur et autour de la station d'autobus et modifier les différents éléments.

Le Virtual Bus Stop a été créé par le BP Center for Visualization et le Center for Lifelong Learning and Design (L3D), à l'Université du Colorado à Boulder.

Éducation

• CyberMath

CyberMath est un environnement virtuel collaboratif qui propose une manière excitante d'apprendre les mathématiques. Le professeur et les élèves sont représentés dans le monde virtuel à l'aide d'avatars (personnages numériques). Des objets géométriques sont disposés dans différentes salles d'exposition, comme dans un musée. Lorsqu'un utilisateur pointe un objet, un tracé rouge se dessine entre l'avatar du participant et l'objet ciblé. Les objets peuvent être manipulés facilement et les utilisateurs peuvent communiquer entre eux naturellement.

CyberMath est développé par le groupe Interactive Learning Environments au Center for user oriented IT design (CID), situé en Suède. L'application a été présentée au SIGgraph 2000 et 2001.

• Le projet NICE

Le projet NICE (Narrative-based, Immersive, Constructionist / Collaborative Environments) serait le premier monde virtuel éducatif spécialement développé pour les enfants âgés de 6 à 10 ans. Ce projet de recherche réalisé entre 1995 et 1999 proposait un monde virtuel où des enfants devaient collaborer pour aménager, cultiver et entretenir un jardin virtuel. Un professeur pouvait intervenir dans l'environnement pour donner des conseils ou encore poser des questions.

La constante évolution du potager incitait les enfants à revenir vérifier sa progression. Le jardin montré sur les photographies a été créé deux ans plus tôt. En plus de jardiner, les enfants pouvaient explorer l'île environnante.

Le projet NICE est une collaboration du Electronic Visualization Laboratory (EVL) et du Interactive Computing Environments Laboratory (ICE) de l'Université de l'Illinois à Chicago.

Marketing

• La salle d'exposition virtuelle de Citroën

En 1999, Peugeot Citroën décide de pousser plus loin le concept de salle d'exposition en 2 dimensions offert par la plupart des grands fabricants présents sur Internet. Grâce à la salle d'exposition virtuelle disponible chez tous les concessionnaires Peugeot Citroën européens, les consommateurs peuvent explorer le nouveau modèle Picasso avant sa sortie.

La salle d'exposition virtuelle permet de changer les couleurs du véhicule ainsi que ses options en temps réel. Muni d'un casque de visualisation (HMD), l'utilisateur peut se déplacer librement autour et à l'intérieur du véhicule. Il peut également actionner les éléments du tableau de bord, ou encore ajuster les sièges à sa convenance.

• Le magasin virtuel IN VIRTUO

Le magasin virtuel est un outil de travail qui permet d'étudier le comportement d'achat des consommateurs avant la mise en marché d'un produit. Conçu par IN VIVO, en partenariat avec le Centre de robotique de l'École des Mines de Paris, IN VIRTUO permet de projeter, sur un écran de grande taille, un magasin virtuel. Lorsque l'étude d'un produit ne peut être réalisée dans un milieu réel, la réalité virtuelle devient alors un moyen alternatif pour la société IN VIVO.

L'analyse de la vision humaine par le laboratoire de recherche de l'École des Mines de Paris a conduit à la conception d'un système de projection à l'échelle 1 qui garantit la sensation d'immersion des participants. Ceux-ci contrôlent leurs déplacements dans le magasin virtuel à l'aide d'un chariot conventionnel. La direction donnée au chariot (avant, arrière, gauche, droite) est captée et transmise aux ordinateurs, qui calculent l'image correspondante. Celle-ci s'affiche en temps réel sur l'écran, produisant ainsi une impression de déplacement.

Médical

• The Visible Human Project®

The Visible Human Project® a débuté au milieu des années 1990. Réalisée en partenariat par le National Library of Medicine et l'Université du Colorado, cette base de données anatomiques a ensuite été diffusée gratuitement sur Internet.

