Un dispositif de réalité virtuelle Antycip Simulation pour le laboratoire M2S

Paris (France) – Le laboratoire M2S (Mouvement, Sport, Santé) de l’Université de Rennes 2 est un acteur majeur dans la recherche appliquée au domaine de l’exercice, des dysfonctionnements métaboliques, ainsi que dans l’analyse, la modélisation et la simulation du mouvement. Afin d’être à la pointe dans son domaine, le laboratoire s’est doté d’une salle de réalité virtuelle de type CAVE trois faces sur mesure de 12 mètres de long par 4 mètres de haut conçue par Antycip Simulation, intégrateur français de solutions 3D et de réalité virtuelle.

Vue depuis la régie. L’espace immersif mesure 12 mètres de large, 4 mètres de profondeur et 4 mètres de haut. Au sol le même revêtement que sur la partie terrain de sport a été posé, il a juste été peint en blanc pour réfléchir la lumière. Deux fosses devant l’écran permettent également d’accueillir des plate-formes de forces (les carrés au bord de l’écran du sol). 
Les lunettes stéréoscopiques assurent un rendu de la scène virtuelle à 60 images/seconde pour chaque œil. Elles sont équipées d’une constellation de marqueurs pour suivre en temps réel l’utilisateur et adapté le rendu visuel au point de vue de ce dernier.
Le suivi est réalisé par des caméras infra-rouge calibrées les unes par rapport aux autres. Elles sont équipées de leds autour de l’objectif pour illuminer les marqueurs (les boules, qui ne font que réfléchir la lumière) ; comme ils sont sphériques avec des microcristaux réfléchissants, ils renvoient la lumière d’où elle vient, c’est-à-dire vers le capteur de la caméra.
Un joystick permet de déplacer la scène.  
L’affichage par des vidéoprojecteurs 4 K fournit un rendu final avec un pixel mesurant moins de 2mm de côté. donc il faut une certaine distance pour tout afficher, et un trajet optique d’au moins 7,5 mètres entre l’objectif et la projection.
Immermove permet de maîtriser les stimuli proposés à l’utilisateur ; dans ces situations très contrôlées, avoir des variantes très fines permet d’observer précisément l’impact de chaque paramètre sur le comportement de l’utilisateur.
La plate-forme de réalité virtuelle est située dans le prolongement d’une salle de sport de 30×20 m. Un filet que l’on peut tirer sur toute la largeur permet de protéger l’écran de réalité virtuelle et réaliser des lancers de balle vers l’espace immersif par exemple : une action peut commencer en réel et continuer en virtuel. 
La plate-forme Immermove est un équipement principalement utilisé par le laboratoire M2S, spécialisé dans l’analyse du mouvement humain.

Le laboratoire s’est ainsi doté d’une solution de réalité virtuelle de pointe : installé dans un gymnase de 30m x 20m, Immermove est une plateforme immersive et collaborative qui rassemble notamment des enseignants et chercheurs de l’Université Rennes 2 et de l’ENS Rennes, ainsi que l’équipe projet MimeTIC issu d’Inria et d’Irisa.

Immermove permet d’introduire un opposant ou un objet virtuel afin d’analyser et comprendre les réactions des sportifs en situation, comme par exemple un gardien de but face à un tir, ou un défenseur de rugby en situation de match. L’objectif est non seulement d’améliorer les performances sportives, ce qui permet notamment des partenariats avec des fédérations et clubs, mais également de trouver de nouvelles options de ré-athlétisation des sportifs.

Johan Besnainou, directeur France et Espagne chez Antycip Simulation explique : « Le laboratoire M2S était à la recherche d’une technologie d’affichage offrant le plus de détails possible ainsi qu’une excellente fluidité sur une surface importante, afin d’offrir aux étudiants et aux sportifs de haut niveau une expérience immersive, et ce pour des disciplines variées telles que le football, le handball, le tennis ou encore le volleyball. L’objectif était de pouvoir suivre, analyser et décomposer les mouvements et reflexes des utilisateurs afin de réduire les risques de blessure et augmenter les performances. »

L’ensemble du CAVE trois faces forme un L. Quatre projecteurs 4K 120Hz Christie Mirage 4K25 de 25 000 lumens ont été intégrés par Antycip Simulation pour projeter le contenu sur la surface principale (écran et sol), tandis qu’un Mirage WU12K-M est dédié à l’affichage de contenu sur la face de droite.

L’intégrateur a conçu une surface au sol unique ultra-rigide et sans jointure permettant aux sportifs de haut niveau d’évoluer normalement dans le CAVE avec leurs chaussures de sport sans avoir recours à des protections particulières. Les athlètes sont équipés d’un body tracker qui interagit avec des caméras Vicon Bonita et un système GPS APEX. Des lunettes stéréoscopiques Volfoni ActiveEyes couplées à un logiciel MiddleVR gèrent le contenu 3D. Enfin, un système audio surround 5.1 complète le dispositif afin de parfaire le sentiment immersif.

Si la taille du dispositif et l’utilisation d’une technologie 4K 120Hz ont représenté des défis techniques non négligeables, le lieu en lui-même offrait son lot de complexité : en effet, le sol faisant partie intégrante de la surface de projection, les équipes d’Antycip ont dû faire appel à leur expertise de fabricant afin de concevoir un revêtement au sol permettant d’obtenir un résultat parfaitement homogène par rapport au reste du contenu projeté sur les deux autres écrans. Enfin, la gestion de la bande passante liée au contenu ainsi que la stabilité du système ont représenté autant de challenges relevés par l’intégrateur.

Enfin, le matériel audiovisuel devait tenir dans un espace réduit avec une distance de projection de 4m maximum. Les ingénieurs d’Antycip ont donc mis au point des structures d’accroche spécifiques pour l’espace restreint. L’université de Rennes a fourni sa propre application chargée sur un PC maître, le contenu étant relayé vers cinq PC esclaves avant d’être distribué sur les projecteurs.

Johan Besnainou commente : « Notre rôle a été de sélectionner et d’intégrer la suite de produits haut de gamme les plus performants pour ce projet, avec une attention toute particulière portée sur les projecteurs 4K, le sol en résine, ainsi que la mécanique complexe. Nous sommes fiers d’avoir contribué à ce projet qui vise à améliorer les performances des sportifs professionnels et in fine, contribuer au succès du sport français. »

Le bon fonctionnement du dispositif est également assuré par Antycip sur une période de trois ans, qui comprend les opérations de maintenance, notamment des projecteurs. Johan Besnainou détaille : « Notre responsabilité s’étend au-delà de la phase d’installation. Nous attachons une importance toute particulière aux partenariats créés sur le long terme, en offrant un suivi sur l’utilisation de nos plateformes de RV afin que nos clients puissent tirer le meilleur de leur investissement. »

Crédits photos: © Inria / Photo C. Morel

Info: www.antycipsimulation.com

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