TPE
Illusions d'optique
Réalité augmentée:
le réemploi des anciennes techniques
La réalité augmentée, est généralement présentée sous la forme d'un écran. Ces écrans sont constitués d'éléments présent à leur surface, appelé des pixels. Ceux-ci sont divisés en sous-pixel bleus, verts et rouges. Ceux-là nous permettent de faire la synthèse additive du pixel entier, de nous montrer une couleur pour celui-ci. Cette technique n'est pas récente, elle était utilisée dans l'art, plus précisément dans le Pointillisme. Ce mouvement est basé sur l'impressionnisme, qui se veut de montrer les mouvements d'un paysage, créer une impression de déplacement. Le pointillisme a été développé en 1886, par Georges Seurat et Paul Signac. Comme les pixels, cette technique repose sur la capacité à l’œil de fondre les différents points de couleurs primaires (bleu, rouge et jaune, en peinture) et de couleurs complémentaires (vert, violet et orange) pour que le spectateur puisse percevoir des couleurs secondaires, et une gamme plus importante de couleurs. Cette technique dorénavant appelée Synthèse additive et est utilisée pour les écrans LCD. Les couleurs primaires sont ici, le rouge, le bleu et le vert, superposées elles permettent d'obtenir du blanc. Les différence des intensités des couleurs primaires permet d'obtenir toutes les autres couleurs.
La réalité augmentée est dors et déjà utilisée dans le commerce. Par exemple dans le monde de la mode, toute personne ayant une webcam chez elle peut essayer des vêtements, des lunettes ou encore du maquillage. Cette méthode se repend de plus en plus, car cela facilite l'achat pour le consommateur. Ainsi il peut rester chez lui tout en achetant et essayant. En effet la marque Zugara permet l'essaye de ses tenus à l'aide de la réalité augmentée. Il suffit de choisir les vêtements que l'ont veut essayer, et ensuite imprimer une feuille portant une sorte de code barre. Celui-ci nous permet de montrer sur notre écran l'interface avec laquelle nous pouvons intervenir, pour choisir la couleur, le motif, changer d'habit ou autres.. D'autre part des marques d'opticiens comme Atol permettent cela. Il est possible de commander facilement et rapidement sans sortir de chez soi des habits ou autres. Les achats sur internet en deviennent plus facile.
La Parade, George Seurat
L'hologramme est une invention de Science-Fiction, cependant avec les avancées technologiques actuelle il est dorénavant possible d'en créer. Dennis Gabor a découvert l'holographie en 1948, son projet initial était de visualiser des atome à l'aide d'un microscope électronique. L'holographie est une image 3D, l'objet est capté à 360°, même si elle est enregistrée sur un film photographique en 2D. Ainsi l'holographie caractérise le procédé qui permet de restituer une image en 2D en 3D, tandis que si le spectateur bouge l'angle de vue change aussi. L'image doit nous apparaître comme un véritable objet en 3D. Afin de fabriquer un hologramme, il nécessaire d'avoir un film photographique, un objet à holographier, un laser et un miroir semi-réfléchissant. La lumière que les hologrammes renvoient, est celle que l'objet émet, quand il est éclairé par le laser. Un hologramme est créé à l'aide de l'interférence de deux rayons lasers. L'un est envoyé vers une plaque photographique et l'autre le l'objet à holographier. Ceci engendre l'impression d'une image 3D sur la plaque. La photographie, où il n'y a aucun faisceau laser, doit enregistrer la luminosité des différents points. Tandis que l'holographie elle, va réfléchir la lumière en deux parties. L'holographie fait de plus en plus partie de notre quotidien, particulièrement dans les films de Science-Fiction. Cependant la compagnie aérienne Tensatour, utilise des hologrammes pour guider les clients dans l'aéroport. De plus l'holographie peut être créée simplement par tout le monde, il suffit une tablette et une feuille de plastique transparente. Grâce à cette feuille nous créons une pyramide qui recouvre la surface de la tablette. Et nous la superposons, sur la tablette il faut lancer une vidéo qui décompose une image 3D en 4 images et placer la pyramide au centre.
Ville de Bordeaux
En outre, la réalité augmentée est aussi utilisée dans le tourisme, elle permet aux touristes d'avoir des informations sur des monuments, des magasins tout cela en interagissant en direct. Par exemple la ville de Bordeaux propose le projet Imayana qui consiste à faire visiter la ville, en reconstituant des monuments disparus ou abîmés, en rencontrant des personnages, en activant des portes temporelles.
