A d tè Aperçu des systèmes de RV actuels

Aperçu des
A
d systèmes
tè
de RV actuels
Branzan Albu et D. Laurendeau
Branzan-Albu
Dép. de génie électrique
ett d
de génie
é i iinformatique
f
ti
Université Laval
1
Quelques statistiques
„
„
„
En 1991: aucune application commerciale
de la RV
En 2000: environ 2700 utilisateurs dans le
monde
En 2002: quelques centaines de milliers
d’utilisateurs.
Ceci est très peu si l’on considère le nombre
d’utilisateurs d’ordinateurs
2
?
„
La VR n’est pas plus répandue pour
plusieurs raisons:
„
„
„
Manque d’applications vedettes (« killer
apps
pp »))
Limitations des équipements
Méfiance du marché
3
Domaines principaux
„
Domaines principaux
„
„
„
„
Médecine
Éducation, arts, divertissement
Domaine militaire
Domaines en émergence
„
„
„
Conception
p
en génie
g
et génie
g
industriel
Robotique (téléopération)
Visualisation de données
4
Applications médicales
„
Anatomie:
„
„
Visible Human Project:
corps humain
entièrement numérisé
[Lorensen 2001]
Anatomic VisualizeR
[USUHS]: dissection et
exploration du Visible
Human
5
Applications médicales (2)
„
Diagnostic
„
„
„
Cancer de la prostate (DRE)
Examens endoscopiques (colonoscopies,
bronchoscopie (Immersion Inc.) ,
angioplastie)
Chirurgie
„
CathSim [Immersion Medical Inc]: insertion
de catheters
6
Applications médicales (3)
„
Chirurgie minimalement invasive (CMI)
„
„
MIST-VR [Virtual Presence - 1990] pour simuler la
l
laparoscopie
i
Selon des études de performance l’entraînement
avec MIST serait très efficace
7
Applications médicales (4)
„
SKALPEL-ICT [Schwartz - Harrison – BranzanLaurendeau]: modélisation des tumeurs du foie
pour le traitement par cryothérapie
8
Applications médicales (5)
„
Réhabilitation
„
Rutgers Ankle:
„
„
Pilotage d’un avion avec le pied pour la
rééducation de la cheville
Psychologie et apprentissage cognitif
„
„
Phobies (Georgia Int. of Tech.: peur de l’avion)
Déficits cognitifs: USC Virtual teacher
9
Education et arts
„
CyberMath (Royal Int. Of Tech. Suède):
„
„
EV pour ll’enseignement
enseignement des
mathématiques
Virtual Physics Lab.
Lab (U.
(U of Houston):
„
Enseignement de la physique
Newtonnienne
10
Education et arts (2)
„
„
NICE (Narrative-based Immersive
Constructionist/Collaborative
Environments) : apprentissage des
jeunes enfants (virtual garden)
Virtual Heritage
„
Digitalo Design Inc.
Inc Cathédrale NotreNotre
Dame virtuelle
11
Education et arts (3)
„
Jeux vidéos:
„
„
„
Tomb Raider (Edios Interactive)
StarCraft (Blizzard Entertainment)
JumpZone! (Illusion Systems Inc.
Inc
Maintenant disparue du marché):
simulateur de saut en parachute...
p
12
Domaine militaire
„
Simulateurs pour soldats inviduels:
„
Virtuel Stinger Trainer (TNO Physics and
Elect. Lab – Hollande 1999)
„
„
„
„
Dôme de p
projection
j
de 20m de diam.
HMD et système de tracking magnétique
Lance-roquette sol-air simulé
Utilisé par plusieurs corps d’armée dans le
monde
13
Domaine militaire (2)
„
Simulateur de déminage (Département de
la défense – France)
„
„
„
Phantom avec retour d’effort lorsqu’une mine
est trouvée lors de l’exploration de
l environnement
l’environnement
HMD avec tracking de la tête
Mine virtuelle
14
Domaine militaire (3)
„
Simulateur pour entraînement de
leadership pour commandant de pelotons
(USC – Institute
I tit t ffor C
Creative
ti
Technologies)
„
Simulation d
d’un
un accident de la route
survenant pendant une opération en milieu
urbain lors d’une émeute
15
Domaine militaire (4)
„
Simulateurs pour bataillons et
compagnies
„
SIMNET (DARPA)
„
„
„
terrain d’opération
d opération 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)
16
Domaine militaire (5)
„
Applications dans la marine
„
VESUB pour ll’entraînement
entraînement à la commande
d’un sous-marin [US Naval Submarine
School-2001]
„
„
„
HMD avec possibilité de zoom pour simuler les
jumelles et tracker pour la tête
S d
Son
du ventt ett d’
d’autres
t
sources audio
di
reproduites dans des écouteurs
Affichage du modèle marin
17
Domaine militaire (6)
„
Applications dans la marine
„
Entraînement au tir naval [[British Royal
y
Navy – 2001]
„
Permet aux artilleurs de s’exercer au tir
d’artillerie
d
artillerie de canon de 20 mm réels montés sur
le pont d’un 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
18
Domaine militaire (7)
„
Applications dans l’aviation
„
Unit Simulator [[USAF Research Lab - 2002]]
„
Simulateur de A10
„
„
„
„
Cockpit réel avec affichages frontal et latéraux
Possibilités de simulation réseau
Poste pour l’entraîneur
Mako Aircraft Simulator [2001]:
„
„
Pilote avant en position similaire à celle dans le
simulateur du A10
Pilote arrière immergé dans un cockpit virtuel
19
Domaine militaire (8)
„
Applications dans l’aviation
„
Distributed Mission Planning
g [USAF
[
Research Lab 2002]:
„
„
„
„
Environnement de simulation distribué
I l t des
Inclut
d chasseurs,
h
des
d AWACS ett des
d avions
i
ennemis
Architecture LAN, WAN
Maintenant étendu au projet Joint Simulation
Systems (JSIMS) et utilise le C++ et est basé
sur des stations PC
PC-standard.
standard.
