Explorez l’univers avec la réalité virtuelle à l’aide du puissant logiciel open source VIRUP
Avez-vous déjà eu envie d’explorer l’espace extra-atmosphérique ? Maintenant, vous pouvez, sans quitter la Terre, grâce au puissant logiciel bêta open source VIRUP qui construit – en temps réel – un univers virtuel basé sur les données astrophysiques et cosmologiques contemporaines les plus détaillées.
Vous flottez dans l’espace, juste au-dessus de la Terre. La Station spatiale internationale est à une distance de bras. Vous tournez la tête pour voir la lune, un petit cercle, au loin. Vous ne pouvez pas vous empêcher de penser que c’est probablement ce qu’un astronaute verrait lors d’une sortie dans l’espace.
C’est le début d’un voyage dans l’espace, dans un environnement virtuel développé par des scientifiques de l’EPFL.
Maintenant, pour la toute première fois, vous pouvez entrer dans l’univers virtuel le plus complet basé sur les dernières données astrophysiques et cosmologiques, grâce à un puissant logiciel open source développé au Laboratoire d’astrophysique de l’EPFL (LASTRO). Le logiciel s’appelle VIRUP, pour Virtual Reality Universe Project, et un première version bêta est publié aujourd’hui.
« Vous pouvez naviguer à travers la carte la plus détaillée de l’univers depuis le confort de votre foyer », explique Jean-Paul Kneib, directeur de LASTRO. « C’est l’occasion de voyager dans l’espace, dans le temps et de découvrir l’univers.
Le défi VIRUP : visualiser des téraoctets de données à la fois
Les astronomes et les astrophysiciens collectent des données sur des milliards d’objets célestes dans le ciel nocturne à l’aide de télescopes ici sur Terre et dans l’espace. Il existe déjà des décennies de données d’observation. Des quantités encore plus importantes de données sont attendues dans un avenir proche.
Afin d’obtenir des représentations visuelles des grandes quantités de données, comme un film, il est de pratique courante de pré-rendu des séquences spécifiques. Mais qu’en est-il de la création d’une représentation visuelle des données en temps réel, comme si vous étiez là, un observateur à un point arbitraire de l’espace et du temps ? C’est ce que l’astrophysicien Yves Revaz de LASTRO a entrepris de faire avec le VIRUP, avec l’aide de l’ingénieur logiciel LASTRO Florian Cabot, et cela signifiait rendre des téraoctets de données à 90 images par seconde. Cette dernière contrainte est imposée par l’environnement de réalité virtuelle, pour une expérience totalement immersive et fluide.
Sous un dôme montrant l’univers virtuel. De gauche à droite : Florian Cabot, Sarah Kenderdine, Yves Revaz, Jean-Paul Kneib. Crédit : Alain Herzog / EPFL
« La visualisation des données astrophysiques est beaucoup plus accessible que l’affichage de graphiques et de chiffres, elle permet de développer l’intuition de phénomènes complexes », explique Revaz. « VIRUP est précisément un moyen de rendre toutes nos données astrophysiques accessibles à tous, et cela deviendra encore plus important à mesure que nous construisons de plus grands télescopes comme le Tableau de kilomètres carrés cela générera d’énormes quantités de données.
Données et simulations astrophysiques, cosmologiques
Pour le moment, VIRUP peut déjà visualiser les données de plus de 8 bases de données regroupées. Les Sloan Digital Sky Survey se compose de plus de 50 millions de galaxies et de 300 millions d’objets en général. Les Données Gaïa du voie Lactée Galaxy se compose de 1,5 milliard de sources lumineuses. Les Mission Planck implique un satellite qui mesure la première lumière de l’univers après la Big Bang appelé rayonnement de fond cosmique micro-ondes. Il y a aussi le Ouvrir le catalogue des exoplanètes qui regroupe diverses sources de exoplanète Les données. D’autres bases de données incluent un répertoire de plus de 3000 satellites en orbite autour de la Terre, ainsi que diverses peaux et textures pour rendre les objets.
