Applications

Une application que nous pourrions explorer serait la simulation d’un tour virtuel. Le d´ epla-cement d’une pi`ece de bois virtuelle sur le tour se fait `a l’aide de manivelles tournantes. Un retour d’effort pseudo-haptique permettrait `a un apprenti de percevoir les forces appliqu´ees sur la pi`ece et de s’entraˆıner `a appliquer les forces ad´equates, sans casser la pi`ece de bois. Une application plus simple et directement applicable serait d’int´egrer un retour pseudo-haptique sur un site internet, proposant par exemple d’interagir avec des boutons de diverses raideur.

Conclusion

Les travaux r´ealis´es dans ce Chapitre ont montr´e la possibilit´e de r´ealiser un retour d’ef-fort en couples de forces grˆace `a une technique passive existante, le retour pseudo-haptique. L’´etude exp´erimentale, `a laquelle ont particip´e 34 personnes, a montr´e que les utilisateurs ´

etaient capables de discriminer la raideur de ressorts de torsion virtuels de la raideur de ressorts r´eels grˆace au syst`eme propos´e. Cependant, une proportion d’utilisateurs n’a pas ´et´e influenc´e par le retour visuel : 2 sujets sur 17 pour le p´eriph´erique isom´etrique, et 6 sujets sur 17 pour le p´eriph´erique ´elastique.

Les r´esultats de r´esolution de perception (JND) montrent une meilleure performance lors de l’utilisation du p´eriph´erique ´elastique comparativement au p´eriph´erique isom´etrique. Cepen-dant, le p´eriph´erique ´elastique induit une plus grande distorsion de perception.

Les utilisateurs effectuant la comparaison entre ressorts r´eels et ressorts virtuels avec succ`es, nous pouvions nous attendre `a ce que la force retourn´ee par le p´eriph´erique soit r´ealiste, au sens o`u elle est proportionnelle `a la propri´et´e physique simul´ee et permette une discrimi-nation par comparaison sensorielle directe (forces ressenties sur le ressort r´eel directement compar´ees `a celles retourn´ees par le p´eriph´erique). Les r´esultats montrent que ce n’est pas le cas.

Cette ´etude am`ene `a la conclusion que les forces terminales, ou pics de forces, correspondant `

a la force maximale ressentie lors de l’application d’une contrainte en rotation sur le p´ eri-ph´erique ne d´ependent pas de la raideur simul´ee. Ceci implique que le travail r´eel appliqu´e sur le p´eriph´erique est aussi constant, suivant les diff´erentes comparaisons. La comparaison n’est donc faite ni sur la base de forces terminales variant proportionnellement `a la raideur simul´ee, ni sur l’estimation d’un travail m´ecanique r´eel.

L’hypoth`ese d’une strat´egie consistant `a comparer l’angle de d´eplacement entre les deux ressorts r´eel et virtuel en appliquant un couple ´egal sur chacun est possible, mais nous ne pouvons ni la rejeter ni la confirmer. Pour explorer cette possibilit´e, les forces appliqu´ees sur les ressorts r´eels sont des donn´ees que l’on peut envisager d’enregistrer lors de travaux futurs mettant en jeu une comparaison entre ressorts r´eels et ressorts virtuels.

Nous avons ´egalement propos´e l’hypoth`ese qu’un travail m´ecanique per¸cu, bas´e sur une illu-sion haptique, a ´et´e utilis´e par les utilisateurs pour effectuer la tˆache de discrimination. Un travail d’´etude de l’influence de l’illusion haptique est n´ecessaire pour v´erifier cette hypoth`ese.

Etude de la Distance de Manipulation

sur le Plan de Travail Virtuel

Les environnements virtuels immersifs comme le plan de travail virtuel permettent la mani-pulation directe ou `a distance des objets virtuels. Nous avons d´efini la manipulation directe comme une situation o`u la main de l’utilisateur et l’objet manipul´e sont co-localis´es dans l’espace, en manipulation `a distance une distance constante s´epare la main et l’objet.

Quelle peut-ˆetre l’influence de distance de manipulation sur la performance et l’efficacit´e des utilisateurs lors de l’interaction avec les environnements virtuels, en particulier sur des tˆaches ´el´ementaires comme la s´election ou le d´eplacement d’objets ? Nous n’avions pas de r´esultats quantitatifs en ce qui concerne le choix de la distance de manipulation, en par-ticulier sur le plan de travail virtuel. Nous proposons dans ce chapitre d’´etudier l’influence de la distance de manipulation sur la performance lors d’une tˆache de pointage dans l’espace. Deux exp´eriences sont pr´esent´ees dans ce chapitre. La premi`ere exp´erience explore l’influence de la distance de manipulation sur la performance dans une tˆache de positionnement 3D. Les r´esultats indiquent que la manipulation directe et la manipulation `a 20 centim`etres de distance sont plus efficaces que pour des distances de 40 et 55 centim`etres.

