@TITRE:Les niches de marché de la réalité virtuelle

@CHAPO:Les applications actuelle de la réalité virtuelle se concentrent sur trois types d'objets: bâtiments, véhicules, corps humain. Plus la mise en scène d'univers abstraits.

@TEXTE:La puissance informatique coûte encore trop cher pour envisager une immersion des utilisateurs dans un univers virtuel intégré, un "cyberspace" ou "hypermonde" complet et apte à toutes les applications. Le marché se segmente donc en quelques niches. Elles s'élargissent au fur et à mesure du progrès des machines, mais restent bien séparées, comme le note Bertrand de la Chapelle (voir encadré).

Plutôt que par secteurs économiques, ces niches se définissent par la nature des objets ou des univers modélisés et présentés à l'utilisateur. Il s'agit d'une part des bâtiments et des véhicules, que les capacités "immersives" de la réalité virtuelle permettent de visiter ou de piloter comme si l'on était à l'intérieur. D'autre part du corps humain, dont la fragilité et la valeur justifient une modélisation parfois coûteuse. Enfin, quelques expériences commencent à présenter des univers abstraits. Effets spéciaux et "métaphores" diversifient peu à peu ces environnements synthétiques.

@INTER:Bâtiment: le "walk-through"

@TEXTE:Pour l'architecte, les logiciels de CAO ont dépassé leur simple assistance au calcul et à l'ingénierie pour montrer vraiment les bâtiments, avec la couleur et la texture des parois. L'informatique permet de circuler (walk-through) dans des architectures qui n'existent pas encore. Et d'y simuler les activités prévues, y compris dans des situations extrêmes comme la panique.

Il peut s'agir aussi bien d'immeubles de bureau ou d'habitation que d'équipements industriels. L'IFP (Institut français du pétrole), par exemple, coopère avec Technip et Médialab pour la conception des installations pétrolières. Il s'agit d'étudier essentiellement les accès, les passages entre unités, et la maintenabilité. L'application se limite à des présentations sur écran.

En revanche, le Cern (Centre européen de recherche nucléaire) à Genève, emploie le casque pour la construction de ses prochains dispositifs expérimentaux. Il s'agit de faire descendre, dans une véritable cathédrale souterraine, à quelque 80 mètres de profondeur, d'énormes appareillages électroniques, les détecteurs. Le puits d'accès n'a que 30 mètres de diamètre, contre 100 mètres pour la salle souterraine. Les détecteurs viennent de nombreux pays européens. Il s'agit de prévoir comment tous ces volumes pourront s'assembler et surtout être maintenus, en tenant compte des mouvements de pont roulant, etc.

La future ligne de métro Météor, à Paris, par exemple, a été largement étudiée de cette manière par la RATP.

Un bâtiment peut exister, mais présenter des dangers, de radiations par exemple. Il y a donc intérêt à préparer les interventions en virtuel. L'EDF ou le CEA recourent de plus en plus à la simulation de ces environnements particuliers. La réalisation que le CEA présentera à Montpellier comporte un retour d'effort.

Inversement, le voyage dans le passé ouvre lui aussi des applications importantes à la réalité virtuelle. Il s'agit, certes, d'activités plus culturelles qu'industrielles, mais on sait l'importance économique qu'elles prennent dans la société de l'information. Parmi les plus belles réalisations en la matière, notons les voyages dans la grotte de Lascaux de Benjamin Britton (Université de Cincinnati) ou les voyages à travers le temps dans la basilique Saint-Pierre de Rome, depuis ses origines paléo-chrétiennes jusqu'à nos jours.

Autant que le gros oeuvre, la simulation permet d'étudier la décoration, l'éclairage et la signalisation. De changer les couleurs, le tissu des meubles, de vérifier que les indications portées sur les panneaux sont efficaces et cohérentes. On a beaucoup parlé, vers 1994, du logiciel de Matsushita pour la commercialisation du mobilier de cuisine.

@INTER:Les véhicules: conception et formation

@TEXTE:Non moins immersifs que le bâtiment, mais plus dynamiques, les véhicules viennent en deuxième place parmi les applications de la réalité virtuelle. Avion, automobile, trains et bateaux (et même cheval de selle!) tous les types de véhicules bénéficient de simulateurs, qui servent à leur conception et surtout à la formation des pilotes.

