Seeds

Voir l'invisible // To see the invisible

Seeds est une expérience de réalité virtuelle qui vous transporte à la découverte d’un élément essentiel à la vie sur terre : l’azote.

Plongé.e.s au cœur d’une ferme de permaculture, vous suivrez le cycle complexe de cet élément.
Ce cycle est un des témoins les plus représentatifs des déséquilibres de l’agriculture aujourd’hui. Montrer et raconter celui-ci est un moyen de mettre en lumière la protection et la régénération des écosystèmes, fondamentales pour notre avenir collectif, plus particulièrement ici dans le cas de l’agriculture.
Nous confrontons ces problèmes à travers une expérience de réalité virtuelle afin de reconnecter le public à la nature, d’une manière singulière.

Nous sommes convaincues que la compréhension de la nature et notre reconnexion à celle-ci est un des éléments clés de ce monde en transition.

Seeds explore le dialogue entre les mondes réel et virtuel en intégrant au cœur de l’expérience la version numérique d’une véritable ferme de permaculture se situant à Rennes (France). A l’aide d’un scanner laser LIDAR nous avons fait entièrement scanner la superficie de la ferme, créant ainsi sa copie virtuelle en 3D sous forme de nuage de points.

Seeds is a virtual reality experience that takes you on a journey to discover an essential element for life on Earth: nitrogen.

Immersed in the heart of a permaculture farm, you will follow the complex cycle of this element. This cycle is one of the most representative signs of the imbalances in agriculture today. Showing and telling this story is a way to highlight the protection and regeneration of ecosystems, which are fundamental to our collective future, particularly in the context of agriculture. We address these issues through a virtual reality experience to reconnect the audience with nature in a unique way.

We are convinced that understanding and reconnecting with nature is one of the key elements in this world in transition.

Seeds explores the dialogue between the real and virtual worlds by integrating into the heart of the experience a digital version of a real permaculture farm located in Rennes (France). Using a LIDAR laser scanner, we scanned the entire area of the farm, creating its virtual 3D replica in the form of a point cloud.

Contexte - Technique

Réalisé dans le cadre de deux cursus universitaires consécutifs, l’un en France (Master NUMIC - Numérique et Médias Interactifs pour le Cinéma et l'Audiovisuel à l'Université de Rennes2-France), et l’autre au Canada (DESS en Arts, Créations et Technologies à l'Université de Montréal), Seeds est un projet mené en binôme avec Ombeline Vautelet.

Seeds est une expérience de réalité virtuelle poétique, imaginée d’après un double postulat contemporain : L’humanité témoigne aujourd’hui d’un détachement de la nature, en se rapprochant de plus en plus des nouvelles technologies ; Nouvelles technologies qui, par leur existence, participent entre autres à l’exploitation non réversible des ressources naturelles.

Nous proposons donc de répondre à la problématique suivante :

Par quels moyens peut-on sensibiliser véritablement le public à l’écologie au sein d’une installation utilisant les technologies immersives ?

Les questions écologiques étant vastes, nous avons choisi de nous rapprocher de l’agriculture, et des nouvelles méthodes et connaissances autour de celle-ci, que l’on peut retrouver en agroécologie ou encore en permaculture. Nous avons commencé un partenariat avec la ferme de permaculture de Rennes, afin d’avoir un suivi de fond sur ce que l’on raconte dans notre projet.

L’expérience Seeds invite un.e specta(c)teurice au sein d’une ferme de permaculture, à suivre un atome d’azote dans un cycle complet : de l’air vers la terre, puis de la terre vers l’air.

Nous avons eu la chance de pouvoir scanner la ferme de permaculture à l’aide d’un scanner LiDAR, gracieusement prêté par les géomètres rennais de Quarta. Ce sont en tout 125 millions de points que nous avons optimisés, animés, et colorés afin de les afficher grâce au moteur Unity3d, en VfxGraph (encore très récent lors du projet), moteur de particules GPU, pour rendre le tout visualisable en VR, avec un leap motion.

Created as part of two consecutive university programs, one in France (Master NUMIC - Digital and Interactive Media for Cinema and Audiovisual at the University of Rennes2, France), and the other in Canada (DESS in Arts, Creation, and Technologies at the University of Montreal), Seeds is a project carried out in collaboration with Ombeline Vautelet.

Seeds is a poetic virtual reality experience, inspired by a dual contemporary premise: humanity today is witnessing a detachment from nature as it becomes increasingly involved with new technologies, which, in turn, contribute to the irreversible exploitation of natural resources.

We propose to address the following issue:

How can we effectively raise public awareness about ecology within an installation using immersive technologies?

