Qu’est-ce que la réalité mixte (RM) ? Son fonctionnement, ses applications et bien plus encore

1. 1. Qu’est-ce que la réalité mixte ?
   2. Comment fonctionne la réalité mixte ?
   3. Pourquoi l’IRM est-elle importante ?
   4. Applications de la réalité mixte
   5. FAQ
   6. Améliorer les expériences de réalité mixte grâce à la technologie de mesure optique

Qu’est-ce que la réalité mixte ?

Réalité mixte (MR) Il s’agit d’une technologie qui fusionne le monde physique et le contenu numérique, permettant ainsi à des éléments réels et virtuels de coexister et d’interagir dans un même espace. Ce terme a été introduit en 1994 par les chercheurs Paul Milgram et Fumio Kishino, qui ont décrit la réalité mixte (MR) comme faisant partie d’un spectre situé entre le monde entièrement réel et un environnement entièrement virtuel.

Contrairement aux superpositions numériques classiques, la réalité mixte ne se contente pas de superposer des images ou des informations à ce que voient les utilisateurs. Cela permet aux objets virtuels de réagir en temps réel à leur environnement réel et aux actions de l’utilisateur. Par exemple, un objet numérique peut apparaître sur une table réelle, rester immobile tandis que l’utilisateur se déplace, ou être contrôlé par des gestes de la main, des commandes vocales ou le mouvement des yeux.

Pour faire simple, la réalité mixte crée un environnement interactif dans lequel les expériences physiques et numériques s’intègrent naturellement les unes aux autres.

Caractéristiques de la réalité mixte

La réalité mixte se caractérise par plusieurs éléments clés qui la distinguent des autres technologies immersives.

• Perception spatiale : Les appareils de réalité mixte utilisent des caméras, des capteurs et des technologies de cartographie pour appréhender l’environnement physique. Ils sont capables de détecter les murs, les sols, les surfaces, les objets, l’éclairage et les limites. Cela permet de positionner avec précision des contenus numériques dans des espaces réels, au lieu de les laisser simplement flotter à l’écran.
• Interaction en temps réel : Dans un environnement de réalité mixte, les objets numériques peuvent réagir instantanément à l’utilisateur et à l’environnement. Par exemple, un personnage virtuel peut être assis sur un vrai canapé, ou un modèle 3D peut rester ancré à un bureau physique tandis que l’utilisateur se déplace autour de celui-ci.
• Lien avec le monde physique: La réalité mixte ne sépare pas totalement les utilisateurs de leur environnement. Grâce à des verres transparents, des caméras ou des systèmes d’affichage hybrides, les utilisateurs peuvent continuer à voir et à percevoir le monde physique tout en interagissant avec du contenu numérique.
• Méthodes de saisie naturelles : Les systèmes de réalité mixte proposent souvent des moyens plus intuitifs d’interagir avec le contenu, tels que le suivi des mains, le suivi oculaire, la commande vocale, la détection des mouvements et l’audio spatial. Ces méthodes de saisie permettent aux utilisateurs de contrôler les éléments numériques de manière plus naturelle et plus immersive.
• Traitement haute performance : La réalité mixte (MR) nécessitant des fonctions de détection, de suivi, de cartographie et de rendu visuel en temps réel, elle repose souvent sur des processeurs puissants ou sur le cloud. Cela permet aux appareils de réalité mixte d’offrir des images plus fluides et des interactions plus réactives.

Réalité augmentée (RA), réalité virtuelle (RV) et réalité mixte (RM) : quelles sont les différences ?

On parle souvent de la RA, de la RV et de la RM dans le même souffle, car ces technologies transforment toutes la manière dont les utilisateurs perçoivent les contenus numériques. Dans leur ensemble, ces technologies font partie de Réalité étendue (XR), un terme générique qui englobe la réalité virtuelle, la réalité augmentée et la réalité mixte.