20
Domaine manufacturier
„
Prototypage rapide et vérification
„
FreeForm [[SensAble Tech. - 2002]:
]
Prototypage rapide et design d’objets
complexes:
„
„
Manipulation de pâte à modeler virtuelle avec
une interface haptique
Virtual Assemblyy Design
g Environment
(VADE) [Jarayam - 1999]
„
Vérification de l’assemblage de pièces
manufacturées via une interface haptique
21
Domaine manufacturier (2)
„
Conception d’instruments et ergonomie
„
VirtualANTHROPOS at ERGONAUT [Fraunhofer
Institute for Industrial Engineering - 2000]
„
„
Etude de l’ergonomie des tracteurs et autres systèmes
Task Analysis Toolkit [Electronic Data Systems 2002]
„
Plus sophistiqué que VirtualANTHROPOS car permet des
calculs
l l de
d charges
h
sur le
l bas
b du
d dos,
d
etc.
22
Domaine manufacturier (3)
„
Conception et implantation d’usines
„
VR based authoring environment
[Fraunhofer Institute for Industrial
Engineering - 1997]
„
Édition d’environnements d’usines et simulation
de flux de matériaux
23
Domaine manufacturier (4)
„
Formation de personnel et fabrication
„
Motorola Pager Assembly Line [Adams
Consulting - 1996]
„
Outil d’entraînement p
pour l’assemblage
g de
pagettes. Low-tech (PC 66 MHz), mais efficace
car l’efficacité des travailleurs était grandement
améliorée (6 fois moins d
d’erreurs
erreurs
d’assemblage).
24
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 d’environnements virtuels avec ses
produits de développement cross-plate-forme
WorldToolkit et WorldUp
25
Domaine manufacturier (6)
„
Robotique
„
Multimodal Teaching Advisor [NTT –1996]
„
„
Aide à la manipulation et à la programmation d’un robot
soudeur (seam welding)
VR4 [Fraunhofer Institute for Manufacturing
Engineering and Automation – 1996]
„
Environnement de programmation d’un robot
d’assemblage pour lequel le programmeur peut,
peut via une
interface, visualiser l’environnement de travail du robot
afin de programmer les trajectoires et les gestes
nécessaires à l’assemblage
l assemblage automatique
26
Domaine manufacturier (7)
„
Téléopération
„
Robot-pompier [Ministry of International Trade
Industry (MITI-Japon) - 1993]
„
„
Permet d’observer le lieu d’un incendie avec une caméra
et de téléopérer
e
é éopé e u
un robot
obo da
danss u
un e
environnement
o e e virtuel
ue
offrant un meilleur feedback visuel que le site réel
(notamment à cause de la présence de fumée)
La NASA a mis au p
point un système
y
similaire mais plus
p
performant parce que doté de plusieurs caméras.
27
Domaine manufacturier (8)
„
Téléopération avec délais de
transmission
„
Systèmes robotisés de la NASA et JPL pour
la téléopération des véhicules spatiaux
(Pathfinder etc
(Pathfinder,
etc.))
„
Avantages : un robot virtuel permet de prédire
p
du robot réel malgré
g les
le comportement
délais de transmission et, dans certains cas,
permet aux systèmes avec retour d’effort de
plus stable
fournir une information p
28
Domaine manufacturier (9)
„
Commande supervisée
„
Système
y
de commande de robot réel avec
couche de simulation intermédiaire
[Institute for Robotics Research –
Dortmund - 2002]:
„
L’utilisateur commande un robot virtuel via un
système de reconnaissance de gestes et la
commande
d est transmise au robot
b réel
é l sans
que l’utilisateur sache que l’opération réelle
s’effectue
29
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
pp cat o s médicales
éd ca es [[TeraRecon
e a eco Inc.
c 2002]
„
Visualisation de données 3D médicales
30
Conclusion
1.
2.
3.
La réalité virtuelle prend graduellement sa
place sur le marché
Mis à part les jeux, qui ne sont pas
réellement de la RV, les applications
commerciales sont encore relativement
modestes
Les applications
pp
commerciales ne sont pas
p
génériques, mais solutionnent des
problèmes bien précis dans des domaines
également très ciblés
31
Conclusion (2)
La pénétration relativement modeste de la
RV sur le marché s’explique par:
4.
„
„
„
„
Le coût
û élevé
é é des solutions proposées
é
Le limitations imposées par la technologie
LL’absence
absence d’accès
d accès réseau haute vitesse à prix
abordable pour le grand public
Le manque d’outils génériques et le manque de
base théorique stable pour le développement de
produits faciles à améliorer et pour lesquels la
maintenance est également aisée
32