L’hologramme palpable :
quand le virtuel devient plus réel

La réalité dépasse souvent la (science)-fiction. Technologie optique aujourd'hui bien maîtrisée, l'holographie, rend des images très réalistes. Et plus elles le sont, plus la tentation de vouloir les toucher grandit. Cette sensation tactile qui est désormais possible dans les laboratoires.

Sentir une pluie virtuelle au creux de la main

Des chercheurs de l’équipe de Takayuki Hoshi (Shinoda Lab) de l'université de Tokyo ont mis au point il y a deux ans déjà, en juillet 2009, le prototype du premier système holographique haptique. En d'autres termes, ils ont développé des hologrammes en 3D qui peuvent être «touchés» par ce qu’on appelle la rétroaction haptique. Grâce à des rayonnements acoustiques, il est possible de créer une sensation de pression sur les mains d’un utilisateur. Ainsi, en plus de l’image 3D d’un objet, les hologrammes haptiques sont capables de restituer la sensation du toucher.

La re-création à distance de sensations tactiles se fait grâce à des capteurs installés sur les objets réels. Ils mesurent différentes grandeurs (taille, masse, densité…) qui sont transformées en données informatiques (principe du Convertisseur Analogique Numérique). Ces données reproduisent le même comportement d’origine. Pour arriver à un tel résultat, les chercheurs ont utilisé un logiciel qui projette des vagues d'ultrason. Pour calculer exactement la position de la main par rapport à l'hologramme - en l'occurrence ici une balle ou des gouttes de pluie, les scientifiques se sont servis de deux manettes Wiimote de la Nintendo Wii et d’une dalle constituée d'une multitude de haut-parleurs à ultra sons orientables, combinées au système holographique. D’un côté, les Wiimotes sont utilisées pour repérer la position de la main dans le champ de l'hologramme. De l’autre, une dalle de haut-parleurs peut focaliser les ondes sonores en un point de la main. En jouant sur la fréquence et la phase des signaux, il est alors possible d'en concentrer toute la puissance en ce point, ce qui donne l'impression à l'utilisateur que "quelque chose" entre en contact avec sa main.
Un marqueur réfléchissant est posé sur le bout du majeur de l’utilisateur. Une LED infrarouge illumine ce marqueur et les deux Wiimotes détectent la position 3D du doigt. Les chercheurs expliquent que l’utilisateur peut alors ressentir l’image flottante avec ses mains.

Des applications prometteuses

Actuellement, la technologie a été testée sur des objets relativement simples. Mais les applications de l’hologramme haptique sont prometteuses, notamment en médecine. La simulation d’interventions comme la laparoscopie (intervention pour visualiser l’intérieur de l’abdomen) et la chirurgie à distance (avec des téléopérateurs) sont très utiles pour former les chirurgiens à des opérations. Par cette technique, ceux-ci peuvent travailler en virtuel tout en ayant les sensations d’une réelle opération : contact des outils, du corps du patient. Les créateurs affirment qu’il serait possible de palper un estomac à distance. L’holographie haptique serait un avantage aussi pour les interventions qui nécessitent une totale stérilité, où le risque de contamination n’est jamais nul. Dans un futur proche, on pourrait très bien envisager qu’un neurochirurgien, par exemple, puisse effectuer une intervention en manipulant l'image grossie d'un nerf ou autre tissu visualisé par un hologramme flottant au-dessus de sa table de travail, alors que l’opération sur le patient se déroule dans une pièce voisine ou à des milliers de km.

L’holographie haptique entre aussi dans l’univers du jeu video.
On connaît bien les consoles et autres applications sur mobile où le rendu haptique se fait à l’aide d’un stylet. L’haptique est couramment utilisée dans les jeux d’arcade, en particulier les jeux de course vidéo. La simulation de pilotage automobile sur les roues est programmée pour fournir la sensation de la route. Lorsque l’utilisateur effectue un virage ou accélère, le volant réagit en résistant. Un autre concept est la capacité de changer la température de l’appareil de contrôle. Aujourd’hui, des systèmes sont en développement pour la modélisation 3D interactive en temps réel.

En informatique, l’holographie haptique améliorera l’ergonomie. On n’aura plus besoin de périphériques externes, comme la souris ou le clavier. On pourra manipuler sur un écran projeté sous forme d’hologramme.

Le Japon n’en finit pas d'annoncer des progrès. Toujours à la pointe de la technologie, le pays envisage pour 2022 une projection massive d’hologrammes, à l’occasion de la Coupe du Monde de football, s’il est sélectionné. Le Comité de candidature japonaise a déjà présenté ses projets avant-gardistes. Le Japon propose de transformer l’événement : des rencontres en hologrammes. Ainsi, dans le monde entier, les matchs seront "retransmis" en direct, dans un stade vide, avec la matérialisation en 3D des joueurs, des arbitres et du ballon. Pour l'occasion, il serait prévu l’utilisation de plus de 200 caméras HD capturant les matchs sur 360 º. Les images seraient retransmises en 3D et diffusées sur des écrans géants. Des micros seraient aussi installés sous le terrain pour capturer les sons et voix des joueurs et une projection holographique du jeu sur un terrain vide permettrait de réunir plus de monde, selon les promoteurs du projet.

Il est certain que les écrans holographiques 360° et tactiles vont devenir de plus en plus populaires dans les dix prochaines années. Les applications de l’holographie haptique s’étendent dans de nombreux domaines (sciences et techniques), mais pourrait aussi bien s’inviter très prochainement dans le monde du cinéma et de l’audiovisuel.

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