Soutenance mémoire
DÉTERMINATION DU MEILLEUR LOGICIEL DE CONCEPTION VR
Les périphériques VR
En 2018, de nombreux périphériques sont apparus sur le marché commercial, alors que d’autres se trouvent toujours au stade de prototype. Ils renforcent l’immersion de l’utilisateur dans le monde virtuel. Des gants existent désormais pour capter la position des mains et les matérialiser, à l’image de « CaptoGlove » (CaptoGlove, 2018). Le « Hi5 » possède des retours haptiques sous forme de vibrations (Noitom, 2018), alors que des gants encore au stade de prototype comme les « VR Gluv » permettent de ressentir la forme et la texture des objets (VRGLUV, 2018). Actuellement, les contrôleurs du HTC VIVE fournissent le moyen d’immerger l’utilisateur, car ils représentent les mains de l’utilisateur ; cependant, cela reste un composant électronique servant d’interface et, bien qu’il soit possible d’ajouter des modèles 3D dans les applications pour l’illusion de l’utilisation de mains virtuelles, ce ne sont pas les mouvements des doigts qui sont retranscrits.
Tous ces gants augmentent la sensation réelle du touché, brisant encore plus la barrière entre le réel et le virtuel. D’autres appareils tels que des plastrons « HardLight VR Suit » (HardLight VR, 2018) permettent de ressentir l’environnement lorsque cela implique le torse du personnage virtuel. Un costume complet de « Tesla Suit » (Teslasuit, 2018) va plus loin en capturant le corps entier et en y intégrant des ventilateurs avec une variation de 10 degrés afin de ressentir la chaleur du décor environnant. D’autres encore utilisent les nerfs et les muscles pour capturer l’information d’un mouvement et pour en faire des actions prédéfinies dans des applications, comme le bracelet « MYO » (Bernhardt, 2015). La marque Taclim a, elle, conçu des chaussures utilisant un système de retour haptique offrant la sensation du sol fictif sur lequel marche l’utilisateur (Taclim, 2018). Ces périphériques créent un écosystème d’interface homme-machine renforçant l’illusion exercé sur les six sens de l’être humain.
Escape room
L’escape room (traduit littéralement par « salle d’évasion ») est un concept d’énigmes à résoudre en groupe dans le but de s’échapper de la pièce dans laquelle des personnes se retrouvent bloquées. Le travail d’équipe, la collaboration et la cohésion de groupe sont les éléments nécessaires à la réussite de l’évasion. Un groupe d’individus placé dans un milieu inconnu et ayant pour but de résoudre des casse-têtes se doit d’utiliser la connaissance de chacun de ses membres ainsi que de collaborer pour trouver la solution à une énigme donnée. Ce concept est né au Japon en 2007 ; il a commencé à s’étendre à partir de 2012 en Europe et dans le reste de l’Asie. Initialement basé sur les jeux vidéo, il avait l’ambition de se démarquer pour réaliser un jeu de rôle non pas virtuel, mais réel.
Depuis lors, la complexité de ces énigmes a beaucoup évolué, allant de jeux dont le but est de sortir d’une pièce en résolvant quelques énigmes à des scénarios poussés nécessitant de s’échapper de plusieurs pièces, voire en résolvant des énigmes sous-marines. (Cain, 2015) Un exemple d’escape room est proposé par Trap Game (Trap Game, 2018), une entreprise valaisanne spécialisée dans ce domaine. Voici le témoignage de Lionel Engel, étudiant HES-So en filière d’informatique de gestion ayant pratiqué le scénario intitulé « Vice Versa » : « Six personnes sont coincées dans une salle où tous les objets sont fixés de manière inversée à la gravité, donnant l’impression de marcher à l’envers dans la pièce. Les énigmes se distinguent par la réflexion et la technologie puisqu’il fallait lire des messages via un miroir afin de trouver les codes d‘ouverture pour une application de tablette qui actionnait l’ouverture de la pièce. »
L’entreprise de « Virtual Room » a sorti son propre concept d’escape room VR. Ils n’ont pour l’heure que deux scénarios (Virtual Room, 2018). La citation suivante est le regroupement du témoignage de Robert Seligmann et de Loïc Berthod, tous deux étudiants HES-SO en filière informatique de gestion ayant participés au premier scénario. « Physiquement, la salle est construite par plusieurs cubes de deux mètres carrés accueillant chacun un utilisateur. L’expérience utilisait le casque HTC VIVE et se jouait en collaboration à deux ou à quatre joueurs. Étant séparés, les joueurs se réunissaient avec leurs avatars dans une seule pièce virtuelle. Le contexte était de trouver les ennemis qui parcouraient le temps et détraquaient le présent en laissant certains objets.
