Simulation
.
.
.
.
Simulateurs de vol

Fabrice au boulot sur son ordi ; c'est pas facile tous les jours !


Simuler le plaisir
janvier 2010
par Fabrice Gay

Jeux ou outils d'entraînement... les simulateurs de vol domestiques ont tellement progressé que voler en virtuel procure parfois des sensations excitantes. Autant que voler en vrai ? Peut-être pas. En revanche, vous ne volerez jamais en vrai comme en simulation. C'est garanti !



La simulation n'est pas née d'hier ; dédiée à l'apprentissage
du
vol, elle a démarré en France en 1910 avec
le ''tonneau Antoinette''..

La simulation : c'est pas nouveau
Un simulateur de vol est un système dans lequel un pilote réel est aux commandes d'un avion virtuel dont le comportement est obtenu par simulation. Les aviateurs, les compagnies aériennes ou l'armée, confrontés à la casse de matériel coûteux et parfois aux décès des élèves-pilotes, ont eu recours très tôt à la simulation à travers des machines étranges nommées ''entraîneurs''. Il s'agissait de simulateurs très simplifiés où l'élève répétait sur des commandes fictives les manoeuvres de base. On a toutefois toujours tenté de restituer le réalisme du vol. Un des premiers entraîneurs connu fut le ''tonneau Antoinette'' construit en France en plusieurs exemplaires par la société de Léon Levasseur en 1910. Il se composait d'un poste de pilotage monté sur une articulation multiaxe et était actionné manuellement en lacet, roulis et tangage. Le premier simulateur de vol moderne fut vraisemblablement le Link Trainer, conçu en 1929 par Edwin Link (fabricant d'orgues aux USA). Un cockpit reposant sur une articulation était mû par un dispositif électro-pneumatique commandé par le pilote. Un traceur reproduisait les mouvements de l'avion. L'élève était guidé par son instructeur à l'aide d'un interphone. Ce système fût très utilisé pour l'entraînement au vol aux instruments lors de la seconde guerre mondiale. Dès 1950, les calculateurs ont permis de définir des modèles de vol, d'abord analogiques, puis numériques afin de représenter plus fidèlement les Lois du vol. Le projet Whirlwind (MIT 1946) déboucha sur un calculateur numérique en temps réel pour la simulation des vols militaires. Tous ces dispositifs reposaient sur des vues réelles, pré-enregistrées puis restituées, quand il ne s'agissait pas de vues réelles ''in live''. Il fallu donc attendre 1970 pour que des images de synthèse générées par une machine permettent de SIMULER la réalité dans un monde VIRTUEL. Un premier pas vers le réalisme eut lieu dans les années 80, avec des surfaces 3D et des ombres reportées, puis un réalisme plus décisif apparut la décennie suivante avec la 3D texturée. Aujourd'hui, les simulateurs ''en cabine'' font partie intégrante de la formation et de l'entraînement des pilotes professionnels. Ils servent même au développement de nouveaux avions.


Evoluer en F-18 Hornet à quelques mètres de l'eau

sous le Golden Gate Bridge... Revivre la scène
magique du film Rock ; c'est possible en simulation !

Qu'est ce qu'un simulateur-jeu domestique ?
Le simulateur de vol est un logiciel qui permet de piloter un avion virtuel dans des conditions proches de la réalité. On peut y tenter des figures ou réaliser des exercices sans prendre de risque. Cela permet d'accumuler les heures de vol à très faible coût afin de dégrossir les bases de la technique de vol. Notons qu'il manque toutefois les sensations de vol : le ''feedback'', que même les accessoires spécifiques n'arrivent pas à restituer de façon réaliste. La simulation permet aussi d'entrer dans des mondes plus fantastiques pour y reproduire des vols historiques, tels que la traversée de la Manche sur un Blériot XI, des vols dangereux comme le survol de Paris, passer en Boeing 747 sous le Golden Gate Bridge, ou simplement dessiner des boucles dans le ciel avec un Extra 300. Pratiquement tout est possible ; tout est pilotable ; tout est faisable.



