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Success story : Optis, des objets virtuels hyper réalistes grâce à la lumière

La PME française Optis conçoit des outils de simulation optique qui tiennent compte de la physique de la lumière et de la surface des matériaux.
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Success story : Optis, des objets virtuels hyper réalistes grâce à la lumière
Bentley Motors utilise les logiciels d’Optis dans son centre de réalité virtuelle pour créer en temps réel une chaîne de validation du poste de conduite de ses voitures d’exception.

Dans notre société hypermédiatisée, le pouvoir de l’image est prépondérant. Une belle image peut faire basculer la décision en faveur d’un projet et en condamner un autre, pourtant tout aussi valable. "Encore faut-il que cette image corresponde à la réalité. Avec nos logiciels, nous ne cherchons pas à faire du beau mais à faire du vrai", explique Jacques Delacour, le fondateur et président d’Optis, éditeur toulonnais spécialisé dans la simulation optique. "Quand nous créons des images de synthèse, nous nous engageons sur le rendu réel des matériaux choisis dans les conditions d’éclairage fixées. Dans la réalité, on verra la scène telle qu’à l’écran. C’est ce qui fait notre succès."

Ces simulations très proches de la réalité proviennent de près de trois décennies de recherches, initiées par Jacques Delacour. Elles s’articulent autour d’un postulat simple : la lumière, c’est de l’énergie et non une simple propagation géométrique de rayons. Pour produire une simulation réaliste, il faut donc prendre en compte la physique, à la fois pour la lumière et pour les surfaces des objets qu’elle éclaire.

Jacques Delacour a commencé par développer des algorithmes dédiés à la simulation de rayonnements par des méthodes de Monte-Carlo [ndlr : le calcul d’une valeur numérique à l’aide de techniques probabilistes]. Mais il s’est rapidement focalisé sur l’étude de l’énergie lumineuse dans les systèmes optiques. En termes de rayonnement et de spectre, et en intégrant le comportement des surfaces qui renvoient cette énergie. Pour cela, il s’est appuyé sur la fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle (BRDF), qui décrit l’apparence d’un matériau par son interaction avec la lumière en chacun des points de sa surface. Une notion d’énergie que les autres éditeurs de simulation n’utilisent pas afin de simplifier les calculs.

Maîtriser l’énergie lumineuse d’Iter

Le programme Iter intègre la simulation optique physique développée par Optis. Le plasma, qui circule au cœur de l’enceinte de confinement magnétique en forme d’anneau, est un mélange de deux isotopes de l’hydrogène (deutérium et tritium), chauffé à des températures supérieures à 150 millions de degrés. Ce plasma émet une lumière très intense, comparable à celle du soleil. Elle est réfléchie par la paroi interne pour éviter toute absorption qui engendrerait la fusion de l’enveloppe. Afin de contrôler cette réaction, des caméras optiques mesurent deux informations : la lumière émise par le plasma lui-même, à savoir le signal, et le reflet du plasma dans les parois, appelé "le bruit". La simulation permet de scinder aisément ces deux informations et de mieux comprendre quel sera le comportement du plasma.

 

Cette interaction de la lumière avec la matière a poussé les ingénieurs d’Optis à s’intéresser à la modélisation géométrique des objets, donc à la CAO, puis à la création d’images de synthèse pour valider les résultats de simulation. C’est ainsi que le logiciel Speos a été lancé sur le marché en 1994.

Prédiction par tranches d’âge

L’étude de l’énergie de la lumière a également permis de développer un modèle de la vision humaine. Optis a repris les abaques d’Yves Le Grand qui prédisent, en fonction de la quantité d’énergie dans un spectre, ce que l’œil humain va voir et selon quel degré de sensibilité, et y a ajouté une couche de perception visuelle qui donne la luminance spectrale de l’image. "L’œil est sensible à cette grandeur. En fonction du spectre du pixel dans l’image et de son niveau d’énergie, ainsi que de l’âge du spectateur, vous avez des éblouissements qui modifient la perception d’un objet, explique Jacques Delacour. Dans l’automobile, par exemple, cela sert à prédire, par tranches d’âge, la visibilité et la lisibilité de l’information lumineuse en fonction de sa typographie, de sa couleur et de son niveau d’éclairement ou à déterminer la gêne créée par un reflet."

Des technologies qui, depuis 2005, sont au cœur de programmes de R&D de l’entreprise en partenariat avec plusieurs pôles de compétitivité. Ainsi, Marvest, mené avec Mer Paca, est un simulateur de conduite multisectoriel hyperréaliste qui évalue les réactions de l’utilisateur face à un éblouissement ou à des conditions météorologiques changeantes. Le second, Virtu’Art, soutenu par le pôle Pégase, EADS et Eurocopter, traite - à partir de la maquette numérique­ - un rendu visuel ultraréaliste en temps réel dans un système immersif de réalité virtuelle. Ces projets ont fait sortir la simulation en temps réel hyperréaliste du laboratoire et ont conduit Optis à développer une plate-forme industrielle fondée sur la technologie d’animation de la start-up SimplySim, acquise en 2011.

