IP City : la réalité mixte au service du débat dans le projet urbain

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1 IP City : la réalité mixte au service du débat dans le projet urbain Basile M., Terrin J-J. UMR CNRS 7136 Architecture Urbanisme Société Université de Marne-la-Vallée Laboratoire Théories des mutations urbaines Résumé : Le projet IP City consiste à explorer les conditions dans lesquelles les techniques de réalité mixte peuvent s inscrire dans des environnements urbains. Un des aspects de la mise en œuvre de ces techniques est de faciliter la participation et la communication entre acteurs d un même projet ou d un même évènement : élus, citoyens habitants, riverains, dans le cas d un projet urbain ; spectateurs dans le cas d un évènement sportif ou culturel. Le principe d IP City est d offrir à ces acteurs, qu ils soient néophytes ou professionnels, un ensemble de technologies leur permettant d observer collectivement l avenir de leur ville, de débattre ensemble de futurs développements, de découvrir le passé et le futur de leur cité. Notre contribution à ce projet est plus spécifiquement de participer aux spécifications de ces outils et notamment de les interroger dans leur capacité à représenter une situation urbaine en action. Elle consiste également à vérifier leur pertinence au travers de plusieurs expériences menées dans le cadre de projets urbains en cours. Mots clés : Réalité mixte, interactivité, acteurs de la ville, projets urbains, représentation urbaine 1 Les équipes L équipe réunie autour de ce projet regroupe un industriel (Sony Networks), quatre laboratoires impliqués dans les technologies de la MR (Universités de technologie d Helsinki, de Graz et d Aalborg, et FIT Fraunhofer en Allemagne, coordinateur du projet), deux équipes travaillant sur les implications ethnologiques et méthodologiques des relations homme-machine (Université de Oulu et Université de technologie de Vienne) et deux équipes de recherches urbaines (Université des arts appliqués de Vienne et le laboratoire TMU à Marne-la-Vallée). La durée du projet IP City est prévue pour 4 ans, à partir de janvier 2005, avec des évaluations intermédiaires. 2 Le contexte de la recherche IP City s inscrit dans le 6ème Programme-Cadre de Recherche de la Commission européenne. Il s agit d un projet intégré en réponse à l appel d offre «Presence and SCAN 07, Séminaire de Conception Architecturale Numérique 1

2 Basile M., Terrin J-J. Interaction in Mixed Reality Environments». L objectif du projet IP City est de mener un ensemble de recherches analytiques et techniques sur les interactions que permettent d appliquer les principes et les technologies de réalité mixte (MR) dans des environnements urbains. La notion de MR implique la mobilisation d objets virtuels dans des espaces réels, afin de créer la perception d environnements «mixtes». La MR est questionnée à partir de la notion de présence, i.e. la capacité d immersion dans les espaces comportant l interaction avec des éléments virtuels. Les chercheurs qui s intéressent à cette notion identifient plusieurs dimensions : spatiale (l impression «d être là»), sensorielle (réalisme), sociale (co-présence, perception des autres dans la MR) et d implication (participation). Réalité mixte (MR) Fig. 1 : Les échelles de virtualité par un continuum entre réalité et réalité virtuelle (Milgram, 1994) Sur le plan analytique, le projet se propose d investiguer les moyens d élargir la MR Monde Réalité dans des environnements urbains afin de Virtualité faciliter la participation Monde et la communication réel augmentée (AR) entre acteurs d un même projet augmentée ou d un (AV) même évènement virtuel : élus, citoyens habitants, riverains, dans le cas d un projet urbain ; spectateurs dans le cas d un évènement sportif ou culturel. Le principe d IP City est d offrir à ces acteurs, qu ils soient néophytes ou professionnels, un ensemble de technologies leur permettant d observer collectivement l avenir de leur ville, de débattre ensemble de futurs développements, de découvrir le passé et le futur de leur cité. Sur le plan technique, le projet envisage de développer des interfaces mobiles et légères. L objectif est de faire sortir les technologies de MR des laboratoires et des bureaux d étude dans lesquels ils sont actuellement développés et utilisés pour les rapprocher de la production de la vie quotidienne. Sur le plan méthodologique, cette approche passe par une phase d expérimentation en situation réelle avec des observations et des évaluations de type ethnographique, au croisement de disciplines telles que les sciences cognitives, la socio-psychologie et l anthropologie culturelle. Quatre champs d expérimentation sont prévus dans le cadre du projet : le renouvellement urbain, les grands évènements, les jeux éducatifs et l histoire des villes. 3 La boîte à outils initiale d IP City Le projet IP City se sert d outils qui sont au stade de pré-prototypes dans le sens qu ils ne servent pas uniquement à tester les premiers résultats, mais également à explorer de nouvelles pistes (Hutchinson, Mackay, 2003). Ils sont introduits en phase amont du processus de production des outils, sous une forme qui est loin d être définitive, de manière à stimuler la réflexion et laisser ouverte la liste des prescriptions ; Ils sont simples et comprennent des fonctionnalités facilement accessibles ; 2 Apports de l image digitale

