Le traité de la réalité virtuelle
Volume 4 Les applications de la réalité virtuelle
Bruno Arnaldi/Patrick Bourdot/Jean-Marie Burkhardt/Isabelle Viaud Delmon/Stéphane Donikian/Philippe Fuchs/Rachid Gerbi/Pascal Guitton/Alain Grumbach/Joan Hérisson/Pascal Hue/Jean-Pierrre Jessel/Evelyne Klinger/Jean
Lorisson/Domitile Lourdeaux/Rose-Marie Marié/Daniel Mellet-D'huart/Guillaume Moreau/Jean-Paul Papin/Simon Richir/Indira Thouvenin/Jacques Vairon/Robert Vergnieux/Jean-Marc Vézien
I Introduction générale
1
1 Introduction à la réalité virtuelle
3
1.1 Fondement de la réalité virtuelle3
1.1.1 Introduction3
1.1.2 Définitions de la réalité virtuelle5
1.2 Modèle de référence pour l'immersion et l'interaction10
1.2.1 L'approche «instrumentale» pour l'immersion
et l'interaction10
1.2.2 Le modèle de référence en RV12
1.3 Structuration du traité de la réalité virtuelle13
1.3.1 l'Homme et l'environnement virtuel15
1.3.2 L'interfaçage, l'immersion et l'interaction
en environnement virtuel15
1.3.3 Les outils et les modèles informatiques
des environnements virtuels16
1.4 Présentation du contenu du volume
«Les applications de la réalité virtuelle»16
1.4.1 Les diverses potentialités issues de la finalité
de la réalité virtuelle17
1.4.2 Taxonomie à partir de la définition fonctionnelle
de la réalité virtuelle18
1.4.3 Classification des applications pour le plan du volume19
1.5 Conclusion22
1.6 Annexes23
1.6.1 une taxonomie fonctionnelle des applications
de la réalité virtuelle23
1.6.2 Les applications potentielles de la réalité virtuelle24
1.6.3 Historique succinct de la réalité virtuelle25
1.6.4 Les domaines précurseurs de la réalité virtuelle26
1.6.5 Le développement de la réalité virtuelle en France27
1.6.6 Un petit bêtisier de la réalité virtuelle28
1.7 Références bibliographiques30
II Les applications par fonction
31
2 Réalité virtuelle et conception
33
2.1 Introduction33
2.2 La Réalité Virtuelle pour la conception
dans le milieu industriel33
2.2.1 De la CAO à la CARV33
2.2.2 Fonctionnalités testées par CARV36
2.3 Les possibilités du virtuel en conception
pour tout domaine d'activités38
2.3.1 Efficacité pour les fonctions du produit39
2.3.2 Multiplication des choix et des architectures39
2.3.3 Mise en scène des produits dans différents environnements39
2.3.4 Echelle variable en virtuel39
2.3.5 Représentation symbolique40
2.3.6 Le langage universel du virtuel40
2.3.7 Intégration des utilisateurs finaux
dans l'équipe de conception40
2.3.8 Les équipes étendues40
2.3.9 Maîtrise des coûts financiers41
2.3.10 Cohérence avec d'autres produits existants41
2.4 Impact général de la réalité virtuelle
sur les activités de conception41
2.4.1 Le travail en plateau projet virtuel41
2.4.2 Changement de culture pour les concepteurs42
2.5 Conclusion42
2.6 Références bibliographiques42
3 La réalité virtuelle pour l'apprentissage humain
43
3.1 Introduction43
3.2 Les environnements virtuels d'apprentissage : notions, origine et principaux
apports44
3.2.1 Quelques notions et définitions44
3.2.2 Panorama rapide des secteurs d'application et réalisations48
3.2.3 Quatre patrons pour aller vers une formulation des usages et des configurations
actuelles53
3.3 Cadre et repères pour la conception55
3.3.1 Potentialités remarquables de l'utilisation
de la réalité virtuelle pour l'apprentissage55
3.4 Ecueils et limites actuelles à considérer62
3.4.1 L'utilité et la faiblesse des fonctionnalités offertes63
3.4.2 L'utilisatibilité de l'environnement virtuel63
3.4.3 Six dimensions pour orienter la conception d'un EVA64
3.5 Conclusions et perspectives66
3.6 Des exemples d'environnements virtuels pour
l'apprentissage69
3.6.1 Narrative-based Immersive Contructionist/Collaborative