VIRUP restitue également des ensembles de données de simulations contemporaines et scientifiquement robustes basées sur la recherche. Vous pouvez observer la Voie Lactée et sa future collision avec la galaxie d’Andromède, notre voisine galactique également connue sous le nom de M31. Vous pouvez également voir d’énormes portions de la toile cosmique – les structures filamenteuses à grande échelle qui s’étendent à travers l’univers – apparaître sur des milliards d’années, sur la base de simulations à partir d’un ensemble de données appelé IllustrisTNG qui se compose de 30 milliards de particules simulées. Un défi majeur consiste à assurer une transition en douceur d’une base de données à l’autre.
« Nous avons envisagé d’utiliser des moteurs graphiques existants pour visualiser les données, mais au final, j’en ai développé un spécifiquement pour le projet. C’est flexible, nous pouvons ajouter plus de données au fur et à mesure qu’elles deviennent disponibles, et c’est adapté à l’astronomie », explique Cabot. « Pour cette première version de VIRUP, je me suis concentré sur le rendu des données statiques, donc l’interaction avec les données est encore un peu approximative et le rendu des simulations ne peut pas encore se faire en temps réel par exemple.
Bien entendu, il n’est possible de naviguer que dans les données et simulations importées dans VIRUP. Vous pouvez visiter les 4500 exoplanètes découvertes à ce jour, par exemple, mais leur apparence est une impression d’artiste déduite de l’observation. Vous pouvez également naviguer à travers les 50 millions de galaxies mesurées jusqu’à présent par le Sloan Digital Sky Survey, mais les données réelles ont une résolution limitée et cela limite le nombre de détails pouvant être affichés dans sa représentation virtuelle. Cela étant dit, il existe encore une énorme quantité de données qui peuvent être explorées à l’aide de VIRUP. Certaines des prochaines étapes pourraient consister à inclure des bases de données d’objets dans notre système solaire comme tous les astéroïdes, ou divers autres objets de la galaxie comme les nébuleuses et les pulsars.
Environnement virtuel immersif flexible
Pour une expérience entièrement immersive, 3D, 360, vous auriez besoin d’une paire de lunettes VR et d’un ordinateur pour exécuter le moteur VIRUP, ainsi que d’un espace de stockage pour stocker une sélection de données astrophysiques et cosmologiques.
VIRUP est également capable de construire un univers virtuel dans d’autres environnements VR, comme un dôme qui est particulièrement utile pour des lieux comme les planétariums, les panoramas, grottes et demi-grottes. Le passage du logiciel ouvert de l’expérience plutôt personnelle et isolée des lunettes VR à l’expérience collective et théâtrale offerte par les dômes et les grottes, est devenu possible grâce à une collaboration entre des scientifiques de LASTRO et des chercheurs de l’EPFL. Laboratoire de Muséologie Expérimentale (eM+), et financé par le financement d’amorçage de l’EPFL pour favoriser des projets interdisciplinaires.
« Il s’agit de la découverte de données. Le système immersif signifie que vous pouvez incarner les données, ce qui a un effet profond sur la façon dont vous percevez réellement les données », explique l’artiste Sarah Kenderdine qui dirige eM+.
Un voyage à travers l’univers – un court métrage
Avec la sortie de VIRUP, un court métrage intitulé “Archéologie de la lumière”, (intégré ci-dessus) est un voyage possible à travers l’univers virtuel rendu possible grâce au logiciel ouvert.
Le film de 20 minutes part de la Terre et retrace un voyage à travers les différentes échelles de l’univers, de notre système solaire à la Voie lactée, en passant par la toile cosmique et la lumière relique du Big Bang.
Si vous êtes impatient de voir le film, vous pouvez le regarder en 2D (en haut), en 360° (en bas) et en stéréo 180° (en bas) sur YouTube. Si vous avez accès à un environnement VR, vous pouvez vous immerger dans « l’archéologie de la lumière ».
Pour l’expérience du dôme, le film sera présenté lors de la prochaine exposition de l’EPFL, Archéologie du cosmos : explorations dans l’espace et le temps, qui ouvre le 21 avril 2022 à Pavillons EPFL. Une version préliminaire du film a été projetée au Synra Dome du Science Museum de Tokyo en septembre, grâce au soutien de l’Ambassade de Suisse à Tokyo. VIRUP sera présenté ce mois-ci lors d’une exposition, à Dubaï, dans le cadre de Visite virtuelle de l’espace EPFL.
Financement : EPFL Seed Funding. Bourse Agora.
