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Que sont la réalité augmentée et la réalité virtuelle ? 

La réalité augmentée et la réalité virtuelle (couramment abrégées AR et VR) sont des technologies de réalité qui enrichissent ou remplacent un environnement réel par un environnement simulé. La réalité augmentée (AR) enrichit ce qui vous entoure en ajoutant des éléments numériques à la réalité, souvent en utilisant la caméra d'un smartphone. La réalité virtuelle (VR) est une expérience entièrement immersive qui remplace un environnement réel par une simulation.

Dans le cas de l’AR, un environnement virtuel est conçu pour coexister avec l’environnement réel, dans le but d'apporter des informations et des données supplémentaires sur le monde réel, auxquelles l’utilisateur peut accéder sans avoir à faire une recherche. Par exemple, une application d’AR industrielle peut fournir des informations de dépannage instantanées lorsqu’on oriente un dispositif portable vers un équipement défaillant.

La réalité virtuelle englobe une simulation environnementale complète qui remplace le monde de l’utilisateur par un monde entièrement virtuel. Comme ces environnements virtuels sont créés de toutes pièces, ils ont souvent pour vocation de dépasser la réalité. Par exemple, la VR peut permettre à l’utilisateur de faire un match de boxe contre une version cartoon de Mike Tyson sur un ring virtuel.

Si la réalité virtuelle et la réalité augmentée sont toutes deux conçues pour proposer un environnement simulé à l’utilisateur, chaque concept est unique et s’applique à des scénarios d’utilisation différents. Outre les scénarios de divertissement, la réalité augmentée est aussi de plus en plus souvent employée dans les entreprises en raison de sa capacité à superposer des informations utiles dans des scénarios concrets.

Nous allons aborder le fonctionnement de ces deux technologies de réalité en ciblant particulièrement les cas d’usage professionnel de l’AR dans les sections qui suivent.

Que sont la réalité augmentée et la réalité virtuelle ? Sommaire

Présentation

Quelle est la différence entre l’AR et la VR ?

Si les deux technologies impliquent une simulation de la réalité, l’AR et la VR s’appuient sur des composants très différents et s’adressent généralement à des publics distincts.

Dans la réalité virtuelle, l’utilisateur porte presque toujours un casque qui remplace complètement le monde réel par l’image et le son d’un monde virtuel. L’idée de la VR est d'éliminer le monde réel autant que possible en isolant l’utilisateur. Une fois en immersion, l’univers de la VR peut être programmé pour vous offrir tout ce que vous pouvez imaginer, d’un combat au sabre laser contre Dark Vador à une reproduction réaliste (mais entièrement inventée) de la Terre. Si la VR a quelques applications professionnelles dans la conception de produits, la formation, l’architecture et la vente au détail, la majorité des applications de VR actuelles sont axées sur le divertissement, et notamment le jeu vidéo.

La réalité augmentée, d'autre part, intègre le monde simulé au monde réel. Dans la plupart des applications, l’utilisateur oriente un smartphone ou une tablette vers le point d’intérêt et génère une vidéo de la scène sur son écran. Des informations utiles sont ensuite superposées à l’écran, comme des instructions de réparation, des informations de navigation ou des données de diagnostic.

Toutefois, l’AR peut aussi être employée dans un contexte de divertissement. Le jeu mobile Pokémon Go, dans lequel les joueurs tentent de capturer des créatures virtuelles tout en se déplaçant dans le monde réel, en est l’exemple classique.

Quelques exemples de réalité augmentée et de réalité virtuelle

Les cas d’usage de la réalité augmentée sont nombreux et augmentent constamment. Voici quelques applications avec lesquelles vous pouvez interagir aujourd'hui :

  • Ikea Place est une application mobile qui vous permet de visualiser du mobilier Ikea dans votre domicile en superposant une représentation 3D à la vidéo en direct de votre intérieur ;
  • YouCam Makeup permet aux utilisateurs d’essayer des cosmétiques via un selfie en direct ;
  • des techniciens peuvent mettre un casque qui va les guider dans la réparation ou l’entretien d’un composant défectueux et indiquer exactement où va chaque pièce et dans quel ordre faire les choses ;
  • différents sports s'appuient sur la réalité augmentée pour délivrer des statistiques en temps réel et améliorer l’entraînement physique des athlètes.

