L`émergence de la Réalité Augmentée

Université de Franche-Comté
IUT Belfort-Montbéliard
Semestre 1, groupe B1
Expression informatique
L’émergence de la Réalité Augmentée
Yoann B LEIN, Clément B OULACHIN
Année 2010-2011
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Introduction
La Réalité Augmentée (RA) vise à ajouter en temps direct des éléments virtuels au monde qui nous
entoure, en orant à l'utilisateur la possibilité d'être immergé dans cet environnement mixte. Elle peut
concerner les cinq sens mais elle touche principalement la perception visuelle. À terme, on peut imaginer
un système de tel façon qu'un utilisateur ne soit pas capable de distinguer le monde réel de la Réalité
Augmentée qui l'accompagne. C'est un concept très puissant qui va sans aucun doute révolutionner notre
façon d'interagir avec le monde extérieur.
Le champs d'action de la Réalité Augmentée est très étendu. Parmi les principaux domaines on trouve :
le médical, le militaire, l'industriel, le marketing, la navigation ou encore le domaine vidéo-ludique...
Nous nous intéressons ici à la Réalité Augmentée accessible à tous dans le monde d'aujourd'hui et à
ses applications actuelles : Après avoir été imaginée il y a des années, comment la Réalité Augmentée
bascule-t-elle nalement dans les technologies grand public ?
Cet exposé se découpe en deux parties : après avoir presenté la Réalité Augmentée nous etudierons
les raisons de son arrivée au grand public.
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Table des matières
1
2
Naissance, évolution et fonctionnement
1
1.1
Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2
Principe et fonctionnement
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.2.1
Dénition exacte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.2.2
Mise en ÷uvre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
La percée de la Réalité Augmentée
5
2.1
Progès technique
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.2
Une nouvelle interaction avec l'informatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.3
Correspondance aux besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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A Documents cités
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vi
TABLE DES MATIÈRES
Chapitre 1
Naissance, évolution et fonctionnement
1.1
1966 :
Historique
Ivan
Sutherland (MIT) invente le premier casque qui combine la vue de la réalité et une image
de synthèse. L'achage était eectué par des tubes cathodiques miniatures et le suivi des mouvements
de la tête était assuré par un bras mécanique lié au casque.
Figure 1.1 Casque de Sutherland
1975 :
Myron
Krueger créée
Videoplace, un dispositif permettant aux utilisateurs d'interagir avec
des objets virtuels via une caméra et un projecteur.
Figure 1.2 1
Videoplace
2
1979 :
CHAPITRE 1.
NAISSANCE, ÉVOLUTION ET FONCTIONNEMENT
Donnell Douglas développe un casque projetant des informations utiles pour les pilotes
Mc
de chasse directement sur leur visière.
Figure 1.3 Casque pour pilote de chasse conçu par McDonnell
1997 :
Steve
Feiner présente la
Touring Machine, le premier système itinérant de Réalité Augmentée
combinant un achage sur les lunettes à la vue réelle. Le système intègre un GPS et un accès internet
par ondes radio.
Figure 1.4 1999 :
Hirokazu
Kato met à disposition
Touring Machine de Steve
Feiner
ARToolkit, la première librairie open-source et multi-plateformes
dédiée à la création d'interfaces de Réalité Augmentée qui va changer l'histoire de la Réalité Augmentée
en simpliant son développement.
2000 :
Bruce H.
Thomas développe
ARQuake, le premier jeu basé sur la Réalité Augmentée, per-
mettant de jouer à Quake dans un univers réel grâce à la combinaison de caméras, capteurs et GPS.
Figure 1.5 ARQuake, le premier jeu en Réalité Augmentée
1.2.
3
PRINCIPE ET FONCTIONNEMENT
2009 :
Lancement de Wikitude Drive, système de navigation en Réalité Augmentée pour plateformes
Android basé sur NyARToolkit. Il s'agit là de la première application nomade de Réalité Augmentée
disponible pour le grand public. Peu après, des applications similaires furent mises à disposition sur
l'iPhone d'Apple.
Figure 1.6 1.2
Wikitude Drive, système de navigation en RA pour mobiles
Principe et fonctionnement
1.2.1 Dénition exacte.
Il existe deux dénition qui se complètent de la Réalité Augmentée. La première date de 1994, année
où Paul
Migram et Fumio Kishino dénissent le Milgram's Reality-Virtuality Continuum (1) ou
continuum réel/virtuel, expliquant ainsi les diérences entre les réalités mixtes (Réalité Augmentée et la
Virtualité Augmentée). La gure suivante illustre ce concept.
Figure 1.7 Illustration du continuum réel/virtuel
La seconde dénition à été proposée par Ronald
les systèmes vériant les points suivants (1) :
Azuma en 1997 et considère comme Réalité Augmentée
Combine le réel est le virtuel
Permet une interaction en temps réel
Est inscrit dans un espace en trois dimensions
1.2.2 Mise en ÷uvre.
Comme le soulignent Raphaël
Gascuel (chercheur de l'équipe
Grasset (chercheur au laboratoire
HITLabNZ ) et Jean-Dominique
ARTIS au Laboratoire LJK ) (2), il n'existe pas de méthodologie de
mise en ÷uvre d'un environnement de Réalité Augmentée. Cependant, il est possible de lister le type de
matériel souvent utilisé.