As ecological issues are vast, we chose to focus on agriculture, specifically on the new methods and knowledge around it, such as agroecology and permaculture. We began a partnership with the permaculture farm in Rennes to ensure in-depth accuracy in what we portray in our project.

The Seeds experience invites the viewer into a permaculture farm, following a nitrogen atom through a complete cycle: from the air to the earth, and back to the air.

We were fortunate to scan the permaculture farm using a LiDAR scanner, generously loaned by the geometers of Quarta in Rennes. A total of 125 million points were optimized, animated, and colored to be displayed using the Unity3D engine, in VfxGraph (still very recent at the time), a GPU particle system, to make the experience viewable in VR, with the aid of a Leap Motion controller.

Installation

Lors de la présentation de notre soutenance, nous avions deux ordinateurs : l'un gérant les trois projecteurs : un au sol et deux au mur, affichant la ferme de permaculture en temps réel. Une kinect au plafond reliée à Touchdesigner envoyait la position des spectateurices à Unity en OSC, pouvant alors repousser les particules en marchant.
Au mur, devant la ferme de permaculture, un atome d'azote semblable à celui que nous suivons dans l'expérience de VR, flotte face à nous, palpitant lentement.
Cette palpitation était déterminée par la fréquence cardiaque de la personne portant le casque, qui était équipée d'une montre connectée en bluetooth au même pc avec un patch processing.
Le second ordinateur était chargé de l'expérience de réalité virtuelle, diffusée sur un Oculus Quest1, avec ses beaux noirs <3. Une "state machine" permettait de gérer l'avancement de l'expérience de VR et de communiquer en OSC au pc de projection l'état dans lequel se trouvait la ferme, changeant son aspect et ses couleurs. Ce pc diffusait également un serveur web pour le contrôle manuel des états OSC via une tablette.
Non connectés dans la salle, se trouvait un diffuseur d'odeurs de forêts, ainsi qu'une musique atmosphérique (The Come Down par Moby)

During the presentation of our defense, we had two computers: one managed the three projectors — one on the floor and two on the walls — displaying the permaculture farm in real-time. A Kinect on the ceiling connected to TouchDesigner sent the position of the viewers to Unity via OSC, allowing the particles to be repelled by the viewers' movement.

On the wall, in front of the permaculture farm, a nitrogen atom, similar to the one we follow in the VR experience, floats before us, slowly pulsating. This pulsation was determined by the heart rate of the person wearing the headset, who had a connected smartwatch paired via Bluetooth with the same PC through a Processing patch.

The second computer was responsible for the virtual reality experience, streamed to an Oculus Quest1, with its beautiful blacks <3. A "state machine" managed the progress of the VR experience and communicated the state of the farm to the projection PC via OSC, altering its appearance and colors. This PC also hosted a web server for manual control of the OSC states through a tablet.

In the room, not connected, there was a forest-scent diffuser and atmospheric music (The Come Down by Moby) to further immerse the audience in the experience.

Perma G'Rennes et la Permaculture

.01 Perma G’Rennes

Perma G’Rennes est une micro-ferme maraichère en permaculture créée en 2016 sur la Prévalaye à Rennes par Mikael Hardy.
De formation naturaliste, Mika a travaillé pendant quinze ans dans le domaine de l’étude et de la protection de la nature. Il a ensuite exercé pendant cinq ans sur une ferme en polyculture/élevage avec les principes de la permaculture. Mika organise et anime également des formations de permaculture et se trouve chaque mercredi au marché du Mail à Rennes.
Avec ce projet, l’idée est de cultiver sur une petite surface d’un hectare en ayant recours le moins possible aux énergies fossiles, autrement dit en faisant tout à la main. Cela permet une densification et une diversification de la production.
L’objectif économique d’un tel modèle est d’atteindre l’autosuffisance alimentaire avec une petite production de qualité permettant de se rémunérer de manière viable.

Perma G’Rennes is a small-scale permaculture farm created in 2016 on the Prévalaye in Rennes by Mikael Hardy. With a background in natural sciences, Mika worked for fifteen years in the study and protection of nature. He then spent five years on a polyculture and livestock farm, applying permaculture principles. Mika also organizes and leads permaculture workshops and can be found every Wednesday at the Mail market in Rennes. The idea behind this project is to cultivate a small area of one hectare while minimizing the use of fossil fuels, meaning everything is done by hand. This approach allows for a denser and more diversified production. The economic goal of such a model is to achieve food self-sufficiency with a small, high-quality production that allows for viable remuneration.

