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La réalité virtuelle, c'est quoi ?

C'est un système qui permet à un ou plusieurs utilisateurs de regarder, de se déplacer et de réagir dans un univers simulé par ordinateur.

Divers dispositifs d'interface permettent aux utilisateurs de voir, de toucher, de prendre et même de manipuler des objets virtuels. Les mondes virtuels et tout ce qu'ils contiennent (y compris les images informatiques des participants) sont représentés par des modèles mathématiques et par des programmes informatiques.
Les simulations de réalité virtuelle (RV) diffèrent des autres simulations informatiques par leur exigence de dispositifs d'interface spéciaux. Ces dispositifs transmettent les aspects, les sons et les sensations de mondes simulés à l'utilisateur. Ils enregistrent et envoient aussi les propos et les mouvements des participants aux programmes de simulation. Plutôt que d'utiliser un clavier ou une souris pour communiquer avec l'ordinateur, ces dispositifs spéciaux permettent de se déplacer, d'agir et de communiquer avec l'ordinateur par des moyens plus proches des situations de la vie quotidienne. Ce style naturel d'interaction et la possibilité de regarder autour de soi donnent au participant la sensation d'être immergé dans le monde simulé.

Dispositifs d'interface

Pour voir le monde virtuel, les utilisateurs portent un casque de réalité virtuelle (CRV) qui présente devant chaque œil un afficheur informatique. Le CRV contient aussi un capteur de position pour mesurer la position de la tête de l'utilisateur et la direction dans laquelle il regarde. Muni de ces données, une station de travail informatique peut recalculer les images du monde virtuel - des images légèrement différentes pour chaque œil - correspondant à la direction dans laquelle l'utilisateur est en train de regarder, et afficher ces images dans le CRV. L'ordinateur doit générer des images de nombreuses fois par seconde, de sorte que l'utilisateur ne reçoive pas une image qui saute et semble retardée sur ses propres mouvements. Même si les ordinateurs ont vu leur puissance augmenter spectaculairement, les décors des mondes virtuels doivent demeurer encore plutôt simples, de façon à ce que l'ordinateur puisse mettre à jour suffisamment vite les images visuelles - au moins dix fois par seconde. Du fait de ces simplifications et des imperfections des afficheurs visuels actuels et des graphismes informatiques, les participants à la réalité virtuelle peuvent facilement distinguer une simulation de la réalité physique.

Les utilisateurs peuvent entendre des sons dans un monde virtuel, grâce à des écouteurs inclus dans le CRV. Les données fournies par le capteur de position du CRV peuvent aussi servir à mettre à jour les signaux sonores : lorsqu'une source sonore n'est pas exactement devant ou derrière l'utilisateur, le son parviendra à chacune des oreilles avec un léger décalage dans le temps et sera aussi un peu plus fort ou plus faible, et de hauteur légèrement différente. Le cerveau compare les signaux sonores parvenant à chaque oreille et se sert de ces différences pour situer les sources sonores dans l'espace. L'ordinateur utilise les informations de position du CRV pour transmettre, via les écouteurs, des sons qui semblent venir d'un endroit précis de l'espace virtuel. Cependant, comme pour les images visuelles, d'importants défis scientifiques et techniques doivent être surmontés afin de simuler de façon précise tous les sons entendus dans le monde physique.

Le tactile se rapporte à la sensation de contact physique, ressentie par les muscles, les tendons, les articulations et la peau d'un individu. L'interface tactile avec les mondes virtuels est la moins développée, et peut-être celle qui pose le plus de défis aux chercheurs. À l'aide d'un gant et d'un capteur de position, un ordinateur peut facilement situer la main d'un participant. Il existe aussi plusieurs techniques pour mesurer les mouvements des doigts. Celles-ci permettent à un utilisateur, dans un monde virtuel, d'atteindre et de manipuler des objets sans les sentir. Il est particulièrement difficile de reproduire les forces ressenties lorsqu'un individu frappe légèrement une surface dure, prend un objet ou déplace un doigt sur une étoffe. Afin de simuler ces sensations, un ensemble de moteurs contrôlés par ordinateur aurait besoin de générer un retour d'effort, en agissant physiquement sur l'utilisateur. Ces moteurs devraient être plus rapides et plus précis que ceux qui sont disponibles à l'heure actuelle. Un autre problème difficile consiste à déterminer la manière dont un utilisateur serait équipé de ces moteurs et du câblage nécessaire à leur contrôle. Les sensations tactiles, les images et les sons devraient être synchronisés afin que les utilisateurs les perçoivent dans leur CRV. Plusieurs sociétés ont développé des dispositifs légers qui peuvent appliquer de petites forces, grâce à une liaison mécanique, à un stylet tenu par la main de l'utilisateur. L'effet est similaire à celui consistant à tâter le monde virtuel avec un crayon. Les utilisateurs peuvent ressentir le contact entre la pointe du crayon et un objet virtuel, et ils peuvent frotter le crayon sur la surface pour éprouver la texture et la forme de la surface.

Évolutions et utilisations

Bien que la réalité virtuelle ne soit que récemment parvenue à l'attention du public, les chercheurs ont travaillé sur ces problèmes pendant de nombreuses années. Dans les années 1960, Raymond Goertz, au Argonne National Laboratory, et Ivan Sutherland, au MIT, ont présenté chacun des premières versions de CRV. Goertz et, plus tard, Michael Noll des Laboratoires Bell ont aussi développé des prototypes de dispositifs à retour d'effort.
Les dispositifs de réalité virtuelle ont connu des progrès spectaculaires ces dernières années grâce aux nouveaux progrès de la technologie. Les ordinateurs sont devenus plus puissants et possèdent une capacité de mémoire supérieure. Ils sont moins onéreux et sont plus petits. Ces avantages, ainsi que l'apparition de petits afficheurs à cristaux liquides (LCD) pouvant être utilisés dans les CRV, ont rendu possible le développement et l'utilisation par les scientifiques, dans de nombreux laboratoires, de simulations en réalité virtuelle. La réalité virtuelle est actuellement utilisée pour explorer et manipuler des données expérimentales par des moyens auparavant impossibles.

Dans l'avenir, les chirurgiens pourront utiliser un système à réalité virtuelle pour planifier et pratiquer une opération sur un patient virtuel. Les architectes pourront faire visiter virtuellement une nouvelle maison à l'acheteur éventuel avant qu'elle ne soit construite. On pourra aussi visiter virtuellement des musées. Un système de réalité virtuelle pourrait servir de dispositif d'entraînement pour les avions et pour d'autres types de matériels complexes. Des simulations de réalité virtuelle en réseau permettraient à de nombreuses personnes de participer et de se sentir présents dans des téléconférences, dans des blocs opératoires virtuels, ou dans des exercices d'entraînement militaire simulés, bien qu'ils puissent se trouver sur des continents différents.
En 1991, le premier jeu était de Virtual Reality et commercialisé à Londres (le joueur portait un casque a lunettes de vision stéréo et se voyait entrer dans une villa, pistolet a la main). Le premier jeu virtuel collectif "Galaxian 3" fut crée par Namco, à Yocohama au Japon (16 personnes entraient dans une salle circulaire de 1 mètre de diamètre au mur d'écrans jointifs dont les images se voient en relief sans lunettes spéciales. Télécommande en mains, ils étaient l'équipage d'une nef spatial).