ThurstonVR, Réalité virtuelle dans des espaces non-euclidiens

Publié le
Equipe (ou département si l'offre n'est pas rattachée à une équipe)
Date de début de thèse (si connue)
01/09/2025
Lieu
Rennes
Unité de recherche
IRISA - UMR 6074
Description du sujet de la thèse

Le projet vise à développer une nouvelle méthodologie pour améliorer la compréhension des géométries non-euclidiennes à travers une exploration en réalité virtuelle. La nouveauté réside dans l'intégration d'interactions multi-sensorielles (sons, haptique, mouvements, déplacements) via un casque VR ou une salle immersive, comme la plateforme Immersia (www.irisa.fr/immersia). Ce projet est aussi une manière de poser un regard neuf sur des mathématiques anciennes débouchant sur des problèmes de recherche originaux et exploratoires. La géométrie euclidienne, telle qu’on l’apprend à l’école, repose sur cinq postulats, déjà formulés par le mathématicien grec Euclide. Longtemps ce socle fut perçu comme inébranlable. Pourtant, au XIXème siècle, des mathématiciens ont fondamentalement changé notre approche de la géométrie en observant qu’il existait des géométries non-euclidiennes, comme autant de « mondes parallèles », dans lesquelles le cinquième postulat d’Euclide n’est pas toujours vrai. Ainsi, la conjecture de géométrisation de Thurston, récemment démontrée par Perelman, stipule que tout espace à trois dimensions peut s’étudier en se ramenant à huit géométries modèles appelées géométries de Thurston. La compréhension de ces géométries est complexe même pour les experts. Pour gagner en intuition, une équipe internationale, incluant Rémi Coulon, a créé une application web (http://www.3-dimensional.space) pour les simuler. Le rendu graphique reste déroutant, car la lumière ne se déplace pas toujours en ligne droite. Cela témoigne à quel point certains aspects de ces géométries restent mystérieuses. Le projet propose une de concevoir une formation en réalité virtuelle pour les étudiants de l'enseignement supérieur afin de les aider à mieux appréhender ces géométries non-euclidiennes.

Bibliographie
  1. R. Coulon, E. A. Matsumoto, H. Segerman, and S. J. Trettel. Ray-marching Thurston geometries. ArXiv 2010.15801, 2020. Experimental Math.
  2. T. Nicolas, R. Gaugne, C. Tavernier, Q. Petit, V. Gouranton, and B. Arnaldi. Touching and interacting with inaccessible cultural heritage. Presence: Teleoperators and Virtual Environments, 24(3) :265–277, 2015.
  3. B. Arnaldi, P. Guitton, G. Moreau. Réalité virtuelle et réalité augmentée : mythes et réalités. ISTE éditions, pp.324, 2018
  4. F. Lehericey, V. Gouranton, B. Arnaldi. GPU Ray-Traced Collision Detection: Fine Pipeline Reorganization. Proceedings of 10th International Conference on Computer Graphics Theory and Applications (GRAPP'15), Mar 2015, Berlin, Germany
  5. M. Le Chénéchal, T. Duval, V. Gouranton, J. Royan, B. Arnaldi. The Stretchable Arms for Collaborative Remote Guiding. Proceedings of International Conference on Artificial Reality and TelexistenceEurographics Symposium on Virtual Environments, 2015, Kyoto,Japan
  6. F. Grani, F. Argelaguet Sanz, V. Gouranton, M. Badawi, R. Gaugne, et al.. Audio-Visual Attractors for Capturing Attention to the Screens When Walking in CAVE Systems. Sonic interaction with a virtual orchestra of factory machinery, IEEE VR, Mar 2014, Minneapolis, United States.
  7. Vailland, G., Grzeskowiak, F., Devigne, L., Gaffary, Y., Fraudet, B., Leblong, E., Gouranton, V. ... & Babel, M. (2019, June). User-centered design of a multisensory power wheelchair simulator: towards training and rehabilitation applications. In 2019 IEEE 16th International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR) (pp. 77-82). IEEE
  8. G. Claude, V. Gouranton, R. Bouville Berthelot, B. Arnaldi, #SEVEN, a Sensor Effector Based Scenarios Model for Driving Collaborative Virtual Environment, ICAT-EGVE, International Conference on Artificial Reality and Telexistence, Eurographics Symposium on Virtual Environments, Dec 2014, Bremen, Germany.
  9. Pierre Berger, Espaces Imaginaires, http://espaces-imaginaires. fr, 2015.
  10. R. Coulon, E. Matsumoto, H. Segerman, and S. Trettel, Non-euclidean virtual reality III: Nil, Proceedings of Bridges 2020: Mathematics, Art, Music, Architecture, Education, Culture (Phoenix, Arizona), Tessellations Publishing, 2020, pp. 153–160.
  11. R. Coulon, E. Matsumoto, H. Segerman, and S.Trettel, Non-euclidean virtual reality IV: Sol, Proceedings of Bridges 2020: Mathematics, Art, Music, Architecture, Education, Culture (Phoenix, Arizona), Tessellations Publishing, 2020, pp. 161–168.
  12. J. Weeks, Curved Spaces, a flight simulator for multiconnected universes, available fromhttp://www.geometrygames.org/ CurvedSpaces/
Liste des encadrants et encadrantes de thèse

Nom, Prénom
Gouranton, Valérie
Type d'encadrement
Directeur.trice de thèse
Unité de recherche
IRISA
Equipe

Nom, Prénom
Coulon, Rémi
Type d'encadrement
2e co-directeur.trice (facultatif)
Unité de recherche
Univ Bourgogne

Nom, Prénom
Gaugne, Ronan
Type d'encadrement
Co-encadrant.e
Unité de recherche
IRISA
Equipe
Contact·s
Nom
Gouranton, Valérie
Email
valerie.gouranton@irisa.fr
Mots-clés
Réalité virtuelle, interaction 3D, géométrie