.02 La permaculture

.02 Permaculture

Théorisée par les australiens Bill Mollison (biologiste) et David Holmgren (essayiste) la permaculture est une méthode de conception d’écosystèmes humains qui s’inspire de la nature et de son fonctionnement (biomimétisme).
Elle prend en considération la biodiversité de chaque système et repose sur trois piliers fondamentaux : prendre soin de la terre, prendre soin des humains et distribuer les ressources équitablement.
Mais la permaculture ne se réduit pas à l’agriculture. Elle peut aussi s’appliquer à toutes les formes durables d’installations humaines par exemple dans les domaines des énergies renouvelables, de l’éco-construction ou encore des villes en transition.
Dans son Introduction à la permaculture, Bill Mollison écrit que « le but est de développer des modes de vie et de fonctionnement qui ne nuisent pas à l’environnement et qui soient viables économiquement, qui subviennent à leurs propres besoins, qui n’abusent ni des humains ni du vivant, qui ne polluent pas la terre ».

Theorized by Australians Bill Mollison (biologist) and David Holmgren (essayist), permaculture is a method of designing human ecosystems inspired by nature and its processes (biomimicry). It takes into account the biodiversity of each system and is based on three fundamental pillars: taking care of the earth, taking care of people, and distributing resources equitably. But permaculture is not limited to agriculture. It can also be applied to all forms of sustainable human settlements, such as renewable energy, eco-construction, or cities in transition. In his Introduction to Permaculture, Bill Mollison writes that “the goal is to develop ways of living and functioning that do not harm the environment and are economically viable, that meet their own needs, that do not abuse humans or living beings, and that do not pollute the earth.”

.03 L’azote

.03 Nitrogen

Composant majoritaire de l’atmosphère terrestre sous forme de diazote (78 %), l’azote est un élément chimique ayant un rôle determinant dans la croissance des végétaux.
Massivement employé aujourd’hui comme engrais (sous forme d’ammoniac et de nitrate), il est responsable d’un déséquilibre et d’une pollution généralisée de l’environnement lorsqu’utilisé de cette façon. Ces engrais, utilisés à forte dose peuvent causer un surplus d’azote et ruisseler dans les cours d’eau environnants, provoquant leur eutrophisation : processus au cours duquel un excès d’éléments nutritifs dans l’eau entraîne une croissance rapide des algues et des végétaux aussi appelé prolifération d’algues (d’où notamment le problème des algues vertes en Bretagne qui provoquent une asphyxie de la faune et la flore aquatique).
C’est pourquoi en permaculture, on porte une grande importance à cet élément. Plutôt que de l’amener sous forme d’engrais, on va recréer les conditions idéales d’équilibre des sols. Le but est de faire migrer l’azote de l’air (le diazote) vers le sol, sans apport extérieur.

The major component of the Earth's atmosphere in the form of dinitrogen (78%), nitrogen is a chemical element that plays a crucial role in plant growth. Today, it is heavily used as a fertilizer (in the form of ammonia and nitrate), but when used in this manner, it causes an imbalance and widespread environmental pollution. These fertilizers, when applied in large quantities, can result in an excess of nitrogen that runs off into nearby watercourses, causing their eutrophication: a process in which an excess of nutrients in the water leads to rapid algae and plant growth, also known as algal blooms (which is the cause of the green algae problem in Brittany, suffocating aquatic fauna and flora). This is why permaculture places great emphasis on this element. Instead of introducing it as fertilizer, we recreate the ideal soil balance conditions. The goal is to move nitrogen from the air (dinitrogen) into the soil without external input.

.04 Environnement

Les processus de nitrification et de dénitrification produisent un puissant gaz à effet de serre appelé oxyde nitreux (N2O). Cependant, environ 40 % de l’oxyde nitreux présent dans l’atmosphère résultent des activités humaines. Par exemple, certaines activités agricoles (on parle ici de la monoculture intensive industrielle) font augmenter la teneur en azote du sol, ce qui intensifie les processus de nitrification et de dénitrification, et, au bout du compte, accroît la quantité d’oxyde nitreux libéré dans l’atmosphère.
L’une des solutions pour réduire l’eutrophisation et les émissions d’oxyde nitreux serait d’utiliser uniquement la quantité d’engrais dont les plantes ont besoin ou bien de recréer les conditions idéales d’équilibre des sols, comme on peut le faire en permaculture.
Le cycle de l’azote influe de nombreuses manières différentes sur la vie sur notre planète. Il est donc primordial de s’y intéresser lorsque l’on travaille la terre. De manière plus générale, nous ne connaissons pas assez notre environnement et ses besoins. Dans un contexte de réchauffement climatique, d’effondrement de la biodiversité et de l’appauvrissement des sols, il est de notre devoir à chacun de redonner une place à la nature dans nos cœurs et de tenter de mieux la comprendre pour pouvoir mieux la défendre !