Au-delà du jeu vidéo et autres applications de divertissement, le monde de l’entreprise utilise également la réalité virtuelle :

  • les architectes emploient la VR pour concevoir des logements et permettre à leurs clients de « s’y promener » avant même de creuser les fondations ;
  • les voitures et autres véhicules sont de plus en plus élaborés en VR ;
  • les pompiers, les soldats et bien d’autres professionnels travaillant dans des environnements dangereux utilisent la VR pour s’entraîner sans se mettre en danger.

Les constructeurs automobiles utilisent de plus en plus la VR pour tous les aspects de la conception des véhicules.

Quand la réalité virtuelle et la réalité augmentée ont-elles été lancées ?

Si des systèmes primitifs de réalité virtuelle faisaient leurs débuts dès les années 1950 et 1960, les concepts de VR et d’AR ont gagné du terrain dans les applications militaires au début des années 1980. Des films comme Tron, Matrix et Minority Report nous ont offert des visions futuristes de l’évolution de ces technologies au cours des années à venir.

La première tentative de lancement d'un casque de VR grand public a été le Sega VR en 1993, qui complétait la console Sega Mega Drive. S’il n’est jamais arrivé sur le marché, il a encouragé les consommateurs à s'intéresser à cette technologie. Il a fallu attendre 2010 avec l’Oculus Rift pour qu’un casque de VR rencontre le succès auprès du public, même si ces appareils restent chers et confinés à un marché de niche au sein du jeu vidéo.

La réalité augmentée s’est séparée de la réalité virtuelle en 1990 environ et le public l’a découverte en 1998, quand la télévision a commencé à superposer une ligne jaune sur les terrains de football américain pour indiquer la distance de première tentative. Au cours de la décennie suivante, différentes applications axées sur l’AR ont été conçues à des fins militaires (dans le cockpit des avions de chasse par exemple) et grand public, lorsque l’on a commencé à ajouter des QR codes aux magazines et aux emballages : une fois scannés à l’aide d’un téléphone portable, ils « donnaient vie » au produit en lançant une courte vidéo en 3D.

En 2014, Google a lancé Google Glass, dans l’espoir d’équiper chaque consommateur d’un dispositif d'affichage AR. Ce casque d’AR, contrôlé par la voix et des gestes tactiles, s’est heurté au scepticisme et à des critiques liées à une nouvelle réalité : les gens se retrouvaient à filmer en permanence dans des lieux publics. La protection de la vie privée est alors devenue un sujet de débat majeur dans le domaine de l’AR grand public. Google a finalement interrompu son projet et l’a relancé quelques années plus tard en l’adressant aux entreprises.

La confidentialité des utilisateurs est devenue une problématique majeure avec les casques d’AR grand public

Comment la réalité augmentée est-elle utilisée dans les entreprises ?

Aujourd'hui, les scénarios d’utilisation commerciaux et professionnels constituent les principales applications de l’AR. Les principaux exemples concernent les domaines suivants :