Environments - NICE69
3.6.2 ScienceSpace70
3.6.3 Virtual Puget Sound (VPS)73
3.6.4 TRUck Simulator for Training TRUST74
3.6.5 STEVE77
3.6.6 Formation individualisée des agents de conduite - FIACRE78
3.6.7 Welding environment for training - CS WAVE80
3.6.8 Virtual Technical Trainer - VTT83
3.6.9 Formation EDF au diagnostic de panne en robinetterie industrielle (Formation
EDF n° 7235)85
3.6.10 SécuRéVi87
3.6.11 Environnement virtuel de formation pour la prévention des risques chimiques88
3.6.12 Interviewer's virtual trainer (IVT)90
3.7 Références bibliographiques93
III Les applications par domaine d'activités
101
4 Explorations de données scientifiques et expérimentations virtuelles
103
4.1 Introduction103
4.1.1 Intérêts réciproques et enrichissement mutuel104
4.1.2 Historique et tour d'horizon105
4.2 La réalité virtuelle pour et par la science105
4.3 Biologie moléculaire et Génomique106
4.3.1 L'ADN in virtuo106
4.3.2 Interaction protéine-protéine et docking virtuel108
4.3.3 Exploration de données génomiques
factuelles et textuelles108
4.4 Mécanique des fluides110
4.4.1 Perception de la complexité des phénomènes d'écoulements110
4.4.2 Simulation interactive111
4.4.3 Soufflerie numérique virtuelle112
4.5 Relativité virtuelle114
4.5.1 Voir la relativité114
4.5.2 Multimodalité relativiste115
4.5.3 Relief temporel115
4.6 Conclusions116
4.7 Références bibliographiques117
5 Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
119
5.1 Introduction119
5.2 Atouts et inconvénients de la réalité virtuelle120
5.2.1 Atouts de la RV pour les thérapies en psychopathologie
clinique120
5.2.2 Atouts de la RV en neuropsychologie120
5.2.3 Conception des systèmes de réalité virtuelle121
5.2.4 Aspects technico-économiques122
5.2.5 Conflits sensoriels et cognitifs122
5.3 Exploitation de la réalité virtuelle en psychothérapie126
5.3.1 Principes des thérapies d'exposition126
5.3.2 Les pathologies abordées128
5.4 Des techniques de distraction137
5.5 Exploitation de la réalité virtuelle
en neuropsychologie138
5.5.1 L'évaluation en neuropsychologie grâce à la RV138
5.5.2 Les applications relatives aux fonctions cognitives139
5.5.3 Les autres applications en neuropsychologie142
5.6 La réhabilitation des fonctions motrices143
5.7 Conclusions144
5.8 Références bibliographiques145
6 Géosciences
157
6.1 Introduction157
6.2 Les éléments des environnements virtuels158
6.2.1 Les données de base158
6.2.2 Les forages160
6.2.3 Les infrastructures souterraines161
6.2.4 Les coupes161
6.2.5 Les modèles162
6.2.6 Les modèles maillés de paramètres163
6.3 Retour d'expérience d'un service géologique national164
6.3.1 Motivation pour la réalité virtuelle164
6.3.2 L'équipement, les choix techniques165
6.4 Exemples d'applications166
6.4.1 Géothermie166
6.4.2 Crues par remontée de nappe168
6.4.3 Risques sismiques de la région niçoise168
6.4.4 Milieu urbain170
6.4.5 Château de Saumur171
6.5 Conclusions et perspectives173
7 Industries manufacturières
175
7.1 Introduction175
7.2 Conception et simulation176
7.2.1 De la CAO à la réalité virtuelle
dans les industries manufacturières176
7.2.2 Modèles de données des systèmes de CAO actuels177
7.2.3 Conception de formes en situation immersive178
7.2.4 Du prototypage virtuel à la simulation intégrée
et à la simulation pour l'entreprise virtuelle181
7.3 Maquette virtuelle partagée183
7.3.1 Environnements virtuels collaboratifs183
7.3.2 Interaction collaborative et visualisation collective185
7.4 Maintenance189
7.4.1 Aide à la maintenance dans un centre nucléaire189
7.4.2 Maintenance dans le domaine aéronautique190
7.5 Conclusion195
7.6 Références bibliographiques196
8 La réalité virtuelle dans le groupe PSA Peugeot Citroën
201
8.1 Contexte de l'industrie automobile201
