La conception industrielle moderne est dense en information et en paramètres incluant le facteur humain et son degré d’implication dans la relation homme-machine. Cela amène de plus en plus d’éditeurs de solution de réalité virtuelle à se poser la question de la place du corps humain dans son ensemble, au sein de développement de logiciels et d’outils VR dont fait partie le mannequin virtuel.
Dès lors le facteur humain dans l’environnement de travail virtuel, tant à devenir un enjeu fort de la réalité virtuelle.
Le concept de mannequin virtuel et son utilisation dans l’industrie
Bien que le concept de mannequin virtuel soit déjà très utilisé dans le secteur de la mode pour mettre en avant des collections, il est assimilé dans le secteur industriel à une marionnette intégrée à un milieu de réalité virtuelle, permettant de reproduire les mouvements d’un opérateur (d’un individu).
Ce mannequin virtuel va permettre de mesurer concrètement le facteur humain et ses composantes dans un environnement de travail. Manipulable, il permet de reproduire des règles physiologiques de l’homme pour mieux les analyser dans le cadre d’une simulation, avec un objectif d’apprentissage et d’optimisation pour une mise en situation réelle.
Des industries comme automobile, la logistique et des les chaînes d’assemblage ont déjà intégré le mannequin virtuel à leur logique de production. De leur côté, les ingénieurs et les ergonomes peuvent d’ores et déjà faire des tests d’accessibilité, de collisions d’individus dans un même espace de collaboration et d’ergonomie.
Techniques de tracking en réalité virtuelle : vers le mannequin virtuel
Tracking 3 points et Full Body Tracking
Il existe à ce jour deux méthodes de tracking du corps humain dans un environnement de réalité virtuelle. Le tracking 3 points et le Full Body Tracking.
Le tracking 3 points consiste à analyser les mouvements de la tête détectés grâce au casque VR et ceux pris sur les contrôleurs tenus dans chacune des mains. Il s’agit de la méthode de tracking la plus simple possible et aussi la plus répandue.
Le Full Body tracking va au-delà dans la récupération des données liées à la gestuelle du corps, puisqu’elle a pour objectif d’analyser les articulations principales du corps humain. La tête, les mains, mais aussi les bras, les avant-bras, le buste, les chevilles.
Le tracking des genoux reste assez peu répandu dans la mesure où le genou ne présente qu’un seul mouvement de liberté dans son articulation.
L’autre mesure de mouvement possible, bien que peu fréquente elle aussi, concerne les mains puisqu’elles peuvent être analysées séparément des contrôleurs, ceci afin de matérialiser la prise en main d‘un outil ou d’un objet par exemple.
La problématique de l’orientation du corps en réalité virtuelle
Cependant, le sujet complexe à traiter reste encore celui de l’orientation du corps en réalité virtuelle. Il est possible de regarder à gauche et avoir les membres (épaules, bras, pieds) tournés vers la droite par exemple. Se pose alors un problème d’interprétation du positionnement et de l’orientation du corps dans l’espace.
Pour répondre à cette problématique et combler une difficulté d’interprétation dû finalement à un manque de donnée, SkyReal à conçu des algorithmes qui permettent de fixer des limites de choix dans la manière de simuler.
Concrètement, un homme qui se penche en avant, tête droite alignée avec le buste, peut soit être interprété comme un pas fait en avant ou soit être interprété comme une action, une intention de se pencher simplement vers l’avant.
Ainsi, pour pouvoir arbitrer entre deux postures, l’interprétation de Skyreal va se baser sur l’idée selon laquelle le corps humain va être en position naturelle, de confort et en recherche du mouvement le moins contraignant, nécessitant un effort moindre.
Le non choix sur le mode de tracking en réalité virtuelle
Ces éléments apportés par le Full Body Tracking ouvrent la voie au concept de mannequin virtuel. Reconstituer le corps humain tel qu’il fonctionne et s’articule dans la réalité devient possible, rendant l’appréciation des mouvements du corps en réalité virtuelle beaucoup plus fine.
Reproduire en réalité virtuelle la pression des pieds collés au sol, gérer le penchement en avant d’un buste ou le mouvement des épaules par rapport au reste du corps apporte un degré de fidélité d’une situation réelle non négligeable. Ceci amène de nouvelles perspectives notamment lorsqu’il s’agit de collaborer en réalité virtuelle ou de répondre aux enjeux de la réalité virtuelle dans le cadre de la formation professionnelle.
Cependant, entre le Full Body Tracking et les tracking 3 points, Skyreal a finalement décidé de ne pas prendre position pour l’une ou l’autre des deux options. Le choix s’est porté finalement sur le fait de ne pas choisir, pour offrir encore plus de liberté pour l’utilisateur.
La solution SkyReal VR peut agir comme une Sandbox
L’outil que met à disposition Skyreal est compatible avec les différents systèmes et de configurations de tracking, qu’il s’agisse du tracking 3 points ou du Full Body Tracking.
Le propos de Skyreal est davantage lié au fait de pouvoir proposer une “sandbox” (un bac à sable) dans laquelle chaque client va pouvoir apporter en VR son propre environnement, son propre modèle d’apprentissage et définir son propre modèle de tracking.
Même si en général la plupart des utilisations sont liées à l’analyse de l’accessibilité, qui le plus souvent fonctionne avec un modèle de tracking 3 points, les autres cas peuvent être adressés en ajoutant des trackers sur les zones pour lesquelles il est nécessaire de recueillir de l’information. Le coude pour le “trou d’homme” par exemple ou encore le buste pour l’orientation générale.
Dans le cas de l’analyse des troubles musculo squelettiques (TMS) il faudra opter de préférence pour une méthode Full Body Tracking, permettant ainsi de récupérer le plus d’informations possible pour une analyse complète des mouvements du corps. Pour ces applications en particulier, l’idée serait à terme d’intégrer au sein des programmes VR de Skyreal, les moteurs d’analyse des TMS des clients.
La visualisation du mannequin virtuel
Dans le cas de figure où l’opérateur est envisagé comme un mannequin virtuel et une fois les points de tracking définis, il est nécessaire de les rendre visibles. C’est la visualisation du corps et de ses spécificités qui va permettre de rendre la morphologie la plus réaliste possible.
Les cas typiques existent dans la différence entre les hommes et les femmes pour qui le rendu morphologique n’est pas le même.
Actuellement, Skyreal propose un mannequin virtuel homme d’une taille et d’une corpulence moyenne. L’idée est donc de compléter l’offre de Skyreal par des morphologies différentes et d’intégrer par la suite des mannequins virtuels aux différents programmes VR.
L’introduction de morphologies de femmes, de corps de petites et de grandes tailles ou de couleurs de peaux différentes pourraient être envisagés comme des templates, accessibles pour répondre aux problématiques des utilisateurs de solution de VR professionnelle.
A court-moyen termes, viendra ensuite les expressions faciales qui devront elles aussi être intégrées au mannequin virtuel, tout comme les mouvements des yeux et la synchronisation des lèvres avec le son, de sorte à rendre encore plus immersive l’expérience de réalité virtuelle offerte par Skyreal. Les évolutions à venir du hardware viendront par leur puissance de calcul, appuyer et améliorer le côté immersif de l’expérience de VR.
Enfin, l’haptique, c’est-à-dire l’exploration et l’exploitation du sens du toucher sera la prochaine étape qui permettra dans un avenir plus lointain, de rendre l’immersion VR encore plus réaliste.