On ne se refuse rien avec un simulateur : même pas un petit

vol en hydravion. La justesse du comportement dans les
phases de transition est bluffante sur les deux logiciels.

A qui s'adressent les simulateurs ?
Pour utiliser un simulateur de vol, il faut posséder un ordinateur. Plus les simulateurs sont poussés, plus l'outil de restitution doit être puissant et moderne (donc récent), ceci afin de profiter de toutes les options graphiques. Un ordinateur antérieur à 2007 peut convenir si on accepte de faire quelques sacrifices sur les détails esthétiques, ce qui n'impacte en rien le réalisme de vol, mais rend la vue moins attrayante. Il faut en outre disposer de beaucoup de temps libre pour configurer et découvrir tous les raffinements des logiciels. Il faut aussi posséder une bonne dose d'imagination pour pallier le manque de sensation de vol et trouver la motivation de partir a l'assaut du ciel de pixels. L'investissement n'est pas élevé pour une utilisation basique : comptez une soixantaine d'euros pour le logiciel et une trentaine pour la manette joystick. Ce sont en revanche les achats différés de modules complémentaires (palonniers, décors plus détaillés, nouveaux avions...), qui peuvent faire grimper la facture.
Les simulateurs sont accessibles aux enfants ne pouvant pas encore piloter (Microsoft inscrit sur son boitier ''à partir de 3 ans''), mais aussi pour les adultes ne pouvant plus piloter a cause de l'âge, d'un handicap ou d'une incapacité financière.



Trois DVD pour Flight Simulator en version Gold ; six pour
X-Plane 9 ! Le premier est diffusé partout y compris en grandes

surfaces, le second uniquement dans les magasins spécialisés
ou par correspondance.

Plusieurs logiciels : deux leaders
Les deux principales forces en présence sont le mastodonte Flight Simulator X (FS-X) de Microsoft et sont challenger X-Plane 9 (X-P) de Laminar Research (et maintenant en version 10). Mais d'autres produits existent, encore distribués ou non, gratuits ou non, performants ou non, qu'on trouve auprès des distributeurs spécialisés ou d'occasion sur les sites ou les bourses en ligne. Citons Flight Unlimited sur PC et Mac (aviation générale) ; Fly sur Mac (OS) et PC (très jolis avions français de club) ; Lock On sur PC (jets militaires réalistes) ; Falcon 4.0 sur PC (jets militaires au réalisme poussé) ; Flanker 2.0 sur PC (combats aériens) ; IL-2 Sturmovik (seconde guerre mondiale) ; Flight Gear sous multi plate-formes (gratuit d'aviation générale civile, ardu). Reste que les deux modèles leaders bénéficient de développements tels qu'ils sont désormais hors d'atteinte de toute concurrence au plan technique.
Flight Simulator est riche d'une longue histoire. Créé en 1977 par SubLogic puis racheté en 1982 par le géant Microsoft qui pèse de tout sont poids pour le faire évoluer, il a fédéré au fil des versions un grand nombre d'utilisateurs dans le monde. Actuellement en version 10, il remplace FS 2004. On peut le trouver dans tous les points de vente de logiciel au prix de 60 euros en version Gold (3 DVD avec l'extention ''Accélération'') et 44 euros en version Deluxe (2 DVD sans l'extention). La version Gold contient 24 aéronefs, une cinquantaine de missions et une quarantaine de villes et d'aéroports détaillés. Le logiciel de Microsoft est destiné uniquement aux possesseurs de PC sous Windows XP ou Vista ; la configuration la plus puissante possible étant conseillée. Après une décennie de développement, X-Plane est devenu le concurrent de FS. Ce qui n'était au départ qu'un exercice programmé par un étudiant en mécanique des fluides, s'est enrichi au fil du temps, notamment sous la pression des utilisateurs devenus fans. Laminar Research est une entreprise à taille humaine d'une demi douzaine de personnes, derrière le charismatique Pdt Austin Meyer. X-Plane 9 est distribué comme mise à jour de X-plane 8 Revolution. Sa diffusion est plus confidentielle que celle de FS. Il est vendu lui aussi 60 euros avec une trentaine d'aéronefs et un module pour créer ses propres avions. Il tient sur 6 DVD et fonctionne aussi bien sur PC que sur Mac, ainsi que sur des configurations modestes.
Les deux simulateurs proposent sensiblement les mêmes services comme un grand choix d'appareils, la gestion du vol VFR, de la radio-navigation, une météo aléatoire ou réelle à partir de données METAR en temps réel sur le net. On peut aussi survoler la quasi totalité de la planète, pour peu que l'on ne soit pas trop regardant sur les détails (vous ne trouverez pas votre maison). Le rendu des reliefs est suffisant pour reconnaître le Mont-Blanc ou les côtes de Bretagne. Si vous voulez des scènes détaillées, trois solutions s'offrent à vous : acheter des modules à des éditeurs tiers ; télécharger des modules gratuits sur le net (souvent de qualité inégale) ; ou bien s'armer de patience et créer soi-même des modules, ou scènes. Pour ceux qui veulent voler à plusieurs, il est possible de se retrouver sur le réseaux pour former des patrouilles. Enfin si les défis vous tentent, FS et X-P gèrent les pannes aléatoires ou programmées, afin de transformer un vol de routine en aventure palpitante. Vous pourrez ainsi tenter de vous posez avec le train partiellement sorti, un feu moteur ou les ailerons bloqués (et bien d'autres ''petits'' ennuis). Le choix des avions livrés avec chacun des simulateurs est correct pour couvrir tout les domaines : avions de tourisme, liners, ULM, hélicoptères, hydravions, avions de chasses. Cependant si vous voulez voler sur un appareil précis de votre choix, vous devrez, comme pour les scènes, les ajouter ultérieurement.



