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C et ouvrage (en 2 volumes) constitue la seconde édition étendue et mise à jour

C et ouvrage (en 2 volumes) constitue la seconde édition étendue et mise à jour du précédent traité de la réalité virtuelle paru en décembre 2000. Sous la direction de Philippe Fuchs et la coor- dination de Guillaume Moreau, il est rédigé par dix-huit chercheurs français, spécialistes de la réalité virtuelle. Le premier volume « Fondements et Interfaces Comportementales » expose les aspects théo- riques et l’interfaçage de l’homme dans un environnement virtuel. Ce deuxième volume « Création des environ- nements virtuels & Applications » décrit les techniques informatiques pour la création des environnements virtuels et expose les applications professionnelles de la réalité virtuelle. Plus précisément, il résume en introduction la définition du champ de la réalité virtuelle proposée dans le premier volume. Une partie est ensuite consacrée aux prin- cipes informatiques de la modélisation des environnements virtuels et de leur animation. Les comportements des objets et l’autonomie des entités virtuelles sont exposés avant de décrire la plate-forme logicielle open source Openmask. Puis une autre partie est consacrée aux appli- cations professionnelles. Un chapitre pré- sente les applications pour tous les secteurs de l’industrie, à partir de réalisations déve- loppées dans le cadre de la plate-forme fran- çaise PERF-RV. Un chapitre décrit en détail les potentialités de la réalité virtuelle pour la formation à partir de réalisations profession- nelles. Un dernier chapitre expose l’intérêt de la réalité virtuelle pour la psychiatrie. Le traité de la réalité virtuelle vol 2 Philippe Fuchs, Guillaume Moreau 65 Euros Philippe Fuchs, professeur de l’Ecole des mines de Paris, est le responsable de l’équipe Réalité Virtuelle & Réalité Augmentée. Ses recherches concer- nent les aspects théoriques et techniques de l’interfaçage en environne- ments virtuels Guillaume Moreau, maître de conférences en informatique à Centrale Nantes est chercheur au laboratoire CNRS CERMA UMR 1563. Ses travaux de recherche portent sur l’utilisation de la réalité virtuelle pour l’étude des ambiances architecturales et urbaines format couv dépliée 352 mm larg 240 mm haut SCIENCES MATHÉMATIQUES ET INFORMATIQUE Volume 2 : Création des environnements virtuels & Applications réalité virtuelle Le traité de la Direction : Philippe Fuchs 2e édition Coordination : Guillaume Moreau B. Arnaldi - J.M. Burkhardt - A. Chauffaut - S. Coquillart T. Duval - S. Donikian - P . Fuchs - J. Grosjean - F . Harrouet E. Klinger - D. Lourdeaux - D. Mellet d’Huart - G. Moreau A. Paljic - J.P . Papin - P . Stergiopoulos J. Tisseau - I. Viaud-Delmon Préface de Alain Berthoz, Professeur au Collège de France cou-bandeau vol-2a 29/09/03, 16:15 1 PRÉFACE Alain Berthoz La réalité virtuelle va jouer un rôle décisif dans les années à venir et ce traité est donc très utile pour rassembler un certain nombre de connaissances, de théories et de tech- niques. On peut, en effet, prévoir une explosion de son utilisation dans les domaines suivants. D’abord l’éducation, où elle va apporter beaucoup à de nombreuses disciplines par le développement de l’enseignement à distance et par l’apprentissage des processus industriels. Les plus grandes sociétés développent aujourd’hui des méthodes basées sur la réalité virtuelle pour entraîner leur personnel à des opérations de manipula- tion, l’aider dans la compréhension de processus complexes et dans la navigation en environnements hostiles ou lointains. De façon plus générale, la réalité virtuelle hap- tique et visuelle (car la réalité virtuelle n’est pas seulement visuelle mais multimodale) sera un outil indispensable pour le développement des simulateurs de demain, qu’ils concernent le pilotage d’avions ou de voitures, la simulation de méthodes chirurgicales ou la simulation d’activités sportives. On peut dire que nous tenons là un formidable outil d’apprentissage. Cependant, son usage ne sera pas limité à l’enseignement ou à l’entraînement. La réalité virtuelle est aussi entrée dans le monde du travail par la téléopération qui exige une restitution de la présence des objets manipulés et de leur environnement. Véritable prolongement de la main, de la vision, du sens du toucher, la réalité virtuelle permet aujourd’hui d’allonger le bras de l’opérateur au-delà des routes et des océans. L’utilisation de la réalité virtuelle ne s’arrête toujours pas là. On entrevoit maintenant son application dans le domaine médical pour l’aide au diagnostic de certaines mala- dies (par exemple le vertige ou les troubles de l’orientation spatiale) et pour l’étude des bases neurales de ces maladies, où la réalité virtuelle s’est introduite car elle permet de manipuler les paramètres du monde visuel, haptique