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Zoom sur trois dispositifs de réalité augmentée

Mêler virtuel et réel pour susciter la curiosité

En entrant au Quai des Savoirs, vous avez sans doute pu apercevoir un robot en train de danser ou des dinosaures passer derrière une fenêtre. Derrière ces dispositifs qui ne laissent pas les petits visiteurs indifférents, un concept, celui de la réalité augmentée. Elodie nous explique tout.

Donnons (ou rappelons) dans un premier temps une définition de la RA : « La réalité augmentée désigne les systèmes informatiques qui rendent possible la superposition d’un modèle virtuel 2D ou 3D à la perception que nous avons naturellement de la réalité et ceci en temps réel. Elle désigne les différentes méthodes qui permettent d’incruster de façon réaliste des objets virtuels dans une séquence d’images. Elle s’applique aussi bien à la perception visuelle (superposition d’images virtuelles aux images réelles) qu’aux perceptions proprioceptives comme les perceptions tactiles ou auditives. (…) » Source : Wikipédia

La page wiki décrit assez bien le concept global de RA, bien que je me retienne franchement de débattre la notion d’incrustation « de façon réaliste » du virtuel sur du réel (et plus philosophiquement, j’aurais envie de définir clairement les notions de réalité et de virtualité, mais ce n’est pas le propos ici, dommage, vous êtes vraiment très triste, je le comprends !).

A savoir aussi qu’il existe différentes sortes de RA, et notamment différentes sortes d’interactions pour le public. Nous parlons d’interactions et donc de scénarios utilisateurs. En mon sens, il est assez indispensable d’aborder les notions d’usages et d’utilisateurs pour comprendre toutes les potentialités de la RA.
 


 

À Science Animation, nous avons développé trois dispositifs de RA différents. Chaque dispositif s’appuie sur des concepts, des questionnements, des données ou plus simplement des images en relation avec les sciences.
 

Dispositif 1 : incrustation d’un visiteur dans une animation

Le premier dispositif de RA met en scène le robot HRP-2 du LAAS-CNRS. L’idée ? Le robot effectue une danse inspirée d’une chorégraphie d’un grand chanteur de pop (je ne citerai pas de nom). Le visiteur est amené à le suivre en reproduisant la même chorégraphie. L’objectif est de questionner le visiteur sur la possibilité que ce robot puisse effectuer ces mouvements.
 

 

 

Comment ça marche ? Le visiteur doit se positionner sur un marqueur placé au sol (ici, on travaille avec ARToolKit). Le visiteur est reconnu par une caméra placée en face de lui, reliée à un PC qui traite l’information. Un vidéoprojecteur relié au PC lui aussi, retransmet l’image du visiteur et du robot sur un mur. Le visiteur se voit donc en direct dans la même scène que le robot.

Ce dispositif ne permet pas de véritable interaction entre le réel et le virtuel ; il s’agit dans un premier temps plus d’une découverte de la RA, d’interpeller le visiteur dans sa visite. Il n’y a pas d’interaction parce qu’il n’y a pas de véritable reconnaissance physique du spectateur dans l’espace. Ce n’est pas lui en se positionnant sur le marqueur qui déclenche l’animation du robot, c’est le changement d’état du marqueur qui active l’animation. En d’autres termes, nous pourrions poser absolument n’importe quoi sur le marqueur, cela déclencherait tout de même l’animation. Il n’y a pas non plus de reconnaissance de visiteur, le robot pouvant passer « au travers », ce qui enlève un peu toute la magie de la RA.

Ce dispositif est en ce moment même en cours d’évolution. Nous souhaitons faire évoluer la technique employée et le matériel utilisé afin d’inclure le visiteur dans la scène. Pour cela, au lieu d’utiliser une caméra simple, nous allons utiliser une caméra Kinect, qui va permettre à la fois de prendre en compte le squelette du spectateur (il n’y aura donc plus de passage « au travers »), mais aussi l’espace, l’environnement et la perspective du lieu dans lequel se trouve le visiteur. Cela évite le « flottement » du corps dans les airs. Mais au-delà de ces changements techniques, il s’agira surtout de penser parfaitement le scénario utilisateur en envisageant tous les cas d’interactions entre lui et l’objet virtuel (le robot en l’occurrence).
 

Dispositif 2 : une animation ajoutée sur l’extérieur

Le deuxième dispositif développé agit comme une fenêtre ouverte sur l’extérieur. L’idée ? Au travers de cette fenêtre où nous apercevons des promeneurs déambuler, apparaissent des drones, des dinosaures, des termites, des poissons tropicaux… qui modifient la réalité perçue. Dans ce contexte, l’acteur du dispositif est surtout le passant, mais sans qu’il ne le sache. De l’autre côté de la fenêtre, l’observateur, lui, reste simple observateur de cette réalité altérée. Nous sommes plus dans un dispositif de contemplation ou d’observation où dès le départ le visiteur sait qu’il restera observateur.