La manette est l'accessoire de base indispensable
pour voler en presque réalisme. Un modèle comme

la Logitech Extreme 3D Pro est un produit correct
pour moins de 40 euros.

Matériel requis
Flight Simulator réclame un ordinateur de très grande puissance. A sa sortie en 2006, il exigeait une configuration inexistante à l'époque pour donner son plein rendement. Aujourd'hui, seules les plus grosses configurations permettent de régler les curseurs de toutes les options sur leur niveau maximal. Contrairement aux revendications publicitaires des deux éditeurs, il semble qu'un processeur DuoCore II cadencé à 2.6 GHz, avec 2 Go de RAM et une carte graphique de 512 Mo représentent la configuration minimale pour obtenir une simulation performante et agréable à l'oeil. Bien sûr FS-X fonctionne sur des ordinateurs moins puissants, mais au prix d'une restitution dégradée et d'une perte de la fluidité. Comme nous l'avons déjà exposé, FS-X ne fonctionne pas sur Macintosh natif, sauf à démarrer un Mac-Intel sous Windows. X-Plane requiert une configuration plus modeste car il est plus orienté vers le réalisme de vol que les raffinements graphiques, coûteux en temps-machine. Vous pourrez le faire tourner correctement sur un ordinateur plus ancien (antérieur à 2006) ou un portable. X-Plane sera aussi le seul choix des utilisateurs de Macintosh ou de Linux. Si vous n'êtes pas sûr de votre matériel (ou de vous), il est possible -avant d'acheter- de charger les deux logiciels en version démo. Vous trouverez Flight Simulator sur www.microsoft.com/france/jeux/flightsimulatorx/downloads.html et X-Plane sur www.x-plane.com/pg_downloads.html. Si rien n'oblige à s'équiper de matériel autre qu'une manette conventionnelle de jeu (encore que certains se débrouillent très bien au clavier et à la souris), il existe deux compléments agréables : la manette à retour de force (seulement pour FS, X-P ne gérant pas cette fonction) et les palonniers.



Installer la carte mondiale de X-PLane réclame de l'espace DD.

