Les
Petites Pommes
du Savoir

Derniers titres parus

no63. Qu’est-ce que la relativité ? François Vannucci

no64. Les nanotechnologies doivent-elles nous faire peur ? Louis Laurent et Jean-Claude Petit

no65. Qu’est-ce qu’un prion ? Corinne Ida Lasmézas

no66. D’où viennent les tempêtes ? Robert Sadourny

no67. Qu’est-ce qu’un nombre ? Benoît Rittaud

no68. Qui sont vraiment nos lointains ancêtres ? Bruno maureille et Pascal murail

no69. Comment entendons-nous ? Gérald Fain

no70. Pourquoi les oiseaux chantent-ils ? Vincent Bretagnolle

no71. Les plages vont-elles disparaître ? Roland Paskoff

no72. E = mc2 ? Jean-Louis Bobin

no73. Pourquoi la Terre tourne-t-elle ? Emmanuel Di Folco

no74. La musique est-elle une science ? Alain Schuhl et Jean-Luc Schwartz

no75. Qu’est-ce qu’un trou noir ? Pascal Bordé

no76. Allons-nous manquer d’eau ? Vazken Andréassian et Jean margat

no77. D’où vient la lumière laser ? Evelyne Gil

no78. Quelles solutions pour nos déchets nucléaires ? Stéphane Gin

no79. Les animaux sont-ils intelligents ? Dominique Lestel

no80. Peut-on préserver la biodiversité ? Bruno Fady et Frédéric médail

no81. L’aspirine, pour ou contre ? marie-Germaine Bousser

Réels mercis à Claude Andriot
et Alain micaelli

conception graphique :
Atelier Daniel Leprince
relecture : Valérie Gautheron

Le Pommier, 2006

Tous droits réservés

ISSN : 1625-1245

ISBN : 9782746514409

170 bis, boulevard du Montparnasse 75014 Paris
www.editions-lepommier.fr

Collection développée avec le concours du ministère de la Culture et de la Communication (Centre national du livre et Cité des sciences et de l’industrie), dans le cadre du Fonds Jules-Verne.

www.centrenationaldulivre.fr

Ce document numérique a été réalisé par Nord Compo.

Pour commencer notre excursion dans la réalité virtuelle, je vous propose de partir des bases en vous présentant ce qu’est un système de réalité virtuelle. Nous verrons ensuite plus en détail comment tout cela fonctionne et à quoi cela peut bien servir.

Un système de réalité virtuel est toujours composé de quatre éléments :

– un monde virtuel : c’est un univers, réaliste ou non, né de l’imagination d’un créateur. Rien de plus, en somme, que ce que vous pouvez découvrir, sans recours à la réalité virtuelle, dans un livre ou un film ;

– l’immersion : cela consiste à vous plonger dans ce monde virtuel en vous offrant la possibilité d’oublier le monde qui vous entoure. Là encore, un bon écrivain saura vous l’offrir. Le concepteur d’un système de réalité virtuelle s’aidera en général d’instruments technologiques pour cela. Imaginez par exemple une pièce dont les six faces, murs, sol et plafond sont des écrans géants sur lesquels soient projetées les images du monde virtuel imaginé par le créateur. Vous êtes dans ce que l’on appelle un « Cave™ ». Partout où vous tournez la tête, vous voyez une représentation de ce monde virtuel et rien d’autre. Cette immersion est indispensable pour que l’explorateur du monde virtuel y réagisse le plus naturellement du monde et ne soit pas tenté de « distancier » en se disant : « Cela n’existe pas » ;

– les retours sensoriels : dans le Cave™, c’est la vue qui est utilisée principalement pour vous immerger dans le monde virtuel mais les quatre autres sens peuvent également être sollicités. Comme les retours visuels nous sont familiers avec les écrans de cinéma, de télévision et d’ordinateur, c’est sur d’autres retours sensoriels que nous nous attarderons davantage par la suite ;

– l’interactivité : c’est la grande différence avec les univers virtuels que vous offrent la littérature et le cinéma. Dans un système de réalité virtuelle, vous n’êtes pas seulement spectateur du monde virtuel, vous y êtes acteur. Le créateur vous offre son monde et vous pouvez y faire ce que vous voulez. même toucher à la pomme…

En effet, pour donner de la matière aux quatre éléments que je viens de vous décrire, je vous propose de suivre l’exemple d’un scientifique bien connu, Isaac Newton, qui aurait découvert la loi de la gravité universelle en regardant une pomme tomber d’un arbre. Nous allons découvrir la réalité virtuelle ensemble en regardant une pomme virtuelle tomber d’un arbre virtuel. En espérant que cette Petite Pomme, elle, ne vous tombera pas des mains.

