Projet de Salle d’Exposition en Réalité augmentée

Introduction

Les technologies immersives sont en plein essor, redéfinissant la manière dont les entreprises présentent et valorisent leurs produits. Dans ce paysage en constante évolution, les PME industrielles se retrouvent face à un défi majeur : comment rendre leurs produits complexes plus compréhensibles et attractifs ? Les supports classiques — catalogues, vidéos, démonstrations physiques — montrent vite leurs limites. Manque d’interactivité, faible impact visuel, expérience utilisateur parfois figée. Le besoin d’innovation est criant.

C’est là qu’intervient le CETIM. Son constat est clair : il faut une solution capable de donner vie aux produits techniques, de les rendre palpables sans contraintes physiques. La réponse ? Un showroom interactif en réalité augmentée (RA). Contrairement à la réalité virtuelle, qui plonge l’utilisateur dans un monde entièrement numérique, la RA superpose des éléments virtuels (images, animations, sons) à notre environnement réel, créant une fusion entre réel et numérique.

L’intérêt pour les expositions industrielles est évident : les visiteurs peuvent explorer des modèles 3D sous tous les angles, manipuler des prototypes virtuels, tout en restant ancrés dans leur environnement physique.

Les objectifs clés de ce projet sont multiples :

• Développer une expérience immersive en réalité augmentée, permettant aux entreprises d’afficher des objets en 3D, d’ajouter des annotations, des images ou des vidéos, et d’organiser leur contenu selon leurs besoins.
• Permettre une interaction intuitive avec les objets virtuels, par des gestes ou des contrôleurs : zoom, rotation, exploration de détails, pour transformer une simple visualisation en une expérience active et engageante.
• Mettre en place un système de sauvegarde et de partage, afin que les utilisateurs puissent retrouver leurs expériences, les personnaliser et éventuellement collaborer à distance
• Être compatible avec d’autres casques de réalité augmentée

Le développement de ce showroom interactif repose sur une méthodologie rigoureuse : une recherche sur les solutions existantes, ainsi qu’une sélection minutieuse des outils logiciels et matériels.

Dans ce rapport, nous explorerons d’abord les technologies sous-jacentes, en passant en revue les casques disponibles sur le marché. Enfin, nous détaillerons nos choix méthodologiques et techniques.

A. Recherche et documentation :

La première phase de notre projet s’est concentrée sur la recherche et la documentation. Cette étape préliminaire avait pour objectif d’établir un état de l’art complet dans notre domaine d’étude. Nous avons analysé les outils logiciels les plus adaptés et le matériel le plus pertinent. Cette démarche méthodique nous a permis d’optimiser notre temps en évitant de nous engager dans des choix technologiques qui auraient pu s’avérer incompatibles avec les objectifs finaux de notre projet et les livrables attendus.

I. Choix du hardware :

1. Présentation des casques disponibles

   Le marché des casques de réalité augmentée offre plusieurs alternatives, chacune ayant ses propres caractéristiques, avantages et inconvénients. Voici une présentation des principaux casques utilisés dans le domaine industriel et immersif :

   1. Meta Quest 3 :

   Le Meta Quest 3, développé par Meta (anciennement Facebook), est un casque autonome combinant réalité virtuelle et réalité augmentée grâce à son Passthrough couleur. Ce casque permet d’afficher des éléments virtuels directement dans l’environnement réel et offre une expérience fluide et immersive. Il est particulièrement apprécié pour son excellent rapport qualité/prix, sa compatibilité avec les outils de développement comme Unity et Unreal Engine, ainsi que son écosystème riche facilitant la création d’expériences interactives. Son champ de vision de 110° et son affichage 120 Hz garantissent une immersion de haute qualité.
   
   

   2. Pico 4 :

   Le Pico 4, conçu par Pico Interactive, est une alternative compétitive au Meta Quest 3. Ce casque se distingue par une résolution légèrement supérieure (2160 × 2160 pixels par œil) et un design ergonomique, bien que son poids soit un peu plus élevé (586g contre 515g pour le Quest 3). Il est compatible avec SteamVR et Unity, ce qui en fait une option intéressante pour les développeurs. Cependant, son écosystème logiciel est moins développé que celui du Quest 3, limitant certaines intégrations natives en réalité augmentée.
   
