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Le bureau d'études prend du relief

JEAN-FRANÇOIS PREVÉRAUD jfpreveraud@industrie-technologies.com

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Dans l'industrie, la conception est passée massivement au 3D depuis 10 ans. Hormis quelques salles de réalité virtuelle, le développement semble ici bien plat comparé à l'effervescence dans le grand public. Au-delà de la démocratisation de la technologie, de nouveaux outils émergent pour donner du relief à vos projets.

Le débat sur les mérites des modeleurs 3D est maintenant loin derrière nous. La technologie est largement banalisée au bureau d'études. Mais une question agite aujourd'hui les éditeurs de logiciels et les fabricants de périphériques de restitution : comment tirer parti de la notion de « 3D en relief », qui est en train de séduire le grand public.

« Ce n'est pas tant la notion de 3D en relief qui est nouvelle dans l'industrie, les salles de réalité virtuelle immersives existent depuis plus de 10 ans, que sa démocratisation promise par les applications grand public qui foisonnent aujourd'hui », constate Jean-Louis Dautin, responsable de la plate-forme de réalité virtuelle Clarté à Laval (Mayenne).

En effet, une salle de réalité virtuelle immersive de bon niveau, de type Cave (Cave automatic virtual environment), pour un usage industriel, revient à environ un million d'euros, hors coûts de bâtiment, alors qu'une télévision 3D de 50 pouces coûte avec sa paire de lunettes actives moins de 2 000 euros. « Attention toutefois à ne pas mélanger les genres. Les applications sont radicalement différentes, même si elles ont la 3D comme dénominateur commun », met en garde Jean-Louis Dautin. En effet, la réalité virtuelle se veut immersive et interactive avec ses utilisateurs, ce qui n'est pas (encore) le cas pour les applications grand public, où l'on se contente pour le moment d'être spectateur.

Des salles immersives toujours plus performantes

Par contre, les utilisations peuvent être complémentaires. D'ailleurs Clarté vient de s'équiper d'une télévision 3D avec des lunettes actives et d'un système d'interaction gestuelle Kinect de Microsoft, pour évaluer la complémentarité des deux approches et leur intérêt pour les applications professionnelles. « Outre l'immersion, les Cave sont de fabuleux outils de travail collaboratif où plusieurs personnes peuvent interagir avec l'environnement et entre elles. » Et certains équipements peuvent être gigantesques. Ainsi l'Insa de Rennes est-il en train de faire réaliser une salle immersive où l'une des faces mesure près de 10 x 3 m pour des applications dans les domaines de l'architecture, du sport et de l'art. Une prouesse technologique sachant qu'il s'agit d'un écran monolithique en verre multicouche de 4 cm d'épaisseur présentant une planéité quasi parfaite.

Sans aller jusque-là, il y a un moyen de doter les bureaux d'études industriels d'outils 3D en relief performants et plus abordables. « Si j'en crois les demandes de nos clients industriels, la tendance est de banaliser la 3D en relief dans les salles de réunion classiques », constate Éric Braux, responsable des activités de Barco en France. Le constructeur propose en effet pour un surcoût de l'ordre de 20 % par rapport aux matériels standard des vidéoprojecteurs générant des images 3D haute résolution. Il faut compter de l'ordre de 80 000 euros pour un projecteur à 2,4 millions de pixels et une dizaine de paires de lunettes actives. « Même lors d'une revue de projet, la 3D en relief n'est vraiment indispensable que quelques minutes pour lever des ambiguïtés, figer des choix ou séduire un client. Pourquoi dans ces conditions investir lourdement dans des salles dédiées, qui ne trouvent un réel retour sur investissement qu'en tant que moyen lourd mutualisé dans les grands groupes industriels ? », ajoute Éric Braux.

Une démocratisation qui n'exclut pas la course à la performance, notamment pour les salles immersives. Ainsi les premiers Cave installés, il y a une petite dizaine d'années chez les constructeurs automobiles, étaient capables d'afficher 5 millions de pixels en stéréoscopie. Aujourd'hui, après plusieurs évolutions, ils en traitent 100 millions, donnant ainsi un niveau d'immersion et de réalisme bluffant.

Et l'évolution n'est pas finie ! « Pour répondre à la demande de l'industrie du cinéma numérique qui veut une qualité similaire à celle offerte par les pellicules cinématographiques de 70 mm, les fabricants de matrices passent du 2K (1 920 x 1 200 soit 2,4 Mpixels) au 4K (4 000 x 2 100 soit 8,4 Mpixels) ce qui nous permet de multiplier aujourd'hui par quatre la résolution de nos projecteurs. Et ils tablent sur un nouveau quadruplement de la résolution d'ici 5 ans ! », explique Éric Braux. Des projecteurs que l'on ne tardera pas à retrouver dans des applications industrielles haut de gamme.

Les limites des technologies 3D freinent leur essor

Mais la 3D en relief a aussi ses limites dont la plus visible reste le port de lunettes. Qu'elles soient passives ou actives, elles sont souvent vécues comme une contrainte. Ainsi le monde médical, grand utilisateur d'imagerie numérique rechigne à franchir le pas vers le 3D en relief car il lui faudrait stériliser efficacement ce nouvel accessoire porté à même la peau. Pour d'autres, elles renforcent l'immersion du porteur au-delà des besoins, en l'isolant des autres utilisateurs du périphérique 3D.

De plus, il faut résoudre les problèmes de suivi de la position des lunettes en temps réel par rapport au modèle 3D (le tracking) pour avoir un affichage correct et éviter la nausée à l'utilisateur. Difficile en cas de multiples utilisateurs.

