CAVE signifie Cave Automatic Virtual Environment, ce qui en fait également un acronyme recursif. Concrètement le CAVE est un espace de réalité virtuelle (ou une pièce) nécessitant d’avoir un volume considérable pour installer la solution complète. Les spécificités d’un CAVE sont nombreuses et il y a fort à parier qu’aucun CAVE ne se ressemble. Le projet TORE piloté par le laboratoire UMR SCALab, sous la tutelle de l’Université de Lille et du CNRS, reflète bien la singularité de ce type de dispositif comme le montre la vidéo plus bas.
Le CAVE VR, un environnement virtuel hautement immersif
Un CAVE est composé de 3 murs minimum et peut aller jusqu’à 6, avec un sol et un plafond. Ils ont un rôle de surface de projection se comportant comme des écrans de très grande taille. Ces murs qui en réalité sont des écrans de rétroprojection stéréoscopiques, par réflection de la lumière, diffusent une séquence vidéo permettant de recréer un environnement virtuel hautement immersif. Et c’est la faible distance de projection qui va notamment assurer une très haute résolution du rendu.
Selon le CAVE, la projection peut aussi être effectuée par en-dessous, par au-dessus ou par effet miroir. Les murs peuvent également être remplacés par des écrans LED (CAVE2).
Les mouvements d’un utilisateur placé dans cet espace sont captés de manière à les synchroniser avec les différents points de vue de la séquence vidéo, diffusée sur les écrans. Le CAVE VR offre par exemple la possibilité de faire du full body tracking, idéal pour une bonne expérience en réalité virtuelle.
Mais pour un fonctionnement optimal du CAVE, il est nécessaire d’avoir un réseau d’ordinateurs parfaitement synchronisés entre eux pour traiter l’image et obtenir un excellent rendu visuel. C’est la condition pour pouvoir évoluer et expérimenter dans un environnement virtuel hautement immersif.
Pourquoi utiliser un CAVE réalité virtuelle ?
De plus en plus d’entreprises nous font part de leur souhait de pouvoir embarquer plusieurs personnes au sein d’une seule et même expérience virtuelle.
Le CAVE amène des fonctionnalités collaboratives allant au-delà du casque VR et peut donc répondre à ce type de besoin en décloisonnant les individus entre eux. Il est possible de voir ce que montre une autre personne se trouvant dans l’univers virtuel bien que celle-ci n’en soit pas directement acteur, à la différence de l’utilisateur principal.
Si par exemple 5 personnes regardent un individu se trouvant dans un environnement virtuel, l’expérience en CAVE sera meilleure que par l’intermédiaire d’un casque. Celui qui vit l’expérience virtuelle, à la différence des 5 personnes le regardant, va mieux ressentir les effets produits par la réalité virtuelle mixée à l’espace réel et ses composants qui l’entourent.
On peut également introduire des objets dans un CAVE ; par exemple une riveteuse afin de tester une manipulation dans l’univers virtuel tout en ressentant le poids de l’objet réel ou sa maniabilité. Chose qu’il n’est pas possible de reproduire instantanément sous un casque VR.
Un autre intérêt du CAVE, directement lié à la place accordée par une entreprise à la virtualité et à l’espace qu’elle est prête à y consacrer, est la possibilité d’aller plus loin en agrémentant l’environnement virtuel par des éléments extérieurs. Dans le cadre d’une association avec une interface robotique par exemple, un bras haptique pourrait être déployé pour de l’apprentissage de gestes, du contrôle d’accessibilité ou de l’étude d’ergonomie.
Ce type d’éléments ne visent pas à faire de la réalité ni mixte, ni augmentée, mais bien à intégrer des éléments de contrôle réels dans une simulation virtuelle.
Quelles sont les limites du CAVE VR ?