   

   3. Microsoft HoloLens 2 :

   Le HoloLens 2, développé par Microsoft, est un casque de réalité augmentée destiné aux applications professionnelles. Contrairement aux casques de réalité virtuelle, il permet de superposer des hologrammes sur l’environnement réel sans bloquer la vision de l’utilisateur. Il est doté d’un suivi oculaire avancé et d’une reconnaissance gestuelle précise, facilitant l’interaction avec les objets virtuels. Cependant, il souffre de plusieurs limitations :

   • Un champ de vision réduit à 52°, limitant l’espace de superposition des objets numériques.
   • Un prix élevé (~3500 €), le rendant peu accessible pour les PME.
   • Un arrêt progressif du support par Microsoft, ce qui peut poser des problèmes de pérennité des solutions développées sur cette plateforme

   
   

   4. Apple Vision Pro :

   L’Apple Vision Pro est un casque haut de gamme qui offre une qualité d’affichage exceptionnelle grâce à ses écrans micro-OLED 4K+ et son interface intuitive basée sur le suivi oculaire et gestuel. Il est particulièrement adapté aux utilisateurs évoluant dans l’écosystème Apple et nécessitant une précision visuelle maximale. Toutefois, son prix élevé (~3800 €) et son incompatibilité avec les systèmes Windows le rendent difficile à intégrer dans un projet nécessitant une flexibilité multiplateforme.
   
   

   5. HTC Vive XR Elite :

   Le HTC Vive XR Elite est une solution hybride permettant d’accéder à la réalité virtuelle. Il offre un affichage haute résolution (1920 × 1920 pixels par œil), un champ de vision de 110° et une fréquence de rafraîchissement de 90 Hz. Contrairement au Meta Quest 3, il est davantage orienté vers les utilisateurs avancés et les professionnels ayant des exigences spécifiques en termes de tracking et de compatibilité avec des PC puissants. Son principal inconvénient reste sa dépendance aux accessoires et à un PC externe pour certaines fonctionnalités avancées.
   
   

   6. Varjo XR-4 (haut de gamme) :

   Le Varjo XR-4 est un casque ultra-haut de gamme, destiné aux applications industrielles, médicales et militaires nécessitant une précision extrême. Il se distingue par une résolution proche de celle de l’œil humain et une précision de suivi sans équivalent sur le marché. Cependant, son prix très élevé (plusieurs milliers d’euros) et ses exigences matérielles complexes en font une solution réservée aux entreprises ayant des besoins spécifiques en simulation avancée.

   Avant d’établir une comparaison des casques, il est important de filtrer les solutions qui ne correspondent pas aux besoins de notre projet. Notre objectif étant de développer une solution en réalité augmentée, certains casques sont moins pertinents en raison de leurs spécificités techniques ou de leur orientation vers d’autres domaines d’application.

   Casques écartés et raisons du filtrage :

   • HTC Vive XR Elite : Casque principalement conçu pour la réalité virtuelle.
   • Varjo XR-4 : Conçu pour des usages industriels spécifiques (médical, militaire), son prix élevé (> 7000 €) et ses exigences matérielles très élevées le rendent inadapté à notre projet.
   • Microsoft HoloLens 2 : Bien qu’il soit un casque de réalité augmentée, son prix élevé (3500 €) et l’arrêt progressif de son support par Microsoft en font une solution peu viable à long terme.
2. Comparaison et choix du casque :

   1. Critères sur lesquels on va se baser pour choisir notre casque :

   Pour sélectionner le casque de réalité augmentée adapté à notre projet, nous avons retenu des critères ayant un impact direct sur l’efficacité et la viabilité technique :

   • Résolution de l’écran : influence la précision de l’affichage des objets 3D, essentielle pour une bonne lisibilité des détails.
   • Fréquence d’affichage : réduit les effets de latence et assure une bonne fluidité dans les interactions en RA.
   • Poids du casque : un poids réduit limite la fatigue lors d’une utilisation prolongée, un point crucial pour les techniciens en entreprise.
   • Prix (€) : notre projet étant destiné aux PME, le coût est un critère déterminant pour assurer son accessibilité.
   • Capacité de la batterie : une autonomie suffisante évite des interruptions fréquentes, garantissant un usage pratique sur le terrain.
   • Caméra (Mpx) : impacte la qualité du suivi spatial et la capture de l’environnement, influençant directement la précision du positionnement des objets virtuels.
   • Performance et système (processeur, RAM, stockage) : un matériel modéré est privilégié pour contrôler les coûts, quitte à accepter une légère latence dans l’affichage et l’exécution des tâches. L’objectif est d’assurer une compatibilité avec les besoins des PME tout en restant accessible financièrement.

   Ces critères ont été sélectionnés pour équilibrer performance et coût, en tenant compte des contraintes budgétaires des PME et des exigences techniques de la RA.