L'avion a été le premier à en bénéficier sur une large échelle, en raison du prix des appareils réels et des risques encourus en essais comme en formation. Les simulateurs classiques, avec leur cabine sur vérins, peuvent coûter plusieurs

dizaine de millions de F pièce. Ils sont de plus remplacés par le micro-ordinateur avec les versions toujours plus élaborées de Flight Simulator, qui coûtent mille fois moins cher. Toute une périphérie adaptée (palonniers, manches à balais) est aujourd'hui disponible. Elle sert aussi bien aux loisirs des parents et des enfants qu'à la formation réelle au pilotage.

Les simulateurs de navires sont couramment utilisés pour la formation des pilotes, et considérés comme plus efficaces, dans leur domaine, que le travail à bord, très lent par nature. La Marine nationale emploie la réalité virtuelle pour étudier la tenue à la mer des bâtiments qu'elle projette de construire.

L'automobile bénéficie de simulateurs dans certaines chaînes d'auto-écoles. Les constructeurs commencent aussi à s'en servir pour la conception. Ou pour la promotion, comme on l'a vu avec Renault pour son projet Racoon.

Pour les trains, la conception des TGV a bénéficié de simulation de crash. Et les conducteurs d'Eurostar (Paris Londres Bruxelles) d'une reconstitution complète, en images de synthèse, de la ligne qu'ils ont à parcourir (réalisation par la société toulousaine Oktal).

Enfin, le monde du cheval dispose d'un simulateur élaboré par une équipe française de passionnés. Baptisé Percival, il est disponible en plusieurs versions. Les plus élaborées permettent de simuler un cheval déterminé. Il est utilisé par plusieurs équipes françaises, en particulier pour la préparation des concours hippiques et, dans un modèle particulier, pour la voltige. Parmi ses avantages: éviter au cheval les souffrances liées aux maladresses des cavaliers débutants.

@INTER:Le corps, des effets spéciaux à la télé-chirurgie

@TEXTE:Terminator II, après Toons, aura marqué une date dans le progrès de l'image de synthèse au cinéma. Peu à peu, les animations à base de marionnettes cèdent la place à des images purement électroniques moins coûteuses à réaliser.

Mais la présence du corps humain dans les univers virtuels s'étend à des applications de plus en plus pratiques. Certaines formes de visioconférences font appel à des "avatars" des utilisateurs connectés. Le vêtement et la coiffure présentent leurs modèles sur une modélisation du client lui-même.

Le monde médical et la chirurgie en particulier exploitent la réalité virtuelle autant que le leur permettent la technologie et les budgets. L'image fournie par un scanner n'a déjà plus grand chose à voir, techniquement, avec une photographie aux rayons X. Les expériences de téléchirurgie, avec retour d'effort, élargissent le champ des opérations possibles: entraînement préalable du chirurgien sur un modèle avant l'intervention réelle, opération à distance, ou micro-opérations à une échelle très inférieure à la précision de la main.

@INTER:Simulation et métaphore

Enfin, la réalité virtuelle permet de fabriquer de toutes pièces des univers de synthèse. Les joueurs de Doom ou de Civilisation comme les aficionados des arcades spécialisées peuvent en témoigner. On peut ici s'affranchir des lois de la pesanteur comme de la morale. Avec des dérapages possibles comme le montre le "naziware".

On peut aussi transposer à notre échelle l'univers du nucléaire, avec des applications précises en chimie (par exemple chez Ciba) ou en pharmacie (Institut Pasteur). Dans certains cas, le retour d'effort permet même de simuler les jeux de force entre molécules.

Enfin, la bureautique elle-même commence à jouer le 3D. Windows 95 modélise le plan du bureau avec son semi-relief. Xerox a mené, depuis longtemps des expériences fondamentales au Parc, mais sans beaucoup d'applications pratiques encore. L'imagination a bien du mal à s'emparer vraiment du 3D. A preuve le "bureau de l'an 2000" récemment montré par Bill Gates (LMI du 5/1/96), et qui reste désespérément... plat! Qui nous libérera un jour de la métaphore même du bureau?@SIGNATURE:PIERRE BERGER

@ENCADRE TITRE:Réalité virtuelle et simulation

@ENCADRE TEXTE:Les différentes applications du mode 3D à hautes performances se laissent assez nettement répartir en deux groupes bien distincts (voir figure) : simulation et réalité virtuelle proprement dite, explique Bertrand de la Chapelle, animateur de Virtools.