Différentes techniques d'imagerie médicale ont servi à enrichir la base de données de ce projet. Deux corps, un homme et une femme, ont ainsi été entièrement numérisés. À partir de ces images, les chercheurs du monde entier peuvent réaliser des modèles anatomiques en 3D fidèles à la réalité. Plusieurs chercheurs ont développé des applications variées permettant d'exploiter les images du projet Visible Human.

• Le simulateur de chirurgie endoscopique

Le recours à la réalité virtuelle dans le domaine de la chirurgie permet de simuler des situations variées qui favorisent l'entraînement des spécialistes. Différentes procédures et techniques peuvent ainsi être pratiquées, de la pose d'un dispositif intraveineux à la procédure complexe d'une chirurgie cardiaque.

Le simulateur de chirurgie permet aux chirurgiens de répéter les techniques liées à la chirurgie endoscopique. Les dispositifs d'interaction reproduisent les sensations tactiles telles qu'elles sont ressenties lors d'une intervention réelle.

Le simulateur Karlsruhe Endoscopic Surgery Trainer est un exemple d'application développé dans ce domaine. Il a été conçu par l'institut de recherche en science et en ingénierie Forschungszentrum Karlsruhe, situé en Allemagne.

• Simulateur de marche

Situé dans la région de Québec, le CIRRIS (Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et intégration sociale) réalise des activités liées au développement d'outils et de systèmes en réalité virtuelle. Grâce à un partenariat avec l'entreprise MOTEK de Amsterdam, le centre a acquis un système CAREN qui utilise une plateforme mobile. Les ingénieurs du CIRRIS développent actuellement des scénarios de réalité virtuelle et des équipements spécialisés adaptés à cette plateforme. Ces travaux visent à améliorer les pratiques cliniques en réadaptation physique.

• Traitement des phobies

La réalité virtuelle pourrait être utilisée dans le traitement de certaines phobies. Par exemple, au Laboratoire de cyberpsychologie de l'Université du Québec en Outaouais, des études ont démontré l'efficacité de la réalité virtuelle appliquée aux traitements de l'acrophobie (phobie des hauteurs), de la claustrophobie (phobie des endroits clos) et de l'arachnophobie (phobie des araignées).

Pour un patient, apprivoiser ses peurs en réalité virtuelle peut s'avérer plus sécuritaire que l'exposition en milieu réel, tout en offrant un meilleur contrôle au thérapeute. Quelques études démontrent que la réalité virtuelle serait aussi efficace que le milieu réel pour le traitement de certains troubles mentaux.

Au HIT Lab (Human Interface Technology Laboratory), on rapporte également que la réalité virtuelle peut contribuer à diminuer l'effet de la douleur lors des soins donnés aux patients souffrant de brûlures sévères. Les mondes virtuels dédiés au traitement des phobies ont été utilisés avec certains patients pendant les soins. Quelques études affirment que la RV serait beaucoup plus efficace pour distraire les patients que les consoles de jeu vidéo.

Visualisation

• Visualisation scientifique

La réalité virtuelle permet l'exploration de mondes immenses à échelle humaine. Cependant, elle permet aussi de visualiser l'infiniment petit. À titre d'exemple, les chercheurs du groupe Nanostructures utilisent la réalité virtuelle comme outil de visualisation scientifique.

La possibilité de voir et de manipuler des modèles en 3 dimensions dans une voûte d'immersion facilite le travail des chercheurs en réduisant le temps accordé à l'analyse de données brutes.

• Le Seismitarium

Le Seismitarium de Phillips Petroleum permet aux équipes de géologues, de géophysiciens et d'ingénieurs d'analyser de grandes quantités de données sismologiques servant à la recherche de nouvelles réserves de pétrole. À l'aide d'un système de réalité virtuelle, ces données sismologiques peuvent ainsi être visualisées plus facilement. Les images sont projetées sur un écran plat, courbé au centre. Cette courbe permet d'obtenir une vision en trois dimensions de meilleure qualité.

Chaque forage impliquant des investissements de plusieurs millions de dollars, l'acquisition du matériel lié au système de RV est beaucoup moins coûteuse, par comparaison aux nombreux forages infructueux réalisés dans le passé.