Virtual Reality for Architects - Une solution innovante au succès grandissant

Virtual Reality for Architects - Une solution innovante au succès grandissant

Grâce à sa maîtrise des technologies Grid acquise ces dernières années, le CETIC s’illustre actuellement au sein du projet de recherche européen BEinGRID, suite au développement de l’application « Virtual Reality for Architects ». Celle-ci démontre l’applicabilité des ces technologies dans le domaine de l’architecture et apporte de nombreuses innovations, tant du point de vue technique que business, qui renforcent les compétences du CETIC et de ses chercheurs.

L’utilisation d’outils informatiques modernes s’est remarquablement démocratisée dans de nombreux secteurs d’activités publics ou privés. Par exemple, en lieu et place de maquettes en bois et papier, les cabinets d’architectes ont recours à des rendus tridimensionnels réalistes et de haute qualité, générés par ordinateur. Pour ce faire, les architectes modélisent tout d’abord leurs constructions à l’aide de logiciels de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) ; ce modèle permet par la suite de générer un rendu graphique fixe, proche du produit fini. Nécessitant de nombreux calculs, cette seconde étape (le « rendering ») implique une puissance d’exécution qui se traduit par un long temps de traitement (une nuit, par exemple). Ce dernier aspect peut s’avérer problématique pour un cabinet d’architectes, particulièrement lorsqu’un appel d’offres se finalise. C’est donc une réelle nécessité pour les bureaux d’architectes de minimiser cette perte de temps. Cependant, la résolution de ce problème impose aux petites firmes un investissement en terme de ressources de calcul qui dépasse leur budget. Parallèlement, les plus grands cabinets, ayant les moyens d’investir dans de telles ressources, ne peuvent optimiser l’utilisation de celles-ci en dehors des périodes d’appels d’offres. De plus, il n’est pas certain que leurs investissements soient suffisants pour répondre aux pics de demande. Dès lors, ce secteur d’activité est à la recherche de solutions satisfaisant ces différents besoins.

Afin de répondre à cette demande, le CETIC a coordonné et développé, dans le cadre du projet européen BEinGRID, l’application « Virtual Reality for Architects ». Cette dernière a pour objectif de tirer avantage des technologies Grid dans le but d’apporter aux architectes, à la demande, les ressources de calcul qui leur sont nécessaires tout en optimisant la gestion de celles-ci. Ce projet fut mené avec succès en partenariat avec la Faculté Polytechnique de Mons (développement), le cabinet d’architectes Art & Build (utilisateur final pilote) et la société mental images® (fournisseur de moteurs de rendu 3D). « Virtual Reality for Architects » permet à ses utilisateurs d’effectuer le rendu d’une scène 3D, préalablement conçue à l’aide d’un logiciel de CAO, de façon optimisée et à moindre coût. Pour ce faire, l’application répartit l’ensemble du traitement sur une multitude de ressources géographiquement distribuées (la « grille »). La sélection de ces moyens informatiques (leur nombre ou leur type) est totalement transparente pour l’utilisateur et dépend des exigences de priorité définies par ce dernier, ainsi que des spécificités de la scène soumise. Il n’est dès lors plus nécessaire de disposer de puissantes ressources locales. La gestion de celles-ci est par ailleurs optimisée pour répondre au mieux aux besoins des utilisateurs et effectuer ainsi un rendu graphique en un temps minimal.

