Les images de synthèse et le monde virtuel : techniques et enjeux de société

b) Les outils de la réalité virtuelle

Cette stimulation des sens, propre à la réalité virtuelle, suppose l'utilisation d'outils, dits "périphériques" (périphériques par rapport à l'ordinateur, "cerveau" du monde virtuel qui "crée" l'image). Ces outils servent soit à faciliter l'immersion dans l'image (casques de vision), soit à intervenir dans le monde virtuel et, par conséquent, dans l'image (gants de capture).

Le casque de vision

Le casque de vision a deux fonctions : il permet l'immersion et la navigabilité dans l'image. Le premier objectif est atteint par la disposition d'écrans situés très près des yeux, munis d'optiques spéciales afin d'éviter la fatigue visuelle et d'agrandir l'image pour qu'elle remplisse tout le champ de vision de l'utilisateur, ce qui donne l'impression d'être "à l'intérieur" de la scène reconstituée en images de synthèse. En sus des difficultés techniques communes à l'ensemble des activités relatives aux images de synthèse, la fabrication de casques suppose des qualités de poids ^{10( * )} , d'ergonomie (aisance du port du casque), de design, et surtout de qualité d'optique complexes ^{11( * )} ..

La seconde fonction du casque de réalité virtuelle est d'être un outil de commande de l'image, grâce à un dispositif de capteurs qui permettent de "traquer" les mouvements de la tête qui peuvent donc être analysés. Les capteurs sont utilisés pour déterminer l'orientation et la vitesse de ces mouvements ^{12( * )} .

Cette technique garantit "l'immersion" et la "navigation" dans l'image puisque l'image est dirigée par le regard, exactement comme dans la réalité.

Les gants de "capture"

Comme on l'a vu, il y a deux familles d'applications : les images de synthèse non interactives, par lesquelles la qualité de l'image est en général primordiale (cinéma...), les images de synthèse interactives qui réagissent aux commandes d'un opérateur.

" Il ne sert pas à grand chose de se promener ou de contempler une scène virtuelle, ce qui est intéressant, c'est d'y agir, donc de la modifier avec notre outil de base : la main. " ^{13( * )} . Ainsi, une attention particulière a porté sur le développement de l'interaction entre l'homme et l'image, notamment par le biais de la main. " Toute scène virtuelle comporte donc l'image de la main qui agit, censée être celle de l'opérateur humain ou, à la limite, l'image d'un outil porté par la main qui agit. " Cette main virtuelle doit reproduire les mouvements de la main réelle et agir sur le monde virtuel comme si c'était la main réelle qui manipulait un objet du monde réel. C'est ainsi que sont apparus les "gants de capture", "gants de données" ou "traqueurs de mains". Les gants sont aujourd'hui équipés en fibres optiques ^{14( * )} .

La "capture" ou "acquisition" s'opère lorsque la main virtuelle (amenée par la main réelle) "saisit" l'image d'un objet sur l'écran, et la déplace à sa guise dans l'écran, comme une main le ferait d'un objet dans l'espace.

Les efforts de simplification

Certaines de ces techniques, sans être abandonnées, ont été relativement délaissées.

Les outils décrits ci-dessus étonnent et parfois inquiètent quand il ne font pas sourire. L'homme, casqué, ganté, "traqué" par des capteurs de position, battant des mains dans le vide pour faire avancer une image qu'il est seul à voir, donnait une image peu attractive de la réalité virtuelle, pour un résultat de surcroît médiocre et un coût prohibitif. L'enthousiasme, ou plutôt la curiosité, portés à ces techniques, très en vogue et popularisées au début des années 1990, sont vite retombés. Les outils de la réalité virtuelle se sont considérablement simplifiés.

D'une part, la technique des casques pose encore trop de problèmes et a considérablement reflué au profit d'une vision sur écran large qui n'offre pas les mêmes caractéristiques d'immersion -l'immersion est dite partielle-, mais gagne en confort et en qualité d'images.

