ALS - Magazine 4 - Janvier 2013

ALS Mag / 17 Problématique Commençons par dissiper un premier doute : la RA ne permet pas de faire apparaître des images tridi- mensionnelles directement dans notre environ- nement. En croisant des rayons d’énergie, il est physiquement possible de matérialiser des photons à l’intérieur de certains gaz, mais cela est impossible dans l’air. La RA ne fait qu’augmenter notre propre perception de la réalité. Pour que cela soit possible, il est nécessaire de passer par un dispositif d’affichage bidimensionnel, qui peut être monoscopique (écran ou vitre) ou stéréosco- pique (paire de lunettes). Dans le cas des vitres et des lunettes semi-transparentes, la réalité est perçue directement à travers les verres, sur lesquels sont projetées les images virtuelles. Dans le cas des écrans (ordinateurs, téléphones ou lunettes opaques) la réalité est filmée à l’aide d’une ou deux caméras, et les images obtenues sont combinées avec les images virtuelles avant d’être affichées sur les écrans. Pour que cette combinaison bidimensionnelle soit physiquement cohérente, il faut d’une certaine manière comprendre ce que l’on voit : les mouve- ments, les formes, les couleurs, la lumière. Si pour la plupart des êtres humains cette compréhension est immédiate, l’acquisition automatique des infor- mations nécessaires à une superposition cohérente des deux mondes pose de sérieux problèmes. D’autant que ces informations évoluent au cours du temps : les déplacements de l’observateur, ses mouvements de tête, le passage d’objets mobiles dans l’environnement et les modifications d’éclairage transforment à chaque instant les images à augmenter. Un exemple permettra de mieux circonscrire la problématique de la RA : supposons que nous désirions voir un bonhomme de pain d’épice géant à la terrasse du musée des Beaux-arts de Stockholm (figure 1). Pour cela, il faut résoudre plusieurs problèmes : 1 Exprimer le fait que le bonhomme (du monde virtuel) est situé sur la terrasse (du monde réel), 2 Représenter le bonhomme de manière à ce que sa position et son orientation soient cohérentes avec la position et l’orientation de la terrasse dans la photographie, 3 Faire en sorte que les pieds du bonhomme soient grignotés afin d’apparaître comme occultés par le parapet, 4 Représenter l’ombre du bonhomme sur la façade du musée. Il est en fait possible de résoudre le problème 1 de telle sorte que les problèmes 2, 3 et 4 se résument à un seul et unique problème. Cela nécessite de disposer d’un modèle tridimensionnel de la scène observée. La position et l’orientation des éléments virtuels, ainsi que la position des sources lumineuses, peuvent alors être définies par rapport à ce modèle (figure 2.(a)), et l’on se ramène à un problème d’alignement entre un modèle 3D et son observation (figure 2.(b)). En pratique, le modèle est camouflé dans l’image augmentée, de telle sorte que l’on ne puisse voir que les effets des interactions spatiales (occulta- tions, collisions) et photométriques (ombres portées, reflets) entre le modèle et les objets virtuels (figure 1). Figure 2 : Alignement des scènes réelle et virtuelle. (a) La scène virtuelle est positionnée relativement à un modèle 3D de la scène. (b) Le modèle 3D est superposé à la scène, avant d’être camouflé pour ne laisser apparaître que les éléments ajoutés. (a) (b)