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CHAPITRE 1.
NAISSANCE, ÉVOLUTION ET FONCTIONNEMENT
Pour les supports visuels, on note l'utilisation de casques de vision directe ou indirecte (la diérence
se situe au niveau du mécanisme : lentille transparente plus image projetée , ou image plus vidéo
projetée ), d'écran d'ordinateur, d'écran portatifs comme les PDA ou, plus récemment, les téléphones
mobiles et enn les projecteurs.
Enn, la partie logicielle de l'application remplit les fonctions de calibrage, détection, tracking ainsi que
d'ajout (ou augmentation) d'images virtuelles, dans l'image réelle et la gestion des interactions. Toutes
ces fonctions nécessitent de la puissance de calcul et celle-ci n'est devenue accessible au grand public que
durant cette dernière décennie.
Chapitre 2
La percée de la Réalité Augmentée
L'augmentation de la puissance de calcul des machines disponibles au grand public fait parti des
facteurs principaux expliquant l'apparition de la Réalité Augmentée au yeux de tous ; Elle se justie
aussi par une nouvelle interaction avec l'informatique et par une correspondance avec les besoins des
hommes du monde moderne.
2.1
Progès technique
Comme vu précédemment, la Réalité Augmentée nécessite un support visuel et une partie logicielle,
cette dernière étant supportée par une machine. Ce sont les progrès techniques qui ont permit la grande
distribution de matériels tels que les cameras ou smarthpones susamment performants pour supporter
cette nouvelle technologie, comme le fait remarquer Gilles
Musi, Ce système peut en eet fonctionner
sur du matériel standard (ordinateur, caméra, webcam) vendu dans la grande distribution. (3).
D'autre part la partie logicielle à elle aussi énormément évoluée grâce aux acteurs de la Réalité Augmentée tel que Total Immersion, entreprise française devenue leader mondial dans ce domaine en quelques
années. Gilles
Musi toujours, relève que cette entreprise a entre autres réussi à contourner l'une des dif-
cultés techniques de la réalité augmentée : conserver une cohérence visuelle entre images réelles et eets
virtuels , et a permit le passage d'un long traitement de post-production à quelques millisecondes pour
obtenir une image enrichie, ouvrant ainsi la voix à l'achage dynamique en temps réel. Mais en plus
d'être techniquement réalisable la Réalité Augmentée présente une nouvelle manière d'interagir avec les
données électroniques.
2.2
Une nouvelle interaction avec l'informatique
L'ordinateur a révolutionné notre manière de travailler et de vivre en créant un monde informatique
qui se chevauche au monde réel. Cependant les deux restent très distincts dans la pratique : on ne
communique de l'un à l'autre que part l'intermédiaire d'un moniteur et des périphériques d'entrées,
clavier et souris principalement. An d'éviter de se retrouver avec des données présentes dans ces deux
mondes, l'Homme à tenté de tout informatiser. Toutefois comme le souligne Wendy E.
Mackay, directrice
de recherche à l'INRIA (Institut de Recherche en Informatique et en Automatique), le bureau sans
papier s'est révélé être un mythe , ce qui n'empêche pas aux hommes d'être débordés d'informations
électroniques. De plus, les hommes sont très mal équipés pour faire la liaison entre ces deux mondes ,
c'est pourquoi le monde de l'informatique reste distinct du réel. C'est ici que la Réalité Augmentée
intervient.
En eet cette technologie propose de compléter le monde réel, et donc permettre une interaction directe avec les données électroniques tout en continuant à manipuler nos objets familiers, relève Wendy E.
Mackay. À défaut de plonger l'homme dans un univers articiel, celui-ci vient compléter son environnement actuel dans le but de tirer des deux mondes simultanément ; C'est l'objectif de tout les projets
exploitant la Réalité Augmentée. Ainsi Wendy E. Mackay propose qu'un architecte sur le terrain puisse
directement noter et transmettre des corrections sans quitter des yeux son plan papier , mais on
peut trouver un grand nombre d'utilisations de cette technologie pour répondre à nos besoins.
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CHAPITRE 2.
2.3
LA PERCÉE DE LA RÉALITÉ AUGMENTÉE
Correspondance aux besoins
La Réalité Augmentée touche un grand nombre de domaines et peut se révéler fort utile, que ce soit
dans un cadre professionnel comme au quotidien en répondant aux besoins secondaires des humains.
Ces premières utilisations sont déjà disponibles sous forme d'applications pour smarthpone. On relève
notamment les pages jaunes immersives qui font apparaitre les commerces proches dans la direction où ils
se situent, voire leur position exacte sur l'image vue par l'appareil ou encore une application permettant
de faire apparaitre, de la même manière qu'avec les pages jaunes, les habitations et locaux en vente ou
location. Toujours dans au service du quotidien on trouve, depuis un ordinateur muni d'une webcam
cette fois, des sites proposant de projeter le produit sur votre image et ainsi d'essayer un habit ou une
montre. Grâce au Kinect de Microsoft, on voit aussi apparaitre les premiers jeux vidéos exploitant la
Réalité Augmentée sur console, c'est probablement un des secteurs qui va être le plus marqué par cette
technologie.
