La réalité virtuelle (VR) est une expérience simulée, similaire ou complètement différente du monde réel, réalisée grâce à l'utilisation de la technologie informatique. Il plonge les utilisateurs dans un environnement construit numériquement avec lequel ils peuvent interagir de manière apparemment tangible, généralement à l'aide de casques VR ou d'environnements multi-projetés. Ces casques ou salles sont équipés de capteurs et d'écrans qui suivent les mouvements de l'utilisateur et ajustent l'expérience visuelle et souvent auditive en conséquence.
La technologie VR est utilisée dans divers domaines, tels que le divertissement, l’éducation, la médecine et la formation. Il permet aux utilisateurs de vivre des situations impossibles, dangereuses ou coûteuses à reproduire dans le monde réel.
Réalité augmentée (RA) vs réalité virtuelle (VR)
La réalité augmentée (AR) et la réalité virtuelle (VR) sont deux technologies qui révolutionnent la façon dont nous interagissons avec le contenu numérique, mais elles le font de manières très différentes.
La RA superpose les informations numériques au monde réel, mélangeant les composants virtuels avec l'environnement de l'utilisateur en temps réel. La RA est expérimentée via des appareils tels que des smartphones, des tablettes ou des lunettes AR spécialisées, qui utilisent des caméras et des capteurs pour superposer des images générées par ordinateur sur la vision du monde réel de l'utilisateur. Les applications qui utilisent cette technologie vont des aides à la navigation, où les rues et les directions sont superposées sur une vue en direct de la route, aux expériences d'apprentissage interactives, où des personnages historiques ou des concepts scientifiques prennent vie dans un cadre éducatif.
En revanche, la réalité virtuelle crée un environnement numérique complètement immersif qui remplace l'environnement réel de l'utilisateur. Cette immersion est réalisée grâce à des casques VR équipés d'un écran et d'une technologie de suivi de mouvement. Les utilisateurs sont transportés dans des espaces entièrement virtuels, depuis des environnements simulés pour la formation et l'éducation jusqu'à des mondes fantastiques pour le divertissement. La force de la réalité virtuelle réside dans sa capacité à créer un environnement contrôlé qui simule des situations réelles ou emmène les utilisateurs dans des décors imaginaires, offrant un niveau d'immersion et d'interaction plus profond que la réalité augmentée.
Un bref aperçu historique de la réalité virtuelle
Le concept de création d'environnements simulés avec lesquels les utilisateurs peuvent interagir remonte aux années 1950 et 1960, Sensorama de Morton Heilig étant l'un des premiers exemples. Cette machine offrait une expérience multisensorielle, offrant des stimuli visuels, auditifs, tactiles et olfactifs. Cependant, c'est la création par Ivan Sutherland du « Ultimate Display » en 1968, un visiocasque présentant des mondes virtuels en trois dimensions, qui a posé la première pierre de la réalité virtuelle.
Au cours des années 1980 et 1990, la technologie VR a connu des progrès significatifs. Jaron Lanier, figure marquante de cette période, a inventé le terme « Réalité Virtuelle ». Il a fondé VPL Research, qui a développé les premiers équipements VR, notamment des gants et des lunettes. Les années 1990 ont été marquées par un regain d’intérêt et d’investissement pour la réalité virtuelle, l’industrie du divertissement explorant son potentiel à travers les jeux d’arcade et les systèmes domestiques. Malgré l’enthousiasme initial, les limitations technologiques et les coûts élevés ont initialement entravé une adoption généralisée.
Ce n'est qu'au 21e siècle, avec l'avènement de processeurs puissants, de graphiques avancés et de technologies de suivi de mouvement, que la réalité virtuelle a commencé à tenir ses promesses. Des sociétés comme Oculus, HTC et Sony ont depuis développé des systèmes VR qui offrent des expériences immersives pour les jeux, l'éducation, la formation et au-delà, rendant la réalité virtuelle plus accessible et efficace que jamais.