La simulation, destinée notamment à la formation et aux jeux, mais aussi à certains aspects de la conception architecturale ou ergonomique, exige de hautes fréquences de rafraîchissement pour assurer une apparence de fluidité sans secousses. Elle privilégie en effet le mouvement, le déplacement: navigation, pilotage, conduite, éventuellement interactions de groupe. En revanche, elle a appris à s'accommoder d'un faible nombre de polygones. En trichant grâce aux textures, par exemple.

La réalité virtuelle, en revanche, a besoin de modèles complexes (pour le design), voire très complexes (pour l'ingénierie). Il faut donc gérer un nombre élevé de polygones, mais on peut se contenter d'une fréquence de renouvellement d'affichage faible (8 à 15 Hertz), voire d'images fixes. De plus, pour certaines applications non-interactives, la phase de calcul peut se dissocier de la phase de présentation (crash de véhicules, effets cinématographiques spéciaux).

@ENCADRE TITRE:Moins cher, plus vite, sans risques

@ENCADRE TEXTE:Trois raisons principales poussent les entreprises à employer la réalité virtuelle: réduire les coûts de conception, gagner du temps, réduire les risques d'échec mais aussi les risques pour les biens et les personnes.

La dernière raison suffit à expliquer l'importance que lui donnent les militaires dont, hélas pour la presse, les projets les plus intéressants sont classés Défense. Mais elle s'applique aussi aux véhicules et à leurs accidents potentiels, méthodiquement simulés. La réduction des coûts concerne tous les utilisateurs, mais s'appuie sur une évidence: une simulation informatique coûte des milliers de fois moins cher que des tests avec une maquette matérielle. Il en va de même pour les heures de vol sur simulateur.

Enfin, le gain de temps compte toujours plus pour la conception à une époque qui met l'accent sur la réactivité et la réduction du "time to market" et du "time to deliver".

@ENCADRE TITRE:L'écran suffit à la quasi-totalité

des applications

@ENCADRE TEXTE:On caractérise souvent la réalité virtuelle proprement dite par trois éléments: le casque, le gant, le retour d'effort. Or, dans 90% des cas, ces dispositifs ne sont pas réellement utiles.

Parmi les quelques cas qui justifient cet investissement, on peut citer:

- pour le casque: certaines actions de maintenance et de formation, où il est utile d'isoler l'opérateur; mais en général, la faible résolution des visualisation sur casque en limite la pertinence

- le gant a l'avantage de donner des informations précises sur la position et le mouvement des phalanges; seules les applications de réhabilitation rendent cette fonction utile

- le retour d'effort n'est utile que pour les sciences nucléaires; il sera indispensable en télé-chirurgie, à condition d'arriver à haut degré de précision.

Pour la visualisation interactive de modèles 3D, la technologie est enfin mûre, mais elle n'est pas encore implémentée. Les modèles très complexes vont devenir gérables, les modèles moyennement complexes deviennent accessibles.

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@TITRE:Les entreprises simulent surtout bâtiments et véhicules

@CHAPO:

@TEXTE:Le nombre de projets concrets présentés pour les journées de Montpellier est passé de 7 en 1995 à 15 en 1996, attestant la croissance de la réalité virtuelle sur le terrain des entreprises. Les univers modélisés se diversifient, mais quelques domaines gardent largement la tête, en particulier les bâtiments et les véhicules. Cela se comprend: il s'agit d'environnements "immersifs" par nature. Leur conception comme la formation de leurs futurs utilisateurs s'appuie logiquement sur la réalité virtuelle, avec casque ou simplement à l'écran.

Pour l'architecte, les logiciels de CAO ont dépassé leur simple assistance au calcul et à l'ingénierie pour montrer vraiment les bâtiments, avec la couleur et la texture des parois.

L'informatique permet de circuler (walk-through) dans des architectures qui n'existent pas encore. Et d'y simuler les activités prévues, y compris dans des situations extrêmes comme la panique.

