Environnement virtuel

Pour cette deuxième expérimentation, le sujet est passif. Il ne fait que regarder la scène visuelle sans avoir à conduire. Nous avons voulu utiliser les mêmes conditions visuelles que pour l’expérimentation précédente et donc cette étude a été menée en utilisant à nouveau le cockpit et l’écran du simulateur SAAM. Du fait de la passivité du sujet, l’utilisation du logiciel de simulation de conduite SCANeR© nous a paru peu adaptée. Nous avons donc choisi d’utiliser le logiciel Virtools (www.virtools.com) et son module « VRPack », permettant de facilement créer et exécuter des applications 3D interactives sur cluster d’ordinateurs.

Modélisation de l’environnement virtuel

Ne disposant pas d’une base de données correspondant à un environnement routier et utilisable avec Virtools, un environnement virtuel a été modélisé pour les besoins de cette expérimentation. Cet environnement devait être à la fois suffisamment réaliste sans toute fois être trop long à réaliser. La Figure 81 en présente une illustration.

Figure 81 – Illustrations de l’environnement virtuel utilisé pour l’expérimentation. Cet environnement a été créé de façon simple avec :

 1 plan horizontal sur lequel a été appliquée une texture (Figure 82.D) représentant la route et la verdure de part et d’autre de cette route ;

 2 plans verticaux sur lesquels a été appliquée une texture de forêt (Figure 82.A) ;  des plans verticaux disposés aléatoirement de chaque côté de la route sur lesquels

ont été appliquées des textures (Figure 82.B) d’arbres ;

 des plans verticaux disposés régulièrement le long de la route sur lesquels a été appliquée une texture (Figure 82.C) de balise de signalisation routière (type délinéateur).

Figure 82 – Textures utilisées pour modéliser l’environnement virtuel.

Les zones bleues sur les textures A, B et C sont les zones qui seront transparentes grâce à la couche alpha. Une texture est généralement composée de 3 couches de couleur (rouge, vert et bleu) à laquelle peut être ajoutée une couche appelée couche alpha, permettant de gérer la transparence de la texture. Cette couche alpha est une image en niveaux de gris permettant de coder la transparence : à un pixel blanc de la couche alpha correspondra une transparence de 100%, et à un pixel noir une transparence nulle (opacité de 100%). Nous avons donc utilisé sur certaines textures la couche alpha pour rendre une partie de la texture transparente. Ces zones transparentes sont représentées en bleu sur les textures A, B et C de la Figure 82. Cette technique nous a permis d’avoir une scène visuellement réaliste sans

6.4 Mesure expérimentale du seuil de perception du changement de facteur d’échelle

visuelle 117

dépenser d’efforts importants de modélisation 3D. La vue panoramique à 150° de la Figure 83 permet de rendre compte de l’environnement virtuel tel qu’il était vu par le sujet placé dans le cockpit.

Figure 83 – Vue panoramique à 150° de l’environnement virtuel, du point de vue du conducteur.

Défilement

Pour donner au sujet la sensation d’un mouvement vers l’avant, il était difficilement envisageable de le faire avancer dans l’environnement virtuel. En effet, il aurait fallu pour cela que l’environnement soit de très grande taille, afin que le conducteur ne perçoive jamais le « bout », même après avoir avancé pendant tout le temps de l’expérimentation. Nous avons donc choisi de faire défiler dans le sens inverse les textures sur les plans horizontaux et verticaux (comme un tapis roulant), ainsi que de faire se translater - dans le sens inverse également - les arbres et les balises de signalisation routière. Comme le conducteur virtuel reste immobile dans l’environnement virtuel, il a de cette manière l’impression de se déplacer vers l’avant.

Comme les plans horizontaux et verticaux ne bougent pas, on peut faire défiler de façon continue la texture qui leur est appliquée indéfiniment : lorsque la texture se décale, la partie qui est hors de la surface texturée est reportée de l’autre côté, à la manière d’un tapis roulant. La Figure 84 illustre ce principe couramment utilisé en réalité virtuelle et très facilement réalisable grâce au logiciel Virtools.

Figure 84 – Illustration du défilement d’une texture. (1) Etat initial.

(2) La texture est décalée, par exemple vers la gauche.

(3) La partie de la texture en dehors de la surface texturée est ramenée de l’autre côté (ici à droite). (4) Etat final.

Contrairement au plan horizontal et aux 2 plans verticaux qui restent immobiles, les arbres et les balises sont réellement translatés. Ils finissent donc par tous passer derrière le

conducteur virtuel et ne plus être vus. Pour résoudre ce problème, la première solution envisagée était de supprimer les arbres et les balises lorsqu’ils sortaient du champ de vision du conducteur, et d’en créer d’autres au fur et à mesure qui commenceraient à se translater dès leur création. Cependant, ce procédé s’est avéré être trop gourmand en ressources et posait des problèmes de synchronisation entre les différents ordinateurs du cluster. La solution retenue a donc simplement été de « téléporter » (au lieu de supprimer) les arbres et les balises à l’autre extrémité de l’environnement virtuel, lorsqu’ils passaient derrière le conducteur virtuel.

Vitesse de défilement

Une des conditions dont on souhaite étudier l’influence au cours de cette expérimentation est la vitesse du conducteur. Nous avons vu qu’il n’est pas possible de connaître notre vitesse de façon absolue uniquement avec le flux optique : il nous faut aussi des repères d’échelle ((Kemeny et Panerai 2003), (Berger 2009), (Gibson 1954)). Donc pour pouvoir déterminer à quelle vitesse avance le conducteur, il faut se baser sur la taille des éléments de l’environnement virtuel pouvant donner un indice précis d’échelle.

Une route peut avoir une largeur variable. Elle doit être dans des proportions réalistes (de 6 à 10,5 m pour une route à 2 voies) ; toutefois il n’existe pas de largeur de route normée. Il en va de même pour les arbres, qui doivent avoir une taille plausible (de 6 à 15 m environ), mais pour lesquels ils n’existent pas non plus de taille normée. Les marquages sur la route et les délinéateurs ont en revanche des dimensions normalisées, identiques sur toutes les routes. Nous nous sommes donc appuyés sur les normes existantes pour créer les géométries et les textures correspondantes, et ainsi pouvoir définir une vitesse de défilement.

Les délinéateurs sont des balises de signalisation routière de type J6, et le marquage de la route correspond à celui d’une route de campagne à 2 voies d’une largeur de 8 mètres. Les dimensions normalisées qui ont été utilisées pour la création de l’environnement virtuel sont données en Figure 85. Nous avons choisi de positionner les délinéateurs de façon régulière tous les 40 mètres. Pour comparaison avec la Figure 81 et la Figure 83, la Figure 86 montre une photographie d’une route de rase campagne réelle avec des délinéateurs.

(a) (b)

Figure 85 – Dimensions normalisées françaises d’éléments routiers. (a) Balise de signalisation routière (délinéateur) de type J6.

6.4 Mesure expérimentale du seuil de perception du changement de facteur d’échelle

visuelle 119

Figure 86 – Photographie d’une route de rase campagne réelle avec des délinéateurs (source : Wikimedia Commons) pour comparaison avec la Figure 81 et la Figure 83.