La tâche à effectuer était de retrouver ces objets et de déterminer la prochaine destination temporelle. Les mécanismes sont simplifiés puisque le déplacement se réalisait par la marche limitée dans la surface du cube et les actions constituaient à trouver la solution à l’énigme, partager l’information et/ou partager l’objet pour réaliser l’objectif. Ainsi, dans le premier monde à l’image de douve d’un château, les joueurs devaient comprendre qu’il fallait chacun insérer une barre métallique dans des rouages dentés sur le sol afin de déverrouiller un mécanisme faisant descendre des cages en plein centre de la pièce dans lesquelles les informations pour la prochaine destination se trouvaient. Dans le deuxième monde, cette fois-ci sur la lune, chacun devait ouvrir une caisse à l’aide d’une visseuse et se passer les objets correspondant à leurs énigmes en prenant garde à la gravité lors du transfert. Le troisième monde se situait dans une pyramide à l’abord d’un tombeau et nécessitait de résoudre un mécanisme de réflexion de miroir afin d’ouvrir la voie. Dans le dernier monde se déroulant à l’époque préhistorique, il fallait à l’aide d’arcs et de flèches survivre à une attaque de T-Rex et de ptérodactyles. »
Simulation VR
Lorsqu’il s’agit de simuler un comportement ou un événement trop coûteux ou impossible à réaliser avant un certain moment, la réalité virtuelle prend tout son sens. SimForHealth crée du contenu VR sur mesure pour l’éducation médicale (SimforHealth, 2018). UbiSim a réalisé un module VR complémentaire pour la prise de sang (UbiSim, 2018). Ce module est utilisé à la Haute École de Santé La Source à Lausanne. Selon un entretien oral avec Mme Emmanuelle Mazzitti, assistante de projet à la Haute Haute École soutient l’ambition d’intégrer des formations VR dans le cursus pour les soins infirmiers. En mars 2018, dans le cadre d’un hackaton sur le thème de la santé, un groupe d’étudiants de la filière Informatique de gestion de la HES-SO a réalisé un prototype de simulation VR d’intervention médicale dans des environnements extrêmes pour diminuer les coûts de la formation des urgentistes du GRIMM(groupe d’intervention médicale en montage présent en Valais). (Hackathon, 2018). Le domaine militaire utilise également la réalité virtuelle dans le but de diminuer les coûts. La VR permet à l’armée américaine de concevoir des villes temporaires servant à la simulation d’interventions sur le terrain (Virtual reality combat simulation, 2017).
La VR est également utilisée pour l’apprentissage et pour exercer plusieurs scénarios de véhicules, notamment avec des avions (Virtual reality air force training, 2017). 10. Conclusion À travers ce document, nous avons non seulement déterminé que la réalité virtuelle est présente dans de nombreux domaines, mais également que la collaboration virtuelle existe. Grâce à la partie d’analyse, nous avons trouvé le meilleur environnement de travail et déterminé les assets les plus adaptés dans le but de vérifier notre hypothèse. La partie de développement a validé cette dernière, à savoir que l’utilisation d’assets open source permet la création d’applications collaboratives connectées en réalité virtuelle. L’application développée permet d’intégrer deux casques HTC VIVE dans une scène commune hébergée dans un cloud. Les possesseurs de l’exécutable de l’application peuvent s’y retrouver pour interagir, construire et communiquer. Notons toutefois que le cahier des charges n’a pas été entièrement validé.