Les freins à l’adoption du CAVE peuvent être nombreux, avec en premier lieu le coût d’acquisition. Ce type d’installation de réalité virtuelle immersive coûte entre 80 000 € et 750 000 € selon le nombre de murs de projection qui le compose, auxquels s’ajoutent les coûts de maintenance et d’utilisation qui peuvent se chiffrer à plus de 3 000 € par mois.
L’espace requis est également une contrainte forte à l’acquisition d’un CAVE. Il est impératif d’avoir une pièce relativement spacieuse pour accueillir le CAVE (le projet TORE l’illustre bien), l’espace de recul nécessaire pour l’installation des projecteurs (ce qui sera moins le cas pour des écrans LED), les éléments comme le système de climatisation, les éclairages spécifiques à ce type de projet, etc. De fait, l’environnement virtuel propre au CAVE VR n’est pas un élément mobile, à la différence du casque VR.
La maintenance du système global est lourde puisque chaque installation est spécifique et le nombre de machines permettant de faire fonctionner l’ensemble est important. Par exemple, une vibration forte proche du CAVE peut décaler les projecteurs et obliger une resynchronisation. Un rayon de lumière peut également brouiller le tracking. Aussi, il est nécessaire de veiller à ce que les écrans restent vierges de toutes traces, ce qui implique de mettre en place des mesures et des restrictions liées à l’utilisation du CAVE.
Enfin, le temps de préparation pour mettre en place une immersion sera beaucoup plus important qu’une expérience au casque, sans compter d’autres contraintes complexes et propres aux CAVE VR.
Un système adaptable à vos besoins grâce à Unreal Engine 5
Les dernières avancées technologiques de l’UE5, notamment la technologie nDisplay, permettent de concevoir et d’adapter tous les systèmes CAVE, quel que soit le nombre d’écrans, du Powerwall (un seul écran stéréoscopique) à la connexion simultanée de plusieurs environnements virtuels CAVE.
SkyReal 1.17, fonctionnant avec le dernier Unreal Engine 5.2 est maintenant disponible et pleinement opérationnel, offrant des performances de rendu et d’affichage sans précédent et repoussant les limites techniques de la réalité virtuelle.
Membres de l’équipe SkyReal testant le Powerwall sous Unreal Engine 5.2 dans les locaux SkyReal
Une utilisation dans le cadre de revues de projet
Ariane Group se sert du CAVE pour montrer à un ensemble de décideurs le travail réalisé par plusieurs personnes sur un projet. Cela permet de réunir différents intervenants dans un espace commun afin d’effectuer une revue de projet en réalité virtuelle. Cette utilisation existe aussi en VR sous casque mais le CAVE VR, en réunissant un collectif d’individus devant une simulation, offre la possibilité de faire interagir l’utilisateur principal avec les spectateurs sans qu’ils aient besoin de maîtriser le logiciel de réalité virtuelle.
Pour un opérateur qui n’a pas de maîtrise du logiciel VR, il est possible de tester des positions de travail dans le CAVE et d’adapter les éléments environnant à sa physionomie. Ainsi, on peut améliorer le poste de travail et évaluer les problématiques de TMS (Troubles Musculosquelettiques) pour l’opérateur grâce au tracking complet de son corps.
Nous utilisons la réalité virtuelle avec nos équipements CAVE depuis 2015 et SkyReal depuis 2019, le support d’un environnement CAVE est donc idéal car il est particulièrement adapté aux problématiques de nos opérateurs d’atelier pour la validation de nos produits de vol (fusée) et de nos produits au sol (bâtiment, machine, outils). La technologie CAVE présente de nombreux avantages, elle permet à l’utilisateur sur le terrain d’être parfaitement immergé dans un espace 3D sans perdre ses repères et sans restriction dans le champ de vision. Elle donne ainsi une vision inédite du projet en cours de développement. Elle permet également de mieux comprendre les attentes de chaque utilisateur puisqu’elle crée un environnement propice aux interactions et favorise la discussion entre les différents utilisateurs sur les problèmes potentiels.