Attaque de dinosaures au Quai des Savoirs #toulouse #visiteztoulouse #quaidessavoirs #bytoulouse #igerstoulouse #blogmum

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Comment ça marche ? Une caméra Kinect reliée à un PC est positionnée au dos d’un écran TV. La TV est placée contre une fenêtre, l’écran vers l’intérieur. La Kinect filme ce qui se passe dehors. Le tout (réalité de l’extérieur et virtualité de l’animation) est retransmis sur l’écran.

Vous remarquerez que nous utilisons ici une Kinect. Cela nous permet de calculer l’espace réel et ses perspectives, et donc de fabriquer les animations dans un espace en 3 dimensions et non sur un seul plan ! Les notions d’éloignement et de proximité sont donc bien ressenties.
 

Dispositif 3 : des objets virtuels apparaissant grâce à un marqueur

Le dernier dispositif fonctionne lui comme un miroir. L’idée ? Découvrir (ou redécouvrir) des objets en relation avec les sciences.

Grâce à un marqueur imprimé sur une carte postale, le visiteur peut faire apparaitre à l’écran des modèles 3D de pollen, d’astronaute, du système solaire, etc. Certains objets sont statiques alors que d’autres sont animés (le système solaire par exemple). Ainsi, le visiteur peut aller au cœur de l’objet pour découvrir sa structure et son fonctionnement.
 


 

Comment ça marche ? Le visiteur prend en main une carte postale sur laquelle un marqueur est imprimé. En face de lui, un écran, sur lequel il voit son image en miroir. Sur le champ de la télé une webcam filme le visiteur avec la carte postale. Une fois le marqueur reconnu, l’objet 3D apparait. En se rapprochant de la webcam, le modèle 3D grossit, il devient plus détaillé, comme si on regardait l’objet au microscope.

Trois dispositifs, trois manières d’interagir (ou non) au sein du dispositif. Chacun d’eux compte un certain nombre de scénarios qui permettent de nouvelles découvertes et de nouvelles interactions.
 

Quelques conseils pour développer des dispositifs de réalité augmentée

1 - La première chose à faire est d’établir le cahier des charges du / des dispositif(s). Il doit être le plus précis et le plus complet possible.

2 - Une fois que le projet est clair, une visite du lieu et de ses contraintes est à faire impérativement. Cela peut permettre d’anticiper sur des normes de sécurité qui conditionneraient l’emplacement du matériel technique par exemple (ce qui peut très vite rendre la mise en place du dispositif délicate, voire impossible si cela n’est pas pris en compte précédemment).

3 -  Écrivez les scénarios de manière détaillée, avec un storyboard qui aide à visualiser le dispositif sur un temps donné. Envisagez dans ce scénario tous les comportements (humains et techniques) possibles. Même s’il faut toujours se garder une marge d’erreur. Ma petite phrase fétiche : « Il faut prévoir l’imprévisible ! ».

4 -  Évaluez et testez les scénarios avec vos collègues ! Eh oui, mes collègues se sont effectivement retrouvés à effectuer quelques pas de danse au sein du bureau (un moment mémorable, ponctué par des éclats de rire !) afin de voir si le scénario était trop long ou non au regard du lieu où le dispositif serait placé (nous n’accorderons pas le même temps d’attention d’un visiteur s’il est dans une salle d’exposition, dans un événement ou dans un lieu de passage par exemple).

5 - Lors de la construction des scénarios, il est important d’avoir en tête les différents métiers et donc les compétences que ceux-ci impliquent. S’il s’agit d’images animées en 3D, plusieurs compétences sont nécessaires par exemple. La modélisation est différente de l’animation à proprement parler. Deux compétences donc deux salaires. Si les budgets sont serrés, l’un ou l’autre devront peut-être être écartés du budget. Mais au-delà du budget, cela conditionne aussi le scénario ! Des modélisations 3D (animées ou non) payantes peuvent être une alternative intéressante en temps et en coût. Allez donc fouiller sur Turbosquid par exemple !

6 - Des allers-retours graphiques sont inévitables, comme dans toute production visuelle. Donc attention au temps !

7 - Des tests techniques in situ sont bien entendu incontournables. C’est en quelque sorte le moment de vérité si ces tests sont effectués à une date très proche de la mise en place définitive. Mieux vaut prendre un peu de marge, quitte à tester un dispositif encore en cours de développement.
 


 

8 - Attention aux droits d’auteur ! Cela peut paraitre évident, mais lorsque tout se fait dans l’urgence, ce n’est pas forcément un point que l’on a tendance à privilégier (de manière très inconsciente cela dit). Cette question se joue à l’établissement des premiers devis. Le coût devisé, doit comprendre la cession des droits d’auteur, mais aussi des modèles 3D, du programme… si vous estimez que vous en aurez besoin ultérieurement.

Je m’arrête là pour le billet, mais s’il y a des questions, n’hésitez pas ! Elodie.decarsin@science-animation.org

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Science Animation développe et anime des lieux, des événements, des communautés et des projets pour rendre accessibles à tous les sciences, les techniques et les innovations. Elle est associée à sept autres structures culturelles, reparties sur toute la région afin de mailler le territoire, formant ensemble le "Groupe Science Animation".

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