Nouvelles générations de dispositifs immersifs et nouveaux usages :
Nouvelles questions scientifiques ?

Journée organisée par les groupes thématiques « Réalité Virtuelle - Interaction » du GDR IG-RV - CNRS

Mercredi 16 mars 2016 - Entrée libre

Mines Paris Tech
60 boulevard Saint-Michel
75006 Paris
Amphithéâtre V107

Objectif

Les nouvelles générations de dispositifs immersifs, visiocasques, lunettes de réalité augmentée, ou l’extension de leurs usages, soulèvent des questions sur leur acceptabilité, la nécessité d’une conception spécifique des environnements virtuels et des interfaces 3D, ou les limites des capacités d’adaptation des sujets humains à leur utilisation. Ces questions sont d’autant plus pertinentes que la réalité virtuelle ou augmentée est peut-être en passe de sortir d’un usage limité dans le temps, la nature des tâches et le profil des utilisateurs, pour investir des usages destinés à un public plus vaste (enfants, adultes, personnes âgées), pour des usages variés (ludiques, éducatifs, médicaux…).

Ce nouveau contexte motive que la communauté scientifique dresse un état des connaissances sur le domaine et s’interroge sur les nouvelles études à mener. Par exemple, on peut s’interroger sur l’impact du type de dispositif sur la perception des distances, du mouvement, la précision des gestes, la locomotion, la perception de soi… Est-ce que les avancées technologiques font que les dispositifs ont des caractéristiques techniques garantissant une immersion de qualité (selon quels critères) ? Est-ce que les valeurs critiques des différents critères d’acceptabilité sont les mêmes ? Que sait-on de l’impact des leurs caractéristiques sur les processus physiologiques et cognitifs ? Existe-t-il des risques connus, potentiels, en matière de santé publique ? Est-il envisageable de définir des guides de conception des environnements virtuels adaptés à ces nouveaux contextes ?

L’objectif de cette journée est de présenter les travaux récents sur ces questions et d’identifier des éléments de programmation scientifique sur ces sujets. La problématique est vaste et concerne différents champs disciplinaires. L’intérêt de la journée est aussi de mieux connaitre les équipes qui travaillent sur ces thématiques.

Programme de la journée

  • 9:30
  • Accueil
Introduction à la journée par Daniel Mestre et Pierre Chevaillier, co-animateurs du GT "Réalité Virtuelle - Interactions" du GDR IG-RV.
  • Matinée : exposés
  • modérateur : Pierre Chevaillier, ENIB, Lab-STICC
  • 9:4510:45
  • Patrick Bourdot, CNRS, LIMSI

Interactions collaboratives au sein des environnements immersifs: avantages, inconvénients et recherches en cours sur les configurations de type CAVE multi-stéréoscopique.