8.2 Le réalisme des maquettes virtuelles202
8.3 Le besoin de transparence des technologies
de la Réalité Virtuelle203
8.4 Les maquettes virtuelles accompagnent
les maquettes physiques204
8.5 Le goulot d'étranglement
de la conversion des données de la CAO205
8.6 Le premier Centre de Réalité Virtuelle
de PSA Peugeot Citroën205
8.7 Mise en perspective206
8.8 La Réalité Virtuelle va-t-elle révolutionner
le processus de développement automobile ?209
9 Architecture, urbanisme et paysage
211
9.1 Introduction211
9.2 Applications architecturales211
9.2.1 Panoramas212
9.3 Applications urbaines214
9.3.1 Villes virtuelles216
9.3.2 Ambiances architecturales et urbaines217
9.3.3 Et Google Earth ?221
9.4 Applications au paysage221
9.5 Limites des applications envisagées222
9.5.1 Immersion222
9.5.2 Interaction222
9.6 Références bibliographiques225
10 Réalité virtuelle et archéologie
229
10.1 La démarche de restitution en archéologie229
10.1.1 De la documentation à la restitution 3D229
10.1.2 Les recherches complémentaires pour l'élaboration
de la scène 3D230
10.1.3 De l'intérêt de réaliser un modèle numérique 3D
en archéologie230
10.2 Réalité virtuelle : des premiers pas vers la
valorisation des sites archéologiques231
10.2.1 Les expériences pionnières de réalité virtuelle
en archéologie231
10.2.2 De l'utilité de l'immersion en archéologie232
10.2.3 Réalité virtuelle et valorisation des sites archéologiques232
10.3 Conclusion233
10.4 Références bibliographiques233
11 Apport de la réalité virtuelle à la création artistique
237
11.1 Prologue : le virtuel au-delà du réel237
11.2 Problématique237
11.2.1 Réalité virtuelle237
11.2.2 Création artistique239
11.2.3 Réalité virtuelle et création artistique239
11.3 Fiches oeuvres240
11.3.1 Présentation des fiches240
11.3.2 «La plume»240
11.3.3 «Numeric circus»241
11.3.4 «Silence»242
11.3.5 «Worldskin»242
11.3.6 «Schlag»243
11.3.7 «Apparition»244
11.4 Discussion245
11.4.1 Nouveaux moyens d'interaction245
11.4.2 Nouveaux effets245
11.4.3 Nouvelles occurrences d'une oeuvre246
11.4.4 Nouveau partage des fonctions de création246
11.5 Epilogue : un art nouveau ?247
11.6 Références bibliographiques247
12 L'interactivité sensorielle au service de la création artistique contemporaine
249
12.1 Introduction249
12.2 Danse, Théâtre et nouvelles technologies ou le corps capturé250
12.2.1 La technologie comme support à la création250
12.2.2 Le corps comme matériau de composition temps-réel251
12.2.3 Interaction danseurs virtuels/utilisateur254
12.2.4 Des OEuvres hybrides254
12.2.5 Conclusion257
12.3 La fiction interactive ou le paradoxe de lier
narration et interaction258
12.3.1 Introduction258
12.3.2 Structure d'un récit linéaire258
12.3.3 Approche structuraliste du récit260
12.3.4 La fiction interactive262
12.3.5 Etat de l'art263
12.3.6 Les outils d'aide à l'écriture de fictions interactives264
12.4 De la nécessité d'un méta-langage adapté
à la création pluri-artistique267
12.5 Conclusion268
12.6 Références bibliographiques269
13 Applications des techniques de réalité virtuelle en milieu militaire
273
13.1 Introduction273
13.2 Les simulations273
13.2.1 La manoeuvre273
13.2.2 Les pistes spéciales273
13.2.3 Les plates-formes274
13.2.4 Les simulations informatiques275
13.3 Aide à la conception276
13.4 Aide à la réalisation d'évaluation et d'essais277
13.5 Aide à la formation et à l'entraînement278
13.5.1 L'armée de Terre279
13.5.2 La Marine282
13.5.3 L'armée de l'Air284
13.5.4 Le Commandement284
13.5.5 Le Service de Santé284
13.6 Aide à la préparation de missions285
13.7 Aide à la réalisation d'une mission réelle286
13.8 Rejeu après action (Débriefing)288
13.9 Conclusion289
13.10 Références bibliographiques289