Comment fonctionne la réalité virtuelle ?

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La réalité virtuelle (RV) est un monde immersif en 3D généré par des ordinateurs et que les utilisateurs découvrent au moyen de casques, de technologies portables, de capteurs de mouvement et d'écrans à 360 degrés. La réalité virtuelle permet de vivre des expériences dans des environnements non immersifs, comme les écrans à 360 degrés, et dans des environnements immersifs que les utilisateurs découvrent au moyen de casques et d'accessoires portables afin d'interagir dans un monde numérique réaliste. 

Bien qu'il ne s'agisse pas d'une toute nouvelle technologie, la RV est plus accessible aux consommateurs que par le passé, grâce à la création, dans les années 2010, d'appareils de RV destinés à être utilisés dans les maisons et autres petits espaces. Cet essor de la RV a conduit à sa mise en œuvre dans d'autres secteurs que celui des jeux, notamment l'éducation, la formation, l'exercice physique et les soins de santé. Avec sa popularité croissante, la RV ouvre la voie à de nombreuses réflexions sur les recherches futures. 

Comment fonctionne la réalité virtuelle et quelles sont ses implications pour l'IA ? Cet article explore ces questions ainsi que les applications de la RV dans divers secteurs et la manière dont vous pouvez développer une expérience de RV. 

Comment fonctionne la réalité virtuelle ?

La RV trompe les sens de l'utilisateur grâce à une boucle de rétroaction produite par le matériel et le logiciel de RV entre capteurs de mouvements et émetteurs de stimulations, ainsi que par la relation de l'utilisateur avec le monde physique. Les systèmes de RV sont constitués de trois éléments :

• Le matériel

• le logiciel

• La perception humaine

Examinons de plus près comment chaque élément d'un système de RV fonctionne pour produire une expérience de réalité virtuelle. 

Le matériel

Le matériel d'un système de RV transmet un stimulus au monde physique afin que les yeux et les oreilles de l'utilisateur puissent le convertir en une impulsion neuronale. L'objectif est de convaincre le cerveau que le monde virtuel est le monde physique et que les impressions sonores et visuelles que le système émet sont des stimulations naturelles. 

Un système de RV se compose de trois éléments matériels principaux :

• Les appareils d’émission : Il s'agit des dispositifs qui émettent les stimuli pour les différents organes sensoriels. Il peut s'agir d'un écran pour les yeux, de haut-parleurs ou d'un casque pour les oreilles, et d'un dispositif de retour haptique pour le sens du toucher. 

• Les capteurs : Dispositifs qui reçoivent des signaux d'entrée du monde physique. Ils détectent l'orientation des différents organes sensoriels. Certains sont constitués d’une caméra numérique pour suivre les mouvements des yeux, des oreilles, des mains et d'autres parties du corps. En outre, des caméras infrarouges détectent la profondeur grâce à un faisceau de lumière infrarouge non visible par l'œil humain.

• Les ordinateurs : Appareils qui reçoivent les signaux des capteurs d'entrée et émettent les stimuli de sortie pour faire fonctionner le générateur de monde virtuel. Il peut s'agir d'un ordinateur de bureau relié au casque par des fils ou d'un appareil aussi simple qu'un smartphone qui s'insère dans le casque. Des composants informatiques spéciaux, tels que les unités de traitement graphique (GPU) et les puces de l'interface d'affichage, contribuent aux performances du système de RV. 

Le logiciel

Le logiciel de RV fonctionne à partir des entrées qu'il reçoit du matériel depuis le monde physique, en les fournissant au générateur de monde virtuel pour qu'il produise constamment les stimulations nécessaires à la réalisation de la RV. Le logiciel simule la perception du monde réel par rapport au monde de la RV, en utilisant des images enregistrées, des images générées par ordinateur (CGI, pour Computer Generated Images) ou une combinaison des deux. 

