donn´ ees issues d’une simulation de MFN
5.4.2 Caract´ erisation des points singuliers
Cette ´etape est consacr´ee `a l’analyse du voisinage des points singuliers d´etect´es dans la premi`ere ´etape. L’objectif de cette analyse est d’identifier les diff´erents types de points `a savoir : centre, nœud, points de selle.
Sachant que les points singuliers sont rendus visuellement, l’utilisateur peut faci-lement s’approcher de ces points, afin d’analyser le comportement du fluide autour de ces zones d’int´erˆet. Pour faciliter le positionnement initial sur un point singulier, l’utilisateur est attir´e par une force −→
FA d´efinie par l’´equation 5.5 (voir chapitre 3). Dans cette ´equation, les valeurs de r et de R sont choisies de fa¸con `a avoir un espace d’attraction assez petit autour des points singuliers.
−−−→
kFAk =−−−−→kFmaxk ∗ sin (π ∗ x/2/r) x ∈ [0; r] −−−→
kFAk =−−−−→kFmaxk ∗q1 − (x − r)2/(R − r) x ∈ [r; R] (5.5) Par la suite, une fois que la position voulue est atteinte, la vitesse du champ d’´ecoulement est directement transmise comme un retour de force `a l’utilisateur (cf. chapitre 2, section 2.4.2.2). Dans le syst`eme mis en place, la nouvelle force −→
Fv est d´efinie par−→
Fv = α ·−→
V , o`u α est le coefficient r´eel strictement positif, et−→
V la vitesse de l’´ecoulement.
Comme mentionn´e par [Durbeck et al., 1998], avec cette m´etaphore haptique, si l’utilisateur ne s’oppose pas au retour de force, le dispositif haptique d´ecrit le parcours d’une particule fluide. En plus du retour haptique, afin de renforcer la perception du comportement du fluide, la trajectoire d´ecrite par le p´eriph´erique haptique est ´egalement rendu via le canal visuel. Par ce proc´ed´e, une information, telle que la courbure de la trajectoire, est mise en ´evidence par l’haptique, alors que le visuel fournit une vue globale de la trajectoire. La figure 5.16 pr´esente la trajectoire du p´eriph´erique haptique dans une r´egion sp´ecifique de la cavit´e, autour du tourbillon principal. En utilisant ces deux canaux de rendu, l’utilisateur peut ainsi caract´eriser tous les points singuliers d´etect´es dans la premi`ere ´etape et qui
lui paraissent ˆetre pertinents pour la compr´ehension de l’´ecoulement. La section qui suit d´ecrit l’´evaluation de cette m´ethode d’analyse multisensorielle de la topologie d’un ´ecoulement.
Figure 5.16 – Repr´esentation de la trajectoire d´ecrite par le p´eriph´erique haptique (noir) autour du tourbillon principal (bleu)
5.5 Evaluation de la m´´ ethode d’analyse de la
to-pologie de l’´ecoulement
Dans la section pr´ec´edente, nous avons d´ecrit une m´ethode d’analyse multisenso-rielle, de la topologie d’un ´ecoulement, bas´ee sur deux ´etapes distinctes. La premi`ere permet de localiser les points singuliers, alors que la seconde vise la caract´erisation de ces points. Nous allons maintenant rendre compte de nos ´evaluations sur l’effi-cacit´e du retour multisensoriel dans cette approche. Plus pr´ecis´ement, nous voulons d´eterminer si l’utilisation des retours visuels et haptiques (V+H) permet d’obtenir de meilleures performances par rapport `a un syst`eme qui serait purement visuel.
Nous avons pour cela men´e une exp´erience en deux ´etapes ( not´ees E1 et E2 par la suite ) dans un contexte immersif utilisant la plateforme logicielle EVI3d de [Bourdot and Touraine, 2001]. Pour les informations visuelles nous avons exploit´e un syst`eme de suivi des mouvements de la tˆete de l’utilisateur afin d’offrir un rendu st´er´eoscopique adaptatif sur un grand ´ecran. Le retour haptique est obtenu via un p´eriph´erique haptique `a six DdL. Pour l’´evaluation, nous avons utilis´e deux instants distincts (T1 et T2) de la grille de donn´ees pr´esent´ee `a la section 5.2.2.