Installation
Flight Simulator est d'une installation aisée, en quelques clics. Comptez environ 45 minutes d'attente de chargement selon l'ordinateur. Le logiciel avec la couverture totale de la planète nécessite 14 Go d'espace libre sur le disque dur. Comme toujours, prévoyez large pour éviter d'approcher des limites physique du disque. Une fois l'installation terminée, le DVD n'est pas nécessaire pour utiliser le simulateur. Il faut en revanche s'enregistrer auprès de Microsoft par internet ou par téléphone. C'est le mode de sécurité choisi par l'éditeur pour éviter la duplication ou les installations multiples. Si le temps de chargement de X-Plane est à peu près équivalent, la couverture totale de la planète est plus gourmand en mémoire. Comptez 70 Go auxquels il convient toujours d'ajouter une marge de plusieurs Go. Contrairement à FS-X, X-P accepte les chargements partiels. Dans ce cas, l'installation minimale ''pèse'' 2,4 Go pour le logiciel proprement dit, auxquels vous ajoutez environ 1 Go par million de kilomètres carrés supplémentaires (bloc de 1000 x 1000 km). Après l'installation de X-P, il est conseillé de faire une mise à jour (sur internet). Laminar Research a choisi de ne pas protéger son logiciel, estimant que le mode contributif des utilisateurs garantit par nature leur honnêteté. Il faut toutefois engager le DVD du logiciel dans le lecteur de l'ordinateur pour lancer l'application.



L'installation idéale

Pour réduire au maximum les temps de chargements -sur un PC Windows-, il est fortement recommandé d'installer le logiciel et les scènes sur un disque dur différent de celui contenant le système actif (C:). Et surtout, penser à défragmenter le disque avant l'installation du logiciel.


Jour de pluie au Touquet ; un réalisme poussé grâce à un add-on.

Add-on : scènes et avions
Il existe un grand nombre de sites dédiés à Flight Simulator. Trouver un add-on (ajout) pour votre aérodrome de prédilection ou l'avion de vos rêves est facile. Les produits payants sont en général de bonne qualité et exempts de défaut. Il en va autrement avec les add-on gratuits. On trouve du meilleur comme du pire. Au rang des meilleurs, les incontournables sites comme les francophones www.rikoooo.com ou www.flight-simulator-world.org ne posent pas de problème. Vous pouvez tomber en revanche sur des scènes mal réalisées, ou des avions incomplets, aux fonctionnalités restreintes. Sans parler des bugs ou des conflits toujours possibles. X-Plane étant moins diffusé, la base des ajouts dépend principalement d'un grand nombre de fans du logiciel, et beaucoup sont de qualité correcte. Pour débuter la collection d'appareils qui va remplir votre hangar virtuel, le site www.x-plane.org est une référence. Il ne nécessite qu'un enregistrement rapide et gratuit pour accéder à tous les téléchargements. Le site www.x-plane.fr offre un forum où il est facile de trouver des informations. Pour les scènes françaises, rendez-vous chez http://xpfr.scenery.dtccorp.org.
Les deux simulateurs peuvent être modifiés avec l'ajout d'utilitaires qui permettent d'améliorer l'expérience de vol. Les meilleurs exemples sont le suivi en vol sur Google-Earth (par exemple sur un 2e écran) ou la préparation virtuelle de plans de vol.



Le tableau de bord de gestion des pannes sur X-Plane est

comme les autres registres : pas très convivial. L'interface
homme-machine est beaucoup plus agréable sur FS-X.

Mise en route des jeux
Suivant la configuration de votre ordinateur, il faut une à deux minutes pour charger l'application et la scène de départ (qu'on peut mémoriser à la fin du dernier vol). Force du marketing Microsoft oblige, la présentation de FS-X est un modèle du genre : logiciel en français (pour les jeux achetés en France), manuel d'une vingtaine de page et carte de référence rapide aux touches les plus usuelles. L'utilisateur est accompagné dans ses premier pas en simulation. Pour X-plane, la version française que l'on trouve (moins facilement) dans les magasins d'informatique, propose un boitier plastique et une documentation très succincte traduite en plusieurs langues dont le français. Il convient de noter que les menus du logiciels ne sont pas toujours bien traduits, que les traductions comportent des fautes d'orthographe, que les menus sont parfois abscons et que quelques traductions manquent... Si d'un premier abord la configuration de X-plane peut dérouter les débutants par son interface austère, elle s'avère plus pratique à l'usage. Encore une fois FS-X, fort d'une compatibilité absolue Windows, offre une navigation dans les menus complète et agréable à l'oeil. Reste que dans les deux cas, il faudra des heures et de nombreux essais pour comprendre l'impact de chaque changement et pour affiner les réglages.