  • la conception et le bâtiment. C’est sans doute l'application la plus courante et la plus fructueuse de l’AR actuellement. Les concepteurs utilisent la réalité augmentée pour visualiser leurs produits (ou structures) hypothétiques dans des environnements réels et apporter des ajustements virtuels à des produits existants sans les toucher.
  • la maintenance et la réparation. La technologie d’AR peut guider les techniciens dans les différentes étapes de réparation, de modernisation et d’entretien d'un large éventail de produits allant de l’équipement industriel à des bâtiments complets. L’AR permet aux techniciens de travailler sur de l'équipement sans avoir à consulter des manuels imprimés ou des sites web, en superposant des instructions détaillées et souvent graphiques sur la machinerie elle-même.
  • la formation et l’enseignement. Les entreprises utilisent la technologie AR pour offrir une expérience immersive lors de la formation des employés, ce qui leur permet de visualiser de façon plus complète les nouveaux produits et concepts. Les écoles leur emboîtent le pas.
  • la santé. La technologie AR a fait son chemin jusque dans la salle d’opération, où des superpositions affichent les étapes critiques d'une opération, les constantes vitales des patients et bien plus encore.
  • la vente au détail. Du maquillage aux cabines d’essayage virtuelles, les entreprises utilisent l’AR pour offrir aux consommateurs une expérience de réalité augmentée au goût du jour pendant leurs achats.
  • la technologie. Des produits comme Splunk Augmented Reality permettent à de grandes entreprises des services publics d’améliorer leur réponse en cas de coupures d’électricité et d’obtenir une visibilité complète sur leurs données grâce à la réalité augmentée.
  • le marketing. Les concepts d’AR sur les emballages, les supports de point de vente et même les affiches publicitaires offrent aux marques une façon entièrement nouvelle (et bien plus mémorable) d’interagir directement avec leurs clients.

Quels sont les composants d’un système de réalité augmentée ?

Le système de réalité augmentée dépend du type d'implémentation, mais les composants logiciels et matériels les plus courants sont présentés ci-dessous.

Ces composants matériels forment la colonne vertébrale de la réalité augmentée. Certains de ces composants sont sans doute déjà pris en charge si vous utilisez l’AR avec votre smartphone (nous reviendrons là-dessus dans la section suivante) :

  • le processeur. La réalité augmentée nécessite une puissance de calcul conséquente pour créer l’imagerie nécessaire et la placer au bon endroit afin qu’elle semble exister dans l’environnement réel. Les processeurs peuvent être incorporés dans un téléphone portable ou dans un dispositif corporel (voir plus bas).
  • l’écran. Dans l’AR, l’imagerie est créée puis affichée sur un écran. Celui-ci peut prendre plusieurs formes selon l’application concernée. Il s'agit notamment des appareils suivants :

    • les appareils portables. L'écran de smartphone ou de tablette est certainement le moyen le plus courant d'afficher une imagerie holographique d’AR. L’utilisateur oriente la caméra de son portable vers un point d’intérêt, et des informations d’AR sont superposées à la vidéo en direct.
    • les dispositifs corporels. Les lunettes intelligentes telles que les Google Glass, Vuzix Blade et Solos Smart Glasses sont toutes conçues comme des lunettes de vue standards contenant également un petit affichage visible uniquement par le porteur. La personne qui porte cet appareil de réalité augmentée peut voir le monde réel en regardant à travers les verres des lunettes, sur lesquelles l’écran intégré superpose des informations. Les casques de VR sont moins fréquents dans les environnements d’AR parce qu’ils ne permettent pas au porteur de voir le monde réel directement ; au lieu de cela, il doit être recréé en vidéo et affiché sur l’écran intégré qui, lui, est opaque.
    • les affichages tête haute automobiles. Les HUD, ou affichages tête haute, sont des systèmes qui utilisent le pare-brise de votre voiture comme un écran. Un appareil projette une image (indication de vitesse, itinéraire, etc.) depuis le tableau de bord et vers le pare-brise. L'automobiliste voit le reflet de cette image sur le pare-brise qui fait miroir.
    • d’autres appareils. À l’avenir, des dispositifs plus futuristes comme les lentilles de contact intelligentes ou des systèmes capables de projeter une image directement sur la rétine pourraient devenir possibles.
  • la caméra. Capteur principal indispensable au fonctionnement de l’AR, la caméra envoie le flux vidéo au processeur qui détecte les facettes clés de l’environnement auquel les données d’AR sont superposées. La caméra elle-même ne traite pas les informations numériques, elle fournit simplement le flux vidéo.
  • d’autres capteurs. L’AR est souvent conçue pour le mouvement, et des types de capteurs supplémentaires sont souvent nécessaires à son fonctionnement. Il peut s'agir de capteurs spatiaux, comme les accéléromètres et les boussoles numériques qui indiquent l’orientation de la caméra, de capteurs GPS qui suivent la localisation de l’utilisateur dans le monde, de micros qui intègrent des données audio dans la simulation, et du LiDaR, qui utilise le laser pour mesurer des distances exactes.
  • les dispositifs de saisie. Un utilisateur en déplacement n’est pas forcément en mesure d’entrer des commandes dans un ordinateur. C’est pourquoi les systèmes d’AR ont été conçus pour fonctionner avec de nombreux types de technologies de saisie. Le plus courant est l'écran tactile des appareils mobiles, qui offre une interaction naturelle. Ils peuvent également exploiter la technologie de reconnaissance vocale, qui permet aux utilisateurs de contrôler le système par la parole, ou de reconnaissance des gestes qui traduisent le mouvement de la main de l’utilisateur en commandes.

