Modélisation appliquée à la réalité virtuelle : principe de fonctionnement

La modélisation 3D permet de simuler un environnement (ou objet) au plus proche de sa réalité grâce à des logiciels dédiés. Elle permet la personnalisation de l’expérience de réalité virtuelle. Les modèles sont visualisés grâce à un casque de réalité virtuelle. Le casque VR associé à un ordinateur fonctionne par le biais d’une application. Les lunettes de réalité virtuelle Oculus Rift et VR HTC Vive Focus sont des incontournables de l’utilisation professionnelle des modèles virtuels. Là où un casque VR type Meta/Oculus Quest ou Samsung Gear VR, utilisables avec une Playstation VR, sont avant tout conçus pour les jeux vidéo. La modélisation présente plusieurs avantages par rapport à la prise de vue  réelle (photo ou vidéo) :

• personnalisation totale possible de l’environnement immersif ;
• l’environnement virtuel est animé et l’utilisateur peut interagir avec celui-ci ;
• l’expérience immersive peut être basée sur un environnement existant ou imaginaire (permet visualisation de process industriel ou de bâtiment avant leur implantation).

Couplée à la réalité virtuelle, elle offre trois avantages majeurs pour les entreprises.

– Présentation de projets facilitée

Plus précise que des croquis 2D ou des modèles physiques, la VR facilite l’étape de conception d’un projet et sa communication. Grâce à une immersion totale, la modélisation 3D en VR permet d’anticiper des résultats divers.

– Expériences novatrices possibles

La combinaison de la modélisation et de la réalité virtuelle accorde de nouvelles possibilités d’exploration des modèles. Il est aussi plus facile de modifier les simulations virtuelles qui s’enregistrent aussitôt dans le logiciel de conception. La VR permet également le partage d’un espace de travail. Chaque collaborateur du projet peut accéder au modèle virtuel pour y effectuer les modifications souhaitées. Pour aller plus loin, la collaboration peut se faire en même temps avec des intervenants de différents lieux comme s’ils étaient à côté. Un fournisseur peut aisément montrer la conception au client qui lui fait ses retours en temps réel pendant l’immersion dans l’imagerie virtuelle

– Répétition des modèles

Chaque unité (environnement, objet) peut être modélisée avec ses paramètres uniques dans l’univers virtuel. La conception est une étape non négligeable de la production. Le premier rendu est rarement conservé, les changements sont nombreux tout au long de ce processus avant validation du produit fini : la modélisation physique ou le dessin 2D impliquent de tout reprendre au moindre changement. Grâce à la modélisation VR il est possible de dupliquer les modèles à l’infini et d’effectuer les changements rapidement, sans engager trop de coûts supplémentaires.

Réalité virtuelle et modélisation 3D : quelques applications

L’expérience virtuelle a conquis les industriels, qui y voient un moyen d’amélioration de leurs performances et finalement de l’expérience client. La VR fait aussi vivre une expérience nouvelle aux employés équipés d’un casque. Modèle virtuel dans le secteur médical Utiliser la réalité virtuelle en santé est l’innovation de ces dernières années. La réalisation d’un modèle en trois dimensions permet une visualisation immersive du corps du patient avant une opération par exemple. La modélisation couplée à la VR peut faciliter la représentation précise et personnalisée de la tumeur d’un patient, reconstituée grâce aux scans. La représentation virtuelle du corps aide le personnel  médical à déterminer une stratégie de soin par la visualisation de différents scénarios opératoires/chirurgicaux. Immersion totale en usine virtuelle Lors de la création, l’agrandissement ou l’ajout de machines dans un parc industriel, la modélisation permet d’envisager les différents scénarios du système :

• quels sont les flux humains et de matériel ;
• mise en pratique des process ;
• quelle sera la procédure de maintenance dans la nouvelle configuration…

Ainsi, le fonctionnement final est analysé avant d’entamer des travaux coûteux. La visualisation scientifique dans le secteur de l’énergie Pour les acteurs du secteur énergétique, une surcouche animée de visualisation scientifique peut s’additionner au modèle virtuel. Ces résultats de simulation peuvent donner des informations diverses :

• simulation des mouvements d’un fluide dans un conduit ;
• analyse structurelle : déformations et contraintes sur une entité ;
• vibrations d’un ensemble ou sous-ensemble en fonctionnement ;
• données acoustique ;
• analyse structurelle…

Les données issues de la simulation virtuelle offrent une vision en amont de l’utilisation d’un système pour éviter de l’endommager avec de potentielles erreurs de conception.

Étude de cas : VR et nucléaire, le projet ITER

L’ITER est un réacteur thermonucléaire expérimental international en cours de construction sur le site de Saint-Paul-lez-Durance. Pour ce projet, c’est la technologie de réalité augmentée (AR) qui est couplée à la modélisation. L’expérience de  réalité augmentée consiste en la superposition d’images générées par ordinateur sur le monde réel. Contrairement à la réalité virtuelle, le monde réel fait partie de la vision de l’utilisateur. Les éléments sont ajoutés sur l’environnement réel pour renforcer l’expérience utilisateur et garnir son champ de vision. Si la réalité augmentée est associée à la réalité virtuelle, elle se définit comme réalité mixte. Dans le cas ITER, la réalité augmentée sert à explorer, analyser et évaluer le futur environnement de travail. Grâce à l’hologramme projeté sur les rétines de l’œil, les opérateurs peuvent marcher dans l’environnement rempli et faire l’expérience des défis qu’ils pourraient rencontrer. L’AR est utilisée pour deux applications :

• Placer virtuellement les modèles des composants réels reçus des fournisseurs pour vérifier la correspondance avant installation.
• Simuler l’activité de maintenance en contexte : flux de personnel, accessibilité…

  Comment cela fonctionne-t-il ?

1. Des modèles 3D des différents composants des systèmes sont modélisés.
2. Grâce à des lunettes de réalité augmentée, HoloLens de Microsoft, l’utilisateur peut se déplacer dans le lieu virtuel, la visualisation suit ses mouvements de regard dans la situation virtuelle
3. Avec une tablette fictive, telle une manette, il peut interagir avec l’environnement virtuel : ouverture et positionnement de portes, installation des équipements.

La réalité augmentée a aussi été utilisée pour partager la configuration physique et les conditions de travail de chaque personne dans le futur environnement avec les dirigeants de l’entreprise. Pour ITER, la réalité augmentée a été implémentée, cependant, l’idée sera de propager son utilisation à l’ensemble du projet pour optimiser les interventions sur le réacteur. Présenter la réalité avant qu’elle n’existe est devenu possible avec la technologie AR. La modélisation appliquée à la réalité virtuelle n’est pas réservée au divertissement et aux jeux vidéos, elle trouve sa place dans de nombreux secteurs industriels. Son utilisation nécessitera la formation des salariés aux casques VR. Cette technologie immersive facilite la compréhension des systèmes complexes et donc l’analyse des problèmes par la simulation d’éléments virtuels. Elle plonge les salariés dans une visite immersive d’un lieu, ou l’observation d’objets virtuels grâce aux lunettes aux lentilles particulières. L’utilisateur envisage la réalité différemment. La modélisation virtuelle améliore la communication entre les collaborateurs lors des projets rendant la prise de décision plus efficace. Grâce à une visualisation en situation réelle, les réajustements et rectifications sur les projets sont rapides. Des coûts sont ainsi économisés, le prix des équipements de réalité virtuelle est donc rapidement amorti. Avec le développement du Metaverse, la virtual reality va de plus en plus prendre place dans les entreprises !