Visualiser en grand avec Digiscope

Institutionnel

L’équipement d’excellence Digiscope est une infrastructure unique composée de dix plateformes de visualisation interactive et collaborative interconnectées par un réseau de téléprésence. Ces plateformes sont installées et opérationnelles sur le campus de l’Université Paris-Saclay chez les différents partenaires du projet : deux universités (Paris-Sud et Versailles Saint-Quentin), trois écoles (CentraleSupelec, ENS Paris-Saclay et Telecom ParisTech) et trois organismes de recherche (CEA, CNRS, Inria). Ces plateformes sont de trois types : des équipements immersifs de type CAVE, des « powerwalls » permettant la visualisation de données 3D en stéréoscopie, et enfin des « hyperwalls » de très haute résolution. Ces plateformes ont comme point commun d’être toutes de grande taille : de 2 à 6m de large pour 1,5 à 3m de hauteur. Leur diversité est cependant liée aux différents usages auxquels elles sont destinées, que l’on peut classer en quatre catégories : visualisation scientifique, visualisation d’information, conception, et formation.

Des « Powerwalls » pour voir les simulations en grand et en 3D

Les applications de visualisation scientifique, que ce soit à partir de données réelles ou de simulation, bénéficient des capacités d’affichage stéréoscopiques des « powerwalls » de Digiscope.


© Digiscope / Vidéo N. Taffin
Ainsi, la plateforme MIRE de l’Université de Versailles Saint-Quentin est utilisée pour la visualisation de données et de simulations de phénomènes planétaires et spatiaux que l’utilisateur peut explorer grâce à un « flystick » de navigation.


© Digiscope / Vidéo N. Taffin
À CentraleSupelec, la plateforme SINAPSE est utilisée par exemple pour la visualisation de phénomènes de combustion.


© Digiscope / Vidéo N. Taffin
À l’ENS Paris-Saclay, la plateforme SHIVA est utilisée pour comprendre, grâce à un bras haptique, la dynamique moléculaire lors du “docking” de molécules, mais aussi pour la visualisation de simulations de tsunamis à l’aide du logiciel Google Earth.
 

Digiscope, plateforme Mandelbrot
© M. Mancip / MdlS

Dernier exemple de visualisation scientifique : à la Maison de la Simulation (MdlS - CNRS/CEA/Inria/Université Paris-Sud/Université de Versailles Saint-Quentin), la plateforme Mandelbrot est utilisée pour visualiser les simulations d’experts en climatologie du GIEC, mais aussi des bases de données d’imagerie cérébrale pour aider à la compréhension de l’anatomie du cerveau et de son lien avec certaines maladies mentales.

Des « Hyperwalls » pour visualisation l’information en grand et en détail

Pour la visualisation d’information, qui consiste à représenter des données abstraites de façon à aider la prise de décision, un affichage 2D est en général suffisant, mais une grande finesse d’affichage est nécessaire pour que les détails, et en particulier le texte, soient lisibles. On parle alors d’« hyperwalls ».

Digiscope plateforme WILD
© Inria / Photo H. Raguet

Ainsi, la plateforme WILD de l’Université Paris-Sud peut afficher 130 millions de pixels, et va être bientôt mise à jour pour afficher sur la même surface un milliard de pixels, soit la densité d’affichage d’un téléphone portable sur une surface de 10 m2 !

Digiscope plateforme WILDER
© P. Dragicevic / AVIZ

Au centre Inria Saclay Île-de-France, la plateforme WILDER est utilisée pour visualiser en temps réel des données de trafic ferroviaire, mais aussi pour explorer de nouvelles techniques d’interaction permettant de contrôler l’affichage de manière simple et intuitive, et pour étudier comment tirer parti des capacités d’affichage de ces écrans pour combiner vue d’ensemble et affichage de détails.
 

Digiscope plateforme PIXLS
© Telecom ParisTech

À Telecom ParisTech, des chercheurs en sociologie utilisent la plateforme PIXLS pour visualiser et comprendre la nature des liens dans des réseaux sociaux spécialisés.