ou acoustique. La réalité vir- tuelle peut être aussi exploitée pour la réhabilitation, voire le traitement des troubles liés à l’âge (par exemple par des méthodes de thérapies comportementales). Notre La- boratoire est engagé dans une coopération avec deux services de Psychiatrie a Paris et a Lyon pour tester l’intérêt de la réalité virtuelle pour compléter les thérapies co- gnitives dans les troubles comme l’agoraphobie. J’ai en effet dans mon livre "Le sens du mouvement" proposé l’idée que certains de ces troubles sont dus a une difﬁculté à construire une cohérence entre toutes les informations sensorielles ou entre les don- nées des sens et les attentes du sujet et nous avons montré qu’une exposition à des conﬂits sensoriels pouvait induire une réduction sensible de la désorientation spatiale [Tsuzuku e.a., 1995, Vitte e.a., 1994] ouvrant ainsi la voie a ces nouvelles thérapies. J’ai fait l’hypothèse que cette capacité de résoudre des conﬂits était liée à des straté- gies cognitives qui permettent au cerveau humain de trouver des solutions nouvelles lorsque des systèmes sensori-moteurs sont lésés ou confrontés à des problèmes qu’ils ne peuvent pas résoudre [Berthoz, 1985, Jones e.a., 1985, Jones e.a., 1984] mais il faut se garder de se hâter a généraliser et il faut maintenant, avec patience et rigueur étudier scientiﬁquement avec les cliniciens le champ réel d’application de ces méthodes; Enﬁn son usage va se répandre dans la science par le biais de la simulation des pro- cessus et de la construction de modèles explicatifs dans de très nombreux domaines. Il ii Le traité de la réalité virtuelle- P. Fuchs, G. Moreau - (c) les Presses de l’Ecole des mines est inutile de mentionner l’immense champ d’application que constitue le domaine des jeux, qu’ils soient basés ou non sur des techniques de réalité virtuelle. Ces exemples donnent une idée de l’enjeu. Face à lui, les méthodes et les techniques, comme on le lira ici, se développent très rapidement. Il faut toutefois rester conscient du chemin qui reste à parcourir. Et qui risque d’être long. Ce chemin est d’abord tech- nologique. En effet, la technologie qui permettra une restitution ﬁdèle de la réalité n’est pas encore achevée et le savoir-faire des ingénieurs sera précieux. Les jeunes ont devant eux un immense champ de recherche et de réalisation. Ensuite, sur le plan de la fusion des modalités de la réalité virtuelle, il est nécessaire de combiner vision, sens haptique et acoustique, comme le fait si habilement le cerveau. Ceci est encore un grand déﬁà relever. Pour cela, je conseille sans aucun doute d’accroître la trop faible coopération entre les spécialistes des sciences de la cognition et les ingénieurs. Pas parce que les processus qu’utilise le cerveau, lorsqu’ils sont connus, sont nécessairement à copier mais parce qu’un échange réciproque ne peut qu’enrichir les connaissances des uns et des autres. De telles coopérations sont trop rares en France, et je remercie les auteurs de ce livre de s’être adressé à un Physiologiste pour préfacer leur ouvrage. Le chemin est ensuite théorique. Nous savons peu de choses sur les processus cérébraux qui permettent de reconnaître avec une grande ﬁnesse la forme d’un objet en mouve- ment. Au fond, nous savons peu de chose sur la perception du mouvement et sur les mécanismes qui permettent au cerveau de mettre en correspondance le toucher et la vi- sion. Nous savons enﬁn peu de chose sur la façon dont le cerveau résout les problèmes de délai. J’ai eu l’impression, en lisant ce livre, que des problèmes théoriques majeurs sont encore à résoudre dans le domaine de l’algorithmique, en particulier concernant les problèmes tridimensionnels. La représentation de l’espace 3D, la reconnaissance des objets, posent des problèmes de géométrie encore non résolus, les capteurs sont encore à perfectionner mais aussi les théories sur le traitement de leurs données. Nous savons que le cerveau peut résoudre le problème du grand nombre de degrés de liberté à contrôler, qu’il anticipe, présélectionne et fait des hypothèses sur les données des sens. Ces capacités de prédiction, d’anticipation, d’utilisation de la mémoire pour prédire le futur permettent de simpliﬁer la "neurocomputation". Nous savons aussi que l’analyse du monde extérieur utilise des "modèles internes" des lois de la mécanique et des lois physiques. Faut-il intégrer de tels processus dans les systèmes de contrôle et d’analyse des systèmes de réalité virtuelle? Faut-il en inventer de meilleurs ? Voilà le déﬁ, et ce livre sera utile à tous ceux qui veulent le relever. Il sera aussi utile au moment ou la réalité virtuelle donne lieu a des réseaux d’excellence au niveau Européen . Alain Berthoz est Professeur au Collège de France. Il est le directeur du Laboratoire de Physiologie de uploads/Philosophie/ le-traite-de-la-re-alite-virtuelle-fuchs.pdf