Saisir le virtuel à pleines mains

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Cet article est extrait de : Décision Informatique
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[ INTERFACES ]
Saisir le virtuel à pleines mains
Les interfaces haptiques permettent de toucher les décors et les objets de la réalité virtuelle, et d'interagir avec eux.

GÉRALDINE LEBOURGEOIS , Décision Micro, le 21/02/2000 à 00h00

Entrer dans la réalité virtuelle n'est plus un rêve. De nouvelles interfaces homme-machine prenant en compte le toucher investissent le marché. L'haptonomie (du grec haptein , toucher) multiplie ses domaines d'application, pour permettre d'agir en temps réel dans des univers créés par informatique. Les premières interfaces haptiques connues sont les joysticks capables de transmettre des vibrations. Mais, d'ici un an ou deux, les échanges physiques entre internautes seront tout aussi banals. L'haptique imite le toucher, le sens humain le plus difficile à simuler. En effet, on ne comprend pas encore l'ensemble des mécanismes de stimulation des cent récepteurs tactiles présents dans chaque centimètre carré du bout des doigts. Sans encore égaler la sensibilité tactile naturelle, le toucher virtuel permet néanmoins d'appréhender le poids, la taille, la texture et l'orientation d'objets, de ressentir les mouvements, les vibrations, les chocs et les coups dans un monde d'images 2D ou 3D. Plutôt que de pointer et cliquer avec une souris sur divers éléments graphiques, c'est la main, pourvue d'un gant, qui manipule les représentations en 3D. Du joystick à l'analyse d'immenses volumes de données, l'haptique promet d'avoir un énorme impact économique.

Toucher des objets sur Internet
Pour le commerce électronique, il devient possible d'offrir aux consommateurs des tests virtuels de produits réels. La conception de textiles ou d'automobiles, l'évaluation d'un produit et de sa fabrication peuvent s'effectuer grâce à l'haptique. En ingénierie, les prototypes sont sculptés sur écran en temps réel. En infographie, retrouver les sensations physiques du dessin permet à un artiste de dépasser les limites de l'assistance informatique classique (souris, tableaux graphiques, vues en 2D de maquettes en 3D). À l'origine de ces nouvelles conquêtes, une simple loi physique : le retour de force. Quand on pousse une surface, elle oppose une résistance. C'est sur ce principe que les interfaces haptiques reçoivent et envoient simultanément des informations entre le monde virtuel et les utilisateurs. Grâce à une précision de détection de quelques micromètres, l'interface génère les forces appropriées pour répondre aux mouvements transformés en signaux électriques. En retour, les informations numériques sont transmises à l'utilisateur sous forme de sensations physiques. Des capteurs et des stimulateurs magnétiques, en contact avec la peau, entourés de minisuspensions pneumatiques et alimentés par des moteurs électriques, assurent ces échanges. Un microprocesseur coordonne l'ensemble. À partir de ces composants de base, l'outil haptique peut se présenter sous différents aspects. La souris à retour de force (lire encadré) permet de toucher des objets en appuyant et en tournant son chapeau ou en déplaçant une balle mobile installée à sa surface.

Des interfaces en tout genre
Mobile, compact, facile à brancher, le Phantom, élaboré au MIT (Massachusetts Institute of Technology), est aussi une interface haptique. Au bout de son bras articulé, posé sur un socle, l'utilisateur peut appliquer un ou plusieurs doigts ou utiliser un stylet simulant un crayon, un pinceau ou tout autre instrument manuel. Grâce à une suspension passive, l'utilisateur peut orienter sa main comme il veut, dans un périmètre de 10 à 80 cm. Le levier de guidage exerce, en retour, une force vers l'utilisateur. Sur l'écran, le doigt est représenté par un point ou une sphère.

Le cybergant, quant à lui, est peut-être la plus impressionnante de ces interfaces. Il est équipé de petits simulateurs vibrotactiles programmables. Selon les besoins de simulation, il est possible de faire varier les sensations.

Pour assurer une manipulation plus intuitive, plus rapide et passer moins de temps à paramétrer tous les outils haptiques, une bibliothèque de logiciels de contrôles, d'intégration de modèles et de scènes graphiques complète le système. Ainsi, agir en temps réel dans des univers virtuels n'est plus de l'ordre de la fiction. Installé sur un puissant ordinateur ou sur des plans de travail virtuels semi-immersifs, le retour haptique est également intégré à des plates-formes où plusieurs participants peuvent interagir, totalement immergés à l'intérieur d'écrans à 360ö.

Une souris pour l'espace

La Space Mouse, de Man and Machine-CAD France, se contente à ce jour de transformer le toucher de son utilisateur en mouvements dynamiques. Une fois configurée, elle permet de déplacer des objets dans un environnement 3D. L'utilisateur ne reçoit pas encore de sensation à travers la Space Mouse, mais ses gestes sont plus rapides et plus intuitifs. Des mouvements linéaires sont transmis aux objets virtuels en exerçant une pression des doigts sur le chapeau de la souris. Des mouvements de rotation sont obtenus en le tournant. La Space Mouse dans une main permet de positionner les objets tandis que la souris classique, dans l'autre main, est toujours nécessaire pour travailler dessus. Configurable selon les besoins, un clavier de neuf touches sur la Space Mouse permet de passer plus facilement d'une fonction à l'autre.

Pour en savoir plus sur l'haptique

www. sensable. com

www. virtex. com

www. siggraph. org

http://haptic. mech. nwu. edu

www. realax. com

www. vrac. iastate. edu

www. cs. unc. edu/òwalk

www. cs. unc. edu/Research/nano

http://cadfrance. fr

Établir une connexion entre le virtuel et le réel

Les moteurs activant les capteurs et stimulateurs d'une interface haptique sont sous le contrôle d'un microprocesseur puissant et de logiciels de gestion du toucher virtuel. Les signaux numériques et électriques émis en réponse aux actions de l'utilisateur sont ainsi transformés en stimulations physiques, mimant celles qui seraient éprouvées dans le monde réel.

Les étalages seront un peu moins virtuels

Développé par le MIT, le Phantom peut être assimilé à une palette graphique... en 3D. Les consommateurs équipés d'ordinateurs pourront, d'ici un an ou deux, consulter des catalogues interactifs de produits. Ils pourront ainsi apprécier, par exemple, la texture d'un vêtement ou encore essayer un véhicule virtuel grandeur nature. Assis dans un siège de voiture, avec un volant à retour de force, le conducteur aura la possibilité de toucher les boutons du tableau de bord ou le levier de vitesse, tout en visualisant un paysage virtuel grâce à un visiocasque. Le volant lui transmettra des effets de forces comme l'adhérence des roues ou la suspension. Par ailleurs, grâce aux cybergants, les contours et la texture de l'objet virtuel peuvent être sentis. Les différents types d'interfaces, si elles ne sont pas prises en main de la même façon, fonctionnent sur le même principe.