Les deux mamelles
de la réalité virtuelle

Modélisation 3D et représentation graphique

La première chose que l’on voit, et pour cause, dans un système de réalité virtuelle, c’est l’image de synthèse produite sur un écran. Ce qui frappe quand on voit de tels systèmes, c’est l’usage, jusqu’à la nausée, de la capacité de tourner autour des objets pour les observer sous toutes les coutures.

Habituellement, quand vous regardez une image imprimée ou affichée sur un écran, le point de vue vous est imposé : vous ne pouvez pas aller voir dans le dos de la Joconde et quand un radar automatique prend une photo de face d’un motard en excès de vitesse, il ne peut pas voir sa plaque d’immatriculation.

Voulant rendre compte de la réalité telle qu’elle est, la réalité virtuelle se doit de représenter les objets tels qu’ils sont, c’est-à-dire volumiques (en trois dimensions) et non plans (en deux dimensions). De ce fait, une fois qu’un objet est décrit à l’ordinateur en trois dimensions, l’observateur peut choisir le point de vue d’où regarder la scène qui lui est proposée.

Par exemple, le pommier de Newton peut être représenté par un bout de cylindre vertical marron de 2,5 m de haut et de 80 cm de diamètre (pour le tronc) et une sphère verte de 2 m de rayon dont le centre se situe à 4,5 m de haut sur l’axe du cylindre (pour le feuillage). Ajoutez à cela des petites sphères rouges de 5 cm de rayon disposées aléatoirement dans la sphère verte pour représenter les pommes et vous aurez de quoi afficher à l’écran une représentation 3D d’un pommier graphiquement rudimentaire mais sémantiquement convaincante.

Toutes ces données sont écrites dans un fichier qui contient dorénavant le modèle de notre monde virtuel. Entre alors en jeu le logiciel de réalité virtuelle. Lorsqu’il démarre, ce logiciel va aller lire ce fichier et afficher à l’écran les objets décrits selon le point de vue que vous aurez choisi : vu d’au-dessus, ce sera un disque vert avec des disques rouges, vu de côté un rectangle marron sous un disque vert avec ses disques rouges et vu de dessous un disque marron au centre du disque vert avec ses disques rouges.

Imaginez maintenant que vous vouliez passer de façon continue d’une vue de face à une vue de dessus, comme si, tel un petit oiseau, vous voliez autour de notre pommier. Il faut que le logiciel vous présente toutes les vues intermédiaires entre le rectangle marron surmonté du cercle vert que vous voyez de face et le cercle vert que vous verrez du dessus. Dans la vie réelle, si vous étiez un oiseau, vous passeriez de façon continue d’une vue à une autre grâce à votre mouvement. malheureusement, sur un écran d’ordinateur, pas plus qu’au cinéma ou à la télévision, le mouvement n’existe : la technologie ne peut vous montrer que des images fixes. mais elle va vous présenter une succession très rapide d’images fixes prises à intervalles très courts d’un objet en mouvement. Grâce à la persistance rétinienne, qui est la capacité de l’œil à faire un « fondu enchaîné » entre deux images successives, le cerveau a l’impression de voir un mouvement continu et non une succession d’images fixes qui donnent un mouvement saccadé. Au cinéma, c’est en présentant vingt-cinq images par secondes à l’œil qu’on donne l’impression d’un mouvement continu. Dans les systèmes de réalité virtuelle, le logiciel calcule cent images intermédiaires par seconde pour donner l’impression d’un mouvement fluide. Cela signifie que, quand vous volez autour de l’arbre virtuel, le logiciel doit, chaque 1/100 de seconde, calculer votre position et l’image que vous aviez de l’arbre depuis cette position pour l’afficher à l’écran. La durée qui s’écoule entre ces deux instants où il faut tout recalculer s’appelle la période d’échantillonnage, c’est elle qui va être le cauchemar du chercheur en réalité virtuelle. Il devra en effet toujours se battre pour que ses calculs soient plus rapides qu’elle. Sinon, le mouvement vu à l’écran sera saccadé et l’utilisateur n’aura pas l’impression d’être dans un monde virtuel : le logiciel ne réagira pas assez vite à ses demandes. L’interactivité, composante essentielle de la réalité virtuelle, sera perdue.