1 Etat de l'art
1.3 La réalité virtuelle
1.3.1 Matériel
1.3.1.1 Système de visualisation
De nombreux classements existent pour les systèmes de vision en réalité virtuelle, nous ne présenterons que la classification de Blundell et Schwartz [BL02]. Cette classification décompose les systèmes de visualisation en 3 grandes familles : les systèmes monoculaires, stéréoscopiques ou auto-stéréoscopiques (Tableau ).
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Monoculaire |
Stéréoscopique |
Autostéréoscopique |
Techniques générales |
Ecran plat traditionnel |
Anaglyphe Frame séquentiel |
Systèmes holographiques Réalité virtuelle immersive Réalité augmentée Ecrans AutoQ Feuille lenticulaire |
Commentaires sur la mise au point en profondeur |
Manque d'accommodation, de convergence et de parallaxe binoculaire |
Ajout de mise au point en profondeur par parallaxe binoculaire. Découplage des mises au point de l'accommodation et de la convergence |
La parallaxe binoculaire est présente. Les mises au point de l'accommodation et de la convergence peuvent être obtenues ou peuvent être découplées. L'occlusion de la vue peut être ou ne pas être présente. |
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Visualisation directe Une seule direction de visualisation |
Utilisation de lunettes de visualisation Une seule direction de visualisation |
Visualisation directe mais il peut être nécessaire d'utiliser un équipement de visualisation. Liberté pour la direction de visualisation, cependant ce degrès de liberté varie. |
Tableau 2 : Classification par Blundell et Schwartz [BL02]
Il faut remarquer dans cette classification qu'il est important de faire le choix du système de visualisation en fonction de l'utilisation supposée du système global. Dans notre cas, la manipulation de l'objet visualisé pose des problèmes d'occlusion qui sont plus ou moins difficiles à gérer en fonction de la solution retenue. L'occlusion peut être partielle si l'on utilise des lunettes stéréoscopiques et que la main droite occulte la vision de l'oeil droit ce qui conduit à la perte de la stéréoscopie.
La visualisation d'un objet numérique s'effectue en projetant sur un support, une source lumineuse. Le support peut être en 2D ou en 3D (hologramme). Les supports en 2D peuvent être de formes diverses (plane, sphérique [FE03] Fig. 25, conique [BI01] Fig. 26, etc.) et/ou constitués d'un ensemble de ces formes (CAVE, MOOVE) [VA03].
Figure 25 : Projection sphérique de la société Elumens |
Le choix est souvent conditionné par l'angle de vue recherché et donc par la taille et l'échelle de l'objet à visualiser. Les murs de projection permettent par exemple de visualiser un véhicule à l'échelle 1. Le sens de la projection a son importance et conditionne le type de matériau utilisé (toile spéciale, verre, etc.). Si des manipulations doivent être effectuées, on préférera la rétroprojection afin de ne pas occulter la projection surtout dans les systèmes de type CAVE. Les systèmes autostéréscopiques sont utilisables en rétroprojection [BA03] sur une vitre simulant ainsi un workbench.
La stéréoscopie est obtenue naturellement grâce aux systèmes encore rares qui utilisent des supports en 3D, si le support est en 2D, il faut projeter l'image pour l'oeil droit et l'image pour l'oeil gauche sur cet unique support. Plusieurs techniques sont utilisées, les plus courantes étant l'affichage oeil droit/oeil gauche alternativement à une fréquence double de la fréquence d'affichage classique des moniteurs. La différence d'angle de vue entre l'oeil droit et l'oeil gauche est utilisée avec les réseaux lenticulaires. On affiche dans ce cas en même temps les deux images mais alternativement sur chaque colonne de pixels.
La réalité augmentée peut être utilisée avantageusement pour contourner les problèmes d'occultation. Nous verrons au paragraphe que la plupart des systèmes d'esquisse virtuelle utilisent une vitre semi-réfléchissante (Fig. 62) ce qui évite de couper le champ de vision avec la main. On peut, grâce à ce système, simuler l'implantation de l'esquisse directement dans un système existant. L'utilisation de technique venant de la réalité augmentée [BI01] sont à essayer avec le sketcheur, il serait ainsi possible de concevoir un système mécanique in-situ sans reconstruction de l'environnement.
On peut projeter le schéma réalisé directement sur la table de travail [SA01]. La représentation en 3D des objets en temps réel n'est pas simple, plusieurs techniques sont proposées : hologramme, PCI (Planar Contour Imaging) [ST02].
Les deux technologies les plus en adéquation avec un outil d'esquisse virtuelle sont l'autostéréoscopie et l'holographie. La première va se généraliser à l'horizon 2010 pour le grand public (jeu, film en relief) avec des écrans plats qui pourront passer de la vision classique en 2D à la 3D grâce à des réseaux lenticulaires. Philips propose des écrans de ce type (Fig. 27) avec un logiciel qui permet à toute application OpenGL d'être utilisée directement sans réécriture de code (Fig. 28).
Figure 27 : Ecran autostéréocopique avec son circuit intégré |
Figure 28 : Contrôleur WOWvx OpenGL |
L'holographie est, elle aussi, déjà sur le marché avec la proposition par exemple de la société Holographica qui comme pour l'autostéréoscopie propose des solutions logicielles permettant d'utiliser sans modification les applications OpenGL (Fig. 29).
Figure 29 : Lien entre les applications OpenGL et les écrans holographiques