Réalité virtuelle

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La réalité virtuelle est une simulation informatique interactive immersive, visuelle, sonore et/ou haptique, d’environnements réels ou imaginaires.

L'expression est proposée par Jaron Lanier en 1985 pour désigner un espace de représentation réaliste, tri-dimensionnel, calculé en temps réel, immersif. Du fait de l'originalité de l'expression, que l'on qualifie d'oxymore en raison de l'apparente contradiction entre les termes qui la compose, le mot Virtuel est devenu dans les médias synonyme de « numérique et immatériel ». L'anglais Virtual est plus nuancé. Le terme signifie en effet « quasi ». En Parlant de Virtual Reality Jaron Lanier parlait probablement de « quasi-Realité ». La polémique sur la pertinence d'une expression qui est devenue un terme technique vient du fait que selon le dictionnaire français, « réalité » ne s'oppose pas à « virtuel » mais à « fiction ». De nombreux auteurs incluant Pierre Lévy et Gilles Deleuze ont rappelé que le contraire de « virtuel » est « actuel » et non « réel ». Le virtuel est donc bien une composante de la réalité, c'est selon Maurice Benayoun « le réel avant qu'il ne passe à l'acte ». L'expression Réalité Virtuelle ne peut donc en aucun cas être considérée comme un oxymore.

[modifier] Origine

La notion de réalité virtuelle était implicitement esquissée par Platon dans son allégorie de la caverne, ainsi que par René Descartes qui envisage, dans son Discours de la méthode, l'hypothèse que les témoignages de ses sens pourraient n'être qu'une série d'illusions coordonnées par un esprit malin (voir démon). Toutefois, Descartes considère que puisque cette hypothèse ne permet pas d'aller plus avant dans ses investigations, il n'y a pas lieu de s'y attarder et qu'il peut explorer également l'hypothèse de l'existence d'une réalité objective indépendante de nos sens.

Entre le milieu et la fin des années 80 émergeait des recherches combinées sur les interfaces informatiques et la simulation le premier « scaphandre » individuel permettant à un être humain de s'immerger et d'interagir à l'intérieur de mondes en images de synthèse 3D.

Les précurseurs de cette technique sont : Ivan Sutherland (MIT, puis Université d'Utah) qui a conçu en 1968-70 l'« Ultimate Display », premier casque de visualisation asservi aux mouvements de la tête, Thomas Furness (US Air Force) qui a dirigé à partir de 1977 le programme Visually-Coupled Airbone Systems Simulator (VCASS) sur les cockpits virtuels , Fred Brooks (Université de Caroline du Nord) qui à partir de 1967 a développé un bras à retour d'effort (haptique) pour environnements virtuels , ou encore Myron Krueger, inventeur pendant la décennie 1975-85 de la « réalité artificielle » permettant d'interagir en temps réel avec des images infographiques sur écran.

Mais l'histoire de la RV (réalité virtuelle) proprement dite commence lorsque Michæl McGreevy (centre NASA-Ames en Californie) lance en 1984 le programme VIVED ou Virtual Visual Environment Display destiné à offrir aux astronautes un nouvel outil d'affichage d'informations et de données pour leurs futures missions spatiales. Avec James Humphries, ce jeune chercheur met au point une version économique du visuel de casque de l'US Air Force. Celui de la NASA est fabriqué à partir d'écrans LCD de mini-téléviseurs du commerce et d'un capteur de position magnétique Polhemus; l'ensemble étant monté sur un casque de moto et relié par câble à une console graphique Evans et Sutherland et un ordinateur Digital.

En 1985, le projet VIVED est repris par Scott Fisher, un ingénieur de 34 ans issu du MIT qui, après deux ans chez Atari Research, vient d'être engagé par la NASA en tant que spécialiste de la perception binoculaire et des médias interactifs. Jusqu'en 1990, Fisher va d'une part entreprendre toute une série d'améliorations techniques et d'extensions au projet et d'autre part lui donner de multiples objectifs scientifiques : préparation de missions extra véhiculaires dans l'espace, visualisation de flux, simulations en chirurgie, biochimie, téléopération de robots, etc. Le casque est d'abord amélioré par l'addition d'optiques qui élargissent le champ visuel. Puis avec la société Crystal River Engineering, le système va s'enrichir d'un dispositif permettant de générer un environnement acoustique tridimensionnel. Fisher ajoute aussi la commande vocale à l'aide de composants de reconnaissance et de synthèse du commerce. Mais il manque encore quelque chose d'essentiel, la « main », comme moyen de commande et d'interaction par le geste. C'est Jaron Lanier qui va la lui fournir.