Une bonne façon de comprendre les technologies XR consiste à s’appuyer sur le continuum réalité-virtualité, qui décrit un spectre allant du monde entièrement physique à un environnement entièrement virtuel. À une extrémité de ce continuum se trouve le monde réel, où les utilisateurs n’interagissent qu’avec leur environnement physique. À l’autre extrémité se trouve Réalité virtuelle (RV), dans laquelle les utilisateurs sont totalement immergés dans un espace généré par ordinateur.

Entre ces deux points se trouvent la réalité augmentée (RA) et la réalité mixte (RM). Ces deux approches associent des éléments du monde réel et du monde numérique, mais elles le font de manière différente. La RA ajoute des informations numériques à la vue du monde réel, tandis que la RM crée une fusion plus poussée dans laquelle le contenu numérique est capable de comprendre l’environnement physique, d’y réagir et d’interagir avec lui.

La principale différence réside dans la profondeur de l’interaction entre le contenu numérique et l’environnement physique.

• Réalité virtuelle (RV) remplace la vision réelle de l’utilisateur par un environnement simulé. Les utilisateurs portent un casque qui les isole de leur environnement et les plonge dans un univers entièrement numérique. Cela rend la réalité virtuelle très immersive, mais cela isole également les utilisateurs de l’environnement physique qui les entoure.
• Réalité augmentée (RA) ajoute des informations numériques au monde réel. Par exemple, la réalité augmentée permet d’afficher du texte, des images, des indications de navigation ou de simples graphismes en 3D via un smartphone, une tablette ou des lunettes connectées. Cependant, ces éléments numériques apparaissent généralement sous forme de superpositions. Ils apparaissent dans le champ de vision de l’utilisateur, mais n’interagissent pas de manière approfondie avec les objets du monde réel.
• Réalité mixte (MR) crée un lien plus poussé entre le contenu numérique et le monde physique. Les appareils de réalité mixte (MR) sont capables de comprendre l’environnement de l’utilisateur, de reconnaître des surfaces et des objets, et d’intégrer du contenu numérique dans des espaces réels. Cela signifie qu’un objet virtuel peut rester ancré à une table réelle, réagir aux mouvements de l’utilisateur ou être manipulé à l’aide de gestes naturels.

Consultez notre guide pour en savoir plus sur les optiques de réalité augmentée.

Comment fonctionne la réalité mixte ?

La réalité mixte repose sur l’utilisation de technologies de détection, d’imagerie et de calcul pour appréhender le monde physique et y intégrer du contenu numérique. Au lieu d’afficher des éléments virtuels sous forme de simples superpositions, les systèmes de réalité mixte analysent l’environnement de l’utilisateur, suivent ses mouvements et adaptent le contenu numérique en temps réel.

Au cœur de la RM se trouve la capacité de l’appareil à collecter des informations provenant de l’environnement et le transformer en un espace 3D interactif. Des caméras, des capteurs et des systèmes de suivi détectent les surfaces, les objets, la profondeur, l’éclairage et la position de l’utilisateur. Cela permet au contenu virtuel d’apparaître comme ancré à un emplacement du monde réel, tel qu’une table, un mur, une machine ou le sol.

L’IRM repose également sur la vision par ordinateur, ce qui aide le système à interpréter ce que la caméra perçoit. Une fois l’environnement identifié, l’appareil peut afficher des objets numériques de manière à ce qu’ils s’intègrent naturellement dans l’environnement de l’utilisateur. Ce processus nécessitant une grande puissance de calcul, certains systèmes de réalité mixte ont également recours au traitement dans le cloud pour prendre en charge les graphismes 3D complexes, la cartographie en temps réel et la visualisation de données à grande échelle.

Un autre aspect important de la RM réside dans la contribution de l’utilisateur. Au lieu de se limiter aux claviers, aux souris ou aux écrans tactiles, les systèmes de réalité mixte (RM) utilisent souvent les gestes de la main, le suivi oculaire, les commandes vocales, le suivi des mouvements et l’audio spatial. Ces méthodes de saisie permettent aux utilisateurs de contrôler les contenus numériques de manière plus naturelle, ce qui rend l’expérience plus directe et plus immersive.