La réalité augmentée repose ensuite sur plusieurs types d'algorithmes logiciels. Il s'agit essentiellement des suivants :

l’analyse d’image. Le logiciel capture une représentation photographique des alentours et utilise ces informations pour déterminer différentes coordonnées de l’environnement et des objets qui s’y trouvent. L’analyse d'image cartographie le monde réel et sépare l'avant-plan de l’arrière-plan, détermine quand un objet s'arrête et un autre commence, et identifie les points d’intérêt ainsi que des informations supplémentaires.

le rendu 3D. Une fois le monde réel cartographié et catégorisé, l'étape suivante consiste à superposer les informations de réalité augmentée. Le moteur de rendu 3D crée des objets virtuels et les place au bon endroit dans l’image en direct. Le langage de programmation ARML (pour langage balisé de réalité augmentée) est la norme actuelle employée pour définir la localisation et l’apparence d'un objet virtuel.

la gestion de contenu. La gestion de contenu est une technologie de back-end comprenant un système qui maintient une base d’objets virtuels et de modèles 3D.

l’interface. Qu’il s'agisse d’un jeu vidéo ou d’un outil de gestion technique, l’interface est l’intermédiaire entre l’utilisateur et la représentation vidéo de l’environnement en réalité augmentée.

les kits de développement. Un éventail de technologies open-source et propriétaires est utilisé pour donner aux programmeurs un framework d'élaboration d'applications d’AR sur la plateforme de leur choix.

Comment la réalité augmentée fonctionne-t-elle sur mobile ?

Si vous interagissez avec une application d’AR aujourd’hui, ce sera sans doute sous la forme d’une application pour smartphone : tout possesseur de cet objet a accès à des centaines d'applications d’AR pour iPhone ou Android sans aucun matériel supplémentaire. Toutes les capacités logicielles fondamentales nécessaires à l’AR sont intégrées dans le système d’exploitation.

Dans les scénarios d’utilisation classiques, l’utilisateur de l’AR lance une application sur son téléphone ou sa tablette. La plupart des applications d’AR sont de conception assez simple. L’utilisateur oriente simplement son téléphone ou son appareil vers un point d’intérêt et attend que l’application ajoute du contenu supplémentaire à l'écran. Les informations peuvent être de natures très diverses : un itinéraire, le nom des constellations visibles, ou même des pas de danse.

Des centaines d’applications d’AR sont disponibles pour les appareils mobiles

Les défis et l’avenir

Quels sont les défis de l’AR/VR ?