5.5.1 Participants
Douze personnes, ˆag´ees de 22 `a 50 ans, ont particip´e `a cette ´etude. Parmi elles, cinq sont des chercheurs en haptique, quatre des chercheurs en MFN, alors que
les trois autres sont des informaticiens. Sur l’ensemble des sujets, seulement six per-sonnes avaient d´ej`a utilis´e un p´eriph´erique haptique. Les sujets ont ´et´e al´eatoirement r´epartis en deux groupes G1 et G2de six personnes. Afin de minimiser les effets d’ap-prentissage, les membres de G1 ont r´ealis´e la premi`ere ´etape (E1) puis la deuxi`eme (E2) sur l’ensemble de donn´ees `a l’instant T1 dans la condition (V) : avec le visuel seul. Par la suite ils ont r´ealis´e `a nouveau les ´etapes E1 puis E2 dans la condition (V+H) : avec le visuel et l’haptique actif `a la fois sur les donn´ees de l’instant T2. Les membres de G2 ont ´et´e ´evalu´es dans la configuration oppos´ee. En effet, ils ont commenc´e l’exp´erience dans la condition (V+H) pour terminer avec la condition (V). La figure 5.17 pr´esente la situation typique d’un utilisateur lors du processus d’exploration.
Figure 5.17 – Un utilisateur lors de la phase de d´etection des points singuliers dans le contexte immersif
5.5.2 Tˆache
Cette exp´erimentation visait `a ´evaluer les performances des utilisateurs dans la d´etection (E1) et l’analyse (E2) de points singuliers dans chacune des conditions (V) et (V+H). Les deux tˆaches `a r´ealiser ´etaient donc la localisation et la caract´erisation des points singuliers.
Localisation des points singuliers Dans la version purement visuelle (V) de cette ´etape, lors de l’exploration de la cavit´e, `a chaque fois qu’un point singulier est d´etect´e dans le cubo¨ıde entourant la position du pointeur de l’interface haptique,
seule la sph`ere est visuellement rendue `a l’´ecran. Pour permettre aux utilisateurs d’avoir une bonne compr´ehension de la distribution spatiale des points d´etect´es, ceux situ´es `a l’int´erieur du cubo¨ıde sont affich´es en rouges, alors que les autres (d´etect´es pr´ec´edemment) sont en vert. Dans la version o`u l’haptique est pr´esente, en plus du rendu visuel, le retour vibratoire, d´ecrit `a la section5.4.1, est aussi fourni de sorte `a alerter l’utilisateur sur la pr´esence des points singuliers situ´es dans l’environnement imm´ediat du pointeur haptique.
Analyse des points singuliers Etant donn´´ e que cette ´etape est destin´ee `a ´evaluer les performances d’analyse des points singuliers, seule une partie des points calcul´es lors de la premi`ere ´etape sont rendus visuellement dans la sc`ene graphique.
Dans la condition (V) de l’exp´erience, afin de faciliter le positionnement de l’uti-lisateur sur un point singulier, un jeu de couleur est utilis´e. La couleur passe du vert au rouge lorsque l’utilisateur s’approche d’un point singulier. Par la suite, par un simple click sur l’un des boutons du p´eriph´erique haptique, une ligne de courant, lanc´ee `a partir de la position courante du p´eriph´erique, est graphiquement rendue `a l’´ecran.
Lorsque le retour haptique est actif le positionnement sur le point `a analyser est guid´e par la force d’attraction de l’´equation 3.14 du chapitre 3. Une fois le point atteint la vitesse de l’´ecoulement est rendue directement `a l’utilisateur via un retour de force.