1 Aperçu des systèmes de RV actuels Branzan-Albu et D. Laurendeau Dép. de génie électrique et de génie informatique Université Laval.

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1 1 Aperçu des systèmes de RV actuels Branzan-Albu et D. Laurendeau Dép. de génie électrique et de génie informatique Université Laval

2 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 2 Quelques statistiques En 1991: aucune application commerciale de la RV En 2000: environ 2700 utilisateurs dans le monde En 2002: quelques centaines de milliers dutilisateurs. Ceci est très peu si lon considère le nombre dutilisateurs dordinateurs

3 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 3 ? La VR nest pas plus répandue pour plusieurs raisons: Manque dapplications vedettes (« killer apps ») Limitations des équipements Méfiance du marché

4 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 4 Domaines principaux Médecine Éducation, arts, divertissement Domaine militaire Domaines en émergence Conception en génie et génie industriel Robotique (téléopération) Visualisation de données

5 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 5 Applications médicales Anatomie: Visible Human Project: corps humain entièrement numérisé [Lorensen 2001] Anatomic VisualizeR [USUHS]: dissection et exploration du Visible Human

6 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 6 Applications médicales (2) Diagnostic Cancer de la prostate (DRE) Examens endoscopiques (colonoscopies, bronchoscopie (Immersion Inc.), angioplastie) Chirurgie CathSim [Immersion Medical Inc]: insertion de catheters

7 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 7 Applications médicales (3) Chirurgie minimalement invasive (CMI) MIST-VR [Virtual Presence - 1990] pour simuler la laparoscopie Selon des études de performance lentraînement avec MIST serait très efficace

8 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 8 Applications médicales (4) SKALPEL-ICT [Schwartz - Harrison – Branzan- Laurendeau]: modélisation des tumeurs du foie pour le traitement par cryothérapie

9 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 9 Applications médicales (5) Réhabilitation Rutgers Ankle: Pilotage dun avion avec le pied pour la rééducation de la cheville Psychologie et apprentissage cognitif Phobies (Georgia Int. of Tech.: peur de lavion) Déficits cognitifs: USC Virtual teacher

10 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 10 Education et arts CyberMath (Royal Int. Of Tech. Suède): EV pour lenseignement des mathématiques Virtual Physics Lab. (U. of Houston): Enseignement de la physique Newtonnienne

11 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 11 Education et arts (2) NICE (Narrative-based Immersive Constructionist/Collaborative Environments) : apprentissage des jeunes enfants (virtual garden) Virtual Heritage Digitalo Design Inc. Cathédrale Notre- Dame virtuelle

12 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 12 Education et arts (3) Jeux vidéos: Tomb Raider (Edios Interactive) StarCraft (Blizzard Entertainment) JumpZone! (Illusion Systems Inc. Maintenant disparue du marché): simulateur de saut en parachute...

13 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 13 Domaine militaire Simulateurs pour soldats inviduels: Virtuel Stinger Trainer (TNO Physics and Elect. Lab – Hollande 1999) Dôme de projection de 20m de diam. HMD et système de tracking magnétique Lance-roquette sol-air simulé Utilisé par plusieurs corps darmée dans le monde

14 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 14 Domaine militaire (2) Simulateur de déminage (Département de la défense – France) Phantom avec retour deffort lorsquune mine est trouvée lors de lexploration de lenvironnement HMD avec tracking de la tête Mine virtuelle

15 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 15 Domaine militaire (3) Simulateur pour entraînement de leadership pour commandant de pelotons (USC – Institute for Creative Technologies) Simulation dun accident de la route survenant pendant une opération en milieu urbain lors dune émeute

16 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 16 Domaine militaire (4) Simulateurs pour bataillons et compagnies SIMNET (DARPA) terrain dopération de 50 x 75 km en Europe centrale et étendu au Koweit par la suite 200 simulateurs de tanks SIMNET remplacé par CCTT (Close Combat Tactical Trainer)

17 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 17 Domaine militaire (5) Applications dans la marine VESUB pour lentraînement à la commande dun sous-marin [US Naval Submarine School-2001] HMD avec possibilité de zoom pour simuler les jumelles et tracker pour la tête Son du vent et dautres sources audio reproduites dans des écouteurs Affichage du modèle marin

18 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 18 Domaine militaire (6) Applications dans la marine Entraînement au tir naval [British Royal Navy – 2001] Permet aux artilleurs de sexercer au tir dartillerie de canon de 20 mm réels montés sur le pont dun navire de guerre HMD – Kaiser Electro Optics, tracker pour la tête (Intersense IS-900) Pentium 1-GHz dual-processor avec accélérateur graphique NVIDIA GeForce 2

19 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 19 Domaine militaire (7) Applications dans laviation Unit Simulator [USAF Research Lab - 2002] Simulateur de A10 Cockpit réel avec affichages frontal et latéraux Possibilités de simulation réseau Poste pour lentraîneur Mako Aircraft Simulator [2001]: Pilote avant en position similaire à celle dans le simulateur du A10 Pilote arrière immergé dans un cockpit virtuel

20 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 20 Domaine militaire (8) Applications dans laviation Distributed Mission Planning [USAF Research Lab 2002]: Environnement de simulation distribué Inclut des chasseurs, des AWACS et des avions ennemis Architecture LAN, WAN Maintenant étendu au projet Joint Simulation Systems (JSIMS) et utilise le C++ et est basé sur des stations PC-standard.