En outre, le logiciel tente de faire correspondre les mouvements de l'utilisateur dans le monde physique à ses mouvements dans le monde virtuel, en veillant à ce que les points de vue des objets dans le monde virtuel coïncident avec eux. Le logiciel détermine ce qui se passe lorsque l'utilisateur souhaite se déplacer en dehors de la zone repérée par les capteurs. Du matériel supplémentaire, comme un contrôleur, permet aux utilisateurs de se déplacer. Le logiciel tient compte de la physique en appliquant divers algorithmes à des phénomènes physiques similaires à ceux du monde physique, décidant ainsi de la simplicité ou de la complexité d'un monde de RV. 

Pour la création d’une application de RV, les fabricants de matériel fournissent un kit de développement logiciel (SDK) qui présente un ensemble de règles de base sur la façon de construire un générateur de monde virtuel à partir de zéro, qui inclut toute la partie physique, l'audio et le mouvement. Certaines entreprises produisent leur générateur de monde virtuel que les développeurs peuvent utiliser comme point de départ avec des règles et une sécurité déjà mises en œuvre. 

Perception humaine

La RV doit prendre en compte les effets des stimuli artificiels sur les sens humains. Chaque sens humain est associé à un stimulus, un récepteur et des organes qui perçoivent le monde physique. La RV conçoit des stimuli qui agissent sur les circuits neurologiques humains de manière similaire au fonctionnement des sens dans le monde physique. Parfois, le cerveau réagit mal aux stimuli, créant une confusion des sens qui provoque de la fatigue, des maux de tête, des nausées ou une incapacité à interpréter l'expérience comme « réelle ».

L'adaptation de la perception sensorielle humaine à la réalité virtuelle peut amener les développeurs de RV à oublier ce que la RV fait aux sens d'une personne qui n'a jamais interagi avec elle auparavant. Bien que vous deveniez progressivement à l'aise avec la RV, un développeur qui interagit toujours avec elle peut faire des erreurs de conception qu'il ne remarque pas. Il faut bien comprendre les effets de la RV sur la perception humaine pour que la RV stimule ce qu'elle est censée stimuler tout en limitant les effets secondaires. 

Comment l'IA fonctionne-t-elle avec la RV ?

L'IA fonctionne avec la RV pour aider à créer des avatars interactifs qui peuvent tenir des conversations grâce au traitement du langage naturel. Cette fonction de l'IA pourrait avoir son utilité pour les modules de formation à des activités dans des lieux de travail difficiles en vous donnant une expérience immersive et pratique du lieu de travail dans un environnement sûr. Les outils de développement de l'IA peuvent contribuer à rationaliser la création d'univers de RV et à améliorer l'expérience des utilisateurs. 

Comment développer une expérience de réalité virtuelle efficace ?

Concentrez-vous sur la physiologie et la perception humaines pour développer une expérience de réalité virtuelle efficace. Une série de situations peuvent contribuer à éclairer ce processus, notamment les jeux vidéo, le cinéma, la radiodiffusion, les systèmes de représentation visuelle et l'ingénierie. Examinons quelques principes directeurs pour une RV efficace :

• Commencez le développement en cherchant à maximiser le confort, à réduire la fatigue oculaire et à créer une expérience immersive.

• Créez des mondes virtuels avec des échelles réalistes, des objets en 3D intégrale et avec un rendu des textures sous tous les angles, et assurez-vous que tous les modèles géométriques ont un rendu correct. 

• Veillez à ce que la vue de l'œil gauche et de l'œil droit soit la même, la seule différence étant l'angle de perception de chaque objet, couleur ou texture.

• Optimisez le rendu et la fréquence d'images en fonction de vos exigences matérielles afin de maintenir une fréquence d'images cohérente et de minimiser la latence.

• Assurez-vous que le suivi audio et le repérage spatial à partir des dispositifs sonores fonctionnent avec les casques.

• Faites des pauses lors de la conception d'un monde de RV pour éviter le mal de la RV. 

• Apprenez à repérer les défauts lors de la conception de systèmes de RV en y entraînant vos perceptions. 

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