Les interactions collaboratives immersives sont possibles grâce à de nombreux systèmes technologiques. Les systèmes de type CAVE, même s'ils ne fournissent généralement pas de stéréoscopie pour plusieurs utilisateurs, ont très tôt été populaires pour des activités de collaboration immersive, car les utilisateurs n'étant pas virtualisés, les interactions collaboratives y sont plus naturelles. A l'inverse, avec des HMD ou des CAVE interconnectés, chaque utilisateur a une perception 3D exacte de la profondeur, au détriment de la coexistence physique et de la dimension sociale de la collaboration. Au cours des dix dernières années, la technologie multi-stéréoscopique a réalisé des progrès importants, ce qui a permis l'émergence d'une nouvelle génération de systèmes de type CAVE où les collaborateurs peuvent partager un même espace physique tout en ayant chacun une stéréoscopie exacte sur le monde virtuel partagé. Ainsi, il est maintenant possible de préserver un dialogue naturel avec d'autres collaborateurs dans une CAVE, tout en fournissant en même temps une meilleure expérience immersive pour chacun d'eux. Toutefois, certains problèmes perceptifs et cognitifs demeurent dans de tels systèmes immersifs de collaboration. Cette présentation met en évidence certains de ces problèmes, et rend compte de différentes recherches pour les surmonter.
  • P. Bourdot and D. Touraine, 2002, Polyvalent display framework to control virtual navigations by 6DoF tracking. In Proceedings of IEEE Virtual Reality, pp. 277–278.
  • W. Chen, A. Plancoulaine, N. Férey, D. Touraine, J. Nelson, and P. Bourdot, 2013, 6DoF navigation in virtual worlds: Comparison of joystick-based and head-controlled paradigms, In Proceedings of the 19th ACM VRST, New York, NY, USA, pp. 111–114.
  • W. Chen, C. Clavel, N. Férey, and P. Bourdot, 2014, Perceptual conflicts in a multi-stereoscopic immersive virtual environment: Case study on face-to-face interaction through an avatar. Presence: Teleoperators and Virtual Environments, vol. 23, no. 4, pp. 410–429.
  • W. Chen, N. Ladeveze, C. Clavel, D. Mestre, and P. Bourdot. 2013, User cohabitation in multi-stereoscopic immersive virtual environment for individual navigation tasks. In Proceedings of IEEE Virtual Reality, pp. 47–54.
  • W. Chen, N. Ladeveze, C. Clavel, and P. Bourdot, 2016 Refined Experiment of the Altered Human Joystick for User Cohabitation in Multi-stereocopic Immersive CVEs. In Proceedings of the Third IEEE VR International Workshop on Collaborative Virtual Environments (3DCVE 2016). In press.
  • 10:4511:15
  • Discussion
Evolutions récentes des dispositifs de type CAVE
  • 11:1512:15
  • Philippe Fuchs, Mines ParisTech

Comment exploiter des visiocasques sans rejet par leurs utilisateurs ? Par la prise en compte de leurs capacités sensorimotrices.

Les nouvelles générations de dispositifs immersifs, les visiocasques, et leurs usages dans les applications « grand public », soulèvent des questions, telles que leur acceptabilité en termes de confort et d’absence de malaises (mal du simulateur, mal de la RV, etc.). Philippe Fuchs présentera à partir de son approche théorique, « modèle 3I² », une liste non exhaustive de 11 incohérences sensorimotrices perturbantes, susceptibles de créer inconfort et malaises. A la suite, une trentaine de solutions seront exposées pour pallier à ces incohérences s-m perturbantes. Certaines solutions sont du ressort des constructeurs de visiocasques, mais beaucoup d’autres sont de la responsabilité des concepteurs / développeurs des environnements virtuels. Une démarche sera ensuite exposée brièvement pour tenir compte des capacités d’adaptation des sujets humains.
  • Philippe Fuchs, 2016, Les casques de réalité virtuelle et de jeux vidéo, Les Presses des Mines, Paris.
  • David Aurat, Laure Leroy, Olivier Hugues, Philippe Fuchs, 2016, Improving shape perception in virtual reality systems using toed-in cameras, Proceedings of Virtual Reality International Conference, Laval, France (to appear)
  • David Aurat, Olivier Hugues, Philippe Fuchs, Laure Leroy, 2016, An adaptive blur in peripheral vision to reduce visual fatigue in stereoscopic vision, Stereoscopic Displays and Applications XXVII Conference, San Francisco, California, USA.
  • 12:1513:00
  • Discussion
Evolutions récentes des visiocasques et de leurs usages
  • 13:00 - 14:30
  • Pause déjeuner
Repas libre dans les restaurants et bistrots du quartier
  • Après-midi : présentations de travaux
  • modérateur : Daniel Mestre, CNRS, CRVM
  • 14:3015:00
  • Jean-Philippe Farrugia, Bruno Tellez, Université Lyon I, LIRIS

Ergonomie d’applications de RV et de RA. Retour d’expérimentations réalisées au département d’informatique de Bourg en Bresse

