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Réalité Virtuelle

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  • Responsable de l'UE : Benoît Alary (benoit.alary@ircam.fr)
  • Code UE : MU5RBI40-RV
  • Volumes horaires / étu : 18 h Cours, 6 h TP
  • Nombre de crédits de l'UE/EC : 3 ECTS
  • Parcours-type : ROBOT SI (option) MeDH (option)
  • Semestre où l'enseignement est proposé : S1 S2 S3 S4
  • Langue d'enseignement : Français Anglais
  • Public concerné : Département SDI Autre (préciser) :
  • Localisation : Campus PMC Autre (préciser) :

Thématique

Cette UE vise à fournir aux étudiants les bases de la conception d’environnements virtuels interactifs. L’enseignement théorique aborde la physique du monde réel (lumière, acoustique, etc.), les mécanismes de la perception (vision, audition) et la manière de mobiliser ces connaissances pour produire des environnements virtuels perceptivement crédibles. L’enseignement pratique introduit les fondamentaux du développement en réalité virtuelle (graphe de scène, gestion des interactions, architecture logicielle), puis conduit les étudiants à réaliser un mini-projet de jeu ou d’expérience immersive.

Mots-clés : Réalité virtuelle, Interaction homme-machine, Perception audiovisuelle, Simulation physique, Conception d’environnements immersifs

Prérequis

Afin de suivre cette UE, doivent être acquis précédemment :

  • programmation de base (idéalement en C#)
  • notions fondamentales en mathématiques (algèbre, géométrie)
  • bases en informatique (structures de données, logique)

Acquis d'apprentissage visés (AAV)

À l'issue de cette UE, les étudiantes ou étudiants seront capables de :

  1. Expliquer les principaux mécanismes de la perception visuelle et auditive et leurs limites dans un contexte d’environnements virtuels.
  2. Décrire les bases physiques de la lumière et du son et leur impact sur le rendu visuel et auditif.
  3. Analyser les contributions des modalités sensorielles (vision, audition, haptique, vestibulaire) à l’immersion.
  4. Comprendre les principes fondamentaux de l’acoustique des salles et de l’acoustique virtuelle.
  5. Maîtriser les bases du pipeline graphique et de la modélisation 3D temps réel.
  6. Implémenter des interactions simples dans un environnement virtuel (logique, événements, manipulation d’objets).

  7. Structurer un projet VR/AR en respectant des principes d’architecture logicielle de base.

  8. Identifier des stratégies d’optimisation perceptuelle pour des applications interactives temps réel.

  9. Réaliser un mini-projet fonctionnel (jeu ou expérience immersive) intégrant interaction, rendu et cohérence perceptive.
  10. Présenter et argumenter les choix techniques et perceptifs réalisés dans un projet.

Séquencement et modalités de l'enseignement (indicatif)

Semaine C/TD/TP Contenu Préparation AAV associé(s)
S1 C4.2: What is VR/AR, Why learn it, How learn it Comprendre les concepts, usages et enjeux de la VR/AR, ainsi que les outils et méthodes pour les développer. 6, 7, 10, 11
S2 C1.1: Perceiving the environment: human vision Comprendre les mécanismes de la vision humaine (formation de l’image, traitement visuel, limites perceptives) et leurs implications pour la création d’environnements virtuels. 1, 3
S3 T1: Game Creation 101 Prendre en main Unity, comprendre le workflow de création (scène, objets, composants) et être capable de construire une scène simple. 5, 6, 7
S4 C3.1: 3D Modelling and Illumination Models: Visual rendering models and graphic pipeline Comprendre les bases de la modélisation 3D et du pipeline graphique (géométrie, transformations, rasterisation) pour produire des scènes visuelles temps réel. 5, 6, 7
S5 C3.2: 3D Modelling and Illumination Models: Illumination models and perceptual rendering From geometry to light Comprendre les modèles d’illumination (locaux et globaux) et leur lien avec la perception visuelle pour générer un rendu réaliste. 2, 5, 9
S6 T2: Game Programming Patterns Acquérir les bases de la programmation C# dans Unity et comprendre les patterns fondamentaux de conception de logique interactive. 6, 7
S7 C1.2: Perceiving the environment: sound, acoustics, and psychoacoustics Comprendre les bases de l’acoustique et de la psychoacoustique (propagation du son, indices auditifs, perception spatiale) pour concevoir des environnements sonores cohérents. 1, 2, 3
S8 C2.2: Room acoustics Comprendre les phénomènes acoustiques en espace clos (réflexions, réverbération, absorption) et leur impact sur la perception sonore. 2, 4
S9 T3: Interfaces Comprendre le principe des interfaces inter-applicatives via le protocole OSC et savoir intégrer rapidement des briques externes pour prototyper des interactions. 6, 7, 9
S10 C4.1: Virtual acoustics and spatial sound reproduction Comprendre les principes de l’acoustique virtuelle et de la spatialisation sonore (HRTF, binaural, synthèse de champ sonore) pour reproduire des environnements auditifs immersifs. 4, 9
S11 C2.1: Haptic and vestibular sensations Comprendre les mécanismes des sensations haptiques et vestibulaires (toucher, proprioception, équilibre) et leur rôle dans l’immersion et l’interaction. 3, 9
S12 C5: Perceptual 3D Optimization & Sensory-Motor Integration Comprendre comment optimiser les environnements 3D en s’appuyant sur la perception humaine et intégrer les boucles sensori-motrices pour améliorer l’interaction et l’immersion. 3, 9, 10, 11
S13 T4: Mini-Project (4h) Concevoir et développer une application VR complète en mobilisant les compétences acquises (programmation, interaction, rendu), puis valider son fonctionnement. Préparation au TP4 9, 10, 11

Déroulement de l'UE

L’UE se déroule en 3 séquences successives :

Séquence 1 : introduction à la VR/AR, perception visuelle et prise en main des outils (C4.2, C1.1, T1), avec une première approche du pipeline graphique (C3.1)

Séquence 2 : approfondissement du rendu visuel et des bases de la programmation interactive (C3.2, T2), puis introduction à la perception auditive et à l’acoustique des salles (C1.2, C2.2) et aux interfaces (T3)

Séquence 3 : spatialisation sonore et multimodalité (C4.1, C2.1), optimisation perceptuelle et intégration sensori-motrice (C5), suivies de la réalisation d’un mini-projet de synthèse (T4)

Modalités d'évaluation des acquis d'apprentissage (1ère session)

Semaine Indiv/collectif Présentiel/distanciel Type d'examen AAV évalué(s) Barème %
S6 Individuel Présentiel Écrit 1-3, 5-7, 10-11 20%
S13 Individuel Présentiel Écrit 1, 2-11 40%
S13 Collectif Présentiel Projet 9, 10, 11 40%

2nde session

Session Indiv/collectif Présentiel/distanciel Type d'examen AAV évalué(s) Barème %

Références bibliographiques

  • Unity tutorials : https://brackeys.com/
  • Game programming patterns : https://gameprogrammingpatterns.com/
  • Pulkki, Ville, and Matti Karjalainen. Communication acoustics: an introduction to speech, audio and psychoacoustics. John Wiley & Sons, 2014.
  • Vorländer, Michael. Auralization: fundamentals of acoustics, modelling, simulation, algorithms and acoustic virtual reality. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2008.
  • Jerald, Jason. The VR book: Human-centered design for virtual reality. Morgan & Claypool, 2015.

Logo SDI Date de génération de la fiche d'UE : 06/10/2026 Logo SDI