Article paru dans notre lettre d'informationdu 8 Juillet 2021

Le fabuleux jumeau numérique de Lascaux !

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Il est des moments inoubliables dans une carrière professionnelle. La visite de la grotte de Lascaux que je viens d’effectuer en réalité virtuelle en fait définitivement partie ! Au-delà de la technologie, qui se fait complètement oublier, on est vraiment dans un monde fabuleux qui est l’un des chefs d’œuvre de l’art pariétal. Grace au jumeau numérique et à la réalité virtuelle, les rares scientifiques autorisés à pénétrer dans la grotte originale ont pu redécouvrir des détails de gravures et de dessins qu’ils avaient oubliés. En route pour une visite époustouflante !

 

L’interface utilisateur qui s’affiche dans le casque lors de la création des parcours de déambulation.<br />
Doc : Dassault Systèmes
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Après avoir eu la chance de participer à la restitution en réalité virtuelle de la mission ScanPyramids fin 2017, (Voir notre numéro de novembre 2017), je n’avais qu’une envie, recommencer l’expérience. C’est chose faite de manière encore plus bluffante !

Si le lieu est le même, les sous-sols de la Cité de l’Architecture et du Patrimoine à Paris, et la technologie mise en œuvre similaire, le thème est cette fois la grotte de Lascaux, qualifiée de ‘‘Chapelle Sixtine de l’art pariétal’’, qui a été inscrite au patrimoine mondial de l’Unesco en 1979.

« Vu le succès rencontré avec ScanPyramids, nous avons décidé en 2019 avec la Cité de l’Architecture et du Patrimoine de poursuivre nos recherches, afin de pérenniser ce type d’expérience de réalité virtuelle collective grandeur nature (VR3D1/1). C’est ainsi qu’est né ce lieu, l’Exaltemps, qui sert à la fois à poursuivre nos recherches pour améliorer la technologie, à la rendre plus simple à utiliser pour créer du contenu, ainsi qu’à proposer de multiples expériences VR3D1/1 au grand public », explique Mehdi Tayoubi, Vice-président de Dassault Systèmes.

Le choix de la grotte de Lascaux pour cette 2e expérience de réalité virtuelle collective a été dicté par la volonté de célébrer le 80e anniversaire de la découverte de cette grotte en septembre 2020. Mais la Covid en a décidé autrement et l’ouverture au public ne se fera que le 8 juillet 2021.

Le principe de fonctionnement est simple et reprend ce qui avait été mis en place pour ScanPyramids en 2017. (Voir notre encadré) Par contre le logiciel utilisé pour créer puis participer à cette 2e expérience est de nouvelle génération.

    

Chaque visiteur, équipé d’un sac à dos contenant l’ordinateur et d’un casque de réalité virtuelle, se déplace au sein du modèle virtuel sur la surveillance d’un système de tracking définissant en temps réel les images qui doivent s’afficher dans le casque. <br />
Doc : Dassault Systèmes
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L’envers du décor

D’un point de vue technique, la salle de 320 m² est équipée avec 31 caméras de tracking qui détectent en temps réel la position et la taille de chaque utilisateur, ainsi que le positionnement exact suivant les 3 axes de son casque de RV grâce aux LED infrarouge dont il est équipé. Ces informations sont envoyées au serveur qui communique en temps réel via une liaison WiFi avec l’ordinateur présent dans chaque sac à dos. Fort de ces informations chaque ordinateur calcule en temps réel l’image qu’il doit afficher dans le casque de RV qui lui est connecté. Pour cela, chaque ordinateur possède le modèle complet de la grotte et offre à l’utilisateur la vision correspondant à son positionnement dans le modèle et à l’orientation du casque détectés par le système de tracking. Les informations issues du système de tracking servent aussi à positionner les utilisateurs les uns par rapport aux autres et à les afficher dans les casques. 

Chaque casque est lui-même équipé d’une caméra de tracking détectant la position des mains de l’utilisateur quand il les place dans son champ de vision. Lors des visites, cela permet aux utilisateurs ou au guide de montrer des points particuliers. Par contre en mode auteur cela permet d’accéder à l’interface utilisateur de l’application pour créer ou modifier du contenu. 

Aussi simple qu’un outil bureautique

« L’Exaltemps est un laboratoire de recherche et ce que vous allez y voir aujourd’hui est une illustration de ce que le logiciel que nous sommes toujours entrain de développer est capable de proposer. C’est encore un prototype que nous enrichissons constamment grâce aux remarques faites par les conservateurs du patrimoine, les guides-conférenciers et les utilisateurs. L’objectif premier était de proposer aux spécialistes du patrimoine un outil de création d’expériences de réalité virtuelle collective grandeur nature, qui soit aussi simple à utiliser qu’un outil bureautique. Et je crois que nous y sommes arrivés. Le second objectif était de disposer d’un logiciel capable de gérer à la fois les aspects Auteur pour la création de l’expérience et les aspects Visiteurs pour leur faire vivre l’expérience », explique Mehdi Tayoubi.

