Valeurs portées par les représentations numériques d’un bâtiment

Réalité Augmentée
La réalité augmentée est un système informatique qui permet d’intégrer au sein d’un environnement existant des éléments virtuels en 3D. Il utilise la superposition d’images réelles et virtuelles, créées en temps réel par un appareil capable à la fois de capter l’environnement existant et de générer l’élément fictif. L’objectif de la réalité augmentée est de proposer à l’utilisateur une interaction en temps réel par insertion d’éléments virtuels dans un environnement existant.

Aujourd’hui, les appareils qui proposent cette technologie sont nombreux. Les plus courants sont les smartphones, les tablettes et les lunettes numériques. Concrètement, tout type d’ordinateur qui dispose au minimum d’une caméra et d’une application capable de générer des images virtuelles peut faire de la réalité augmentée. Généralement, la réalité augmentée est utilisée pour modifier la vision de son utilisateur. Ce programme peut également affecter les cinq sens de celui-ci. Des sons artificiels peuvent, par exemple, être ajoutés à un environnement sonore réel.

Présentation de la technologie
Le concept de réalité augmentée est d’abord apparu en littérature avant d’évoluer jusqu’à devenir la technologie telle que nous la connaissons aujourd’hui. C’est donc en 1901 que L. Frank Baum, un célèbre auteur américain, décrit dans son ouvrage « The Master Key » des lunettes qui permettent à celui qui les portent de voir apparaître, sur le front de la personne rencontrée, une lettre définissant son caractère : « … give you the Character Marker. It consists of this pair of spectacles. While you wear them every one you meet will be marked upon the forehead with a letter indicating his or her character. The good will bear the letter ‘G,’ the evil the letter ‘E.’ The wise will be marked with a W, etc. Thus you may determine by a single look the true natures of all those you encounter. » .

Le premier appareil qui propose un système de réalité augmentée apparaît à l’aube des années 1980. Cependant, le « Sensorama » de Morton Heilig, créé en 1962 et précurseur de la réalité virtuelle, pose les premières bases d’une possible évolution de la réalité augmentée.

C’est donc dès 1978 qu’apparaît le premier appareil capable d’afficher des informations virtuelles en superposition d’images réelles. Le « EyeTap » est un casque composé d’une lunette électronique dotée d’une caméra et d’un écran relié à un ordinateur capable de générer des images. Steve Mann , l’inventeur du dispositif, est aussi considéré comme le précurseur de l’ordinateur portable. C’est ainsi qu’en 1981, il propose une évolution de l’EyeTap avec le premier ordinateur portable installé dans un sac à dos, ce qui rend son appareil de réalité augmentée entièrement mobile. Steve Mann va porter son dispositif tous les jours pendant 2 ans afin d’expérimenter et d’améliorer la portabilité de son invention et il dira : « Mon EyeTap est tellement devenu une partie de ma vie quotidienne qu’il faisait partie de moi, une partie de mon corps et de mon esprit ». Il va apporter de nombreuses améliorations à l’appareil au court du temps pour arriver à un dispositif aussi léger qu’une paire de lunettes.

Le terme réalité augmentée désigne l’ensemble des interactions entre une situation réelle et des éléments virtuels. Ces éléments peuvent être présentés sous forme d’images 2D, de modèles 3D. Selon Fabrice Arsicot , l’interaction est possible si trois dispositifs sont réunis :

Tout d’abord, il nécessite un appareil, surnommé « Device », qui réalise toute une série de calculs afin de positionner et de suivre les éléments numériques en temps réel. C’est-à-dire tout ordinateur équipé au minimum d’une caméra, d’une application et d’un écran pour retranscrire les images générées. Dans cette gamme d’appareils capables de réaliser une réalité augmentée, on retrouve principalement les smartphones, puis les tablettes, les lunettes et les casques.

Ensuite, il faut ce qu’on appelle un « Marqueur » ou « Déclencheur ». Il s’agit d’un symbole, d’une image ou d’un logo qui, une fois dans le viseur de la caméra, va être reconnu par l’application comme la zone d’intégration de l’élément virtuel. Par exemple, on retrouve aujourd’hui plusieurs applications, disponibles notamment sur smartphone, capables d’ajouter un filtre sur le visage de l’utilisateur lorsqu’il emploie la webcam. Le « marqueur » ou « déclencheur » dans ce cas-ci est le visage de la personne reconnu grâce à un algorithme complexe généré par l’application et calculé par le « Device ». D’autres types d’applications utilisent plutôt les données GPS comme « déclencheur ». Sur un smartphone, ce sont la boussole et l’accéléromètre  fournissent les informations nécessaires sur la position et l’orientation de l’utilisateur à l’application.