Cette présentation a pour objectif de présenter différents projets de réalité virtuelle réalisés au sein du département informatique de l'IUT de Bourg en Bresse et du laboratoire LIRIS. Le premier est une mise en valeur du patrimoine régional, en particulier le monastère et l'église de Brou, pour lesquels nous avons mis au point une plate-forme de réalité augmentée mobile géolocalisée permettant la conception de parcours touristiques et culturels, ainsi qu'une application de visite guidée virtuelle de l'église. Dans les deux cas, nous mettrons un focus particulier sur l'ergonomie des applications développées, qui est notre préoccupation actuelle. Le deuxième est le développement d'un casque de réalité augmentée destiné à la protection oculaire des utilisateurs de lasers, développé en collaboration avec le laboratoire CETHIL. A terme, l'objectif de ce casque est de visualiser des informations sur l'environnement (indications des réglages, trajets des lasers, matérialisation des zones dangereuses...) tout en protégeant son utilisateur des rayonnements nocifs. Sa conception a permis de relever de nombreux chalenges technologiques et ergonomiques, qui ne sont pas encore tous résolus à l'heure actuelle. Toutes ces réalisations ont fait l'objets de stages de DUT ou Masters, et utilisent majoritairement du matériel grand public.

  • 15:0015:30
  • Jérémie Landrieu, A. Grunwald, Benoît Bardy, EuroMov

Utilisation d'une plateforme mobile robotisée pour des expériences multisensorielles

We describe the developments and activities of the iMose motion platform (Euromov, University of Montpellier) for studying the Human visual-vestibular interaction in multi- sensory experiments. It demonstrates the unique capabilities of this platform in providing decoupled, independent motion and visual cues to a human subject. Elaborate software has been developed for generating and controlling calibrated motion patterns as well as generating the visual field. The subject is able to interact with the system by means of a control stick and control buttons. It is possible to manipulate the visual field, the simulator motion or both. Currently the implications of using a head-mounted display on a moving platform are being investigated.

  • 15:3016:00
  • Jean-Michel Auberlet, Roland Bremond, Eric Dumont, Florence Rosey, IFSTTAR

Valider un système de réalité virtuelle : le cas des simulateurs de déplacement

La conception et le développement de simulateurs de déplacements ont pour objectif de permettre des études difficiles voire impossibles à réaliser dans la vie réelle ou alors à des couts prohibitifs. Autrement dit c’est souvent l’usage qui guide le développement. Pour autant la question de la validation est souvent occultée par les concepteurs et les développeurs, et même par les utilisateurs. Une des raisons se trouve peut-être dans les multiples définitions de la validation mais également dans les nombreux éléments qui composent un simulateur ; dans sa plus simple expression, un simulateur est composé d’un moteur de jeu, d’une interface de restitution et d’une interface d’action. De nombreux papiers qui traitent de la validation des simulateurs n’abordent qu’un des éléments du simulateur. Concernant les définitions, nous pouvons citer Malaterre et Fréchaux qui distinguent quatre niveaux de validité des simulateurs de conduite : la validité physique, qui rend compte de la fidélité des stimuli auxquels le conducteur est exposé par rapport à la situation réelle ; la validité expérientielle, qui s’apparente au jugement de ressemblance (fidélité) ou de crédibilité subjective de la situation simulée du point de vue des conducteurs ; la validité éthologique, c’est-à-dire l’analogie des comportements observés sur simulateur et en situation réelle ; et la validité psychologique qui témoigne de la similitude des processus psychologiques sous-tendant l’activité et du coût cognitif.
A travers diverses expérimentations conduites sur les simulateurs de l’Ifsttar, nous nous proposons d’illustrer des résultats qui ont pu être obtenus, et des questions qui ont été soulevées, telle que l’influence de la configuration des simulateurs sur les comportements de conduite qui pose de manière sous-jacente la question de savoir si un sujet au volant d’un simulateur de conduite est un pilote de simulateur ou un conducteur.

