Comment concevoir un planétarium

Les planétariums sont des environnements immersifs véritablement fascinants. En tant que théâtres sous dôme, ils stimulent la perception humaine d'une manière qu'aucune autre architecture ne peut égaler. On parle beaucoup de l'expérience immersive de la réalité virtuelle, mais le planétarium demeure l'espace virtuel collectif par excellence : cet environnement immersif où nous nous rassemblons pour apprendre et être transportés vers des galaxies « lointaines, très lointaines ».

La conception d'un planétarium est également un défi mathématique, tant sur le plan architectural qu'audiovisuel. Pendant des décennies, la technologie des planétariums n'était guère plus sophistiquée qu'un projecteur à sténopé. Il suffisait de placer le projecteur sphérique, ou « boule à étoiles », au milieu d'un public disposé en cercle pour projeter le ciel nocturne sur le dôme. Cela fonctionnait bien pour représenter le ciel tel qu'il apparaît à un observateur terrestre.

Cependant, créer une expérience sphérique en couleur du cosmos à partir de points de vue variables a nécessité de la puissance de calcul et la conception assistée par ordinateur (CAO). En 1997, Myles Gordon, vice-président de l'éducation au Musée américain d'histoire naturelle, et Carter Emmart, directeur de l'astrovisualisation, ont transformé l'industrie des planétariums lorsqu'ils ont décidé d'intégrer leurs données scientifiques numérisées dans un projecteur numérique. J'ai eu le privilège d'être consultant pour l'AMNH lors du processus de refonte du Planétarium Hayden. La technologie numérique a offert l'opportunité de rapprocher le public du dôme pour voyager à travers une simulation dynamique du cosmos. L'œil humain possède un champ de vision d'environ 190 degrés à l'horizontale et 120 degrés à la verticale. Le planétarium Hayden réaménagé à l'AMNH offre une immersion de 360 degrés sur 160 degrés. Il a été qualifié de plus grand simulateur de réalité virtuelle au monde.

Concevoir de l'intérieur vers l'extérieur

Concevoir une technologie audiovisuelle immersive consiste à développer une expérience en partant de la perspective du spectateur. Un architecte, lui, conçoit en partant du bâtiment vers l'intérieur. Lorsque les concepteurs planifient des théâtres immersifs, ils pensent en termes de formes géométriques et d'espaces : une sphère dans une sphère, une sphère dans un cube, un tore incliné dans un cube, et ainsi de suite. Plus la géométrie est complexe, plus l'intégration de la technologie, de la circulation de l'air, des sièges, des sorties et des entrées devient ardue. Vous avez généralement affaire à une section de sphère à l'intérieur d'une enveloppe carrée, ce qui laisse de petits coins où il faut loger l'équipement. C'est pourquoi il est si important que les architectes et les ingénieurs travaillent main dans la main sur ces projets, en élaborant un modèle commun.

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Comment concevoir un planétarium ? Voici les éléments essentiels.

Pour une expérience totalement immersive, nous devons établir un ensemble de principes qui partent du point de vue du public et organisent l'espace en fonction de l'emplacement de l'entrée, de la sortie, de l'inclinaison et de l'endroit où placer l'équipement pour minimiser les perturbations visuelles. Chaque théâtre raconte une histoire différente. On ne peut pas simplement demander : « Quel angle d'inclinaison est le plus efficace ? » Il faut effectuer un travail approfondi pour déterminer la forme, l'inclinaison et les dimensions optimales en fonction du contenu qui sera diffusé et de l'espace qui l'accueillera. Voici quelques éléments de conception d'un planétarium :

Acoustique et éclairage

Les espaces sphériques produisent ce que l'on appelle l'effet de dôme. Un dôme est un réflecteur sphérique qui concentre la lumière, à l'instar d'un phare. Il en va de même pour le son. Un son capté dans une partie du dôme peut être entendu de manière focalisée dans une autre. C'est pourquoi nous utilisons un écran en aluminium perforé doublé d'un matériau acoustique, afin que l'audio entrant dans le dôme ne soit pas renvoyé ailleurs. Un transfert sonore entre les sièges reste possible, permettant d'entendre une conversation depuis l'autre bout du planétarium, ce qui peut être partiellement compensé en choisissant une masse acoustique adaptée pour les finitions intérieures, notamment le rembourrage des sièges.

