Il peut sembler que la technologie de réalité virtuelle (RV) n'existe que depuis quelques années.

Cependant, les systèmes et casques VR que nous connaissons aujourd'hui sont en cours de développement depuis des décennies. Le premier ancêtre des systèmes VR d'aujourd'hui remonte en fait à 1957 avec un brevet déposé par Martin Heilig pour un appareil de télévision stéréoscopique monté sur la tête.

Dans les années qui ont suivi, la technologie VR a fait des progrès lents mais réguliers. Au début, les développeurs n'avaient pas la puissance de calcul nécessaire pour créer une véritable expérience de réalité virtuelle immersive. Puis, une fois qu'ils l'ont eu, la course était lancée pour le rendre portable et abordable pour le consommateur moyen.

C'est là où nous en sommes aujourd'hui. Des entreprises comme HTC, Oculus, Valve et Sony proposent désormais du matériel VR commercialement viable qui continue de s'améliorer à pas de géant. Pour cette raison, les gens du monde entier connaissent désormais la réalité virtuelle et comprennent ce que c'est. Cependant, la plupart n'ont pas une bonne compréhension des spécificités de la technologie.

Un guide technique de la réalité virtuelle

Pour remédier à cela, voici un guide technique de base sur la technologie de réalité virtuelle. Vous apprendrez comment cela fonctionne, ce qu'il faut pour le faire fonctionner et où la technologie pourrait aller ensuite. Plongeons dedans.

Les bases scientifiques de la réalité virtuelle

À la base, la technologie VR n'a qu'un seul but : simuler des paramètres et des environnements de manière suffisamment réaliste pour tromper le cerveau humain en les acceptant comme réalité. D'un point de vue scientifique, tout commence par comprendre comment notre cerveau interprète les choses que nous voyons pour développer une image mentale du monde qui nous entoure.

Sans entrer dans trop de détails, l'explication la plus simple est que notre perception de la réalité est basée sur des règles que nous développons en utilisant nos expériences comme guide. Par exemple, lorsque nous voyons le ciel, il nous indique dans quelle direction se trouve "vers le haut". Lorsque nous voyons des objets que nous pouvons identifier, nous pouvons utiliser leur taille les uns par rapport aux autres pour juger de la distance. Nous pouvons également détecter les sources de lumière en captant les ombres projetées par les objets qui nous entourent.

Les concepteurs de réalité virtuelle peuvent utiliser ces règles conventionnelles pour créer des environnements virtuels conformes à nos attentes mentales de la réalité. Lorsqu'ils le font, le résultat est une expérience transparente que nous interprétons comme "réelle".

Les bases techniques de la réalité virtuelle

Les systèmes VR commerciaux d'aujourd'hui sont tous en concurrence pour déterminer lequel peut offrir la meilleure expérience utilisateur possible dans un environnement virtuel. En vérité, aucun d'entre eux n'est capable d'une expérience complètement immersive, pour une raison très simple : la technologie n'a pas encore rattrapé les capacités de la vision humaine. Voici une ventilation de l'endroit où se trouvent les casques VR d'aujourd'hui et où ils essaient d'atteindre.

Champ de vision

D'un point de vue technique, l'un des plus grands obstacles est le fait que les humains sont capables d'un champ de vision (FOV) beaucoup plus large que ce que les casques d'aujourd'hui peuvent fournir. Un humain moyen peut voir l'environnement qui l'entoure dans un arc d'environ 200 à 220 degrés autour de sa tête. Là où la vue de nos yeux gauche et droit se chevauchent, il y a un arc d'environ 114 degrés, où nous pouvons voir en 3D.

Les casques d'aujourd'hui concentrent leur attention sur cet espace 3D à 114 degrés pour fournir leurs environnements virtuels. Aucun casque, cependant, ne peut encore prendre en charge le champ de vision complet de l'humain moyen. À l'heure actuelle, cependant, les concepteurs de matériel VR d'aujourd'hui visent à créer des dispositifs qui permettront un FOV à 180 degrés, ce qui est considéré comme idéal pour une simulation VR haute performance.

Fréquence d'images

Dans le monde de la réalité virtuelle, il n'y a peut-être pas de plus grand sujet de désaccord que la manière de gérer les fréquences d'images des environnements virtuels. C'est parce qu'il n'y a pas de véritable consensus scientifique sur la sensibilité de la vision humaine à cet égard. D'un point de vue physique, nous savons que les yeux humains peuvent voir jusqu'à l'équivalent de 1000 images par seconde (FPS). Le cerveau humain, cependant, ne reçoit jamais de tels détails via le nerf optique. Il y a eu des études qui ont suggéré que les humains peuvent discerner des fréquences d'images jusqu'à 150 FPS, mais au-delà, l'information est perdue dans la traduction sur le chemin du cerveau.

Pour un film que vous voyez au cinéma, la fréquence d'images est de 24 FPS. Cela, cependant, n'est pas conçu pour simuler la réalité. Pour les applications VR, la plupart des développeurs ont constaté que tout ce qui est inférieur à 60 FPS a tendance à provoquer une désorientation, des maux de tête et des nausées chez l'utilisateur. Pour cette raison, la plupart des développeurs visent un "sweet spot" de contenu VR d'environ 90 FPS et certains (comme Sony) ne certifieront pas que le logiciel s'exécute sur leurs appareils s'ils tombent en dessous de 60 FPS à tout moment pendant leur utilisation. À l'avenir, cependant, la plupart des développeurs de matériel VR vont commencer à pousser pour une fréquence d'images de 120 FPS ou plus, car cela fournira une expérience plus réaliste pour la plupart des applications.