Deux « CAVE » pour être au cœur des données

Digiscope plateforme VIKI
© CEA LIST


© Digiscope / Vidéo N. Taffin
Les deux installations immersives de Digiscope, EVE au Laboratoire d’Informatique pour la Mécanique et les Sciences de l’Ingénieur (LIMSI - CNRS) et VIKI au CEA LIST, sont principalement utilisées pour des applications nécessitant une interaction 3D avec des données complexes. Ces deux plateformes sont munies de grands bras haptiques qui permettent de ressentir les retours de force lors des manipulations. Elles sont utilisées notamment pour des applications de CAO, afin de visualiser et de modifier une maquette numérique de voiture ou d’avion par exemple, ou bien dans le contexte de l’Usine 4.0 pour valider l’ergonomie des postes de travail. Les applications scientifiques comme la visualisation de grandes molécules peuvent bénéficier également de ces environnements immersifs afin d’explorer ces objets “de l’intérieur” et de manière collaborative.

Enseignement et collaboration

Digiscope, plateforme MIRE
© PIT / UVSQ

Digiscope est également utilisé pour la formation et l’enseignement. La plateforme Mandelbrot de la Maison de la Simulation est particulièrement équipée pour cela, puisqu’elle est installée dans une salle en gradins pouvant accueillir jusqu’à 30 étudiants, avec autant de lunettes 3D. La plateforme MIRE de l’UVSQ est utilisée pour des travaux pratiques en simulant un laboratoire virtuel, tandis que les autres plateformes du réseau servent ponctuellement à des enseignements de niveau Master et ingénieur.
 


© InSitu / Vidéo C. Liu O. Chapuis
Par leurs tailles, toutes les plateformes de Digiscope se prêtent à des activités collaboratives. Par exemple, la plateforme WILD de l’Université Paris-Sud a été utilisée pour visualiser et constituer le programme de la conférence ACM CHI (200 sessions, plus de 500 articles). Jusqu’à une dizaine de personnes ont travaillé simultanément pour détecter des conflits et améliorer la cohérence du programme. Compte tenu de la taille des plateformes, cela a conduit à définir des gestes coopératifs pour montrer ou échanger des données d’un bout à l’autre de l’écran.

La collaboration est un élément tellement important des activités visées par Digiscope que le projet a eu pour objectif dès le départ de permettre non seulement la collaboration au sein d’une même plateforme, mais aussi entre plateformes. Il s’agit de fournir, à l’échelle de ces plateformes et en prenant en compte leur hétérogénéité, l’équivalent des outils de visioconférence et de partage de documents que l’on utilise de manière de plus en plus courante sur nos ordinateurs de bureau. Cependant la taille des plateformes, le fait que les utilisateurs se déplacent et qu’il peut y avoir plusieurs utilisateurs par plateforme sont de véritables défis pour permettre une collaboration distante efficace.


© ExSitu / Video I. Avellino C. Fleury
Un réseau de téléprésence est en cours d’installation pour interconnecter les plateformes, et plusieurs expérimentations ont déjà eu lieu entre les plateformes EVE, WILD et WILDER. WILD et WILDER ont ainsi été équipés d’une rangée de caméras permettant de capturer un flux vidéo d’un participant par la caméra qui est le plus proche de lui, et ainsi de créer une communication face-à-face quelle que soit la position respective des participants.
 

Digiscope collaboration EVE / WILD
Des sessions collaboratives ont également été conduites entre EVE et WILD pour valider l’interaction collaborative entre plateformes aux capacités d’interaction et de visualisation très différentes.

En conclusion, Digiscope fournit aux chercheurs du Campus Paris-Saclay une infrastructure de visualisation interactive et collaborative unique au monde par le nombre, la diversité et l’avancée technologique de ses plateformes. L’ambition de Digiscope est de rendre ces plateformes plus facilement accessibles aux utilisateurs en développant des moyens d’interaction et de collaboration simples d’usage, et en facilitant la migration des contenus et des applications pour les adapter aux caractéristiques techniques des plateformes. L’avènement du « big data » et de l’ensemble des méthodes et applications qui en découlent, notamment l’IA numérique, réclament plus que jamais une expertise humaine, que ce soit pour les comprendre et interpréter les données ou pour valider les algorithmes d’analyse. Ceci nécessite de pouvoir réellement voir les données, à travers des visualisations adaptées, et de pouvoir les partager. Digiscope anticipe ainsi des équipements et des pratiques qui dans quelques années seront vus comme routiniers dans les laboratoires de recherche, mais aussi les entreprises, voire les salles de classe.

Pour en savoir plus :

Quelques publications :

Contact

Michel Beaudouin-Lafon
Professeur à l'Université Paris-Sud, membre du LRI