Si les capteurs et la puissance de calcul permettent la réalité mixte, c’est le système optique qui détermine la manière dont le contenu numérique est affiché. Pour en savoir plus, consultez notre guide consacré à Optiques AR ici.

Appareils de réalité mixte courants

La réalité mixte peut être proposée via différents types d’appareils, en fonction du niveau d’immersion et de l’application.

• Casques de réalité virtuelle (HMD) font partie des appareils d’IRM les plus courants. Ces appareils se portent sur la tête et utilisent des écrans, des capteurs, des caméras et des systèmes de suivi intégrés pour afficher du contenu numérique dans le champ de vision de l’utilisateur. Certains casques de réalité virtuelle utilisent des systèmes optiques transparents, ce qui permet aux utilisateurs de voir directement le monde réel tandis que le contenu numérique s’affiche par-dessus. D’autres utilisent des caméras et des écrans pour recréer numériquement l’environnement de l’utilisateur tout en y ajoutant des éléments virtuels interactifs.
• Affichages tête haute (HUD) afficher les informations directement dans le champ de vision de l’utilisateur, afin qu’il n’ait pas à détourner son regard de sa tâche. Les HUD sont souvent utilisés dans les véhicules, les avions, les casques et les systèmes industriels. Ils utilisent généralement un projecteur, une surface de projection transparente et un ordinateur pour présenter des informations en temps réel dans leur contexte.
• Systèmes CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) créer des environnements immersifs en projetant des images en 3D sur les murs d’une pièce. Les utilisateurs peuvent visualiser des modèles virtuels à taille réelle et interagir avec ceux-ci, ce qui rend ce type de système particulièrement utile pour les revues techniques, la simulation, la recherche et l’évaluation de prototypes.
• Appareils mobiles Les appareils tels que les smartphones et les tablettes peuvent également offrir des expériences de type réalité mixte grâce à leurs caméras intégrées, leurs capteurs de mouvement et leurs plateformes logicielles. Ces appareils affichent du contenu numérique par-dessus l’image en direct d’une caméra, ce qui en fait l’un des moyens les plus accessibles pour les consommateurs de découvrir des environnements mêlant le numérique et le physique.

Pourquoi l’IRM est-elle importante ?

La réalité mixte revêt une grande importance, car elle transforme la manière dont les gens accèdent aux informations numériques, les comprennent et interagissent avec elles. Au lieu de confiner le contenu à des écrans plats, la réalité mixte (MR) intègre des données, des instructions et du contenu visuel en 3D directement dans l’environnement physique de l’utilisateur. Cela rend les expériences numériques plus pratiques, plus intuitives et plus en phase avec les tâches de la vie quotidienne.

Une interaction plus naturelle : La réalité mixte (MR) permet aux utilisateurs d’interagir avec des contenus numériques par le biais de gestes, de commandes vocales, des mouvements oculaires et des mouvements du corps. Cela rend l’expérience plus naturelle que si vous utilisiez uniquement un clavier, une souris ou un écran tactile.

Une meilleure compréhension des informations complexes : La réalité mixte (MR) permet de transformer des informations en 2D en expériences 3D interactives. Les utilisateurs peuvent visualiser des modèles numériques sous différents angles, examiner les détails à l’échelle et comprendre plus facilement les relations spatiales.

Amélioration de l’efficacité : La réalité mixte (MR) permet aux utilisateurs d’accéder à des informations pertinentes directement dans leur environnement de travail. En limitant la nécessité de passer d’un écran à l’autre, d’un document à l’autre et d’une tâche physique à une autre, cela permet de rendre les flux de travail plus rapides, plus ciblés et plus faciles à gérer.

Une collaboration renforcée : La réalité mixte rend la collaboration plus visuelle et plus pratique, en particulier lorsque les équipes, les clients ou les experts ne se trouvent pas au même endroit. Les utilisateurs peuvent partager le même environnement mixte, examiner ensemble des modèles numériques, ajouter des instructions visuelles et communiquer en bénéficiant d’un contexte plus riche que lors d’un appel vidéo classique.