  • Malaterre, G., Fréchaux, J., 2001, Etude de la validité des simulateurs de conduite par comparaison de tâches réalisées en situation réelle et en simulation. Actes du séminaire Inrets du 23 janvier 2001.
  • Mateev C., Caro S , Auberlet J.-M., Safin S., Bationo-Tillon A., Decortis F., 2014, Analyser l’activité d’expérimentation pour approcher la validité d’une simulation, 49e Congrès international de la Société d’Ergonomie de Langue Française , La Rochelle , France.
  • Auberlet J.-M., Rosey F., Anceaux F., Aubin S., Briand P., Pacaux M.-P., Plainchault P., 2012, Impact of perceptual treatments on driver's behavior: from the driving simulators studies to the field tests - first results, Accident Analysis and Prevention, Volume 45, pp 91–98
  • Rosey, F., Auberlet, J.M., Dupré, G., Moisan, O., 2009, Impact of narrower lane width: comparison between fixed-base simulator and real data. Transportation Research Record 2138, TRB, National Research Council, Washington, D.C., pp 112-119
  • Florence Rosey, Jean-Michel Auberlet, 2014, Driving simulator configuration impacts drivers’ behavior and control performance: An example with studies of a rural intersection, Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour, Volume 27, Part A, pp 99-111
  • 16:0016:30
  • Bruno Arnaldi, INSA de Rennes, Equipe Hybrid IRISA/Inria

Nouvelles interfaces visuelles et nouvelles interactions 3D

Cette présentation, après avoir situé le contexte général des recherches de l’équipe Hybrid concernant l’interaction, va se focaliser sur la restitution visuelle en contexte d’interaction. En particulier, nous allons aborder trois résultats très différents relatifs à la restitution visuelle et à la perception de l’environnement pour l’interaction. La première partie présente l’intérêt du couplage entre le suivi de regard, la simulation du flou de profondeur et un modèle de réflexe vestibulo-oculaire dans un contexte de navigation en environnement virtuel. La deuxième contribution est relative à un dispositif innovant permettant une extension de la perception humaine en offrant un champ de vision à 360 degré. Enfin la dernière partie de l’exposé s’attache à montrer l’intérêt de la visualisation immersive très grand écran en particulier en ce qui concerne la perception des distances.
  • Gerd Bruder, Ferran Argelaguet Sanz, Anne-Hélène Olivier, Anatole Lécuyer, 2015, Distance Estimation in Large Immersive Projection Systems, Revisited, Proceedings of IEEE Virtual Reality Conference, Arles, France
  • Jérôme Ardouin, Anatole Lécuyer, Maud Marchal, Eric Marchand, 2014, Stereoscopic Rendering of Virtual Environments with Wide Field-of-Views up to 360◦, Proceedings of IEEE Virtual Reality Conference, Minneapolis, Minnesota, United States.
  • Jérôme Ardouin, Anatole Lécuyer, Maud Marchal, Clément Riant, Éric Marchand, 2012, FlyVIZ: A Novel Display Device to Provide Humans with 360° Vision by Coupling Catadioptric Camera with HMD, Proceedings ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology, VRST'12, Toronto, Canada.
  • Jérôme Ardouin, Anatole Lécuyer, Maud Marchal, Eric Marchand, 2013, Navigating in Virtual Environments with 360° Omnidirectional Rendering, Proceedings IEEE Symposium on 3D User Interfaces, pp.95-98, Orlando, United States.
  • Sébastien Hillaire, Anatole Lécuyer, Tony Regia-Corte, Rémi Cozot, Jérôme Royan, Gaspard Breton, 2012, Design and Application of Real-Time Visual Attention Model for the Exploration of 3D Virtual Environments, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics.
  • Sebastien Hillaire, Anatole Lécuyer, Rémi Cozot, Géry Casiez, 2008, Depth-of-Field Blur Effects for First-Person Navigation in Virtual Environments, Computer Graphics and Applications
  • Sébastien Hillaire, Anatole Lécuyer, Rémi Cozot, Géry Casiez, 2008, Using an Eye-Tracking System to Improve Depth-of-Field Blur Effects and Camera Motions in Virtual Environments, Proceedings of IEEE Virtual Reality Conference, Reno, United States.
  • 16:3017:00
  • Discussion générale

Clôture de la journée. Nouvelles du GDR, prochains rendez-vous.