L’expertise du CETIC dans les domaines de l’ingénierie des exigences, des middlewares Grid (Globus), des portails applicatifs (Gridsphere) et de la sécurité, a permis à ses chercheurs de relever, à l’aide de ses partenaires, les différents défis posés par « Virtual Reality for Architects ». Tout d’abord, une analyse des besoins des utilisateurs finaux, c’est-à-dire les architectes, a dû être conduite. Ensuite, une étude portant sur les solutions de rendu 3D fournies par mental images® a été menée. Parmi ces dernières, le moteur de rendu 3D en temps réel, RealityServer®, se démarqua. Celui-ci permet de naviguer interactivement dans une scène en trois dimensions, ses calculs étant distribués sur une ou plusieurs ressources informatiques centralisées dans un même réseau local. La deuxième solution sélectionnée, mental ray®, effectue plus conventionnellement un rendu sur image fixe. Pour permettre à ces applications de s’exécuter de façon optimisée sur plusieurs ressources distinctes et géographiquement distribuées, des efforts ont dû être fournis afin d’intégrer ces moteurs 3D dans une application Grid. Un portail Web a ensuite été développé, permettant aux utilisateurs de soumettre aisément leur scène tout en spécifiant les paramètres d’exécution. En cliquant simplement sur un bouton, après avoir choisi le mode de rendu adéquat (temps réel ou fixe), l’application affiche à l’écran le résultat du traitement, sans contrainte matérielle ou logicielle particulière. A la fin du rendu, l’utilisateur est informé du coût qui lui sera facturé, sur une base de tarif par Gigahertz et par heure. Derrière cette apparente simplicité se cache bon nombre de mécanismes ayant été développés pour les besoins de l’application.

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Le portail web de l’application

En plus de répondre aux différents besoins des cabinets d’architectes, le CETIC a apporté de nombreuses innovations lors du développement de « Virtual Reality for Architects », acquérant par la même occasion de nouvelles compétences. Ainsi, le portail Web permet d’afficher en temps réel la consommation des ressources allouées. Celles-ci sont gérées par un composant appelé « Broker », générique et extensible, offrant plusieurs méthodes de sélection de ressources interchangeables dynamiquement. La découverte de ces ressources de calcul, par la combinaison de logiciels réseaux et composants Grid, apporte également un caractère novateur. L’application est de plus capable de déployer sur les nœuds de calcul le moteur de rendu 3D sélectionné par l’utilisateur, en y adjoignant l’ensemble des données du modèle à visualiser. Par ailleurs, les communications réseaux relatives à ces moteurs ont été cryptées, ajoutant un élément de sécurité à l’ensemble de l’application.

L’intérêt de « Virtual Reality for Architects » réside également dans son modèle business. En effet, le CETIC fournira à terme un ensemble de services permettant aux cabinets d’architectes d’installer les composants Grid requis. Ces derniers permettront aux clients de profiter des ressources distribuées disponibles, tout en les invitant à partager leurs propres moyens informatiques. De cette association de ressources résultera la formation d’une organisation virtuelle. En tant qu’entité fédératrice, le CETIC mutualisera les ressources de ses clients avec les siennes pour fournir à chacun une puissance de traitement hautement disponible, ainsi qu’une multitude d’applications et de licences. L’intérêt est de pouvoir bénéficier des ressources existantes sans effectuer d’investissement supplémentaire, ce qui est particulièrement intéressant pour nombre de cabinets où une grande quantité de ressources n’est nécessaire que lors de pics commerciaux.

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Rendu en temps réel avec RealityServer

« Virtual Reality for Architects » fut développé dans le cadre du projet européen BEinGRID, où dix-sept autres expériences similaires, basées sur le Grid, ont pour but de démontrer l’intérêt et de favoriser le développement commercial de cette technologie. Lors d’une récente revue se déroulant en juin 2008 à Barcelone, le CETIC a prouvé la qualité de son travail et la valeur de ses compétences en se classant parmi les deux meilleurs projets pilotes. De plus, le modèle business de cette application fut présenté à OGF23 (Open Grid Forum), un évènement Grid reconnu, et remporta un franc succès. Les « reviewers » trouvèrent que l’application et son modèle commercial étaient remarquables, soulignant notamment l’aspect novateur de ceux-ci.

S’étant illustré au sein du projet de recherche BEinGRID, le CETIC a tenu de nombreuses promesses en mettant en place l’application « Virtual Reality for Grid Architects », laquelle comporte de nombreux aspects innovants tout en répondant aux besoins des utilisateurs finaux. Grâce aux technologies Grid et à la fédération de ressources informatiques à coût abordable, le rendu temps réel est prêt à émerger. Le domaine de cette application pourrait être, à l’avenir, étendu à d’autres problèmes relatifs aux architectes, voire à d’autres champs d’application que l’architecture. La consultance en vue de mettre en place des Grids coopératifs est également l’une des nombreuses perspectives qu’offre cette application.