3 Ils sont ouverts et adaptables : les usagers devraient être encouragés à en détourner l usage et en suggérer de nouveaux. A ce stade du projet, les technologies disponibles sont les suivantes : MR-tent Afin de faciliter l expérimentation de la MR, une tente semi-stationnaire pourra être instalée en espace extérieur. Elle abrite et donne accès à des technologies basées sur des projections. C est un premier pas vers la mobilité des outils, qui devrait permettre à divers acteurs de tester les équipements sur site et débattre de manière collective. A la tente pourront être connectés des scouts équipés de caméras et appareils photos et qui seront dirigés par les acteurs pour acquérir des vues pertinentes de l objet du débat, même éloigné. Colour table La table de couleurs est la base pour diverses applications. Elle permet d intégrer dans un environnement réel (à travers une fenêtre, dans une projection) des éléments virtuels (générés par ordinateur) et de les manipuler en temps réel. La manipulation se fait par des disques de couleur auxquels sont associés les objets virtuels par un système de code barre. Cela permet de doter les usagers d interfaces simples à utiliser, proches de la vie quotidienne (tels que les lecteurs de code barre des supermarchés). Cet outil est utilisé à la fois pour une visualisation 3D et pour une application sonore. Il présente l avantage d une interface simple pour la création de contenu, la manipulation. Il s agit d un outil flexible et interactif, qui permet de placer différents objets et de tester différentes configurations. Des sons peuvent être associés aux objets, leur volume peut être modulé, ils peuvent être combinés de manière à questionner les usagers sur les facteurs qui caractérisent l ambiance sonore d un espace. L apport essentiel de cet outil consiste dans la capacité à susciter le débat. Il sera d autant plus intéressant qu il sera combiné avec d autres outils. Façade painter Deux outils permettent de «peindre virtuellement» avec des textures générées par ordinateur des maquettes ou des bâtiments réels. Ces applications pourraient servir également pour «annoter le paysage». Avec le Texture Brush, un projecteur ordinaire est utilisé pour montrer les textures qui sont associées à un pinceau, dont la position est reconnue par l ordinateur (tracking). La dimension du pinceau peut être modifiée, ainsi que d autres fonctions, inspirées de logiciels d usage commun tels qu Adobe Photoshop. L Augmented video screen se sert d une camera pointée vers l extérieur (par exemple à travers une fenêtre ou une ouverture dans la MR-Tent) et dont l orientation est contrôlée par un joystick. L objet virtuel peut être précisément situé dans l espace réel. La «peinture virtuelle» (projection d une texture) est appliquée sur une sorte de SCAN 07, Séminaire de Conception Architecturale Numérique 3