The processes of nitrification and denitrification produce a powerful greenhouse gas called nitrous oxide (N2O). However, around 40% of the nitrous oxide in the atmosphere results from human activities. For example, certain agricultural practices (such as intensive industrial monoculture) increase the nitrogen content in the soil, which intensifies the processes of nitrification and denitrification, ultimately increasing the amount of nitrous oxide released into the atmosphere. One solution to reduce eutrophication and nitrous oxide emissions would be to use only the amount of fertilizer that plants actually need, or to recreate the ideal soil balance conditions, as can be done in permaculture. The nitrogen cycle influences life on our planet in many different ways. It is therefore crucial to understand it when working the land. More generally, we don't know enough about our environment and its needs. In the context of climate change, biodiversity collapse, and soil depletion, it is our duty to restore nature in our hearts and try to better understand it so we can better defend it!

Le Cycle de l'Azote

.01 La fixation

.01 Fixation

N2 + H+ → NH3 + H2

Équation simplifiée de la réaction chimique de la conversion de l’azote gazeux en ammoniac
Aucun des êtres vivants ne pouvant utiliser directement l’azote gazeux présent dans l’air (constitué de deux atomes d’azotes), il est donc transformé en une autre forme assimilable : une molécule à base d’azote appelée ammoniac (NH3). L’ammoniac se constitue d’un atome d’azote et de trois atomes d’hydrogène.
Le processus de conversion de l’azote gazeux en ammoniac s’appelle donc la fixation de l’azote.
Une fois l’azote sous forme d’ammoniac, les végétaux peuvent enfin l’absorber et le métaboliser. Les animaux, dont les êtres humains, absorbent l’azote dont ils ont besoin en mangeant ces végétaux.

Simplified equation of the chemical reaction converting atmospheric nitrogen into ammonia None of the living organisms can directly use the atmospheric nitrogen present in the air (composed of two nitrogen atoms), so it is transformed into another assimilable form: a nitrogen-based molecule called ammonia (NH3). Ammonia consists of one nitrogen atom and three hydrogen atoms. The process of converting atmospheric nitrogen into ammonia is called nitrogen fixation. Once the nitrogen is in the form of ammonia, plants can finally absorb and metabolize it. Animals, including humans, absorb the nitrogen they need by eating these plants.

.02 La Nitrification

.02 Nitrification

NH3 + O2 → NO2− + H+

Équation simplifiée de la réaction chimique de la conversion de l’ammoniac en nitrite

Simplified equation of the chemical reaction converting ammonia into nitrite

2 NO2− + O2 → 2 NO3−

Équation de la réaction chimique de la conversion du nitrite en nitrate
Tout l’ammoniac produit à l’étape de la fixation de l’azote n’étant pas absorbé par les végétaux, les bactéries présentes dans le sol peuvent alors en utiliser une partie pour fabriquer du nitrite (NO2-). Celui-ci peut ensuite être converti en nitrate (NO3-), qui participe lui aussi à la croissance des végétaux.
La nitrification est un processus aérobie. C’est à dire qu’il a besoin d’oxygène (O2) pour avoir lieu. Pour créer du nitrate et du nitrite, un atome d’azote doit se lier à des atomes d’oxygène.

Equation of the chemical reaction converting nitrite to nitrate: Any ammonia produced during the nitrogen fixation step that is not absorbed by plants can be used by bacteria in the soil to make nitrite (NO2-). This can then be converted into nitrate (NO3-), which also contributes to plant growth. Nitrification is an aerobic process, meaning it requires oxygen (O2) to take place. To form nitrate and nitrite, a nitrogen atom must bond with oxygen atoms.

.03 La Dénitrification

.03 Denitrification

La dénitrification se produit quand certains types de bactéries absorbent du nitrate et le transforment en azote gazeux libéré dans l’air. A l’inverse de la nitrification, la dénitrification est un processus anaérobie. Il n’a donc pas besoin d’oxygène pour avoir lieu.

Denitrification occurs when certain types of bacteria absorb nitrate and convert it into nitrogen gas, which is released into the air. Unlike nitrification, denitrification is an anaerobic process, meaning it does not require oxygen to take place.

Crédits

SIMON ROUHIER : Prise de son, TouchDesigner
TICA MIKOL : Voix OFF
JEREMY CLOUSIER : Mixage
CHLOÉ HOURNON : Sound Design
MIKAËL HARDY : Accompagnement Scientifique, Ancien Directeur de Perma G'Rennes
JEAN-BAPTISTE GELDOF - QUARTA : Partenariat Scan 3D

Remerciements

Marc Lejeune
Vito Pileri
Maxime Monrat
Lise Hendrix
Valentin Dabot
Manon
Alex Le Guillou
Guillaume Savary - Viemoz

Musique

The Come Down by Moby courtesy of mobygratis.com