Pour arriver à cela, chaque casque de réalité virtuelle a été doté d’une caméra de tracking détectant la position des mains de l’utilisateur, quand il les place dans son champ de vision. En mode Auteur cela permet d’accéder à l’interface utilisateur de l’application pour créer ou modifier du contenu. Lors de cette phase, toutes les parties prenantes chargées de créer l’expérience 3D se retrouvent dans la salle et s’équipent avec les sacs à dos et les casques de RV. Ils sont ainsi directement immergés au cœur du modèle 3D et accèdent du bout des doigts à l’interface de création du logiciel où se trouve le story board de la visite envisagée, avec ses parcours de déambulation, ainsi que des bibliothèques de modèles d’objets et de décors en 3D qui peuvent être intégrés dans les scènes d’un simple clic. Il suffit alors de choisir et paramétrer toujours du bout du doigt les outils de liaison entre les différentes scènes (télé-porteurs, plates-formes mobiles, ascenseurs…) pour raconter une histoire de manière fluide.

 

« L’application que nous avons développée peut s’adapter à de multiples contenus culturels tel la grotte de Lascaux aussi bien qu’à une revue de projet industriel multi utilisateur à l’échelle 1/1. Il suffit juste de disposer de la donnée numérique de base (scan 3D, maquette numérique…) et de la mettre en scène facilement pour raconter une histoire », résume Mehdi Tayoubi.

« Ici nous avons intégré dans notre logiciel la numérisation 3D très précise de la grotte, que nous a fournie la Direction Régionale des Affaires Culturelles (DRAC) de Nouvelle-Aquitaine, puis nous avons travaillé avec les conservateurs de la grotte et les guides-conférenciers tel Delphine, qui va vous faire visiter la grotte, pour définir une mise en scène scénographie et le parcours de déambulation permettant de vous montrer en 45 minutes les principaux points d’intérêt de la grotte. L’outil est tellement intuitif que seulement quelques heures de travail ont ensuite été nécessaires pour créer cette visite », explique Nicolas, en charge de la technique.

La précision du nuage de points, issu du scan 3D intégral de la grotte réalisé il y a une dizaine d’années, est submillimétrique. Le modèle 3D qui en a été tiré pour cette expérience de RV a quant à lui une précision globale centimétrique, mais elle se rapproche de celle du nuage de points pour certains détails.

 

Dernières consignes

Contrairement aux autres expériences de réalité virtuelle qui se pratiquent dans des espaces de quelques m², ici nous sommes dans une salle de 320 m², donc plus besoin d’appuyer sur les boutons d’une manette pour se déplacer dans le modèle, ici il suffit juste de marcher réellement. La grotte faisant 235 mètres de long et la salle 32 par 10, une face blanche apparait dans le modèle quand on s’approche à moins de 50 cm des parois de la salle pour éviter les chocs. De fait, la salle physique est une boite que le guide-conférencier déplace dans le modèle numérique au fur et à mesure de la visite.

Alors que l’on est habituellement seul dans ce genre d’expérience, ici nous sommes 6 et chacun voit dans son casque les avatars de ses coéquipiers d’aventure, sous forme de maillage surmonté de leur nom. Cela permet d’interagir avec les autres visiteurs et surtout avec le guide-conférencier. Il suffit de lever le doigt, ce qui lui permet de nous identifier, et de pointer à l’aide d’un faisceau laser fixé au bout de notre doigt, le détail sur lequel on souhaite des explications.

La salle peut aussi accueillir les personnes à mobilité réduite qui sont alors représentées par un avatar fauteuil roulant qui, lorsque vous vous en approchez, active une zone de sécurité dans votre casque pour éviter les accidents. Sur le même principe, il existe aussi une fonction distanciation sociale dont la distance de sécurité est paramétrable

 

Que la visite commence !