4 Basile M., Terrin J-J. toile virtuelle. Comme dans le cas précédent, la dimension du pinceau, le jet, l opacité et la couleur peuvent être modifiés de manière interactive. Ce système peut être combiné à un «scout» qui filme des points extérieurs au lieu du débat. 3D Modelling reconstruction Dans la pratique ordinaire des architectes et urbanistes, les maquettes virtuelles sont produites en amont du débat selon un processus laborieux (un dessinateur expert de 3D est nécessaire) et reflétant la vision de l architecte. IP City est en train de tester un système automatique pour générer des modèles virtuels sommaires à partir de photos de l objet en question. Cet outil permettra d intégrer des objets virtuels dans les applications de MR. Ces outils sont éminemment évolutifs et pourront être combinés avec des outils développés dans d autres cadres, tels que : L e-diary, permettant de conserver la trace d une visite de site ou d un parcours ; L augmented map, carte géoréférencée, interactive et multimédia qui relie divers supports et des éléments d échelle différente ; Les magic lenses, qui permettent de voir différentes couches thématiques à l intérieur d objets localisés ; Les story bubbles, permettant d activer des animations ou des informations au passage près d un objet, d un bâtiment ou d une borne (réalité augmentée) ; Les smartphones, nouvelle génération de téléphones portables facilitant l expérience de co-présence dans la MR. 4 Représentation urbaine entre action et interaction Le projet IP City compte parmi ses objectifs de se confronter aux problématiques urbaines et cela en tenant compte de la complexité liée tant à la compréhension qu à la représentation de processus de projet urbain. La mission de l équipe française (gérée par l Université de Marne-la-Vallée dans le cadre de l UMR CNRS 7136 Architectures Urbanismes Sociétés (AUS) pour le compte du laboratoire TMU) est de vérifier si les techniques de MR, telles qu elles sont proposées par les membres du projet IP City, permettent d améliorer les conditions de représentation et de transmission de la complexité d une situation urbaine, qu il s agisse d un projet d aménagement, d un grand évènement, ou d un mode de narration. La capacité de ces outils à accompagner le processus de projet par le mode interactif et par leur immédiateté nous semble correspondre, en première hypothèse, aux apports spécifiques de la réalité mixte (Azuma, 1997). Par ailleurs, nous avons identifié sept thématiques qui permettent d explorer la manière dont les acteurs mobilisent les représentations de la ville et du projet 4 Apports de l image digitale

5 (Euroconception, ) : le changement des termes du débat selon l échelle considérée, la prise en compte des temps de la ville, l importance des limites (administratives et d usage) dans les négociations autour du projet urbain, les stratifications, à la fois physiques et thématiques (expertises), la nécessité de moduler le niveau de précision ou de flou pour ne pas restreindre les espaces de négociation, la notion d ambiance (reliée à celle de présence, typique du débat sur les réalités virtuelles et mixtes) et enfin le dépassement des visions statiques pour intégrer une dimension dynamique du processus. Les réflexions autour de ces thématiques sont également orientées à l élaboration de spécifications pour les outils. 5 Expérimentations Le projet IP City travaille sur plusieurs sites de projets urbains en Autriche (notamment la réhabilitation d un marché de quartier) et un à Paris, à partir du projet de réhabilitation de l hôpital Sainte-Anne. Le travail avec les outils de réalité mixte se fait en liaison avec la maîtrise d ouvrage (essentiellement la direction de l hôpital, mais également la Fédération hospitalière de France, la Ville et l architecte des bâtiments de France, puisqu il s agit d un site classé) et avec la maîtrise d œuvre (l agence Architecture studio). Un atelier d expérimentations est organisé en mars 2007 pour tester les prototypes et avoir des retours des usagers. La présentation lors des Journées SCAN 2007 sera l occasion pour revenir sur cette expérience et la soumettre au débat collectif. Références AZUMA R.T. A Survey of Augmented Reality, in Presence: Teleoperators and Virtual Environments 6, 4, p , August 1997 EUROCONCEPTION. L élaboration des projets architecturaux et urbains en Europe, Volumes 1, 2 (Les commandes architecturales et urbaines), 3 et 4, Plan Construction et Architecture, HUTCHINSON H., MACKAY W., Technology Probes: Inspiring Design for and with Families, DIS, Ft. Lauderdale, Florida, ACM, 2003 MILGRAM P., TAKEMURA H., Augmented Reality: A Class of Displays on the Reality-Virutality Continuum, SPIE Proceedings: Telemanipulator and Telepresence Technologies. H. Das, SPIE, 1994 SCAN 07, Séminaire de Conception Architecturale Numérique 5