Le changement de nom de Facebook en Meta a propulsé aux devants de la scène le concept de « metaverse ». Finis les smartphones, tablettes et PC. Le concept de metaverse compte les ranger au placard des terminaux du passé, au profit de casques et lunettes de réalité virtuelle et augmentée, avec la promesse de rendre les interactions entre les mondes réels et virtuels plus immersives, plus fluides et plus réalistes.
« Pour s'immerger dans le monde virtuel, il faudra porter un casque de réalité virtuelle, affirme Sam Dale, analyste technologique au cabinet britannique IDTechEX, dans une note d’analyse du concept de metaverse. Mais pour une véritable intégration entre les mondes virtuel et physique, il faudra passer par un dispositif de réalité augmentée. »
Dans son évolution ultime, le concept de metaverse annonce une coexistence transparente des mondes virtuels et réels, avec des interactions immersives entre les deux qui vont modifier notre perception de notre présence physique. Selon l’analyste d’IDTechEX, le logiciel pour cette révolution est déjà presque là. Mais pas le matériel, où de nombreux obstacles restent à surmonter dans trois domaines : l’optique, les écrans et les capteurs.
Enjeu d'acceptabilité sociale
Aussi prometteur soit-il, le concept de metaverse reste suspendu à l'acceptabilité sociale. Sans progrès dans les technologies d'optique, d'affichage et de détection, les appareils de réalité virtuelle et augmentée ne seront pas assez ergonomiques et élégants pour être portés pendant des heures par les utilisateurs. « Malgré des milliards de dollars investis dans le développement, les véritables lunettes de réalité augmentée sont encore loin d'être des Ray-Ban en termes d'apparence ou d'affichage d'images de qualité IMAX », estime Sam Dale.
« Facebook a annoncé son projet de lunettes de réalité augmentée en même temps que son changement de nom en Meta, admettant qu'il était à des années de la viabilité de ce produit. Les casques de réalité virtuelle invitent parfois à des comparaisons avec Robocop. Seuls les appareils les plus haut de gamme commencent à brouiller les frontières entre ce qui est réel et ce qui ne l'est pas », ajoute l’analyste.
À long terme, l'objectif est de disposer d’un appareil suffisamment léger et confortable pour être porté toute la journée, et offrant la capacité de basculer entre la réalité augmentée et la réalité virtuelle tout en permettant des interactions naturelles entre tous les utilisateurs du metaverse. Selon Sam Dale, les défis technologiques pour créer cet appareil hypothétique s’annoncent plus complexes du côté du matériel que du logiciel.
Promesse des écrans MicroLED
« Placer un écran juste devant vos yeux révèle des choses que vous ne remarquez pas en regardant un téléphone ou une télévision, explique Sam Dale. La règle empirique est que 60 pixels par degré (ppd) de champ de vision sont nécessaires pour que la réalité virtuelle ou la réalité augmentée commencent à ressembler à la réalité, ce qui entraîne de grandes exigences en matière de résolution d’écran. Une nouvelle optique est nécessaire pour focaliser et dimensionner correctement ces images pour notre vision. »
« Dans le cas de la réalité augmentée, les optiques actuelles sont très inefficaces, ce qui entraîne des demandes de luminosité de plusieurs millions de nits [unité de mesure qui permet de quantifier l’intensité lumineuse d’un écran, ndlr]. A titre de comparaison, l'écran de l'iPhone 13 Pro Max offre une luminosité maximale de 1200 nits », détaille le spécialiste.
Les écrans MicroLED, qui s’appuient sur des LED microscopiques (jusqu’à seulement quelques micromètres) pour générer directement l’image sans rétroéclairage ni filtre couleurs, sont vus comme une solution prometteuse pour les dispositifs de réalité augmentée et virtuelle. Ils offrent l’avantage d’éviter le problème de marquage des écrans Oled et de réduire la consommation d’énergie par rapport aux écrans LCD, tout en augmentant la luminosité jusqu’à 3 millions de nits et en miniaturisant le pas des pixels au point de rendre possible d’intégration de l’écran dans une lentille de contact. Ce n’est pas un hasard si Apple et Meta ont tous deux fait le pari sur cette technologie d’affichage.