En revanche, le Cern (Centre européen de recherche nucléaire) à Genève, emploie le casque pour la construction de ses prochains dispositifs expérimentaux. Il sagit de faire descendre, dans une véritable cathédrale souterraine, à quelque 80 mètres de profondeur, d'énormes appareillages électroniques, les détecteurs. Le puits d'accès n'a que 30 mètres de diamètre, contre 100 mètres pour la salle souterraine. Les détecteurs viennent de nombreux pays européens. Il s'agit de prévoir comment tous ces volumes pourront s'assembler et surtout être maintenus, en tenant compte des mouvements de pont roulant, etc.

La future ligne de métro Météor, à Paris, par exemple, a été largemnet étudiée de cette manière par la RATP.

Inversement, le voyage dans le passé ouvre lui aussi des applications importantes à la réalité virtuelle. Il s'agit, certes, d'activités plus culturelles qu'industrielles, mais on sait l'importance économique qu'elles prennent dans la société de l'information. Parmi les plus belles réalisations en la matière, notons les voyages dans la grotte de Lascaux de Benjamin Britton (Univesité de Cincinnati) ou les voyages à travers le temps dans la basilique Saint-Pierre de Rome, depuis ses origines paléo-chrétiennes jusqu'à nos jours.

Enfin

Décoration

Le véhicule: conception et formation

Non moins immersifs que les bâtiments, mais plus dynamiques, les véhicules viennent en deuxième place parmi les applications de la réalité virtuelle. Avion, automobile, trains et bateaux (et même cheval de selle!) tous les types de véhicules bénéficient de simulateurs, qui servent à leur conception et surtout à la formation des pilotes.

@INTER:Le corps et la vie

@TEXTE:

- cinéma, effets spéciaux

- reconstitutionvisioconférence

- coiffure, textile

- médical, dentition, chirurgie

(réalité augmentée)

molécules chimiques (Ciba)

avec retour d'effort

@INTER:Simulation et métaphore

@TEXTE:Les ergonomes du Fraunhofer Institute (Allemagne) utilisent la réalité virtuelle, casque et combinaison compris si nécessaire, pour l'étude des postes de travail industriels. Thomson-CSF prépare aussi une station "réalité virtuelle" pour le contrôle aérien.

Mais les présentations virtuelles peuvent aussi s'appliquer à des univers plus abstraits, ou fortement transposés du réel. Le bancoscope du CCF, par exemple, présente aux clients installés à domicile devant leur micro-ordinateur une rue commerçante. S'ils s'arrêtent devant la banque et cliquent sur la sonnette d'entrée, le système leur demande leur code d'accès, puis les fait pénétrer dans la banque avec ses différents guichets.

L'informatique elle-même commence à exploiter la réalité virtuelle. Les outils d'exploitation de systèmes et de réseux de Computer Automation, par exemple, présentent la configuration à gérer de manière réaliste. L'outil bureautique Dashboard évoque un tableau de bord automobile pour le pilotage des applications tertiaires. Et rappelons que le PC sous Windows, après le Macintosh, est construit sur la "métaphore" du bureau et des documents que l'on y dispose. Xerox a fait quelques études sur des univers 3D à l'intention des ingénieurs ou des documentalistes, mais elles n'ont pas donné lieu à une diffusion industrielle.

Les métaphores

Entreprise virtuelle d'Andersen Consulting, ou l'Espace commercial virtuel (ECV) que présentera France Télécom à Informatique Montpellier 96.

Une certaine réticence étant donné le coût, l'inconfort et les performances limitées des casques.

La plupart de ces applications ont des équivalents militaires. Le virtuel s'y justifie plus qu'ai

- environnement sonore

Sitruk: Le Conseil national du crédit vient de lancer un groupe de travail sur les services électroniques bancaires.

En termes de marketing, les nouvelles technologies conduisent à différencier différentes cibles:

- certaines sont attachées à la logique audio, alors que pour d'autres, même le téléphone constitue un effort excessif

- la télvision interactive, avec pour modèle le zapping à partir du canapé, demande beaucoup moins d'efforts que la prise de contrôle d'un dialogue sur micro-ordinateur ou au minitel avec un clavier

logique d'effort : moquette, canapé, fauteuil, debout (téléphone)