De huit ans le cadet de Scott Fisher, Jaron Lanier a le parcours atypique d'un autodidacte, compositeur de musique et passionné d'informatique. Depuis le début des années 80, il travaille à la mise au point d'un langage de programmation, le « Mandala », faisant appel à des représentations visuelles dynamiques sur écran, plutôt qu'à des lignes de code. A partir de 1983, il articule son « Mandala » avec un gant de données, périphérique d'entrée gestuel inventé par un autre chercheur musicien, Thomas Zimmerman : cousus sur un gant de tissu, de fins tubes de plastiques souples et creux (plus tard ce seront des fibres optiques) laissent passer plus ou moins de lumière en fonction de l'angle de flexion des doigts. Pour développer des applications commerciales de cette innovation, la société VPL Research (Visual Programming Language) est alors créée par Lanier avec Zimmerman ; et en 1985 Scott Fisher, qui pense pouvoir associer le casque de McGreevy avec le gant de Lanier et Zimmerman passe un contrat avec cette start up de la Silicon Valley.

Fisher demande alors à Warren Robinett, ex inventeur de jeux Atari, de lui programmer une main virtuelle à partir des données en provenance du gant de VPL. Robinett va aussi modéliser les différents mondes en 3D dans lesquels cette main va opérer : laboratoire, navette spatiale, molécule d'hémoglobine, etc. En 1986, le premier poste d'exploration de mondes virtuels est né. De la seule fonction d'affichage visuel donnée au départ par McGreevy avec le projet VIVED, Fisher en a élargi les contours pour en faire une station complète de travail pour environnements virtuels ; et en 1988, le projet prend le nom de VIEW pour « Virtual Environment Workstation ».

En outre, les applications robotiques imaginées par Fisher permettent de déboucher sur le concept de téléprésence. De son côté VPL continue de développer des outils matériels et logiciels à des fins commerciales entre 1986 et 1989 : les interfaces (gant DataGlove et visiocasque Eyephone) et les logiciels (modeleur 3D Swivel, rendu d'image Isaac et moteur de mouvements du corps Body Electric) sont intégrés dans une architecture informatique (à base de Macintosh et de deux stations Silicon Graphics) que VPL va proposer en 1989 sous le nom de système RB2 (« reality built for two »). Lanier introduit au même moment la notion de télévirtualité qui permet à deux opérateurs distants de se connecter simultanément dans le même monde virtuel. Les premières démonstrations officielles de ce simulateur personnel ont lieu en juin 1989 sur la côte ouest des Etats-Unis. Lancé par Lanier lui-même un nouveau slogan circule : La Réalité Virtuelle Arrive ! Jean Segura, journaliste scientifique français spécialisé dans l'image de synthèse, les effets spéciaux numériques et la réalité virtuelle depuis 1985 a rencontré et interviewé, à travers plusieurs missions pour la presse ainsi que pour la Cité des Sciences à Paris, les principaux inventeurs et contributeurs de cette technologie émergeante . Pour en savoir plus : http://www.jeansegura.fr/

[modifier] Systèmes

La réalité virtuelle est mise en place par différents moyens :

Workbench
Salle immersive sphérique ou cubique (CAVE, SASCube ( http://www.clarte.asso.fr/realite_virtuelle.php?info=immersif)), 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.
Des lunettes de réalité virtuelle : l'utilisateur voit uniquement la scène en réalité virtuelle, en stéréoscopie. La perspective est recalculée pour correspondre à son point de vue.

L'utilisateur est équipé de lunettes à impulsion magnétiques qui cache alternativement la vision d'un œil puis de l'autre, l'ordinateur s'occupe d'afficher l'image correspondante de manière synchrone. Pour interagir avec l'environnement virtuel l'utilisateur peut utiliser divers périphériques:

Gant de données permet la navigation ou la manipulation d'objets virtuel dans la représentation.
Wand marque déposée, dispositif physique de navigation dans une salle immersive.

[modifier] Applications

Les applications sont nombreuses :

Formation par simulateur (conduite de véhicules, aérospatiale, médecine)
Applications médicales : traitement des phobies, via la psychothérapie cognitivo-comportementale, simulation de chirurgie, traitement des convalescents (coaching), mise au point de prothèses orthopédiques
Applications nucléaires : démantèlement d'installations en milieux contaminés (Commissariat à l'énergie atomique).
art numérique création artistiques interactives et immersives (Jeffrey Shaw, Maurice Benayoun, Char Davies).
Jeu vidéo
Télé-immersion
Visualisation scientifique
Météorologie
Astrophysique
Recherche fondamentale
Architecture-urbanisme
Domotique
Conservation de patrimoine culturel
Visites et présentations de musées et de sites virtuels
Reconstitution d'objets et de sites détruits ou endommagés
Création d'œuvres sonores
Sculpture d'objets virtuels