D'autre part la réalité augmentée est utilisée dans des paires de lunettes pour ajouter des informations. Comme sur les Google Glass, des paires de lunettes innovées par Google, permettant d'accéder à des informations dans la lentille supérieure gauche. Des projecteurs diffusent les informations devant la scène extérieure vue par l'utilisateur. Afin que les lunettes soient connectées en temps réel à l'aide d'une connexion au réseau, au Bluetooth, à la 4G grâce au smartphone. De plus elles sont munies d'un capteur vocal et tactile, qui permette aux lunettes d'envoyer des informations vocales discrètes inaudibles pour l'entourage. Cependant ces lunettes sont vendues dans le commerce pour n'importe qui, mais il existe des lunettes pour ceux qui souffrent d'une faible acuité visuelle. En effet des lunettes intégrée d'une mini-caméra qui affiche ce que la personne souhaite regarde. Ensuite un micro-écran placé dans l'autre branche, et via un jeu de miroirs, transfère l'image à la rétine endommagée. Ainsi l'image se superpose à celle du malvoyant. Ce n'est pour l'instant qu'un prototype où Essilor y travaille, afin que les personnes atteintes de la DMLA (Dégénérescence maculaire liée à l'âge) puissent être guéries à l'aide de ces lunettes. Puisque les tâches centrales gênant la vision pourront être corrigées par les lunettes.
Le Monde 23 Avril 2014
De plus la réalité augmentée est utilisée dans de nombreux autres domaines tel que les jeux vidéos. Par exemple le jeu Pokémon, sortira cette année un jeu disponible sur téléphone portable. Les utilisateurs pourront grâce à leur portable observer et capturer les Pokémons présents dans leur environnement du quotidien. D'autre part plusieurs sociétés ont créées leur propre lunettes de réalité augmentée comme Microsoft, qui a conçu l'HoloLens. Ce projet qui a été présenté l'année dernière, consiste à simuler des hologrammes dans le champ de vision de l'utilisateur. Ce produit vise les développeurs en effet son prix de 3000 dollars est un frein pour des particuliers. Il permettrait de jouer à des jeux vidéos tel que Halo 5 dans la réalité, les personnages apparaissent sous forme de hologrammes. Plus précisément ce sont des éléments 3D qui se superposent à la vision de l'utilisateur. Ce casque est composé d'un processeur, d'une puce graphique, d'un système audio, une batterie, et du stockage, il en est donc autonome. Ce produit pourra être utilisé pour créer des maquettes en 3D, des jeux vidéos, mais il concerne particulièrement les professionnels, son prix en est la cause. Cependant Microsoft a conclu un contrat avec la NASA. En effet le laboratoire Jet Propulsion utilise l'HoloLens pour explorer la planète Mars ; à partir des images prise par le robot Curiosity, ils reconstituent un hologramme 3D de l'environnement martien. Cela permet d'examiner plus attentivement la planète, de plus le sens de la profondeur sera plus important que sur une photo. Ainsi la réalité augmentée peut être utilisée aussi bien dans les jeux vidéos que dans la science. D'ici quelques dizaines d'années elle fera parti de notre quotidien.
Le Saviez-Vous ?
En parrallèle Microsoft travaille sur un autre projet avec la NASA, qui consisterait ici à permettre au chercheurs de visiter Mars avec des lunettes de réalité virtuelle. Ce projet pourra être très utile aux chercheurs, si vous voulez en connaître davantage dessus, nous vous proposons de visionner la vidéo.
Comme Microsoft, Google finance un autre projet Magic Leap. Toujours assez secret puisque récent, nous savons que très peu de choses sur cet nouvel outil de réalité augmentée. Cela se représenterait sous la forme d'un casque ou de lunettes, qui seront reliés à un boîtier portable ayant la capacité d'un mini-ordinateur. Ainsi plutôt que les éléments permettant un graphisme de bonne qualité soit dans le casque, ils seront en dans le boîtier et pourront être plus performants. Le produit serait composé de deux projecteurs qui afficheront une grande quantité d'images devant chaque œil. Ces usages sont réfléchies par des lentilles qui atteignent la rétine. De plus une caméra infrarouge, se chargerait de modéliser correctement l'espace entre le réel et le virtuel, pour que l'utilisateur ne remarque par l'intrusion d'éléments virtuels dans la réalité. L'illusion en serait plus parfaite. En outre, le casque serait muni d'un système de diffusion qui changerait la lumière et ombres des objets virtuels en fonction de la lumière réelle. D'autre, part plus étonnant encore, le casque se servirait de la reconnaissance faciale de de son intelligence artificielle pour détecter l'était émotionnel de l'utilisateur. Afin de concevoir ce projet la Start-up aurait déposé environ 150 demandes de brevet, ces idées ne feront pas forcément parti du produit final, mais consistent à protéger la propriété intellectuelle. Comme dit plus tôt HoloLens financé par Microsoft ainsi que Magic Leap par Google, ces deux géants travaillent au mieux la réalité augmentée. Ils se doutent qu'elle sera importante dans le futur. En effet Magic Leap permettrait de créer, de découvrir, visiter, de jouer, de connaître la structure des organes entre autres beaucoup de possibilités, qui font parties de notre quotidien.
