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Le virtuel au service du réel

ANTOINE CAPPELLE redaction@industrie-technologies.com

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Avec la réalité virtuelle et la puissance des images en relief, la formation et l'enseignement entrent dans la troisième dimension. Les systèmes immersifs reproduisent des situations difficiles à exploiter dans la réalité, car trop coûteuses. Du maniement de machines à la visualisation du corps humain, les champs d'application sont vastes, mais encore peu explorés.

Les austères polycopiés en noir et blanc que les professeurs distribuent en cours seront-ils bientôt obsolètes ? Aujourd'hui, on peut apprendre grâce à la réalité virtuelle. Pour se former à l'utilisation de machines, lunettes 3D et interfaces à retour d'effort sont devenues un véritable complément à la théorie, quand la pratique réelle n'est pas possible.

Au Cerv (Centre européen de réalité virtuelle), à Brest, des chercheurs développent l'usage de la réalité virtuelle. L'idée est de confronter l'utilisateur à une situation la plus proche possible de la réalité de son métier. « Ce sont des objets de formation génériques, avec lesquels on peut modéliser aussi bien le travail sur des pièces d'avion que sur des machines agricoles », explique Pierre De Loor, responsable au Cerv de l'équipe Arévi (plate-forme de réalité virtuelle).

Les lunettes sur le nez, on ouvre le capot de la machine, et l'on se met à la tâche : les outils virtuels sont manipulés grâce à une interface haptique, c'est-à-dire un bras qui reproduit la sensation de contact, et confronte ainsi physiquement l'utilisateur aux objets en images de synthèse. « Plus l'expérience sera proche du réel, plus les opérations seront faciles à comprendre », estime le professeur.

Le 3D ne doit pas être un gadget mais un outil pédagogique

« Nous pouvons simuler, à des fins d'entraînement, des pannes exceptionnelles, sur des équipements coûteux auxquels il n'est pas possible d'avoir accès », précise Jean-Louis Dautin, directeur de Clarté, Centre de recherche et développement sur la réalité virtuelle, situé à Laval. Il illustre son propos par l'exemple des conducteurs de TGV : « Ils sont formés pour réparer certaines pannes, mais ce sont des événements rares. Ainsi, quand ils se produisent, ils ne savent parfois plus comment s'y prendre. Avec la réalité virtuelle, ils peuvent s'entraîner régulièrement sur le simulateur. » De plus, avec un modèle numérique, toutes les erreurs sont permises.

L'enseignement en faculté se convertit également au relief. L'université Paris V travaille en collaboration avec l'entreprise Useful Progress, qui produit des images anatomiques en 3D. Alioscopy, qui conçoit des écrans restituant le relief sans lunettes, fait également partie du projet. Les professeurs utilisent cette « dissection 3D » pour leurs cours, et pour évaluer les étudiants. Pour rendre possible l'usage de telles planches anatomiques de luxe, Useful Progress a développé avec Nvidia un moteur inspiré des jeux vidéos : basé sur des processeurs graphiques, il est capable de manipuler rapidement ces données très volumineuses. Les travaux pratiques des apprentis physiciens pourraient eux aussi devenir virtuels : un projet du Cerv vise à créer une paillasse numérique pour des travaux pratiques d'optique. « Il s'agit d'un banc de mesure reconstitué, avec un oscilloscope, des lentilles, un laser. Les étudiants le visualisent sur un écran avec des lunettes, et manipulent à l'aide d'une souris se déplaçant en trois dimensions », décrit Pierre De Loor. « L'objectif est de reproduire la propagation du faisceau lumineux en fonction du montage. » Ce dispositif, encore à l'état de recherche, est développé avec des physiciens de l'université de Brest.

« On peut également imaginer d'appliquer le relief à la muséographie, ou à des reconstitutions historiques », continue le chercheur. Toutefois, « la preuve n'est pas faite que la vision en relief apporte toujours un plus pour la compréhension ». C'est pourquoi au Cerv des psychologues étudient l'impact de cette technique sur l'apprentissage, afin qu'elle soit utilisée à bon escient et non comme un luxueux gadget.

Les patients sains et saufs

Pour l'apprentissage de la médecine, la réalité virtuelle peut épargner des patients, et permettre de voir et de manipuler des données difficilement accessibles dans la réalité. La société Didhaptic a développé une solution de simulation d'implants dentaires : Virteasy Implant Pro. Équipés de lunettes adaptées, les étudiants ou praticiens s'entraînent, en manipulant un bras à retour d'effort, sur la mâchoire factice d'un patient en relief : ainsi, rien à craindre d'une erreur de manipulation. L'entreprise Useful Progress propose, elle, un système de visualisation de l'intérieur du corps. À partir des données obtenues par un scanner, le logiciel reconstitue le volume, qui peut alors être visualisé en relief. Les étudiants qui l'utilisent font ainsi des observations impossibles en dissection traditionnelle.

La réalité virtuelle 3D entre à l'école

Le Centre européen de réalité virtuelle (Cerv) a été créé en 2004 par le laboratoire d'ingénierie informatique de l'École nationale d'ingénieurs de Brest (Enib). Il regroupe une quarantaine de personnes : des chercheurs, des ingénieurs, et des start-up destinées au transfert de technologies. Les systèmes de visualisation 3D existants y sont appliqués à la réalité virtuelle. L'utilisation de ces technologies pour l'enseignement est l'un des axes de travail du centre, mais l'image en relief y est aussi appliquée en recherche, avec la modélisation de systèmes biologiques complexes.

EXPÉRIMENTATION

Deux lycées et un collège de l'académie de Créteil testent une classe numérique avec un vidéoprojecteur 3D de Texas Instruments.

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