Enfin, le dernier élément nécessaire pour obtenir une RA est le contenu généré par l’application. C’est-à-dire l’élément virtuel qui est ajouté à l’environnement réel. Il peut être en 2D, 3D, une vidéo, un jeu, etc.

Aujourd’hui, la RA à un avantage relativement conséquent par rapport à la réalité virtuelle au niveau de l’accessibilité. Evidemment, les deux technologies sont très différentes. La RV, qui propose une immersion totale dans un environnement virtuel, a besoin d’équipements plus spécifiques. L’abaissement du prix des casques de RV la rend accessible à un plus grand nombre. La réalité augmentée quant à elle peut se développer sur un smartphone qu’une grande partie de la population utilise pour ses besoins personnels au quotidien.

Un casque de réalité augmentée développé par Microsoft, le Hololens, sorti en 2017, offre une expérience plus immersive de la réalité augmentée que l’on appelle réalité mixte (le casque se rapproche de celui utilisé pour la réalité virtuelle). Cependant, il nécessite un investissement plus conséquent pour l’utilisateur et présente tout de même encore quelques lacunes, ce qui signifie qu’il doit encore gagner en maturité (Arnaldi, Guitton, Moreau, 2018). Premièrement, le Casque de RA devrait idéalement atteindre un champ de vision identique à celui de l’être humain (180°). Or, à ce jour, il n’atteint qu’un maximum de 100-110°. Un deuxième problème connu est la résolution d’affichage : l’écran du casque étant très proche de l’œil, il est capable d’en apercevoir les pixels. Le dernier problème principal concerne la capacité de calculs effectués par le device. Toujours plus performante, la RA doit encore s’améliorer compte tenu des hautes résolutions graphiques produites actuellement.

Sur les plateformes de téléchargement telles que l’App Store d’Apple ou le Play Store de Google, qui représentent la majorité des systèmes d’exploitations des smartphones, on trouve assez facilement des applications, gratuites ou payantes, qui permettent de faire de la RA. L’application AUGIN est une application gratuite qui permet de réaliser des tests en réalité augmentée facilement. En effet, elle propose des plugins, également gratuits, compatibles avec Sketchup, Revit, ArchiCad et d’autres. De nombreux modèles 3D existent sur ces plateformes, avec notamment des bibliothèques complétées par la communauté comme la 3D Warehouse de Sketchup.

La technologie RA est utilisée dans de nombreux domaines comme l’art, le divertissement, la médecine, l’éducation,… Toutes les utilisations visent le même but: améliorer une expérience vécue par l’apport d’éléments virtuels à l’environnement réel.

Pour citer quelques exemples d’utilisation, on retrouve la RA dans le domaine de l’apprentissage. Avec notamment son côté interactif, la réalité augmentée a démontré lors de plusieurs recherches, que Margarita Anastassova a compilé dans sa thèse, des aspects positifs concernant la pédagogie. Lors de l’exposition Cervorama de CapSciences à Bordeaux, l’application « CervoMaton » a permis, de manière ludique, d’expliquer le fonctionnement du cerveau au public.

Dans un autre domaine, celui des jeux vidéo, la RA a également suscité son utilisation par certaines franchises. Ainsi à l’été 2016, le jeu Pokemon Go développé par Niantic, fait énormément parler de lui. Le concept est simple mais nouveau : il faut attraper des créatures issues de l’univers Pokemon en marchant dans la rue. Les tentatives de captures utilisent la caméra du smartphone qui permet de faire apparaître la créature virtuellement devant soi.

Un dernier exemple, qui mérite toute notre attention, est celui de l’abbaye de Cluny reconstruite partiellement en réalité augmentée. Le domaine de la conservation du patrimoine est très concerné par la notion du numérique. Beaucoup d’ouvrages récents remettent en question les méthodes actuelles de préservation curatives et proposent des nouvelles solutions de conservations préventives grâce au numérique (citer travail M. Hallot). L’abbaye, d’une dimension exceptionnelle, date du Moyen-Age et n’a malheureusement pas survécu à la révolution française. Il n’en reste aujourd’hui que quelques vestiges. Depuis peu, un plan de restauration a débuté. Il se divise en deux parties. L’une est centrée sur la restauration en réalité augmentée. Cette technologie permet d’éviter la démolition de bâtiments plus récents construits sur le site mais qui s’inscrivent tout de même dans l’histoire du lieu. Ainsi, le visiteur peut lors d’une balade, observer sur une tablette, par la RA, l’abbaye de Cluny comme elle était à son époque.