Invention et évolution des cockpits de sim racing

Vous voulez en savoir plus sur les origines de cette technologie que vous aimez tant ?

Sommaire

  • Origines des simulateurs automobiles
    • Un peu d’histoire
    • Et l’automobile dans tout ça ?
  • Simuler le pilotage au service des entreprises
  • Un levier de vitesse, des pédales et un volant comme dans les véhicules mais plus encore…
    • Les simulateurs non interactifs
    • Les simulateurs virtuels (VR)
    • Les simulateurs légers
    • Les simulateurs entiers
    • Les simulateurs basés sur des plateformes de mouvement
  • Quand le sim racing saisi l’occasion d’être pris au sérieux
    • Dans quelle mesure les simulateurs professionnels sont-ils proches de la réalité ?

Origines des simulateurs automobiles

Un peu d’histoire

Les premiers simulateurs ont été construit par Volkswagen au début des années 70 avec 3 degrés de liberté (3 DOF). Il était équipé d’un moniteur devant le pare-brise.

Fort de ces expériences basées sur le mouvement en Allemagne, c’est en 1977, que l’Administration Suédoise des Routes a commencé à développer une conception nouvelle et complexe, qui présente la majorité des caractéristiques des simulateurs actuels.

Au fil des ans, les simulateurs ont pris toutes les formes et toutes les tailles, avec une variété d’approches utilisées en fonction de la technologie disponible à l’époque. Selon les besoins du chercheur, les simulateurs vont d’une simple paire de pédales avec lequel un conducteur réagit lorsqu’un voyant s’allume, à des installations complètes dédiées à la création des simulateurs les plus réalistes possibles en utilisant de véritables cabines attachées à des plates-formes mobiles.

Bien que les simulateurs ne correspondent pas encore au monde réel, selon les questions posées, il existe, et ce depuis un certain temps, de nombreux simulateurs qui peuvent répondre à chaque question de façon unique.

Dès le début du XXème siècle, les tout premiers simulateurs trouvent leurs origines dans les besoins des pilotes des armées de l’air à s’entraîner sur le sol (et non pas dans les airs). En effet, l’entraînement dans des avions réels signifiait un coût d’entraînement plus élevé et un taux de danger élevé pour les pilotes novices.

L’école « Antoinette » (1910) en France a développé le premier système de vol simulé avec pédalier.

Les véhicules spatiaux sont des systèmes très spéciaux avec une construction tout à fait unique. De plus, ils sont très chers et leur manipulation doit être effectuée sans faute. La moindre erreur peut avoir d’horribles conséquences. De plus, la formation en condition réelle est presque impossible. D’où l’utilité de faire des maquettes de simulateurs.

Les simulateurs de moteurs ferroviaires sont souvent utilisés dans les pays développés pour la formation des conducteurs de train. Cela couvre soit la formation de base des novices ou la formation des conducteurs pour les grandes lignes (TGV). De tels simulateurs peuvent être différenciées en catégories suivantes : Locomotives (train de marchandises, trains à grande vitesse, trams et machines ferroviaires spéciales.

Les simulateurs de navires sont extrêmement rentables. Bien que le coût initial des simulateurs est assez élevé, son coût de fonctionnement est incomparable à celui d’un navire-école (il faut aussi compter le travail de tout l’équipage du navire).

Enfin, on retrouve principalement les simulateurs pour la formation des appareils destinés à être utilisés dans divers domaines industriels. Il s’agit principalement des véhicules miniers, des mécanismes de forage ou des grues de déchargement dans les ports.

Notons également, les simulateurs du domaine médical permettant aux chirurgiens, dentistes, etc. de se former sans risquer de blesser leurs patients.

Heureusement, une simu de compétition automobile ne se résume pas à des écrans, une manette et un siège ! Si on remonte aux origines du simracing, ce sont les video games « arcade » de Formule 1 qui ont donné le ton avec des titres notables comme Pole Position (Namco) dès 1982. Au fil du temps, les éditeurs ont intégré plus de réalisme.

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La borne arcade Pole Position (1982-Namco)

Mais côté des « simulateurs » purs et durs, en 1984, c’est REVS (BBC Micro) qui se lance ! Dédiée à la Formule 3, l’environnement 3D était déjà satisfaisant.

Dès les années 1980, nous avions donc deux écoles :

  • d’un côté, les bornes arcades avec une installation peu sophistiquée et destinée au grand public ;
  • de l’autre, les « simulateurs » plus aboutis réservés aux pilotes avertis ayant soif de réalisme.

Sur ce point, nous avons donc été gâté par les éditeurs japonais et les américains durant les années 1990 avec la sortie attendue de Indycar Racing ou de Nascar Racing.