Caractéristiques des systèmes de réalité virtuelle
Les systèmes de réalité virtuelle sont conçus pour plonger les utilisateurs dans un environnement numérique qui semble réel. Cette immersion est réalisée grâce à plusieurs fonctionnalités essentielles :
- Environnements tridimensionnels (3D). Les systèmes VR génèrent des espaces 3D avec lesquels les utilisateurs peuvent naviguer et interagir. Ces environnements vont de simulations réalistes du monde réel à des paysages fantastiques, tous créés pour donner une impression de profondeur et d'espace.
- Visiocasques (HMD). L'un des composants les plus reconnaissables de la technologie VR, les HMD sont portés sur les yeux comme des lunettes et bloquent l'environnement externe, présentant le monde virtuel directement à l'utilisateur. Ces écrans sont équipés de capteurs pour suivre les mouvements de la tête de l'utilisateur, ajustant ainsi la perspective dans le monde virtuel.
- Suivi de mouvement. Les systèmes VR incluent souvent une technologie de suivi de mouvement, utilisant des caméras, des capteurs et parfois des gants ou des contrôleurs portables. Cette fonctionnalité suit les mouvements de la tête, des mains et parfois de tout le corps de l'utilisateur, permettant des interactions au sein de l'environnement virtuel qui semblent naturelles et intuitives.
- Immersion sonore. La technologie audio spatiale est utilisée pour améliorer encore l’immersion, les sons semblant provenir d’emplacements spécifiques dans l’espace virtuel. Cela peut rendre l'environnement plus réel et aider les utilisateurs à naviguer et à interagir avec le monde virtuel.
- Rétroaction haptique. Pour simuler le sens du toucher, certains systèmes VR incluent des dispositifs de retour haptique, tels que des gants ou des contrôleurs qui vibrent ou appliquent une force. Ce retour peut simuler la sensation de toucher des objets, ajoutant ainsi une couche de réalisme à l'expérience virtuelle.
- Interactivité. Les environnements VR ne sont pas seulement passifs ; ils sont conçus pour interagir avec eux. Qu'il s'agisse de manipuler des objets, de participer à des activités virtuelles ou de naviguer dans des espaces, les utilisateurs peuvent jouer un rôle actif dans le monde de la réalité virtuelle.
- Évolutivité et accessibilité. Les systèmes VR modernes sont conçus pour répondre à un large éventail d'applications, depuis les simples visionneuses sur smartphone offrant des expériences VR de base jusqu'aux configurations haut de gamme dotées de ressources informatiques puissantes pour les simulations les plus exigeantes.
Comment fonctionne la réalité virtuelle?
Voici une explication étape par étape du fonctionnement de la réalité virtuelle :
- Création d'un environnement virtuel. La première étape est la création d'un environnement numérique 3D. Cela peut aller d’une simulation réaliste d’un lieu réel à une scène entièrement fictive. Ces environnements sont créés à l'aide de logiciels spécialisés par des concepteurs et des développeurs, qui modélisent les objets, les textures et la physique pour rendre l'expérience aussi réaliste ou fantastique que souhaité.
- Affichage de l'environnement. L'environnement 3D est ensuite affiché à l'aide d'un casque HMD ou VR. Cet appareil contient un ou deux petits écrans qui affichent l'environnement virtuel à l'utilisateur. Des lentilles placées entre les écrans et les yeux transforment les images plates en une expérience 3D stéréoscopique, créant une impression de profondeur.
- Suivi des mouvements de l'utilisateur. Pour interagir naturellement avec l'environnement virtuel, le système doit suivre les mouvements de l'utilisateur, notamment celui de la tête et des mains. Ceci est accompli grâce à divers capteurs dans le HMD et parfois à des équipements supplémentaires tels que des caméras placées dans la pièce, des contrôleurs portables et des capteurs portables. Ces appareils suivent les mouvements et ajustent la vue de l'utilisateur dans le monde virtuel, lui donnant ainsi l'impression qu'il regarde réellement autour de lui ou se déplace dans cet espace.