21 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 21 Domaine manufacturier Prototypage rapide et vérification FreeForm [SensAble Tech. - 2002]: Prototypage rapide et design dobjets complexes: Manipulation de pâte à modeler virtuelle avec une interface haptique Virtual Assembly Design Environment (VADE) [Jarayam - 1999] Vérification de lassemblage de pièces manufacturées via une interface haptique

22 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 22 Domaine manufacturier (2) Conception dinstruments et ergonomie VirtualANTHROPOS at ERGONAUT [Fraunhofer Institute for Industrial Engineering - 2000] Etude de lergonomie des tracteurs et autres systèmes Task Analysis Toolkit [Electronic Data Systems - 2002] Plus sophistiqué que VirtualANTHROPOS car permet des calculs de charges sur le bas du dos, etc.

23 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 23 Domaine manufacturier (3) Conception et implantation dusines VR based authoring environment [Fraunhofer Institute for Industrial Engineering - 1997] Édition denvironnements dusines et simulation de flux de matériaux

24 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 24 Domaine manufacturier (4) Formation de personnel et fabrication Motorola Pager Assembly Line [Adams Consulting - 1996] Outil dentraînement pour lassemblage de pagettes. Low-tech (PC 66 MHz), mais efficace car lefficacité des travailleurs était grandement améliorée (6 fois moins derreurs dassemblage).

25 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 25 Domaine manufacturier (5) Marketing Virtual Showroom [Peugeot /Citröen – 1999] Salle de montre de voitures virtuelle en 3D Virtual Store [Facit – 1995]: Promenade dans un commerce virtuel avec visualisation des étagères Facit a mis au point Sense8, un environnement de conception denvironnements virtuels avec ses produits de développement cross-plate-forme WorldToolkit et WorldUp

26 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 26 Domaine manufacturier (6) Robotique Multimodal Teaching Advisor [NTT –1996] Aide à la manipulation et à la programmation dun robot soudeur (seam welding) VR4 [Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation – 1996] Environnement de programmation dun robot dassemblage pour lequel le programmeur peut, via une interface, visualiser lenvironnement de travail du robot afin de programmer les trajectoires et les gestes nécessaires à lassemblage automatique

27 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 27 Domaine manufacturier (7) Téléopération Robot-pompier [Ministry of International Trade Industry (MITI-Japon) - 1993] Permet dobserver le lieu dun incendie avec une caméra et de téléopérer un robot dans un environnement virtuel offrant un meilleur feedback visuel que le site réel (notamment à cause de la présence de fumée) La NASA a mis au point un système similaire mais plus performant parce que doté de plusieurs caméras.

28 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 28 Domaine manufacturier (8) Téléopération avec délais de transmission Systèmes robotisés de la NASA et JPL pour la téléopération des véhicules spatiaux (Pathfinder, etc.) Avantages : un robot virtuel permet de prédire le comportement du robot réel malgré les délais de transmission et, dans certains cas, permet aux systèmes avec retour deffort de fournir une information plus stable

29 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 29 Domaine manufacturier (9) Commande supervisée Système de commande de robot réel avec couche de simulation intermédiaire [Institute for Robotics Research – Dortmund - 2002]: Lutilisateur commande un robot virtuel via un système de reconnaissance de gestes et la commande est transmise au robot réel sans que lutilisateur sache que lopération réelle seffectue

30 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 30 Domaine manufacturier (10) Visualisation de données Seismitarium [Phillips Petroleum - 2000] Système de visualisation de donnée sismiques pour la prospection pétrolière Visualisation de données volumétriques Applications médicales [TeraRecon Inc. - 2002] Visualisation de données 3D médicales

31 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 31 Conclusion 1. La réalité virtuelle prend graduellement sa place sur le marché 2. Mis à part les jeux, qui ne sont pas réellement de la RV, les applications commerciales sont encore relativement modestes 3. Les applications commerciales ne sont pas génériques, mais solutionnent des problèmes bien précis dans des domaines également très ciblés

32 A. Branzan-Albu & D. Laurendeau GIF-66800 32 Conclusion (2) 4. La pénétration relativement modeste de la RV sur le marché sexplique par: Le coût élevé des solutions proposées Le limitations imposées par la technologie Labsence daccès réseau haute vitesse à prix abordable pour le grand public Le manque doutils génériques et le manque de base théorique stable pour le développement de produits faciles à améliorer et pour lesquels la maintenance est également aisée