Une assistance à distance améliorée : La réalité mixte (MR) permet aux utilisateurs sur place de partager leur vision du monde réel avec des experts à distance, qui peuvent ainsi leur fournir des conseils visuels, des annotations ou des instructions étape par étape directement dans leur champ de vision. Cela permet aux entreprises de résoudre leurs problèmes plus rapidement, sans que la présence physique de spécialistes soit systématiquement nécessaire.

Une formation plus sûre et plus flexible : La réalité mixte (MR) permet de créer des expériences de formation guidées et interactives sans que les utilisateurs ne soient totalement déconnectés du monde réel. Cela permet aux apprenants de s’exercer à réaliser des tâches, de suivre des consignes et de prendre confiance en eux dans un environnement contrôlé.

Une prise de décision plus rapide : En associant le contexte réel aux informations numériques, la réalité mixte aide les utilisateurs à mieux cerner les situations. Lorsque les données, les éléments visuels et les instructions apparaissent au bon endroit et au bon moment, les décisions peuvent être prises en disposant d’un meilleur contexte et avec moins d’incertitude.

Applications de la réalité mixte

La réalité mixte est de plus en plus utilisée dans tous les secteurs où les utilisateurs doivent comprendre des informations complexes ou prendre des décisions dans des environnements réels. Sa force réside dans la combinaison d’un guidage numérique et d’un contexte physique, ce qui le rend particulièrement utile dans les domaines qui reposent sur la précision, la visualisation, la collaboration à distance et la prise de décision en temps réel. Examinons quelques cas d’utilisation concrets de la technologie de réalité mixte :

Fabrication

Dans le secteur industriel, la réalité mixte (MR) aide les équipes à relier les modèles numériques aux environnements de travail physiques. Ces secteurs s’appuient souvent sur des pièces complexes, des normes de qualité strictes et des plans de conception détaillés. La réalité virtuelle facilite la comparaison entre ce qui est en cours de construction et ce qui a été conçu.

Dans l’atelier de production, les ouvriers peuvent utiliser des casques de réalité mixte pour consulter en temps réel les données provenant des systèmes IoT, des plateformes d’IA ou des jumeaux numériques, tout en inspectant les équipements ou en assemblant des composants. Au lieu de consulter un écran distinct ou un manuel papier, ils peuvent voir les instructions, les mesures et les alertes directement dans leur champ de vision.

L’IRM est également utile pour l’assurance qualité. Les équipes peuvent superposer des modèles de conception en 3D sur des produits physiques ou des chantiers de construction afin de vérifier la précision de l’alignement, du positionnement et de l’assemblage.

Santé

Le secteur de la santé est l’un des domaines dans lesquels la réalité mixte (MR) peut entraîner une évolution majeure, car les professionnels de santé ont souvent besoin de comprendre les structures 3D complexes présentes à l’intérieur du corps humain. Les images médicales classiques, telles que les scans et les schémas, sont généralement visualisées sur des écrans plats. La réalité mixte (MR) permet aux médecins, aux chirurgiens et aux étudiants d’explorer l’anatomie de manière plus spatiale et interactive.

Lors de la planification chirurgicale ou d’interventions médicales, l’IRM permet de superposer des modèles anatomiques en 3D, tels que des os, des vaisseaux sanguins ou des organes, sur le patient ou l’espace de travail clinique. Cela permet aux médecins de mieux comprendre les structures internes et peut contribuer à une prise de décision plus précise.

L’IRM joue également un rôle important dans la formation médicale. Il permet de recourir à des simulations 3D très réalistes qui permettent aux étudiants d’étudier l’anatomie sans avoir besoin d’un laboratoire physique. Les apprenants peuvent étudier les organes, les systèmes du corps et les pathologies sous différents angles, ce qui leur permet d’acquérir une meilleure compréhension des structures et des fonctions complexes.

Automobile

Les secteurs de l’automobile, de l’aéronautique et de l’aérospatiale reposent largement sur la rigueur de la conception, la précision de l’assemblage et une formation de haut niveau. La réalité mixte (MR) répond à ces besoins en permettant aux équipes de visualiser des systèmes complexes avant leur construction physique ou pendant leur assemblage.