- Rendu de l'environnement. Lorsque l'utilisateur interagit avec l'environnement, un ordinateur ou une console de jeu restitue le monde virtuel en temps réel. Cela signifie qu'il calcule à quoi devrait ressembler chaque nouvelle image en fonction des mouvements et des interactions de l'utilisateur. Ce processus nécessite une puissance de calcul importante pour maintenir un mouvement fluide et réaliste, c'est pourquoi les systèmes VR haut de gamme nécessitent souvent des processeurs ainsi que cartes graphiques.
- Fournir un retour audio et haptique. Pour améliorer encore l'immersion, les systèmes VR utilisent l'audio spatial et le retour haptique. Utilisations audio spatiales algorithmes pour simuler la façon dont le son se déplacerait dans un espace 3D, donnant l'impression que les bruits proviennent de directions et de distances spécifiques. Le retour haptique, fourni via des appareils portables tels que des gants ou des contrôleurs portables, simule le sens du toucher en appliquant une force, une vibration ou un mouvement pour imiter la sensation de toucher ou d'interagir avec des objets dans le monde virtuel.
- Interaction de l'utilisateur. L'utilisateur peut interagir avec l'environnement virtuel de différentes manières, depuis des mouvements simples comme regarder autour de lui, marcher ou pointer du doigt, jusqu'à des interactions plus complexes comme ramasser des objets, manipuler des outils ou s'engager dans des activités virtuelles. Cette interaction est facilitée par les périphériques d'entrée du système (par exemple, les contrôleurs, les gants ou même les commandes vocales) et n'est limitée que par les capacités du logiciel et la précision du matériel.
Types de réalité virtuelle
La classification la plus courante des types VR comprend les éléments suivants :
- VR non immersive. Offre une expérience virtuelle avec un isolement minimal du monde réel, souvent via un ordinateur ou un jeu vidéo, où l'utilisateur reste conscient de son environnement physique.
- VR semi-immersive. Offre une expérience plus engageante en projetant des environnements numériques sur de grands écrans ou via des visiocasques, tout en permettant une certaine connexion avec le monde réel.
- VR entièrement immersive. Transporte complètement l'utilisateur dans un royaume numérique, en utilisant des visiocasques, le suivi de mouvement et le retour haptique pour éliminer la conscience du monde physique.
Matériel VR
Réalité virtuelle (VR) matériel englobe une gamme d’appareils conçus pour immerger les utilisateurs dans des environnements virtuels. Au cœur de cette configuration se trouve le visiocasque, un appareil porté sur les yeux pour présenter le monde virtuel, souvent équipé de capteurs de mouvement intégrés pour suivre les mouvements de la tête.
Les périphériques supplémentaires incluent des contrôleurs de mouvement, qui permettent aux utilisateurs d'interagir avec l'environnement virtuel via les mouvements de la main, et des systèmes de suivi qui surveillent la position de l'utilisateur dans un espace physique pour traduire avec précision les mouvements dans le monde virtuel. Les dispositifs de retour haptique, tels que les gants ou les combinaisons, procurent des sensations tactiles, améliorant l'immersion en simulant le toucher et la sensation d'objets virtuels.
VR Accessoires
Les accessoires de réalité virtuelle (VR) améliorent l'expérience immersive en offrant des moyens supplémentaires d'interagir avec les environnements virtuels ou en améliorant le confort et la fonctionnalité des systèmes VR. Ces accessoires incluent des contrôleurs de mouvement qui traduisent les mouvements physiques de la main en actions numériques, des dispositifs de retour haptique comme des gants ou des gilets qui simulent le toucher ou l'impact, et des tapis roulants omnidirectionnels qui permettent aux utilisateurs de marcher ou de courir dans n'importe quelle direction dans un espace confiné, offrant ainsi une méthode plus naturelle. de se déplacer dans des espaces virtuels.
D'autres accessoires, tels que des casques audio avancés, garantissent la précision du son spatial. Les modules de suivi oculaire et les capteurs supplémentaires peuvent affiner davantage l'interaction de l'utilisateur en permettant aux systèmes de répondre plus précisément à l'endroit où l'utilisateur regarde ou se déplace.