Puis vers la fin des années 1990, on voit l’émergence des courses de GT avec Sports Car GT.

L’amélioration et la baisse des prix des cartes graphiques et l’augmention des capacités graphiques des consoles ont fait explosé le marché des « racing games ». L’arrivée de Gran Turismo a confirmé l’engouement du public pour les races avec plus de 80 millions de ventes !

Fort de ce succès, de plus en plus de fabricants se sont vus faire les fameux combos « volants+pédales » à installer devant sa TV cathodique !

Enfin, les années 2010 ont vu des solutions beaucoup plus sophistiquées avec l’apparition des plateformes mobiles pour le grand public (jusqu’à lors, une installation seulement réservée aux bornes arcades).

Fin 2010, la VR a rajouté une couche d’immersion supplémentaire… Mais jusqu’où alllons-nous pousser le réalisme ?

Et l’automobile dans tout ça ?

Conduire est la tâche la plus universelle et la plus ordinaire que les gens accomplissent chaque jour, ainsi que la plus complexe et la plus dangereuse. Elle exige une gamme complète de fonctions sensorielles, perceptuelles, cognitives et motrices, qui peuvent toutes être affectées par un large éventail de facteurs de stress et de niveaux d’expérience.

Le contexte historique fournit une perspective appropriée pour simuler l’expérience.

Les études expérimentales peuvent toujours être menées avec des essais sur route, mais l’utilisation de simulateurs est plus sûre et plus rentable ; elle permet des mesures objectives et répétables de la performance du conducteur ; elle permet un contrôle complet de l’environnement (trafic, météo, etc.) ; et elle peut être facilement administrée en laboratoire.

Depuis les tout premiers jours, les simulateurs ont été utilisés dans une vaste gamme d’études cliniques afin de comprendre le conducteur, le véhicule et l’environnement. Depuis les premières études qui portaient sur les dispositifs de contrôle de la circulation et la signalisation routière jusqu’aux études modernes portant sur l’envoi de messages textes aux conducteurs, l’utilisation de téléphones cellulaires et les composés pharmaceutiques hypnotiques sédatifs, les simulateurs sont été des outils de recherche de premier plan.

Les domaines des facteurs humains, de la recherche médicale, de la dynamique des véhicules, de la conception des routes et autres ont tous bénéficié des résultats obtenus grâce aux simulateurs. Scénarios et variables dépendantes. L’un des grands avantages est la possibilité de créer et de répéter la plupart des situations imaginables, ce qui permet de documenter les performances du conducteur.

Dans un simulateur, tous les aspects de l’environnement peuvent être contrôlés et les tests ou événements spécifiques auxquels le conducteur se soumet conduiront à la collecte des résultats de performance souhaités. Les conditions environnementales de la route telles que les conditions météorologiques, les schémas de circulation et la synchronisation des feux de signalisation peuvent toutes être contrôlées et répétées au cours de nombreux essais. Tout ce qui se trouve dans l’environnement simulé peut être mesuré en fournissant des mesures objectives et répétables qui ne peuvent être obtenues lors d’essais sur route.

Simuler le pilotage au service des entreprises

Dans le domaine de la recherche et du développement, les simulateurs et la technologie avancés qui y est appliquée sont très coûteux. D’abord, leurs exigences techniques et spatiales sont très élevées et ils ne sont pas produits en grandes séries, mais surtout développés individuellement sur demande. C’est pourquoi son développement comprend beaucoup d’efforts de recherche (c’est toujours coûteux).

Pour les raisons décrites ci-dessus, ils sont généralement développés
et conçu en coopération avec la recherche universitaire, les institutions, les instituts de recherche de l’État et les constructeurs automobiles.

Les simulateurs sont continuellement développés dans les la majorité des pays industriels dans le monde. Leurs description nécessiterait un livre entier, mais nous allors tout de même dégrossir le sujet.

Pour simuler les sensations réalistes, il est nécessaire de s’assurer que le conducteur est exposé aux spectres des mouvements réellement subis. Nous avons donc les effets de l’accélération et de la décélération mais aussi des forces centrifuges agissant sur le conducteur lorsque le véhicule tourne à gauche ou à droite.

Dans certaines plages limitées, il suffit de « tromper » le conducteur en balançant le véhicule à gauche et à droite selon les mouvements du volant mais aussi d’avant en arrière pour le cas des changements de vitesses.

En parallèle des applications pour la R&D, certaines entreprises privées ont lentement commencé à mettre en œuvre des simulateurs.

Par exemple, UPS a utilisé des simulateurs de formation pour compléter sa formation à la sécurité des conducteurs, et les résultats ont été positifs. Lorsque UPS a eu l’idée d’incorporer des simulateurs dans son programme de formation des conducteurs, elle s’est tournée vers une société privée équipée de simulateurs.