Effets sonores

Un autre aspect technique crucial de la réalité virtuelle est la façon dont les concepteurs utilisent les effets sonores pour transmettre une impression d'espace tridimensionnel à l'utilisateur. Aujourd'hui, la réalité virtuelle de pointe s'appuie sur une technologie appelée audio spatial pour créer un paysage audio simulé qui correspond aux visuels créés par la réalité virtuelle.

Quiconque s'est déjà assis dans une salle de concert bien conçue devrait savoir comment les sons que nous entendons peuvent varier en fonction de l'endroit où nous nous trouvons dans un espace et même de la direction dans laquelle nous tournons la tête. L'audio spatial est une technique par laquelle les concepteurs de réalité virtuelle peuvent produire un son binaural (stéréo) via un ensemble d'écouteurs qui imite cette sensation exacte.

Il existe une variété d'implémentations actuelles, mais elles partagent toutes des caractéristiques similaires, notamment :

Il est également important de se rappeler que pour un casque VR, les effets audio décrits ici doivent être calculés en temps réel pour tenir compte du mouvement de l'utilisateur. En ce qui concerne cela, le matériel VR d'aujourd'hui commence tout juste à gratter la surface de ce qui est possible.

Suivi de la tête et de la position

La vraie magie de la réalité virtuelle ne vient pas de la façon dont les visuels ou le son sont convaincants (bien que ce soient des éléments fondamentaux essentiels), elle vient du fait que les utilisateurs peuvent se déplacer dans un espace virtuel qui s'adapte à leur position. C'est ce qui sépare un casque VR d'un simple ensemble de lunettes de visionnage vidéo.

À l'heure actuelle, deux types de suivi de la tête et de la position sont utilisés pour les applications VR - mesurés en degrés de liberté - 3DoF et 6DoF. Les casques VR mobiles comme le Samsung Gear VR, Google Daydream View et l'Oculus Go utilisent 3DoF, ce qui signifie qu'ils ne sont capables que d'un suivi en rotation. Ils savent quand vous tournez la tête à gauche et à droite, regardez vers le haut ou vers le bas, ou inclinez la tête d'un côté ou de l'autre. Si vous bougez tout votre corps, ils ne le remarqueront pas.

Les casques qui utilisent 6DoF, en revanche, peuvent suivre la position du porteur dans la pièce, ainsi que la direction dans laquelle sa tête est pointée. Cela signifie que les casques 6DoF peuvent permettre un mouvement entièrement autonome dans un espace 3D, ce qui est une expérience VR beaucoup plus convaincante. La façon dont cela se fait varie d'une plate-forme à l'autre, mais les principales méthodes ont tendance à inclure le suivi par caméra de concert avec des balises lumineuses infrarouges.

Où va la réalité virtuelle

Aussi avancée que soit la technologie VR d'aujourd'hui, elle devrait s'améliorer considérablement dans les années à venir. Au fur et à mesure que les développements se poursuivent, nous devrions commencer à voir du matériel avec un FOV amélioré et plus réaliste, et un meilleur son 3D pour correspondre. Cela seul rend l'avenir à court terme de la réalité virtuelle passionnant.

Nous sommes également sur le point de voir de nouvelles améliorations de la réalité virtuelle qui rendront l'expérience bien meilleure que ce que vous pouvez obtenir avec le matériel d'aujourd'hui. L'un d'entre eux est l'utilisation de dispositifs de retour haptique comme les gants HaptX, qui offrent des sensations tactiles réalistes pour les objets avec lesquels les utilisateurs interagissent en VR. Une autre est une technique graphique connue sous le nom de rendu fovéal, qui tire parti du point focal limité de l'œil humain pour fournir des images ultra-haute définition uniquement là où nos yeux sont focalisés, réduisant ainsi la puissance de calcul nécessaire pour créer l'image.

Ce qui est plus important, cependant, ce sont les nouvelles façons dont la réalité virtuelle est susceptible d'être utilisée. Les progrès parallèles de la technologie d'apprentissage automatique dans le domaine de l'éducation vont faire de l'apprentissage à distance immersif une réalité pour la première fois. Les chirurgiens bénéficieront d'une formation avancée en réalité virtuelle pour améliorer les résultats des patients. Ceux qui ont besoin d'un traitement pour le SSPT et les troubles connexes auront enfin un moyen de guérir.

L'essentiel ici est que la technologie VR ne fait que commencer à réaliser son potentiel dans une variété de domaines. Au fur et à mesure que la technologie se développe, les applications que les développeurs de logiciels talentueux, les chercheurs et les chefs d'entreprise imaginent aussi. De ce point de vue, il est juste de dire que nous sommes beaucoup plus proches des débuts de l'histoire de la réalité virtuelle que de la conclusion - et il y aura beaucoup plus de développements étonnants à venir.

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