D'autre part, la technique des gants de capture a été progressivement délaissée au profit d'une saisie par "souris interposée". La souris et son clic se sont universellement imposés comme les outils, les gestes, de l'informatique. L'utilisateur manœuvre la souris, positionne son symbole sur l'objet souhaité, le "clique", le rend solidaire du symbole et le manœuvre après à sa convenance.

Comme on le verra, un grand nombre de recherches visent aujourd'hui à accélérer les réactions du monde 3 D dont l'image est une représentation, et à améliorer les sensations (sons, retours d'efforts...). La réalité virtuelle est l'univers des possibles. La simulation ne semble avoir, pour seule limite, que le puissance de calcul des ordinateurs.

LES FAMILLES D'IMAGES NUMÉRIQUES

1. Images du réel

2. Images de synthèse fabriquées par ordinateur

1.1. Réel visible

1.2. Réel invisible

2.1. Non interactives

2.2. Interactives

Images non traitées

Images modifiées

Images 2 D

Images 3 D

Caractéristiques

Caractéristiques Numérisation d'images analogiques 2 D

Caractéristiques Saisie numérique d'images invisibles à l'œil

Caractéristiques Images commerciales ou artistiques

Caractéristiques Définition de l'image variable

Caractéristiques Travail en 3 D sur écran ordinateur Trois niveaux d'interactivité

Images 2 D

Images 2 D ou 3 D

type dessin ou film

Applications applications similaires à la photo ou au film classique

Possibilité de passage 2 D à 3 D Applications retouches et trucages d'images TV / cinéma permet de modifier l'image à l'infini ex. : décor modifié ( Le hussard sur le toit )

Applications Imagerie médicale 2 D (échographie) ou 3 D (scanner) Images satellite (applications militaires, agriculture...)

Très haut niveau de qualité Applications TV (génériques) Cinéma (effets spéciaux) Création artistique Observation risques liés à la

Applications Très haute qualité de l'image (cinéma, effets spéciaux, publicité) Qualité d'image satisfaisante Architecture (présentation de projets, études d'impact)

Immersion + Navigation dans l'image Applications Culture (visite de monuments) Industrie (CAO) Formation

Immersion + Navigation + Modification de l'image (animation calculée) Applications Commerciales (jeux vidéo)

"La réalité virtuelle" Immersion + Navigation + Manipulation des objets dans l'image Calcul de chaque image

personnages multipliés ( Braveheart ) rencontres

manipulation de l'information liée à la perfection des images réalisées

Industrie Jeux Recherche militaire

(apprentissage de conduite...)

Militaires (simulation de vols avec combats)

Applications Santé Architecture

reconstituées ( Forest Gump ) manipulations humoristiques ( Karl Zéro )

amélioration possible possibilité de mise en réseau (plusieurs commandes en même temps ex "jeux de guerre" )

amélioration possible La réalité virtuelle combinaison image / son / retour d'effort

COUPLAGE POSSIBLE : RÉEL ET IMAGES DE SYNTHÈSE

Couplage des images

Couplage des techniques

Couplage par montage

Couplage en direct

Couplage des mouvements

Couplage Images/robotique

par incrustation d'objets de synthèse dans un décor réel Applications Publicité (campagne Renault " les citadines ")

par incrustation d'images réelles dans un décor d'images de synthèse Applications Création artistique

par juxtaposition d'images Applications TV (décor virtuel) Médecine (réalité augmentée

par substitution d'images Applications TV (substitution de panneaux publicitaires)

Couplage par montage Application de mouvements calculés à un personnage réel Applications tous métiers de l'image

Couplage en direct Reproduction de mouvements réels à un personnage de synthèse Applications Cinéma tous métiers de l'image

Robotique virtuelle Téléchirurgie

Création artistique Architecture (études d'impact)

Architecture Jeux