Piloter un avion exceptionnel en toute décontraction, c'est un
provilèges qu'offrent les simulateurs.

Aucune contrainte
Les deux simulateurs autorisent des vols réalistes ou fantaisistes. En effet on peut laisser libre cours à l'imagination, sans contrainte, voler sur des appareils d'exception ou historiques, parcourir des cieux lointains et braver toutes les règles de sécurité... Mais les puristes peuvent aussi respecter scrupuleusement la réglementation d'un vol transcontinental, avec radio-navigation et respect du trafic alentour, ou tenter des vols complexes par météo dégradée. Bref, le ludique prend bien des aspects avec les deux logiciels. Flight Simulator intègre un didacticiel ludique pour acquérir les bases du pilotage. Il permet également d'accomplir des missions variées de force progressive. Cela commence par le décollage, les tours de piste, la voltige, la radio-navigation, l'intégration en circuit, les cascades, les missions de sauvetage... Chaque mission réussie apportera une récompense à votre pilote virtuel. Mais ne vous y trompez pas : certaines missions exigent doigté et compétences. X-Plane ne possède pas de didacticiel. La découverte du jeu est donc presque totalement empirique. En revanche, les outils qui le composent sont plus aboutis et permettent des expériences inédites. A commencer par Plane Maker qui permet de construire un aéroplane. Là, pas de limite ! ULM turbo de 300 tonnes de poussée ; 747 à décollage vertical ; autogire birotor... Tant que votre cerveau peut créer, le logiciel suivra. Reste à tester en vol vos créations ; pas de problème, les modes indestructibles offensent la nature, mais sauvent les pilotes virtuels. Ce logiciel propose aussi des situations de départ intéressantes comme le largage à partir d'un B-52 (pour les X-15 et X-1), la rentrée en atmosphère en navette, le remorquage de planeur, le largage d'eau à partir d'un Canadair... Toujours au chapitre du fun, l'application répondant à un modèle de vol calculé en temps réel à partir de paramètres donnés par l'utilisateur, les vols en atmosphère et sous gravité réduites sont rendus possibles. Vous pourrez ainsi vous balader sur Mars de façon réaliste (ceux qui y ont été vous le confirmeront... dans mille ans !). Bref, beaucoup plus de fun avec X-Plane, mais au prix d'un apprentissage long et difficile.


10 points de comparaison

trafic aérien
vol à plusieurs
gestion des pannes
reflets sur le fuselage de l'avion
enregistrement vidéo d'un vol
ombres des nuages sur la terre
risque aviaire réel
reflets miroir sur piste humide
vol spatial
centre d'apprentissage

(1) ardu à mettre en oeuvre
(2) les oiseaux de FS sont décoratifs

X-Plane 9

non
oui (1)
oui
non
oui
oui
oui
non
oui
non




FS-X

oui
oui
oui
oui
non
non
non (2)
oui
non
oui





Affichage des vecteurs qui composent le modèle de vol sur
X-Plane. La simulation est réelle puisque prenant en compte des

paramètres individuels et non des Lois de références globales.

