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Emergences

Lettre d'information n° 20

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Promenade en Joyman dans les mondes virtuels

A partir d'un trampoline, des chercheurs Inria et d'Insa Rennes inventent une nouvelle interface pour se déplacer comme un piéton dans un environnement virtuel. Le corps humain devient joystick. Il suffit de le pencher pour avancer.

À partir d'un trampoline, des chercheurs Inria et d'Insa Rennes inventent une nouvelle interface pour se déplacer comme un piéton dans un environnement virtuel. Le corps humain devient joystick. Il suffit de le pencher pour avancer.

Quand les collégiens de Hong Kong ont découvert le Joyman, en décembre 2011, le salon Siggraph Asia Emerging Technologies a pris des allures de fête foraine. “Notre stand n'a pas désempli de la semaine, témoigne Julien Pettré. Ce vif enthousiasme, nous l'avons noté à la fois chez les utilisateurs ordinaires et chez les professionnels du domaine.

De prime abord, l'objet ressemble à un trampoline. Il suffit de se pencher pour avancer dans une scène virtuelle projetée à l'écran ou dans un casque. Un garde-corps permet d'éviter toute chute et invite l'utilisateur à s'incliner sans retenue. “Une centrale inertielle mesure l'inclinaison du plateau central, explique Maud Marchal. Les paramètres sont récupérés par des lois de commande” qui activent la simulation.

Simulation piétonnière

Le Joyman est légèrement annexe à nos activités de recherche (1), précise Julien Pettré. Il est né du besoin d'interagir avec la simulation piétonnière. Nous voulions qu'un utilisateur puisse marcher dans un monde virtuel et évoluer parmi la foule de façon réaliste. Beaucoup de travail reste encore à produire pour parvenir à cette conformité entre réel et virtuel.” 

Dans leurs expériences, les deux scientifiques butaient sur un problème technique.  Notre salle de réalité virtuelle est évidemment trop petite pour transposer de façon prolongée une marche réelle dans le monde virtuel.” Solution possible : le tapis roulant. “Certains sont très sophistiqués. En Allemagne, il existe un tapis omnidirectionnel qui compense les mouvements latéraux et ramène systématiquement le marcheur au centre. Mais cet équipement, le CyberWalk, pèse onze tonnes. Nous, nous visons un dispositif beaucoup plus simple et low cost.

C'est le passage d'un Segway sur le campus universitaire qui a provoqué le déclic. “En le voyant, nous nous sommes dit : voilà ce qu'il nous faut pour la navigation virtuelle. Cet engin avance quand on se penche. Ses utilisateurs trouvent ce mode de déplacement hypernaturel. Par ailleurs, il joue sur l'équilibre. Les neurosciences ont beaucoup étudié la marche humaine. Elle repose sur trois sens. La vision. La proprioception, c'est-à-dire le sens de l'effort que l'on produit. Et enfin l'équilibre, qu'on appelle aussi l'équilibrioception. Ces sens mobilisent trois systèmes : oculaire, somato-sensoriel et vestibulaire. Le corps humain les mélange pour piloter sa marche. La plupart des interfaces jouent sur la proprioception. C'est le cas du joystick par exemple. Ce n'est pas du tout immersif. Le tapis roulant, lui, préserve la perception de la marche mais pas celle de l'accélération. Il se trouve qu'il y avait une absence d'interface jouant sur l'équilibre.

Le Joyman peut-il contribuer à une bonne conformité du comportement des trajectoires suivies dans le monde virtuel ? “Malgré sa simplicité, il y a de bonnes raisons de penser que oui.” Pourquoi ? “Parce que l'utilisateur met en mouvement son propre corps dans la réalité pour piloter son mouvement dans la virtualité”, estime Julien Pettré.

Cela dit, les lois de commande qui régissent l'interface peuvent aussi être modifiées en fonction des usages, remarque Maud Marchal. Soit on s'en tient à une restitution très réaliste, par exemple pour valider l'étude de la locomotion humaine. Soit on décide de donner des illusions sensorielles supplémentaires. Cela peut être une impression d'accélération rapide pour un simulateur de ski par exemple.”

Ludique ? Wii et non

Le Joyman est-il donc promis à un usage ludique à la façon d'une Wii ? “Naturellement, c'est la première idée qui vient à l'esprit, remarque Julien Pettré. L'interface s'y prête bien. Mais ce n'est pas forcément la meilleure cible pour son transfert car le secteur du jeu est très concurrentiel. Voilà d'ailleurs tout l'intérêt de la collaboration avec un industriel. Car c'est lui qui peut le mieux répondre à cette question. C'est lui l'expert pour la connaissance du marché.

Pour donner un avenir à leur invention, les chercheurs Rennais se rapprochent d'Immersion. “Cette société française est un acteur international clé dans la diffusion d'interface de réalité virtuelle mais aussi dans leur conception. Elle possède déjà une expérience de collaboration avec Inria à travers les activités de Martin Hachet et de l'Université de Bordeaux 1. Une confiance mutuelle s'est installée. Pour nous, c'est le partenaire idéal.” La rééducation figure aussi au registre des autres applications possibles. “Joyman peut servir par exemple pour des gens qui souffrent d'un sens de l'équilibre affecté. Nous aimerions approfondir cette voie à travers un projet collaboratif qui reste à élaborer.

(1) Maud Marchal est maître de conférences à l'Insa de Rennes et membre de l'équipe de recherche VR4i. Ses recherches concernent la simulation physique, le retour haptique, les interactions 3D... Julien Pettré est chercheur Inria et membre de l'équipe de recherche MimeTIC. Il travaille principalement sur la simulation piétonnière.

Lire également : Joyman: a Human-Scale Joystick for Navigating in Virtual Worlds. Maud Marchal, Julien Pettré, Anatole Lécuyer .