Cette orientation a boosté le développement de l’entreprise, passée de 40 à 120 personnes en cinq ans, essentiellement des ingénieurs de R&D. L’industrie automobile représente aujourd’hui plus de la moitié de ses ventes. Tous les acteurs du secteur utilisent les logiciels d’Optis pour définir les phares, les feux et les tableaux de bord de leurs véhicules. Tandis que les constructeurs de voitures haut de gamme s’en servent pour valider la qualité perçue, notamment au niveau des jeux d’ouvrants sur la carrosserie, qui varie suivant le coloris de peinture retenu.

Du réaliste au réel

Dans ce domaine, Optis a fait l’acquisition fin 2013 de l’éditeur britannique Icona Solutions et de son logiciel Aesthetica. Celui-ci est spécialisé dans la visualisation 3D de l’impact des tolérances de fabrication sur la qualité perçue des assemblages du produit final. Il est utilisé par les plus grands constructeurs automobiles (Nissan, GM Opel, Fiat, Chrysler, Porsche ou Bentley) pour vérifier, par exemple, les jeux d’ouvrants de leurs véhicules, facteur déterminant dans la décision d’achat d’une automobile. Grâce à son intégration dans l’offre d’Optis, la maîtrise du comportement physique de la lumière et des matériaux aboutit non pas à des images réalistes, mais à des images réelles de modèles 3D bougeant en temps réel dans des environnements complexes.

Le secteur de l’électronique est aussi très demandeur. Ces logiciels permettent une meilleure gestion de l’énergie des rétroéclairages des écrans plats, ou facilitent le passage aux LED. Du côté de l’industrie, l’US Air Force l’utilise pour valider les lunettes anti-éblouissement de ses pilotes par des lasers parasites. Le CEA, quant à lui, les exploite pour définir ce que verra le système de contrôle optique du phénomène de fusion au cœur d’Iter. "Ces applications vont sortir des bureaux d’études pour aller vers les utilisateurs finaux. Grâce à des configurateurs, elles permettront de valider visuellement avec les clients les choix qu’ils auront faits parmi les multiples options qui leur sont proposées. Qu’il s’agisse d’aéronefs, de voitures ou de salles de commandes", prédit Jacques Delacour.

Jean-François Préveraud

Total carbure aux algorithmes

Jacques Delacour, fondateur, président et CEO d’Optis
Entrepreneur dans l’âme, cet ingénieur a développé des logiciels de calcul photométrique, puis les a intégrés aux outils de la CAO. Ils sont aujourd’hui partout où il faut évaluer la perception et le confort visuel d’une interface homme – machine.

Lumineux, rayonnant. Deux qualificatifs qui décrivent parfaitement Jacques Delacour lorsqu’il parle de sa passion, la simulation optique physique. Pourtant, c’est par le hasard des concours que ce fils d’ingénieur, qui voulait faire Supélec, a intégré l’École supérieure d’optique de Paris, en 1985. Surpris par la pauvreté des logiciels d’optique existants, il conçoit dans sa chambre d’étudiant – entre la construction de synthétiseurs, de harpes laser et autres tables de mixage – des algorithmes plus performants pour le suivi de la propagation des rayons lumineux dans les lentilles. Un travail poursuivi dans le cadre d’une junior-entreprise qui étudie pour le compte de Crouzet, un fabricant d’automatismes, le flux lumineux reçu par un capteur à fibre optique avec plusieurs émetteurs et un seul récepteur. Jacques Delacour s’intéresse alors à la photométrie d’énergie qui quantifie l’énergie lumineuse émise par une source, analyse son transport à travers un système optique et évalue le flux collecté par un capteur.

Entrepreneur dans l’âme, il crée Optis dès sa sortie de l’école, en 1989, pour commercialiser le fruit de ses premiers travaux sur l’énergie lumineuse dans les systèmes optiques. La lumière interagissant avec les objets, l’ingénieur franchit rapidement le pas entre le transport de photons et l’image de synthèse qu’il conçoit comme devant être la représentation exacte du reflet de la lumière sur un objet en 3 D. Et cela en tenant compte à la fois des caractéristiques physiques de la lumière (rayonnement, spectre…) et des surfaces qu’elle impacte (réflectance…). Des travaux qui ont abouti au logiciel de simulation lumineuse Speos, en 1994, et à son intégration aux principaux outils de CAO du marché. Passionné par la recherche, Jacques Delacour reste au cœur de la technologie d’Optis. Son charisme, sa simplicité, son ouverture d’esprit et les valeurs humaines qu’il véhicule lui valent le respect de ses équipes. D’autant plus que ce passionné d’automobiles anciennes et pilote d’avion à ses heures sait déléguer et faire confiance à ses collaborateurs.

 

 

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