Dans le domaine du développement automobile, les entreprises peuvent recourir à la réalité mixte (MR) pour examiner les conceptions de véhicules dans un environnement virtuel, ce qui permet de réduire le recours à des prototypes physiques successifs. La réalité mixte peut également aider les techniciens et le personnel à maîtriser des processus d’assemblage complexes, tels que ceux des moteurs ou des systèmes de freinage, grâce à des instructions visuelles guidées.

Éducation

La réalité mixte (MR) transforme l’enseignement en convertissant des concepts abstraits ou complexes en expériences interactives. Cela s’avère particulièrement utile dans les matières qui exigent une bonne perception spatiale, des travaux pratiques ou l’accès à du matériel coûteux.

En classe, les élèves peuvent interagir avec des objets virtuels comme s’ils faisaient partie intégrante de l’environnement d’apprentissage. Par exemple, ils peuvent observer une molécule en 3D, se promener dans un édifice historique ou réaliser une expérience scientifique virtuelle.

Opérations militaires et opérations sur le terrain

Les opérations militaires et sur le terrain exigent souvent de prendre des décisions rapides dans des contextes complexes. La réalité mixte (MR) facilite la gestion de ces situations en affichant les informations essentielles à la mission directement dans le champ de vision de l’utilisateur.

Les casques de réalité mixte personnalisés peuvent afficher des images thermiques, des cartes 3D en direct, des données de localisation et des informations système en temps réel sans que les utilisateurs aient à détourner le regard de leur environnement. Cela permet au personnel de rester attentif à la fois à l’environnement physique et aux données numériques.

Divertissement et sports

Dans le domaine des jeux vidéo et du divertissement, la réalité mixte (MR) crée des expériences qui s’adaptent à l’environnement réel de l’utilisateur afin de rendre l’expérience plus immersive. Contrairement aux jeux vidéo traditionnels, la réalité mixte permet d’intégrer des personnages, des objets ou des effets numériques dans la pièce physique de l’utilisateur. Par exemple, un jeu en réalité mixte peut permettre à un personnage numérique de s’asseoir sur un vrai canapé, de se cacher derrière des meubles ou de se déplacer dans le salon d’un joueur.

Dans le domaine du sport, la réalité mixte peut améliorer à la fois l’engagement des supporters et l’entraînement des athlètes. Les supporters peuvent utiliser des applications de réalité mixte pour consulter en direct les données des joueurs, les informations sur les épreuves ou des visualisations en 3D du parcours pendant les compétitions. Les athlètes peuvent également utiliser des plateformes d’entraînement basées sur la réalité mixte pour simuler des situations de match, analyser leurs performances et s’entraîner à la prise de décision de manière plus immersive.

FAQ

En quoi la réalité mixte (MR) diffère-t-elle de la réalité virtuelle (VR) ou de la réalité augmentée (AR) ?

La réalité virtuelle (RV) remplace entièrement le monde réel par un environnement généré par ordinateur, tandis que la réalité augmentée (RA) superpose des éléments numériques à la vue du monde réel. La réalité mixte va plus loin en combinant des éléments physiques et numériques afin qu’ils puissent interagir. Les objets numériques peuvent rester ancrés dans des espaces réels et réagir naturellement aux mouvements, aux surfaces, aux gestes ou aux commandes vocales.

Quels sont les avantages de la réalité mixte ?

Parmi les principaux avantages de la réalité mixte, on peut citer une interaction plus naturelle, une meilleure compréhension des informations complexes, un gain d’efficacité, une collaboration renforcée, une formation plus flexible et une prise de décision plus rapide. En intégrant directement des données, des instructions et des visuels en 3D dans des environnements physiques, la réalité mixte permet aux utilisateurs de travailler dans un contexte plus pertinent, de réduire les changements d’écran et de rendre les contenus numériques plus pratiques.

Quels sont les appareils utilisés pour l’IRM ?