« Cependant, il y a un problème majeur, tempère l’analyste d’IDTechEx. Les microafficheurs MicroLED ne sont pas bons pour produire des images en couleur, les LED bleues étant nettement plus efficaces que les LED rouges et vertes. La conversion de couleur par points quantiques est la solution privilégiée ici, permettant la conversion de la lumière bleue en rouge et en vert, et ces points quantiques peuvent être déposés par impression à jet d'encre ou lithographie. Il existe toujours des problèmes de longévité, en particulier dans les micro-écrans très lumineux, ainsi que la dépendance aux métaux lourds dans de nombreuses formulations. »
Pari sur les guides d'onde à relief de surface
Le plus grand champ de bataille pour les dispositifs de réalité virtuelle réside toutefois dans l’optique de combinaison, qui superpose les images projetées sur une lentille transparente. Ici, les travaux de l’industrie visent le meilleur rendu des couleurs, le champ de vision le plus large et la plus grande boîte à yeux pour permettre une expérience d'affichage convaincante.
« Les guides d'ondes à relief de surface semblent être la solution sur laquelle l'industrie parie, constate Sam Dale. En mai 2021, WaveOptics a été rachetée par Snap [un autre géant des médias sociaux tourné vers le metaverse, ndlr] et l'investissement de géants comme Samsung Electronics dans DigiLens a conduit à une valorisation de cette société californienne à 500 millions de dollars. Les deux entreprises réalisent des guides d'ondes. Le produit phare TREX de DigiLens peut doubler la résolution d'affichage efficace, fournissant une arme dans l'arsenal pour atteindre le champ de vision requis de 60 ppd. »
Garantir une résolution de 60 ppd sur un angle de vision horizontal de 135 degrés est presque impossible tellement les problèmes sont ingérables, estime l’analyste. La solution explorée par les constructeurs consiste à suivre les mouvements des yeux et optimiser la résolution au centre du regard de l’utilisateur, là où la plus grande qualité de vision est requise. « À l'avenir, ce dispositif de suivi oculaire pourrait même être utilisé pour projeter des images de réalité virtuelle et augmentée directement sur la rétine via un balayage par faisceau laser, évitant ainsi le besoin d'optiques de combinaison et de correction pour les porteurs de lunettes, prévoit-il. Mais cela suppose que les consommateurs soient familiarisés avec cette idée. »
Détection de mouvements
La capture d’image basée sur les événements peut aider à réduire les besoins de traitement en enregistrant nativement le mouvement, et non le flux d'images. À l'aide de capteurs d'image imprimés, la technologie de suivi oculaire peut être intégrée dans un ensemble plus mince. L’analyste d’IDTEchEx cite Meta Materials (aucun lien avec Meta) qui intègre déjà des microcaméras directement dans les verres de lunettes. Il voit cette approche comme une solution d’avenir pour les optiques de combinaison ou de loupe des dispositifs de réalité virtuelle et augmentée.
« Tout cela ne représente guère plus qu'un téléviseur haut de gamme attaché à votre visage si vous ne pouvez pas interagir avec lui d'une manière qui ressemble au monde réel, note Sam Dale. Non seulement les appareils de réalité virtuelle et augmentée doivent détecter vos mouvements, mais, pour une immersion totale, des dispositifs haptiques avec retour tactile sont nécessaires. » L’analyste cite en exemple le prototype de gant haptique de la division Reality Labs de Meta présenté en novembre 2021. Ce gant utilise des systèmes microfluidiques pour fournir un retour haptique local à chaque doigt de la main. De quoi garantir des expériences sensorielles au-delà de l'image et du son.
Apple donne l'exemple
Côté détection, les capteurs à temps de vol pour le suivi des mains deviennent essentiels, éliminant le besoin d'interactions de style manette de jeu avec les appareils de réalité virtuelle et augmentée. STMicroelectronics et Sony sont les deux plus grands fournisseurs de ce type de détecteurs. « Apple est connu pour avoir beaucoup investi dans l'espace de réalité virtuelle et augmentée depuis des années. En octobre 2021, des sources de l'industrie ont rapporté que LG Innotek avait commencé à lui fournir des caméras à temps de vol pour son casque de réalité virtuelle dont la sortie est prévue en 2022 », relate Sam Dal. L’adoption par Apple de la détection à temps vol dans son futur casque de réalité virtuelle, attendu en 2022, donnerait un signal fort de maturité pour cette technologie.
« D'une manière limitée, le metaverse est déjà là, conclut l’analyste Sam Dale. La montagne de développements matériels qui empêche sa pleine réalisation est lentement en train d’être surmontée. Les lunettes de réalité augmentée légères et esthétiques remplaçant nos téléphones et ordinateurs portables semblent devenir une quasi-certitude à l’avenir. »