On delà de simples applications, on peut imaginer des système complets en Réalité Augmentée tel que
cette cuisine (1) où l'utilisateur est entièrement guidé et dispose d'un grand nombre d'informations à
tout moment.
Annexe A
Documents cités
1.
Article anglais de Wikipedia sur la Réalité Augmentée
Source :
2.
http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality
Raphaël
Grasset (chercheur au laboratoire
HITLabNZ ) et Jean-Dominique
Gascuel (chercheur
de l'équipe ARTIS au Laboratoire LJK ). Publication du mémoire Réalité Augmentée et Environnement
Collaboratif : Un Tour d'Horizon en 2003.
Source :
3.
http://artis.imag.fr/Publications/2003/GG03/afig2003.pdf.
Gilles
Musi, article
Total Immersion démocratise la réalité augmentée publié sur L'Expansion.com
le 27/10/2007.
http://www.lexpansion.com/high-tech/total-immersion-democratise-la-realite-augmentee_
130739.html.
Source :
4.
Wendy E. Mackay, directrice de recherche à l'INRIA (Institut de Recherche en Informatique et en
Automatique), extrait de l'article Réalité augmentée : le meilleur des deux mondes
http://www.lexpansion.com/high-tech/total-immersion-democratise-la-realite-augmentee_
130739.html.
Source :
L'informatique actuelle nous force généralement à laisser de côté nos anciens outils.
Elle prétend les remplacer. Une nouvelle approche de l'informatisation, baptisée réalité
augmentée , propose au contraire de continuer à manipuler nos objets familiers - documents
papier, crayons, gommes... - de façon ordinaire. Mais en coulisses une discrète machinerie
augmente ces objets de nouvelles capacités de traitement de l'information. Ainsi un
architecte pourra sur un chantier noter et transmettre des corrections sans quitter des yeux
son plan papier , un mécanicien sera guidé dans son intervention par des indications
graphiques projetées sur les pièces qu'il doit tester ou remplacer. Plutôt que de plonger
l'homme dans un monde articiel, la réalité augmentée propose d'enrichir son environnement
naturel.
Une vraie révolution dans la conception des interfaces informatiques pourrait bien changer
la manière dont nous conçevons l'ordinateur. Elle s'articule autour d'un nouveau concept : la
réalité augmentée. De quoi s'agit-il ?
L'ordinateur est partout et a transformé notre façon de travailler et de vivre. Mais la
transition entre l'univers traditionnel peuplé d'objets matériels et l'usage d'ordinateurs n'est
pas facile. Le bureau sans papier s'est révélé être un mythe : non seulement les employés
de bureau sont submergés de papier, mais ils doivent aujourd'hui manipuler des quantités
toujours plus grandes d'informations électroniques. Ce qui est plus grave, c'est qu'ils sont très
mal équipés pour faire la liaison entre ces deux mondes diérents mais qui se chevauchent. Il
n'est sans doute pas étonnant que l'ordinateur n'ait eu que peu d'impact, voire pas du tout,
sur la productivité des cols blancs.
Ces questions ne concernent pas uniquement le travail de bureau. En médecine, des progrès
importants ont été réalisés dans les techniques d'imagerie et les outils de diagnostic interactif.
Pourtant, la plupart des hôpitaux restent dèles au papier et au crayon pour les courbes de
températures accrochées au lit du malade.
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ANNEXE A.
DOCUMENTS CITÉS
La réalité augmentée s'attaque à ce type de problème en réintégrant l'information électronique dans le monde physique. La réalité augmentée est un vocable général qui recouvre
diérentes méthodes dont l'objectif est commun : permettre aux gens de tirer parti de leurs
compétences dans l'interaction avec le monde de tous les jours, tout en protant de la puissance des réseaux informatiques. [...] 5.
Capture extraite de la vidéo Imagining An Augmented Reality Future
Source :
http://nanojv.wordpress.com/2011/01/01/realite-augmentee-israel-123/.
Figure A.1 Extrait de la vidéo
Imagining An Augmented Reality Future
Extraite de la vidéo "Imagining An Augmented Reality Future", cette capture montre les possibilités
de l'utilisation de la Réalité Augmentée dans une simple cuisine. Nous somme dans le point de vue de
l'utilisateur, qui va faire chauer de l'eau, un minuteur apparait alors automatiquement devant de sa
bouilloire une fois celle-ci allumée. De plus il est avertit qu'il "gâche de l'énergie" car la quantité d'eau
utilisée est trop grande pour une tasse. A l'aide d'un clavier virtuel l'utilisateur recherche ensuite une
recette de thé, donnant résultat dans un temps et record et automatiquement mise en relation avec la
bouilloire. Les éléments nécessaire à sa préparation lui sont indiqués dans la pièce. On remarque aussi
l'omniprésence des publicités ajoutées elles aussi virtuellement et d"autres éléments pratiques comme
une horloge.