   Tableau récapitulatif des caractéristiques qui nous intéressent des casques :

   On est en train de comparer les caméras qui utilisent la techno passthrough

   Critères	Meta Quest 3	Pico 4	Apple Vision Pro
   Résolution Écran	LCD 2064×2208 (par œil)	LCD 2160×2160 (par œil)	Micro-OLED 4K+
   Fréquence d’affichage	120 Hz	90 Hz	90 Hz
   Poids	515 g	586 g	600 g
   Prix (€)	~550 €	~430 €	~3800 €
   Capacité de Batterie	4879mAh	5300 mAh	3166 mAh
   Résolution Caméra	2*4 Mpx	2*6,5 Mpx	1*16 Mpx
   Performance et système	Snapdragon XR2 Gen 2, 8GB RAM, 512GB	Snapdragon XR2 Gen1 8 cœurs, 64 bits 2,84 GHz Procédé 7 nm 8 Go + 128 Go 8 Go + 256 Go	Apple M2 et R1 Octa-core Avalanche / Blizzard : (4 x 3,5 GHz + 4 x 2,4 GHz) 16 Go 256Go

   2. Comparaison des casques en utilisant la méthode AHP :

   Pour comparer les casques de réalité augmentée selon les critères définis, nous utilisons la méthode AHP (Analytic Hierarchy Process). Pour garantir une évaluation objective, chaque critère est mesuré de manière quantifiable :

   • Résolution de l’écran : exprimée en pixels (ex. : 2064×2208).
   • Fréquence d’affichage : mesurée en Hz.
   • Poids : exprimé en grammes.
   • Prix : indiqué en euros.
   • Capacité de la batterie : exprimée en mAh.
   • Résolution de la caméra : définie en mégapixels (ex. : 2×4 Mpx).
   • Performance : une méthode spécifique permet de quantifier ce critère en fonction du processeur, de la RAM et du stockage (une capture d’écran du calcul sera fournie).

   Ces critères permettent d’attribuer des valeurs comparables aux différentes options disponibles. L’AHP facilitera ensuite la pondération et le choix du casque le plus adapté à notre projet.

   

   Après avoir quantifié les critères, nous passons à l’analyse AHP. Pour cela, nous avons attribué à chaque critère une note d’importance relative aux autres. Voici la matrice correspondante :

   

   Après avoir effectué les calculs, nous obtenons les résultats suivants :

   

   3. Conclusion sur le choix du matériel :

   Les critères les plus importants dans notre analyse sont le coût, la performance et la capacité de la batterie, suivis du poids et de la caméra. En se basant sur ces critères, le choix optimal pour notre projet est le Pico 4, qui offre le meilleur équilibre entre autonomie, performances et prix. Cependant, pour le développement, nous utiliserons le Meta Quest 3, car il est disponible à l’ENSAM. Par la suite, la transition vers le Pico 4 sera facile, puisqu’il fonctionne également sous Android, assurant ainsi une compatibilité fluide avec notre travail initial.

II. Solutions Software :

B. Phase de développement

Après avoir testé Mix Design comme solution logicielle initiale, nous avons constaté des limitations significatives dans sa capacité à gérer nos besoins spécifiques en matière d’interactions complexes et de personnalisation. Cette solution s’est avérée insuffisamment flexible pour les manipulations d’objets techniques 3D hautement interactives requises par notre projet. Nous avons donc décidé de développer notre propre solution en utilisant Unity comme moteur principal.

I. Modélisation de l’application

Pour structurer notre solution, nous avons réalisé une modélisation précise des fonctionnalités à l’aide de diagrammes UML :

II. Stack technique utilisée

III. Fonctionnement des manettes

IV. Démonstration de l’application

V. Déploiement et accès au code

L’application est développée en Meta Quest 3, mais marche pour tous les casques basée sur un système d’exploitation Android. Toutes les ressources du projet sont disponibles sur notre dépôt GitHub :

Perspectives d’évolution

Notre solution actuelle ouvre la voie à de nombreuses améliorations et fonctionnalités supplémentaires qui pourront être implémentées dans les futures versions :

Conclusion Générale

Références :

• SimLab Composer : https://www.simlab-soft.com
• Autodesk 3ds Max : https://www.autodesk.com/products/3ds-max/overview
• Unity 3D + PiXYZ Plugin : https://unity.com et https://www.pixyz-software.com
• Unreal Engine + Datasmith : https://www.unrealengine.com
• Vuforia : https://developer.vuforia.com
• ShapesXR : https://www.shapesxr.com
• Gravity Sketch : https://www.gravitysketch.com
• Mix Design : https://www.mix-design.fr