La formation est divisée en sections, chaque module étant axé sur un problème de sécurité particulier, et le programme virtuel complet pour UPS dure environ une heure. Lorsqu’ils ont mis en place les simulateurs, ils ont constaté une réduction de 38 % des accidents.

Un levier de vitesse, des pédales et un volant comme dans les véhicules mais plus encore…

On pourrait catégoriser les simulateurs en fonction des moyens mis en oeuvre. Certaines expériences ont besoin d’un volant, d’une boîte de vitesse et de pédaliers alors que d’autres nécessitent la caisse entière ! Voyons cela en détail.

Les simulateurs non interactifs

Au tout début de l’histoire de la recherche non interactive, les simulateurs étaient fréquemment utilisés. Les activités de recherche fondamentale n’ont pas nécessité de systèmes interactifs complexes des comportements. Elles se sont appuyées plutôt sur des scénarios prédéfinis.

Dans ce cas, la sensation réelle est généralement simulée avec l’utilisation du corps du véhicule ou d’une maquette et d’une projection de film. De tels systèmes de simulateurs sont encore utilisés principalement par les psychologues.

Les simulateurs virtuels (VR)

Les simulateurs virtuels sont en fait des simulateurs qui utilisent des lunettes virtuelles (la VR ou réalité virtuelle). L’avantage de cete technique est un niveau d’immersion élevée et des besoins en espace peu étendus.

Les simulateurs légers

Les simulateurs légers profitent du fait que le conducteur interagit habituellement avec l’habitacle. Cela permet de travailler sur l’optimisation du tableau de bord et des commandes en tentant de gagner de l’espace et du poids. Cce qui est crucial en conception automobile.

Les simulateurs entiers

Ces simulateurs sont composés de l’ensemble de la carrosserie (ou coupée partiellement en retirant les parties inutiles). Ils sont utilisés avec ou sans plateforme de mouvement.

Les simulateurs basés sur des plateformes de mouvement

Les simulateurs avec des indications de mouvement avancés sont basés sur plusieurs approches de construction. Comme il y a dans la plupart des cas un véhicule entier sur la plateforme, il faut que cette dernière puisse avoir les capacités de l’accueillir.

La plupart des simulateurs qui utilisent la maquette de carrosserie complète sont placés en haut de ce qu’on appelle un « hexapode ». Ces systèmes permet de simuler les mouvements suivant 3 axes de translation et 3 axes de rotation (donc un DOF de 6).

Leur principal avantage est que le véhicule peut bouger dans toutes directions. En revanche, leur portée et leur fréquence sont limitées en fonction de leur taille et de leur charge utile.

La structure de l’hexapode vient du domaine de l’aviation, qui peut sembler plus complexe (puisque l’avion est flottant dans l’air). Malheureusement, les simulations sont plus compliquées en raison de la liaison avec le sol par l’intermédiaire des roues.

A cause de ces contraintes techniques, l’hexapode n’est pas adapté à la simu automobile. Ces ecigences imposent que la caisse complète soit placée sur la plateforme mobile équipée par des actionneurs de vibration placés sous les moyeux.

Les systèmes sont équipés d’une très grande projection des images par des moniteurs géants. Puisque les écrans sont statiques et que la maquette est dynamique, cette configuration est nécessaire pour couvrir la vue entière du conducteur. La visualisation est souvent réalisée sous forme de dôme de projection ou une partie de celui-ci.

Quand le sim racing saisi l’occasion d’être pris au sérieux

Au début conçu pour le divertissement, le sim racing doit certainement sont succès grâce à l’évolution des graphismes au cours des années 2000. Les rendus étant plus beaux et attrayants, de plus en plus de joueurs ont pris au sérieux cette catégorie.

C’est ainsi que le divertissement rejoignit le monde de la compétition avec des titres de plus en plus réalistes d’un point de vue graphique. Sans oublier la baisse des coûts et l’augmentation de la qualité du matériel (volant, plateforme mobile, ect).

De nos jours, nul doute que le sim racing est considéré comme un « serious game » dans la mesure où il satisfait à des exigences venues de la R&D. En d’autres termes, toute oeuvre ludique de sim racing pour PC ou console peut être utilisé à des fins de formation ou de recherche dans des cas limités.

C’est ainsi que de plus en plus d’écuries automobiles de renom font appel aux cockpits de sim racing pour entraîner leurs pilotes et améliorer leurs bolides.

Dans quelle mesure les simulateurs professionnels sont-ils proches de la réalité ?