Le premier espace champêtre permet au guide de nous présenter lors d’une belle nuit d’été au coin d’un feu de bois, des images illustrant la chronologie de la préhistoire avec l’apparition de l’homo sapiens il y a 300 000 ans et celles des grandes grottes décorées, -35 000 ans pour la grotte Chauvet et -18 000 ans pour celle de Lascaux. Puis l’histoire de la découverte de la grotte en septembre 1940 par quatre enfants et les différentes étapes qui ont suivi, notamment l’ouverture au public entre 1948 et 1963 qui a attiré 1 million de visiteurs et provoqué des dommages importants. D’où la décision d’en interdire la visite prise en 1963 par André Malraud, alors ministre des affaires culturelles, pour en assurer la conservation. Lascaux II, facsimilé partiel en béton est construit en 1983 à 200 m de la grotte originelle, puis viennent Lascaux III, facsimilé partiel en résine qui est destiné aux expositions itinérantes et finalement Lascaux IV, facsimilé en résine quasi complet à l’échelle 1 reprenant 900 m² de surfaces ornées, pièce majeure du Centre International de l’Art Pariétal situé à Montignac-sur-Vézère.

Un ascenseur virtuel permet de descendre à travers la terre pour arriver au-dessus de la grotte afin de la visualiser en transparence dans son intégralité. Comportant plus de 250 mètres de galerie, elle représente environ 3 000 m3 et comporte 2 000 représentations peintes ou gravées dans 8 salles principales. C’est la densité et la qualité de ces représentations qui font la richesse de Lascaux.

Après cette vue d’ensemble, un télé-porteur collectif, sorte de tapis volant, permet de descende dans la Salle des Taureaux, immense retonde de 30 mètres de long sur 10 de large, qui héberge plus de 130 représentations d’animaux. Nous nous approchons de ses œuvres monumentales, puisque les taureaux font plus de 3 m de long, pour en voir les moindres détails, grâce à la lumière frontale de nos casques.

On visite la Salle des taureaux à la lueur de notre frontale.<br />
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Un nouvel ascenseur permet d’accéder au Passage, un autre à l’Abside et un dernier à la Nef en s’affranchissant de la pente réelle qui est de 18 %. Au passage on admire la ‘‘Vache’’, les ‘‘Blasons’’ et la technique mise en œuvre, tant dans les capacités d’observation de la nature, que de la transposition des motifs sur des parois naturelles gauches, ou de la maitrise de différentes techniques de peinture et gravure. Ce qui dénote des capacités intellectuelles développées des artistes. On longe alors la ‘‘Frise des cerfs nageant’’ pour découvrir l’autre extrémité de la Nef.

Un télé-porteur collectif permet de traverser la paroi pour prendre du recul et de longer le Monde Milch totalement recouvert de calcite, avant d’observer de l’extérieur le très étroit Diverticule des Félins, extrêmement difficile d’accès dans la réalité.

On repasse dans l’Abside pour se diriger vers le Puits en télé-porteur collectif. La guide profite du déplacement pour attirer notre attention sur le millier de figures qui nous surplombe à l’aide de son pointeur laser. On se faufile dans un couloir très étroit pour arriver au dessus du Puits, une diaclase qui fait environ 6 m de profondeur. Un endroit qui est dans la réalité très chargé en gaz carbonique et donc difficilement visitable. Nous y descendons en ascenseur pour admirer à loisir la seule représentation humaine de la grotte, où un chasseur semble être chargé par un bison. « Pourquoi cette unique représentation humaine à Lascaux ? Pourquoi est-elle moins détaillée que celles des animaux ? Lascaux nous apprend l’humilité, il ne faut pas calquer l’intention de l’artiste sur notre rapport culturel et artistique aux choses. Il faut juste observer, contempler, apprécier, mais pas forcement chercher des réponses », explique Delphine, notre guide-conférencière.

La visite s’effectue en groupe et des pointeurs laser permettent d’attirer l’attention du guide-conférencier pour lui demander des explications sur des détails. <br />
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Un nouveau télé-porteur nous emmène à l’extérieur du Diverticule axial, où nous disposons d’une vue d’ensemble, impossible dans la réalité, qui a permis à la conservatrice en chef de se rendre compte qu’il y avait une vraie continuité avec la Salle des Taureaux. Cela permet aussi d’observer l’anamorphose de la ‘‘Vache rouge à la tête noire’’ pour profiter au mieux du relief naturel de la paroi. On observe aussi en détail le ‘‘Cerf bramant’’, les ‘‘Ponctuations’’, toujours inexpliquées, et les ‘‘Chevaux chinois’’.

Dans les différents facsimilés physiques, les zones les plus étroites ont été élargies pour faciliter l’accès. Ici tout est respecté à l’échelle 1/1 car il est possible de traverser les parois. En se faufilant on arrive au magnifique ‘‘Black Bull’’ aux détails très précis que l’on observe facilement alors qu’il est haut perché. Après une nouvelle prise de recul, on peut admirer le panorama complet de ce diverticule. On prend vite l’habitude de cette fonctionnalité tant les vues nouvelles qu’elle offre sont époustouflantes.

