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Le fonctionnement de la réalité virtuelle expliqué
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Le fonctionnement de la réalité virtuelle expliqué

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Lors d’un précédent article, nous avions expliqué le fonctionnement de la réalité augmentée. Aujourd’hui, nous allons nous intéresser à celui de la réalité virtuelle. Depuis quelques années, cette technologie se démocratise de plus en plus, et de nombreuses entreprises, startup ou particuliers l’utilisent chaque jour.

Même si la réalité virtuelle a connu un réel essor dans les années 2010, saviez vous que la première expérience VR fut conçue dans les années 1960 ? Saviez vous aussi que le terme « réalité virtuelle » a été utilisé pour la première fois dans les années 1930 ? Non, mais ces deux décennies sont bien correctes ! Avant de revenir sur quelques points historiques, l’utilisation de la VR et son potentiel futur, intéressons nous dans un premier temps à son fonctionnement.

Qu’est ce que la réalité virtuelle ?

La « réalité virtuelle » peut s’apparenter à une « réalité proche » mais fictive, une émulation de la réalité. En d’autres termes, la réalité virtuelle est une technologie qui consiste à répliquer un environnement réel ou imaginaire dans lequel l’utilisateur peut interagir. Il peut ainsi explorer cet environnement, manipuler des objets ou effectuer une série d’actions dans un monde virtuel. La plupart de ces environnements VR sont conçus sur ordinateur, à l’aide de logiciels spécialisés ou kits comme Unity.

Pour que cette expérience soit réellement immersive, elle doit berner le plus de sens possible. En effet, nos connaissances de la réalité nous viennent de nos sens. Pour que notre corps puisse interpréter une expérience VR comme réelle, il faut créer une expérience sensorielle artificielle qui peut inclure la vision, l’ouïe, le toucher et même l’odorat. Plus l’expérience virtuelle trompe de sens, plus cette expérience aura l’air réelle pour le cerveau. Ainsi, il ne fera pas la distinction entre le virtuel et le réel.

Cette technologie n’est pas à confondre avec la réalité augmentée. En effet, la réalité augmentée vient superposer des informations ou des éléments virtuels à un environnement bien réel. On peut citer en exemple les jeux AR Pokémon Go ou Ingress. La réalité virtuelle, quant à elle, est une technologie de simulation qui s’appuie sur le virtuel.

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Un aperçu de ce qu’est la réalité virtuelle (à droite, le personnage est fictif mais paraît bien réel)

La réalité virtuelle, comment ça marche ?

Aujourd’hui, la plupart des dispositifs de réalité virtuelle sont des casques de visualisation qui trompent notre cerveau en lui faisant croire que nous évoluons dans un nouvel environnement. Il s’agit en fait d’un environnement virtuel à taille réelle sans la démarcation obtenue avec un écran de télévision ou d’ordinateur, dans le cas d’un jeu vidéo par exemple. Le contenu défilant à l’écran est issu d’un ordinateur relié au casque de visualisation ou bien à l’aide d’un smartphone emboîté à l’avant du dispositif.

Les éléments principaux d’un casque VR sont les suivants : un écran qui va projeter des images remplissant le champ de vision de l’utilisateur ainsi que des lentilles pour voir cet écran à distance raisonnable, même s’il se situe près de nos yeux. Pour relier ce casque à un ordinateur, 3 câbles sont nécessaires : un câble USB pour communiquer avec le PC, un câble pour acheminer l’image dans le casque (câble HDMI) et un câble d’alimentation. A noter que les casques VR mobile n’ont pas besoin de ces câbles.

Le fonctionnement de la réalité virtuelle vise à leurrer le cerveau

Ces casques fonctionnent par stéréoscopie, technique grâce à laquelle le cerveau perçoit un relief. Pour que cela marche, il va reconstituer une image à partir des deux images planes et différentes perçues par chaque œil. Ces images stéréoscopiques, générées à l’aide d’un ordinateur, sont créées par deux lentilles situées en face de chaque œil. Elles sont ensuite envoyées dans le dispositif d’affichage du casque, qui va les afficher en 3D. Le logiciel doit prendre en compte la position de l’utilisateur pour afficher les éléments au bon moment.

Le champ de vision devra également être assez proche de celui d’un humain (180°) pour ressembler à la réalité. Le champ de vision disponible sur la grande majorité des modèles récents de casque est d’environ 110°. Il peut descendre en dessous des 110 degrés sur les casques mobile). De plus, pour assurer une immersion parfaite, le casque doit afficher au minimum 90 images par seconde. Il peut même monter à 120 ips ! Plus le nombre d’images est élevé, plus l’immersion sera qualitative, et nécessitera des machines puissantes.