Exemple de l'utilisation de Magic Leap
Nous avons abordé plus tôt la réalité virtuelle, son objectif est de simuler une scène le plus réellement possible.
Selon Jean Segura, spécialiste de l'imagerie de synthèses et des usages du virtuel, la réalité virtuelle peut être caractérisée par : « L'ensemble des techniques et systèmes qui procurent à l'homme le sentiment de pénétrer dans des univers synthétiques créés sur internet »
Les casques de réalité virtuelle sont de plus en plus nombreux, actuellement un des plus connus est l'Oculus Rift. Présenté sous la forme d'une paire de lunettes contenant un écran plat juste devant les yeux. Celui-ci permet de recouvrir le champ de vision de l'utilisateur, lui quant à lui est immergé dans un nouveau monde virtuel 3D. Ce casque est d'ores et déjà utilisé dans les jeux vidéos, afin de donner une sensation d'immersion au joueur. Par exemple le jeu Portal 2 proposera une réalité virtuelle, l'utilisateur sera au coeur de l'action et pourra profiter au maximum de l'expérience du jeu.
Comme vous pouvez le voir à côté, l'écran sera divisé en deux images, cependant en portant le casque, l'écran étant proche de nos yeux, le cerveau pense voir la même scène de deux angles différents. Ainsi nous observons une scène virtuelle.
Principe du lancer de rayons
La réalité virtuelle permet de réaliser des actions définies par des programmes informatiques et d’éprouver des sensation visuelles, auditives ou autres. Dans les années 90, la société et la communauté scientifique s’intéressent à la réalité virtuelle. De plus les industriels commencent à fabriquer des stations de réalité virtuelle liées à l'univers des jeux vidéos. Cet univers-ci augmentant de plus en plus actuellement, la réalité augmentée est de plus en plus prisée comme pour l'oculus Rift. Par exemple la caméra Lytro Immerge est utilisée pour créer des films en réalité virtuelle. Cette caméra permet de filmer l'environnement à 360° à l'aide de ses nombreux capteurs qui composent les couronnes. D'autre part, est fourni avec un serveur permettant de stocker toutes les images et les éléments ainsi qu'un espèce de logiciel qui permet d'inclure les différentes images dans le film virtuel. la Lytro Immerge sera un élément supplémentaire pour les cinéastes, de plus elle sera compatible avec les prochains casques de réalité virtuelle.
Afin de réaliser une image de synthèse pour la réalité virtuelle, il est nécessaire de faire de l'infographie tridimensionnelle. Ceci définit l'ensemble des techniques permettant la représentation d'un objet en perspective sur un ordinateur par exemple. Nous allons ici nous intéresser plus précisément au calcul 3D : le lancer de rayon. Celle-ci est basée sur des phénomènes physiques telles que la réflexion et la réfraction cités précédemment. Cette technique consiste à lancer un rayon dans le centre des pixels, ce que le rayon verra, sera ce que le pixel devra afficher sur l'écran. De plus des rayons sont lancés depuis le point vu par l'autre rayon. Ceux-ci permettent d'observer la luminosité des différentes sources de lumières, à l'aide des informations sur en autres sa couleur, sa rugosité, ces données déterminent la couleur exacte du pixel. Cette technique permet une grande précision par rapport au pixel et à la réalité. Les images de réalité virtuelle apparaissent de plus en plus réelles.
Les connaissances des hommes sur la vision, comme la synthèse additive, ou sur la création d'images comme la stéréoscopie, datant du III ème siècle av. J-C permettant aujourd'hui des technologies beaucoup plus avancées. En effet celles-ci ont été utiles dans la création de la réalité augmentée, qui est dorénavant utilisée dans notre quotidien, ou encore dans la réalité virtuelle, qui reproduit la réalité à l'aide d'image virtuelle. Ces réalités sont de plus en plus présentes et certaines entreprises se consacrent uniquement à ce domaine. Elles pensent que la réalité augmentée et la réalité virtuelle sont l'avenir de la vision.