De quelques pas, on retourne dans le Diverticule axial pour se diriger vers un tournant, sur lequel est peint le ‘‘Cheval renversé’’ que la convexité de la paroi liée au manque de recul empêche d’observer en entier dans la réalité. Des contraintes dont on s’affranchi ici en traversant la paroi opposée. Ce tournant dissimule aussi un boyau terminal très étroit et très bas qu’aucun facsimilé ne reproduit. Nous allons pouvoir l’explorer au prix de quelques mètres effectués en rampant. Heureusement la réalité virtuelle nous évite le retour en marche arrière en nous affranchissant une fois encore des parois. On revient vers la Salle des taureaux où nous prenons un ascenseur pour revenir dans notre clairière du départ. Le soleil commence à poindre et le feu s’est éteint. Nous avons passé la nuit dans la grotte. Cette transition douce nous ramène vers la réalité. L’expérience a duré une heure et quart, mais je n’ai pas vu le temps passer, tant j’ai été captivé par ce que j’ai pu découvrir.

    
La machine de désinfection de SteriXen en plein travail. <br />
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Une machine de désinfection sur-mesure

Les mesures sanitaires imposent de désinfecter l’ensemble du matériel utilisé par chacun des 6 visiteurs (casque de réalité virtuelle et sac à dos avec l’ordinateur) après chaque séance. 
Pour ce faire, Dassault Systèmes a fait concevoir et réaliser par la start-up gardoise SteriXen, expert de la décontamination par lumière pulsée et Led UV, une machine spéciale capable de décontaminer les 6 équipements en quelques minutes.
Pour la petite histoire SteriXen est un utilisateur de SolidWorks depuis sa création en 2018. 
Pour en savoir plus : https://www.sterixene.com/ 

 

Retour à la réalité

Outre cette application grand public, ce modèle numérique immersif est aussi un outil de travail pour les conservateurs, car ils peuvent y venir autant fois qu’ils veulent pour observer précisément des détails sans aucune incidence sur le modèle original. Ainsi Muriel Mauriac, la conservatrice en chef de la grotte, et ses équipes l’ont utilisé lors des réunions de travail pour adapter le scénario de visite proposé, mais aussi pour aller à des endroits où ils n’ont pas le temps d’aller voir lors des rares visites contingentées qu’ils sont autorisés à faire dans la vraie grotte (200 heures/homme par an au total).

Cela a permis pour la première fois aux 6 conservateurs de se retrouver simultanément dans la grotte pour échanger leurs points de vue, alors que les rares visites autorisées sont limitées à 2 personnes. Ils auraient ainsi redécouvert des pigments paléolithiques dans un endroit très haut, que l’abbé André Glory avait déjà identifiés lors du recensement des 1 500 peintures qu’il a fait entre 1952 et 1963.

« On voit ainsi tout l’intérêt de ce nouveau média qui permet d’une part de raconter des histoires en RV à un groupe de personnes, mais d’autre part de proposer de nouvelles applications professionnelles en remplaçant, par exemple, les ‘‘Caves industriels’’ qui arrivent en bout de course. Il faut maintenant proposer de nouveaux modes d’immersion, qui soient aussi facile à mettre en œuvre que des outils bureautiques, pour que cela sorte des départements d’ingénierie. C’est ce à quoi nous travaillons dans ce laboratoire de recherche. Et la disponibilité des modèles 3D ne sera bientôt plus un frein, puisque l’on commence à trouver des smartphones haut de gamme permettant de faire des scans 3D.

Ce type d’outil de RV démocratisé permettra enfin de faire disparaitre le paradoxe actuel de la consommation de contenus 3D sur des écrans 2D. Ici on peut déjà les consommer en 3D à l’échelle 1/1 ! », conclut Mehdi Tayoubi.

Et moi, j’en redemande ! 

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus :

https://www.citedelarchitecture.fr/fr/evenement/visite-de-la-grotte-de-lascaux-11-le-jumeau-virtuel

Ingénieur de formation (ENIM) et journaliste professionnel depuis 1981, Jean-François Prevéraud a participé à de nombreux journaux et lettres d'information (Bureau d'Etudes, CFAO Synthèse, SIT, Industrie & Technologies, Usine Nouvelle...) comme journaliste, rédacteur en chef adjoint ou rédacteur en chef.

En retraite depuis février 2017, Jean-François veut que celle-ci soit active. C'est pour cette raison qu'il reste informé de ce qui bouge dans le PLM dans son sens le plus large (CFAO, Simulation Numérique, Impression 3D, Usine du futur, Réalité virtuelle et augmentée…). Il contribue désormais à notre lettre d'information pour commenter l'actualité que nous publions ou celle qu'il a pu glaner dans les évènements qu'il continue à suivre.

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