Enfin, chaque casque doit avoir un minimum de latence possible pour donner de la crédibilité à une expérience virtuelle. La latence correspond au temps entre une action effectuée par l’utilisateur et sa prise en compte dans l’expérience virtuelle. Si ce temps est trop long, l’utilisateur va vite se lasser de l’environnement virtuel. Pour assurer une latence faible, il est nécessaire d’avoir un PC VR Ready. Cependant, on retrouve aussi les composants nécessaires à la VR dans les derniers smartphones, rendent la technologie très accessible.

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La vision au sein d’un casque de VR : des images légèrement décalées

D’autres éléments sont aussi nécessaires

Tous les mouvements sont captés à l’aide de détecteurs de mouvement. Ils vont ainsi suivre le positionnement du casque et des accessoires à l’aide de l’infrarouge pour mieux retranscrire la position de l’utilisateur dans la VR. Parmi les outils utilisés, on peut citer le gyroscope, qui permet de détecter les inclinaisons, l’accéléromètre pour détecter où se situe le sol et le magnétomètre pour détecter les rotations de la tête. A noter que ces capteurs ne sont pas présents sur tous les casques, ce qui va influer sur la qualité de l’immersion.

C’est grâce à un suivi positionnel que les casques parviennent à adapter l’image en temps réel et donner une illusion d’immersion. Tandis que la plupart des casques se contentent de capter les mouvements de tête, les plus évolués captent le déplacement des pupilles, ou les changements d’altitude de la tête ou des mains afin de rapprocher un peu plus encore l’expérience de la réalité. A noter que les manettes sont tout aussi importantes car elles retranscrivent les mains de l’utilisateur au sein de l’expérience VR.

En ce qui concerne l’ouïe, c’est un son stéréophonique qui s’en occupe. Ce son est obtenu grâce à deux haut parleurs (gauche et droit) ce qui permet à l’utilisateur d’entendre les sons comme dans la nature. Par ailleurs, il va être plus immergé au sein de l’expérience VR. Les dispositifs de réalité virtuelle basiques se servent donc de la vue et de l’ouïe de son utilisateur. Enfin, le principal élément à prendre en compte est l’interaction. En effet, elle permet d’immerger complètement un utilisateur dans le monde de la VR.

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Pour immerger l’utilisateur, les manettes et accessoires sont aussi importants que le casque

Depuis quand la réalité virtuelle existe-t-elle ?

On doit le terme « réalité virtuelle » à Antonin Artaud dans son recueil de 1938 « Le Théâtre et son double ». Ce mot décrit la nature fictive des personnages et des objets dans le théâtre. En revanche, le terme réalité virtuelle que l’on connaît nous vient de Damien Broderick dans « The Judas Mandala » (1982). Le terme d’aujourd’hui a été popularisé par Jaron Lanier et sa société VPL Research.

Les premiers casques VR ne datent pas d’hier. En effet, il faut remonter au siècle dernier pour voir les premières machines en réalité virtuelle. Les premières recherches autour d’expériences VR remontent aux années 1950, avec les travaux de Morton Heilig, un réalisateur de films. C’est en 1962 que le premier module VR de l’histoire voit le jour. Nommé « Sensorama », il permettait de voir une « expérience de théâtre » englobant les 5 sens. Avec cette machine, il filma 5 courts métrages, visibles uniquement sur sa machine.

Dans les années 1960, les ingénieurs commencèrent à relier informatique et réalité virtuelle. En 1966, Thomas A Furness III a intégré la VR dans l’armée de l’air. Les expériences VR se présentaient sous la forme d’un simulateur de vol. A noter que le premier casque VR fit son apparition dans les années 1970 grâce à Daniel Vickers. Composé de deux écrans, l’utilisateur pouvait voir une scène virtuelle en tournant la tête.

Le premier accessoire VR, quant à lui, date de 1982. Il s’agit du « DataGlove », un gant mesurant le déplacement de la main et des doigts pour le communiquer à l’ordinateur. Si vous souhaitez en savoir plus sur les dates marquantes de la réalité virtuelle, rendez-vous ici.

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Le Sensorama, première expérience VR au monde

Dans quels secteurs peut-on trouver la réalité virtuelle de nos jours ?