La deuxi`eme exp´erience ´etudie l’effet de deux facteurs, dans le cadre de la mˆeme tˆache de positionnement 3D. Premi`erement, la pr´esence ou l’absence d’un indice visuel, il s’agit d’un rayon virtuel reliant la main de l’utilisateur et le curseur permettant de manipuler l’objet. Deuxi`emement, la valeur du facteur d’´echelle entre les mouvements de l’utilisateur et ceux du curseur virtuel qu’il contrˆole. Les r´esultats montrent que les performances d’ex´ecution de la tˆache sont significativement moins bonnes en utilisant l’indice visuel, ainsi qu’en utilisant un facteur d’´echelle de 1,5.

Introduction

En environnement 2D, il existe des syst`emes permettant la manipulation directe1. Il s’agit d’applications grand public, comme des bornes interactives ou des syst`emes pour les gra-phistes comme les palettes graphiques dont l’affichage s’effectue directement sous la surface sensible (voir Figure 3.1).

Fig. 3.1 – Manipulation directe sur un ´ecran. Avec l’autorisation de Wacom Technology Corp.

Ces exemples de syst`emes 2D visent l’intuitivit´e et l’accessibilit´e `a un grand public grˆace `a une manipulation directe, celle-ci ne n´ecessite pas l’apprentissage d’un p´eriph´erique. Dans le cas des ´ecrans tactiles les utilisateurs peuvent directement utiliser leur doigt pour s´ election-ner une icˆone.

Les syst`emes immersifs comme le CAVE, le Plan de Travail Virtuel ou les casques immersifs (HMD) sont des technologies permettant d’interagir avec les mondes 3D. Avec de tels sys-t`emes, comme nous l’avons vu au chapitre 1, l’utilisateur peut avoir une vue st´er´eoscopique du monde virtuel. Au moyen de syst`emes de suivi des mouvements, les images st´er´ eosco-piques peuvent ˆetre pr´esent´ees `a l’utilisateur selon un point de vue dynamique, selon son propre point de vue. Dans ces syst`emes, l’espace de manipulation et l’espace de visualisation peuvent ˆetre superpos´es et per¸cus simultan´ement2 de fa¸con coh´erente, ou il peuvent ˆetre distants. Nous illustrons la distance de manipulation et les deux espaces consid´er´es sur le PTV en Figure 3.2. Nous avons vu au chapitre 1 que la probl´ematique de distance de mani-pulation se pose en particulier lorsque l’utilisateur contrˆole les objets en position, c’est `a dire lorsque ses mouvements absolus sont report´es sur un objet ou sur un curseur virtuel. C’est dans ce mode de manipulation que la distance entre la main de l’utilisateur et les objets peut ˆetre constante. Nous consid´erons donc dans ces travaux les situations de manipulation

1d´efinie au chapitre 1

Fig. 3.2 – Distance de manipulation : c’est la distance entre l’objet ma-nipul´e et la main de l’utilisateur.

La performance et l’efficacit´e des techniques de manipulation en environnement immersifs est importante. La s´election est une tˆache primordiale en environnements virtuels et la distance de manipulation est susceptible d’avoir un effet sur les performances de manipulation et de s´election.

Par ailleurs, dans un domaine encore jeune comme l’interaction en environnements 3D, com-ment aider les utilisateurs occasionnels ou novices, peu rompus `a la manipulation d’objets virtuels, `a am´eliorer leur sensation d’immersion ? Nous nous posons la question si la mani-pulation directe en environnements immersifs peut ˆetre une technique plus intuitive que de se mettre `a distance de l’objet.

La manipulation `a distance offre-t-elle des avantages ? Est-elle plus confortable pour l’utili-sateur ? Cette ´etude est ´egalement motiv´ee par une observation fr´equemment faite pendant les d´emonstrations sur le PTV. Les utilisateurs d´ebutants manipulent souvent les objets `a distance plutˆot que de plonger leur main au coeur de la sc`ene. Devrions-nous conseiller aux utilisateurs de r´eduire autant que possible la distance de la manipulation ou non ?

tra-vail virtuel. L’extrapolation pour le PTV d’une ´etude similaire effectu´ee sur un autre syst`eme immersif est difficile, car les r´esultats sont susceptibles de diff´erer suivant la configuration. Ce chapitre pr´esente deux exp´eriences relatives `a la distance de manipulation. La premi`ere exp´erience ´etudie l’influence de la distance de manipulation sur une tˆache ´el´ementaire en environnement virtuel : la s´election. Nous avons men´e une seconde exp´erience destin´ee `a compl´eter la premi`ere. Nous avons cherch´e `a pousser plus avant l’´etude de la manipulation `

a distance, en ´evaluant si deux techniques usuelles de manipulation pouvaient am´eliorer les performances des utilisateurs pour une manipulation `a distance. Ces deux techniques sont d’une part l’utilisation d’un rayon virtuel reliant la main de l’utilisateur et le curseur virtuel, d’autre part l’utilisation d’un facteur d’´echelle entre le mouvements de l’utilisateur et ceux de l’objet virtuel.

Nous ´etayons la probl´ematique de distance de manipulation par des observations sur le plan de travail virtuel en Section 3.1, puis nous pr´esentons les travaux relatifs `a la la distance de manipulation et au pointage en EV en Section 3.2. Les deux exp´eriences sont d´ecrites en Section 3.3 et 3.4.