L’AR et la VR en sont encore à leurs balbutiements et ont un long parcours de développement devant elles avant de devenir des technologies véritablement grand public. Certains défis technologiques et commerciaux sont souvent cités :

Défis technologiques

  • La capacité de traitement limitée sur les appareils mobiles. Les portables ont une puissance de calcul limitée, mais on ne peut pas attacher l’utilisateur à un ordinateur de bureau ou à un serveur. La puissance de calcul des appareils mobiles va devoir augmenter, ou bien il faudra externaliser le traitement dans le cloud.
  • Une bande passante limitée sur mobile. Si le traitement dans le cloud offre une solution potentielle convaincante au goulet d’étranglement du traitement sur mobile, la bande passante est encore trop faible dans la plupart des régions pour permettre le traitement vidéo en temps réel nécessaire. Cela va certainement changer lorsque la bande passante mobile va s’améliorer.
  • Un développement complexe. Le développement d'applications pour l’AR ou la VR est coûteux et complexe. Les outils de développement devront devenir plus conviviaux pour que ces technologies deviennent accessibles aux programmeurs.

Défis commerciaux

  • Les problèmes pratiques du matériel de VR. Le fait de devoir mettre un casque de réalité virtuelle et de vider la pièce est souvent un obstacle dans l’expérience utilisateur. Les dispositifs de saisie de la VR, sous la forme de manettes de jeu vidéo modifiées, sont aussi souvent peu intuitifs et présentent une courbe d'apprentissage pénible.
  • Élaborer un modèle commercial. En-dehors du jeu vidéo, de nombreuses applications d’AR et de VR en sont encore aux premiers stades de développement et leur viabilité commerciale n’a pas encore été démontrée.
  • Problèmes de sécurité et de confidentialité. Les retours très critiques après le lancement des premières Google Glass ont démontré que le grand public reste sceptique face à la prolifération des caméras et leur implication en termes de respect de la vie privée. Comment les flux vidéo sont-ils protégés ? Est-ce que des copies en sont conservées quelque part ?

En dépit de ces difficultés, toutefois, d’importants progrès ont été réalisés pour élargir les scénarios d’utilisation de l’AR et de la VR afin de toucher le grand public.

Quel est l’avenir de l’AR et de la VR ?

L’AR et la VR ont sans aucun doute un avenir radieux, et les prochaines années devraient voir l’arrivée de nouvelles capacités et l’élargissement de l’utilisation de ces technologies. L'amélioration de la qualité vidéo, de la puissance de calcul, de la bande passante mobile et du matériel d’AR/VR vont favoriser leur acceptation à grande échelle, tandis que la baisse des coûts de développement et la réduction de la complexité vont élargir l’éventail des options pour les créateurs. Les systèmes capables de suivre le mouvement des yeux et les expressions faciales vont bientôt rendre les joysticks et autres manettes encombrantes obsolètes.

Si le jeu vidéo et le divertissement vont rester des moteurs de ce marché, des applications pratiques de l’AR et la VR vont également émerger. Dans le monde de la réalité virtuelle, on pense notamment à la chirurgie entièrement virtualisée qui permettra au chirurgien d’exercer dans un environnement entièrement simulé tandis que des systèmes robotiques feront les véritables manipulations. Dans le monde de la réalité augmentée, il deviendra possible de voyager virtuellement n’importe où grâce à une plateforme technique émergente appelée Mirrorworld, qui vise à répliquer l’univers physique à l’échelle 1:1. L’enseignement va poursuivre son passage à un modèle virtuel sur des plateformes AR et VR, autant dans le contexte universitaire que dans les entreprises. Enfin, les détaillants vont continuer d’exploiter les applications d’AR pour améliorer les applications de shopping virtuel, entraînant l’obsolescence progressive des boutiques physiques.

Pour résumer

L’AR et la VR sont destinées à se développer 

L’AR et la VR restent aujourd'hui des technologies de niche, mais les deux ont un avenir impressionnant. Les jeux vidéo innovants en VR et les aides à la navigation en AR jouissent d’une dynamique favorable, et les consommateurs sont de plus en plus enclins à expérimenter avec les futures applications de ces technologies. Dans l’industrie, l’AR trouve en particulier des applications dans de nombreux domaines, de la conception à la santé en passant par la maintenance. L'avènement de nouveaux outils reposant sur l’AR et la VR sera certainement un spectacle fascinant.