Les écrans plats ont eux aussi leurs limites. Ainsi, ils vont pour le moment rarement au-delà de 3 mètres de diagonale, ce qui est pénalisant pour les salles de réunion. Du côté des écrans autostéréoscopiques, qui ne nécessitent pas le port de lunettes, la résolution est malheureusement encore faible et le nombre de points de vue idéal, en principe 9, limite le nombre d'utilisateurs. De plus, ils ne permettent pas l'immersion et l'interaction.

Des limites que les chercheurs essayent de faire sauter, tout en envisageant de nouvelles technologies 3D en relief. Ainsi tous les grands constructeurs automobiles évaluent actuellement des technologies de projection en 3D sur des modèles physiques. Il suffit de prendre un véhicule réel, de « masquer » certains de ses reliefs ou traits marquants et de projeter dessus les images 3D de ce que pourrait être son évolution. Mais ces outils ne sont pas encore intégrés dans les flux de design.

De son côté, Immersion cherche à marier hologramme et surfaces Multitouch avec son HoloCubTile. Vous placez un CubTile, cube de 25 cm de côté doté de 5 faces tactiles, face à un miroir dans lequel vous voyez son reflet et celui de vos mains placées à sa surface. Vous projetez sur le miroir une vue 2D holographique de votre modèle dont le contenu, la taille et la position sont asservis aux mouvements de vos mains. Vous avez l'illusion dans le miroir que vos mains agissent directement sur un modèle holographique 3D de votre objet. « Mais cette illusion est pour le moment encore plus adaptée à un usage ludique ou muséographique, qu'industriel », confesse Jean-Baptiste de la Rivière, responsable R&D d'Immersion.

Passer de la restitution en relief à de vrais outils de conception

Bien d'autres systèmes de restitution 3D en relief existent dans les laboratoires. Ainsi Sony a-t-il présenté, lors du dernier Siggraph, le RayModeler, un écran autostéréoscopique tubulaire d'une quinzaine de centimètres de diamètre au milieu duquel flotte un modèle 3D en relief.

Des évolutions des périphériques de restitution qui ne laissent pas de marbre les éditeurs de logiciels de CAO. « La démocratisation du 3D en relief dans le grand public rend les industriels de plus en plus demandeurs de telles applications dans leurs usages professionnels », constate Arnaud Ribadeau Dumas, responsable de la R&D autour de 3DVia et de la User Experience chez Dassault Systèmes. « Le relief est l'un des éléments des plus importants pour apporter au virtuel le reflet le plus précis possible de ce que sera le réel en cours de développement. C'est pourquoi nous avons doté notre gamme 3DVia de capacités stéréoscopiques, afin que nos clients puissent créer des expériences utilisateurs hyperréalistes 3D en relief. »

Mais Dassault Systèmes réfléchit aussi aux nouveaux modes d'interaction qu'auront ces utilisateurs du 3D en relief avec les logiciels de conception. « Avec un simple stylet, vous pouvez aller très loin dans l'analyse de l'intention de l'utilisateur si vous connaissez sa position en XYZ, son inclinaison, sa direction et sa vitesse de déplacement, ainsi que la pression exercée à son extrémité. Autant de facteurs qui peuvent servir d'entrées pour nos logiciels. Cela permettra de passer de beaux outils de restitution 3D en relief à de véritables outils de conception encore plus performants ».

N'est-ce pas là le plus important pour les bureaux d'études !

ÉQUIPEMENT

DCNS possède trois salles de réalité virtuelle pour la conception de ses navires. Investissement amorti en deux ans.

Daniel Mestre, responsable scientifique du Centre de réalité virtuelle de la Méditerranée.

Les recherches sur les impacts physiologiques de l'utilisation du 3D en relief sont encore embryonnaires.

Le 3D sort de la table

La table Multitouch 3D de la PME bordelaise Immersion restitue de larges environnements urbains 3D. Développée dans le cadre du projet de recherche européen V-City, elle associe une interface Multitouch de collaboration intuitive en 2D (suivi vidéo des mains) à des solutions de visualisation en relief (stéréoscopie multiutilisateurs, tracking de tête avec 6 degrés de liberté). Deux utilisateurs peuvent ainsi explorer ensemble une ville en 3D, comme ils le feraient avec une maquette physique.« Ce n'est pas tant le recours au tactile et au multivue en relief qui est inédit, que leur combinaison au sein d'une même interface, avec toutes les problématiques que cela soulève, notamment de tracking des utilisateurs », explique Jean-Baptiste de la Rivière, responsable R&D d'Immersion. Un système de contrôle gestuel Kinect est en cours d'intégration pour s'affranchir des capteurs de position. Reste à résoudre les problèmes de précision et de latence.Pour faciliter l'interaction entre les deux utilisateurs, des pointeurs laser guidés par la position des doigts servent à indiquer à l'autre des points particuliers sur le modèle 3D en relief.

PSA combine trois technos 3D

Le groupe PSA Peugeot Citroën dispose de trois familles de technos 3D en relief. Le plus important est un Cave à 5 faces de 10 millions de pixels de 2,4 mm, pour travailler sur les intérieurs de véhicules, ainsi que les process de production et de montage. Il dispose d'une « loupe » de 2 m² où la définition est augmentée avec des pixels de 1 mm, pour traiter la zone du tableau de bord. Ce moyen devrait prochainement évoluer vers une résolution et une luminosité plus importantes.Plusieurs murs stéréoscopiques sont utilisés essentiellement pour l'architecture et le design extérieur des véhicules, tandis qu'un système vieillissant de projection 3D holobench de Barco sert pour l'ingénierie mécanique et de production.

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