Les fans de sports automobiles, les passionnés et les joueurs ont beaucoup entendu parler ces dernières années du réalisme des simulateurs. Mais quelle est leur valeur en tant qu’outils de formation pour les pilotes, les équipes et les ingénieurs de haut niveau ?

Prenons l’exemple du centre technique Ford à Concord, en Caroline du Nord, pour aider la société dans ses programmes de développement de véhicules.

Le centre technique disposait à l’origine des simulateurs immersifs avancés du fabricant de simulateurs professionnels Ansible Motion. Les simulateurs avancés sont bien adaptés à la recherche sur l’aérodynamique et la suspension, deux domaines techniques qui sont au centre des intérêts de Ford. La marque vise à continuer à gagner des courses dans la série pro à laquelle elle participe : NASCAR, bolides de sport, et NHRA.

Le centre en a installé un deuxième « en 3D du monde réel » encore plus avancé. Les ingénieurs ont entrepris de relier les deux simulateurs afin que les conducteurs de Ford puissent se tirer la bourre entre eux.

Et plus encore… Par exemple, les conducteurs de NASCAR peuvent comparer le réglage des bolides en temps réel, s’entraîner mutuellement, et même résoudre les problèmes techniques. C’est un peu surprenant d’apprendre que les trois équipes NASCAR concurrentes de Ford travaillent ensemble sur les simulateurs et partagent également des données.

Les vrais véhicules utilisent la technologie Motec pour stocker toutes les informations sur la piste. Un des ingénieurs du centre technique a donc trouvé un moyen de faire en sorte que les simulateurs leur fournissent un fichier Motec, qui leur permet de comparer les données sur la piste directement aux données des simulateurs.

En effet, tout comme les amateurs de video games, nous avons constaté une amélioration presque exponentielle dans de nombreux domaines au cours de la dernière décennie : la réalité virtuelle, les graphiques 3D, le temps de réponse, le réalisme et l’expérience immersive globale des simulateurs professionnels ont suivi la même courbe d’amélioration.

Pour Ford, l’ajout d’autres simulateurs a également ouvert la porte au développement de véhicules de série, les ingénieurs utilisant désormais les machines trois à quatre jours par semaine. Pour les véhicules, les simulateurs permettent de gagner du temps et de l’argent. Vous avez besoin de tester une petite modification de la conception de la suspension ? Il suffit de programmer la modification dans le logiciel, de la « piloter » et en quelques heures, vous saurez si elle donne l’effet désiré.

Les ingénieurs disent qu’environ 50 % des gens qui essaient des simulateurs, y compris les pilotes professionnels, tombent malades ou sont désorientés dès les premiers essais jusqu’à ce que leur cerveau apprenne et accepte les différents ressentis comme étant normales.

Cependant, une fois que les très bons pilotes de simulateurs se sont habitués aux programmes, ils peuvent répéter leur comportement et « sentir » le véhicule simulé tout comme un pilote professionnel. Leur capacité à répéter des temps de tour rapides, combinée à la sophistication des ingénieurs qui peuvent maintenant se mettre au diapason, permet à l’équipe de mener des recherches valables en matière de développement de véhicules.

Cela leur permet de tester plus facilement et plus rapidement les plus petits changements de suspension et de configuration aérodynamique, ce qui fait des simulateurs un outil étonnant et indispensable dans les sports automobiles professionnels modernes.

En regardant les succès des équipes de Ford en NASCAR, GT et NHRA au cours des dernières années, vous aurez du mal à soutenir que le Ford Performance Tech Center et ses simulateurs n’ont pas fait leurs preuves. Mais si vous êtes bien classé dans le classement mondial en ligne de votre simulateur préféré et que vous n’avez jamais piloté sur un vrai circuit, vous risquez d’avoir une grosse surprise lorsque vous le ferez.


Vous avez un jeu de simulation de voiture de course sur l’épreuve reine du sport auto ? Voici comment construire des cockpits de sim racing pour la Formule 1. Installé derrière votre écran, à vous les réglages fins pour des sensations de conduite de voitures de sport d’exception.

Y-a-t-il des dangers dans les cockpits de sim racing ? Pas vraiment. Le système de jeu de voitures est conçu pour avoir une expérience de conduite sûre avec peu de réglages.

Envie de passer à un nouvel écran pour vos jeux de course de simracing sur PC ? Voici les meilleures astuces pour upgrader vos cockpits de sim racing

Sachez aussi que des cockpits de sim racing sont spécialement conçus pour iRacing. Chaque cockpit de simacing a ses spécificités en fonction des jeux de voiture du marché.

Si vous êtes débutant et que vous ne savez pas vraiment ce qu’est un cockpit de simulation… Ou que vous ne savez pas bien comment fonctionne un pédalier, découvrez notre dossier spécial sur les cockpits de sim racing.