Comparatif technique
La principale différence entre Flight Simulator et X-Plane réside dans les modèles de vol. X-plane se veut plus réaliste car chaque élément de l'avion est pris en compte pour établir le modèle de vol. Une niche à chien avec un moteur volera avec le profil aérodynamique résultant de sa forme géométrique. Les paramètres pris en compte sont nombreux et réels. Ainsi la vitesse, l'altitude-pression ou la température influent-elles sur le comportement en vol, notamment la portance. En ceci X-Plane peut réellement être qualifié de simulateur. La très sérieuse FAA a d'ailleurs certifié X-Plane pour la partie logicielle des simulateurs de formation des pilotes professionnels. FS-X utilise quant à lui des fichiers de description du vol indépendants des paramètres contextuels de l'aéroplane. Ainsi, notre niche à chien volera comme un 747 si on lui lie le fichier descriptif du gros porteur, ou comme un planeur si on choisit un tel type de fichier descriptif. Et pourtant... Tant qu'on reste dans le domaine des aéronefs conventionnels et répandus, les modèles pré-établis de FS-X restent suffisamment réalistes pour que même des pilotes exigeants s'en satisfassent largement. La librairie graphique d'X-Plane est basée sur OpenGL, ce qui lui permet de s'exporter sur les plates-formes Mac OS X, Windows et Linux, alors que FS-X utilise DirectX en version 9 sur Windows XP et 10 sur Vista. Seul Vista pourra donc tirer le meilleur des graphismes époustouflants de Flight Simulator. Justement l'apparence, parlons-en. Les fans de chaque logiciel plaident pour leur paroisse. Pour être parfaitement objectif, il faut bien admettre que certains points du globe, certaines montagnes ou villes sont mieux réussies sur l'un et inversement pour d'autres points caractéristiques. Bien malin qui pourra dire si l'un l'emporte en globalité.

Impact de la qualité des détails sur la fluidité d'image


Vol en montagne (relief + arbres)
Qualité

basse
moyenne
haute
X-Plane 9

220 i/s
140 i/s
90 i/s
FS-X

280 i/s
185 i/s
22 i/s


Survol urbain (sol plat + bâtiments)
Qualité

basse
moyenne
haute
X-Plane 9

146 i/s
70 i/s
23 i/s
FS-X

415 i/s
131 i/s
13 i/s
i/s : résultats en images par seconde
Conditions de test : pross. Core II Duo 3 GHz ; carte Nvidia 8800GT


En basse qualité Flight Simulator conserve une très bonne définition et une fluidité excellente. Si on accentue la qualité et on pousse les détails, la fluidité baisse. A chacun de trouver le bon équilibre, sachant que les performances de l'ordinateur sont prépondérantes pour obtenir un bon rendu. X-plane se singularise par une bonne conservation de la fluidité malgré la masse des détails requise. Il est a noté que le rafraichissement des écrans LCD est généralement de 60 images par seconde. En conséquence un score supérieur à 60 ne change en théorie rien à la fluidité (pour rappel, un film de cinéma est projeté en 24 images/seconde). On notera aussi l'impact des bâtiments et autres éléments du décors sur la fréquence de restitution. La complexité d'un paysage urbain fait ''tomber'' FS-X en dessous de 10 i/s par moment.


Photos et illustrations


Piloter un pendulaire au raz des immeubles... Voilà de la simulation récréative qui ne porte pas atteinte à la sécurité des biens et des personnes ! Le pendulaire Air Création add-on est plutôt sympathique à regarder.


En add-on sur les deux logiciels, les autogires font maintenant partie du décor en simulation. La vols sont plus réalistes avec X-Plane.


Les tableaux de bords sont fonctionnels sur les deux logiciels. On peut de plus trouver des add-on pour personnaliser son appareil.


La gestion des oiseaux est réelle sur X-Plane avec impacts et dégradations. Les oiseaux sont seulement décoratifs sur FS-X.


A Chicago, la restitution visuelle du décor est pauvre sur FS-X. Ce n'est pas le cas pour toutes les villes ; certaines sont bien représentées.


Scène de montagne très réussie avec un Piper aux qualités de vol impressionnantes sur FS-X. La météo aléatoire rend les choses encore plus réalistes... Palpables.


Météo dégradée.


Météo dégradée.


A l'origine, les simulateurs ressemblaient aux cabines modernes d'entraînement pour les pilotes commerciaux.

.
.
.
.