La réalité mixte peut être expérimentée via des casques de réalité virtuelle, des affichages tête haute, des systèmes CAVE, des smartphones et des tablettes. Les casques de réalité mixte avancés utilisent des caméras, des capteurs, des optiques transparentes ou des systèmes d’affichage pour cartographier l’environnement et afficher du contenu numérique. Les appareils mobiles utilisent leurs caméras et leurs capteurs de mouvement intégrés pour superposer des éléments virtuels à des vues en direct du monde réel.

La réalité mixte est-elle la même chose que la réalité étendue ?

Non. La réalité mixte et la réalité étendue sont liées, mais ce ne sont pas la même chose. La réalité étendue, ou XR, est un terme générique qui englobe la réalité virtuelle, la réalité augmentée et la réalité mixte. La réalité mixte (MR) est une composante de la réalité étendue (XR) qui vise à fusionner les environnements physiques et numériques grâce à une interaction en temps réel.

UPRtek propose-t-il des solutions de test pour les appareils IRM ?

Oui. De nombreux appareils de réalité mixte (MR) et de réalité augmentée (AR), notamment les lunettes intelligentes, s’appuient sur des systèmes optiques à guides d’ondes et des micro-écrans pour intégrer de manière transparente le contenu numérique au monde réel. UPRtek’s Solution de test pour les écrans de visualisation rapprochés (NED) évalue à la fois l’écran et le système optique, en mesurant les performances du micro-écran, les caractéristiques du guide d’ondes (telles que l’uniformité de la pupille de sortie, la lumière parasite et le décalage chromatique), ainsi que la perception visuelle humaine. Cela permet aux ingénieurs de déterminer rapidement, avant la production en série, si des problèmes tels que les images fantômes, les franges chromatiques ou les irrégularités de luminosité proviennent de l’écran ou du système optique. Consultez notre étude de cas ici pour en savoir plus!

Améliorer les expériences de réalité mixte grâce à la technologie de mesure optique

Pour offrir une expérience de réalité mixte fluide, il ne suffit pas de disposer de logiciels de pointe et de technologies informatiques spatiales. Au niveau matériel, c’est le système optique (l’écran, les lentilles, les guides d’ondes et le module d’éclairage) qui détermine en fin de compte si le contenu numérique donne à l’utilisateur une impression de réalisme, de stabilité et de confort.

Dans les appareils de réalité mixte, même de légers écarts au niveau de la luminosité de l’écran, de la précision des couleurs ou de l’alignement de l’image peuvent nuire à l’immersion, provoquer une fatigue visuelle ou entraîner l’échec des contrôles qualité lors de la production. Il ne s’agit pas là de préoccupations abstraites. Ils sont mesurables et doivent être mesurés avec précision et de manière répétée, à chaque étape, de la R&D jusqu’à la production en série.

Les solutions de mesure optique d’UPRtek sont conçues précisément pour cet environnement :

• À l’attention des ingénieurs en R&D et en optique : Validez la luminance de l’écran, la précision des couleurs (ΔE), la MTF et l’uniformité dans des configurations d’affichage proches de l’œil, y compris dans les conditions d’« eyebox » restreintes typiques des casques de réalité mixte.
• À l’attention des équipes chargées de la qualité et de la production : Mettez en place des points de contrôle optiques fiables permettant de détecter rapidement les écarts, de réduire les retouches et de garantir la cohérence sur l’ensemble des volumes de production.
• À l’attention des responsables de programmes et de produits : UPRtek propose des configurations de mesure personnalisables qui s’adaptent à l’architecture de votre dispositif, que vous soyez en train de valider un combineur à guide d’ondes, un ensemble de lentilles « pancake » ou un moteur d’éclairage pour micro-écran.

À mesure que la technologie IRM évolue vers des optiques plus fines, des champs de vision plus larges et des performances d’affichage supérieures, le rôle de la métrologie optique de précision ne cesse de gagner en importance.

Prêt à valider votre système optique MR en toute confiance ? Contactez un spécialiste en métrologie optique d’UPRtek ou découvrez nos solutions de mesure pour la RA, la RV et la RM!