A l’origine, la réalité virtuelle s’utilisait à des fins de formation ou de simulation. Au fur et à mesure du temps et des progrès de la technologie, la VR est désormais disponible pour tous. Grâce à la miniaturisation, il n’est plus nécessaire d’avoir de grandes pièces ou d’appareils imposants comme le Sensorama. Dorénavant, les utilisateurs n’ont besoin que d’un casque VR et ses accessoires pour leurs expériences VR.

Grâce à l’essor du marché des casques de réalité virtuelle, de nombreux développeurs et studios fournissent aujourd’hui des expériences VR. On retrouve aussi des produits permettant une immersion parfaite dans le monde virtuel. Ces solutions tournent principalement autour du domaine du jeu vidéo en VR, secteur connaissant le plus de succès. On peut aussi mentionner d’autres expériences grand public comme les vidéos à 360, notamment pour des campagnes marketing, qui ont beaucoup de succès.

Cependant, on oublie facilement qu’elle est présente dans de nombreux domaines comme l’art, la médecine, le sport, l’architecture, l’éducation, la formation… Depuis quelques années, la réalité virtuelle s’impose comme une solution pour créer du contenu relativement coûteux, dangereux ou peu pratique à reproduire dans le monde réel. Avec la baisse du coût de la VR et l’évolution du marché, on peut s’attendre à plus d’expériences VR de meilleure qualité et plus de contenu, notamment sur les stores VR.

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La réalité virtuelle est utile dans de nombreux domaines, dont la médecine

Quel est le futur de la réalité virtuelle ?

Après avoir évoqué les domaines où nous pouvions retrouver cette technologie, il est temps de s’intéresser à son futur. En effet, le marché et la technologie se développant très vite, nous allons voir ensemble les principales nouveautés à venir. De plus, nous verrons les divers points de progression pour les casques VR.

A l’heure actuelle, les principaux points d’amélioration des casques de réalité virtuelle reposent sur plusieurs points : le prix, la qualité visuelle (dont la qualité des lentilles) ou encore la liberté de mouvement pour les casques reliés avec un câble à un ordinateur. Ces éléments empêchent une immersion totale pour l’utilisateur, qui est constamment déconnecté de l’expérience et ramené dans le monde réel. De plus, même s’il est en baisse, le prix reste un frein à l’achat ou à l’usage de la technologie VR.

Le principal défaut reste effectivement la qualité visuelle des écrans. En effet, le manque de pixels entraîne un « effet de grille » qui fait que l’utilisateur remarque avant tout l’écran et non l’expérience. Le champ de vision restreint est aussi un frein au développement de la VR, tout comme l’omniprésence des câbles, qui gênent lors de l’immersion. Pour pallier à ce problème, certains casques haute résolution sont en préparation (avec un tracking de l’œil), tout comme des dispositifs sans fil et même des casques autonomes.

La VR nécessite plus de visibilité

Il convient de rappeler que même si la réalité virtuelle est une technologie innovante et très intéressante, son principal problème reste son manque de visibilité en dehors du domaine du jeu vidéo. En effet, malgré une dizaine d’années de présence pour la VR dans de nombreux domaines, ceux ci restent en retrait, notamment dans le cinéma qui mériterait des longs métrages VR. De plus, les entreprises restent encore frileuses au sujet de cette technologie. La VR doit donc trouver une place autre que le jeu vidéo pour continuer de croître.

D’ailleurs, la sortie des casques autonomes de bonne qualité et peu chers peut permettre à la VR de se démocratiser chez les entreprises ou dans l’éducation. Si la réalité virtuelle trouve une utilité auprès des particuliers et des professionnels, elle va se développer plus rapidement qu’annoncé. On annonce d’ailleurs une haute des ventes de casques VR de 50% d’ici 5 ans. Les modèles les plus vendus seraient des casques VR pour mobile. Ces chiffres peuvent gonfler si un géant comme Apple décide de sortir son casque VR.

Des accessoires qui permettront d’améliorer l’immersion en réalité virtuelle verront bientôt le jour, comme le VR Scent de Vaqso ou des gants au retour haptique. Ces derniers offriront une expérience encore plus aboutie et pourront inciter le grand public à acquérir des casques VR. Aurons nous un jour accès à un monde virtuel comme dans Ready Player One ? Pas tout de suite, mais la question pourra se poser dans quelques années…

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Une immersion en VR accrue à l’aide d’un outil pour reproduire les odeurs

Et vous, que pensez vous de la réalité virtuelle ? Avez vous des casques VR chez vous ou dans vos bureaux ?