En effet, il manque un système de logs pour les actions réalisées par une personne ainsi qu’une zone de fin détectant tous les joueurs. Ce travail a été une formidable opportunité pour moi de découvrir les bases de la conception d’une application en réalité virtuelle multijoueur. Ma maîtrise du réseau étant l’un de mes points faibles, mes compétences ont été mises à rude épreuve lors de la partie consacrée au développement. De surcroît, la synchronisation d’objets 3D s’est avérée également d’une grande complexité. J’ai toutefois su surmonter ces obstacles pour arriver à un résultat que j’estime honorable.
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Table des matières
LEXIQUE
1. INTRODUCTION
1.1. CONTEXTE DU TRAVAIL
1.2. CYBERLEARN
1.3. STRUCTURE DE TRAVAIL
2. ASPECTS MÉTHODOLOGIQUES
2.1. MÉTHODOLOGIE DE RECHERCHE
2.2. MÉTHODOLOGIE DE TRAVAIL
2.2.1. Scrum appliqué
3. ÉTAT DE L’ART
3.1. INTRODUCTION DES THÈMES
3.1.1. Collaboration/coopération
3.1.2. Réalité virtuelle
3.2. SOLUTIONS EXISTANTES
3.2.1. Escape room
3.2.2. Jeux VR
3.2.3. VR en entreprise
3.2.4. Apprentissage VR
3.2.5. Simulation VR
3.3. PRISE DE POSITION
4. DÉFINITION DES BESOINS
4.1. SCÉNARIO
4.2. RÉSEAU
4.3. INTERACTIONS DES UTILISATEURS
4.4. ENCADREMENT DE L’APPLICATION
4.5. LOGS
4.6. RÉCAPITULATIF DES CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES
5. ANALYSE DES OUTILS
5.1. CASQUES VR
5.2. DÉTERMINATION DU MEILLEUR LOGICIEL DE CONCEPTION VR
5.2.1. Unity
5.2.2. Unreal Engine
5.2.3. Cry Engine
5.2.4. Résultat du classement des logiciels
5.2.5. Détermination des assets à utiliser pour Unity
5.2.6. Présentation des assets open sources existants
5.2.7. Comparatif des moyens de conception d’un réseau
5.2.8. Résultat du classement
5.2.9. Assets sélectionnés
6. QUELQUES BASES D’UNITY
7. DÉVELOPPEMENT
7.1. ENVIRONNEMENT DE DÉVELOPPEMENT
7.2. PROCESSUS DE CONCEPTION
7.3. TYPES DE SERVEURS
7.3.1. Serveur avec autorité
7.3.2. Serveur sans autorité
7.3.3. La notion de latence
7.3.4. LAN & WAN
7.4. DÉPLOIEMENT D’UNET ET DE VRTK
7.4.1. Unet
7.4.2. Étapes fonctionnelles réalisées
7.4.3. Obstacles rencontrés
7.4.4. Conclusion sur le projet Unet + VRTK
7.5. DÉPLOIEMENT DE UNET EN UTILISANT STEAMVR
7.5.1. Comparaison des solutions aux problèmes non résolus :
7.5.2. Obstacles rencontrés
7.5.3. Conclusion sur le projet à base d’Unet + SteamVR
7.6. CONCLUSION SUR UNET
7.7. DÉPLOIEMENT DE PHOTON + VRTK SUR UNITY
7.7.1. Photon
7.7.2. Déroulement de conception
7.7.3. Implémentation de Photon sur Unity :
7.8. OBSTACLES RENCONTRÉS
7.9. CONCLUSION SUR PHOTON
8. VÉRIFICATION DE L’HYPOTHÈSE
9. RECOMMANDATIONS POUR LA SUITE
10. CONCLUSION
11. DÉCLARATION SUR L’HONNEUR
12. RÉFÉRENCES DES TABLEAUX
13. RÉFÉRENCES DES ILLUSTRATIONS
14. ANNEXES
14.1. LE CAHIER DES CHARGES
14.2. PRODUCT BACKLOG
14.3. TABLEAU DE BORD
14.4. RAPPORTS HEBDOMADAIRES
14.5. PROCÈS-VERBAUX
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