Par ailleurs, la lumière peut être captée et créer un « halo » sur le dôme. Le vert est particulièrement problématique en raison de sa position dans le spectre chromatique, et les panneaux de sortie sont généralement verts. C'est pourquoi nous essayons de placer ces panneaux loin du bord de l'écran et privilégions, lorsque la réglementation locale le permet, des panneaux rouges plutôt que verts. Lors de la conception d'une salle, il est impératif de prendre en compte ces éléments.

Systèmes d'extinction automatique

L'emplacement des sprinklers constitue un autre défi dans la conception d'un planétarium. La réglementation impose généralement des sprinklers au plafond, mais s'ils traversaient l'écran, ils en gâcheraient l'effet. Si l'on ajoute à cela les exigences de distance entre les sprinklers et les occupants, la difficulté est réelle. Au Morrison Planetarium de la California Academy of Sciences, nous avons collaboré avec un expert en sécurité incendie pour spécifier des sprinklers dotés de jets capables de propulser l'eau suffisamment loin pour atteindre le public.

Ventilation

La circulation de l'air dans les dômes est problématique car, tout comme pour les sprinklers, il est impossible de placer des grilles de ventilation au milieu de l'écran, et laisser l'air passer à travers un écran perforé finit par le tacher avec le temps. Il est pourtant crucial d'assurer une bonne ventilation dans une salle immersive, car cela aide à atténuer le conflit sensoriel. Lorsque vous êtes dans un train et que celui d'à côté démarre, vous ressentez ce conflit. C'est ce qui peut provoquer des nausées dans un environnement immersif. Il existe une courbe de réponse selon laquelle le refroidissement de l'air réduit ces malaises. Si vous êtes assis dans un avion sur le tarmac, vous entendrez la climatisation se mettre en marche juste avant le décollage. C'est pour que les passagers se sentent moins nauséeux. Les parcs d'attractions utilisent également cette technique pour leurs manèges. Nous travaillons avec des ingénieurs en génie climatique pour concevoir un flux d'air qui circule au-dessus de la tête des spectateurs afin d'offrir un confort optimal. Si vous concevez une expérience de réalité virtuelle immersive pour un environnement professionnel, ce point sera tout aussi important.

Inclinaison du dôme

Les anciens planétariums étaient calqués sur la « sphère céleste », imitant le ciel nocturne. Ils étaient donc de niveau par rapport au public. Pour obtenir un champ de vision suffisamment large, il fallait laisser un espace de 2 à 2,5 mètres entre la tête des spectateurs et le bord de l'écran. Le public avait l'impression de regarder « dans » quelque chose, ce qui brisait l'illusion d'immersion totale.

J'ai abordé la conception de planétariums après avoir travaillé sur des simulateurs d'hélicoptère, dont le point de vue est très différent. Dans un simulateur, le pilote est assis et regarde vers l'avant, face à un hémisphère incliné représentant l'horizon. Le champ de vision occupe tout l'espace visuel du pilote, ce qui permet une immersion quasi totale. Grâce aux technologies audiovisuelles numériques, les planétariums ont évolué vers une inclinaison qui rapproche l'horizon du public. Lorsque nous avons conçu le Morrison Planetarium de la California Academy, nous avons intégré l'écran, l'architecture et la technologie plus étroitement que jamais. Le public est assis avec une inclinaison de 30 degrés, face à un écran hémisphérique de 165 degrés (voir le plan de coupe). C'est pourquoi il est considéré comme l'une des expériences les plus immersives au monde.

Dans l'univers des environnements immersifs, il y a une place à la fois pour les casques de réalité virtuelle et pour les planétariums. Un espace immersif repose sur le partage de l'expérience. On peut réellement collimater l'image pour ressentir la profondeur et la distance. Vous n'êtes pas encombré, l'expérience est donc plus naturelle. Mais si vous souhaitez examiner l'ingénierie d'un espace en détail, un casque est idéal. Nous sommes à l'aube d'une fusion incroyable entre la technologie et les environnements bâtis, tant sur le plan de la conception que de l'expérience, qui nous mènera vers des lieux que nous ne pouvons même pas imaginer.