Logiciel de réalité virtuelle
Les logiciels de réalité virtuelle constituent une vaste catégorie qui englobe les applications, outils et plates-formes utilisés pour créer et expérimenter des environnements virtuels immersifs. Ces logiciels vont des plates-formes de développement comme Unity et Unreal Engine, qui permettent aux créateurs de créer et de concevoir des expériences VR complexes, jusqu'aux applications conçues pour les utilisateurs finaux, telles que les jeux VR, les simulations éducatives et les programmes de formation.
Le logiciel VR doit restituer efficacement les graphiques 3D, gérer les entrées des utilisateurs et traiter les interactions en temps réel dans l'espace virtuel pour garantir une expérience transparente et immersive. Il intègre également souvent des fonctionnalités avancées telles que l'audio spatial, les simulations physiques et intelligence artificielle pour améliorer le réalisme et l’interactivité.
Utilisations pratiques de la réalité virtuelle
La réalité virtuelle a trouvé des applications pratiques dans divers secteurs, transformant les approches traditionnelles et créant de nouvelles opportunités d'engagement, d'apprentissage et d'exploitation. Voici quelques-uns des domaines clés dans lesquels la réalité virtuelle a un impact :
- Éducation et formation. La réalité virtuelle offre des expériences d'apprentissage immersives aux étudiants et aux professionnels, permettant des simulations réalistes de procédures complexes, telles que des interventions chirurgicales pour les étudiants en médecine ou le fonctionnement de machines pour les ingénieurs, sans les risques associés à la pratique réelle.
- Soins de santé. Au-delà de la formation, la RV est utilisée à des fins thérapeutiques, notamment pour la gestion de la douleur et la rééducation, en immergeant les patients dans des environnements qui les détournent de l'inconfort ou les aident à récupérer leurs capacités motrices après une blessure.
- Divertissement. L'industrie du divertissement a adopté la réalité virtuelle pour les jeux, offrant aux joueurs des expériences profondément immersives, ainsi que pour les concerts et événements virtuels, permettant aux utilisateurs d'assister à des performances en direct dans le confort de leur foyer.
- Immobilier et architecture. Les visites VR permettent aux acheteurs potentiels d'explorer les propriétés à distance, tandis que les architectes utilisent la VR pour visualiser et affiner leurs conceptions avant le début de la construction.
- Vente au détail. Les magasins virtuels permettent aux clients de parcourir et d'interagir avec les produits dans un environnement 3D, améliorant ainsi l'expérience d'achat en ligne et fournissant un aperçu détaillé des articles avant l'achat.
- Tourisme . Les expériences de voyage en réalité virtuelle proposent des visites virtuelles de destinations à travers le monde, donnant un avant-goût du voyage à ceux qui ne peuvent pas les visiter en personne, ou aidant les voyageurs à planifier leurs voyages en explorant les attractions à l'avance.
- Militaire. L'armée utilise la réalité virtuelle pour les simulations d'entraînement, préparant les soldats à divers scénarios qu'ils pourraient rencontrer sur le terrain, de l'entraînement au combat aux tâches médicales et techniques, dans un environnement contrôlé et sûr.
- Industrie automobile. La VR est utilisée pour la conception et les tests de nouveaux véhicules, permettant aux ingénieurs et aux concepteurs d’examiner des prototypes et de tester l’ergonomie et l’aérodynamique des voitures sans avoir besoin de modèles physiques.
- Exploration de l'espace. Des agences comme la NASA utilisent la réalité virtuelle pour simuler des environnements spatiaux pour la formation des astronautes, les préparant aux tâches qu'ils effectueront lors de missions, et même pour contrôler des rovers et d'autres équipements à distance.
- Santé mentale. Les thérapies VR sont à l'étude pour traiter des troubles psychologiques tels que les troubles anxieux, le SSPT et les phobies, en exposant progressivement les patients à leurs déclencheurs dans un environnement virtuel contrôlé et sûr.
