Gestion de la profondeur

En projetant les POIs sur le plan de l’appareil mobile, les trois dimensions de la position d’un POI sont r´eduites `a deux dimensions. Il y a donc une premi`ere perte d’information de profondeur ou de distance physique qui s´epare les POIs de l’utilisateur. Nous d´ecrivons ensuite (section 4.2.4) une deuxi`eme perte d’information, le positionnement du POI devant ou derri`ere l’utilisateur.

4.2.3.1 Traits visuels

La profondeur peut ˆetre traduite visuellement en exploitant les caract´eristiques visuelles du trait du cercle du halo, comme :

— la transparence (voir Figure 4.7) — la couleur

CHAPITRE 4 4.2. Adaptation de Halo pour la R´ealit´e Augment´ee

(a) (b)

Figure 4.3 – a) Calcul du rayon des halos `a partir de la droite passant par P’ jusqu’au centre de l’´ecran. b) Visualisation des halos de 100 POIs sans agr´egation : l’intrusion visuelle des halos est plus grande dans les coins de l’´ecran.

(a) (b)

Figure 4.4 – a) Calcul du rayon des halos en consid´erant un rectangle interne. b) Visua-lisation des halos de 100 POIs sans agr´egation : le rectangle interne devient perceptible.

(a) (b)

Figure 4.5 – a) Calcul du rayon des halos en consid´erant un rectangle interne `a bords arrondis. b) Visualisation des halos de 100 POIs sans agr´egation : le rectangle interne `a bords arrondis devient perceptible.

CHAPITRE 4 4.2. Adaptation de Halo pour la R´ealit´e Augment´ee

Figure 4.6 – Exemples d’intrusion de halos dans le coin d’un ´ecran de 2560 pixels de largeur en utilisant la m´ethode du rectangle `a bords arrondis, dont les cercles poss`edent un rayon ´egal `a (a) 5% de la largeur de l’´ecran, (b) 10% de la largeur de l’´ecran, (c) 20% de la largeur de l’´ecran.

D’autres traits visuels ont ´egalement ´et´e explor´es : la continuit´e du trait du cercle (poin-till´es, hachures) et le caract`ere multicolore du trait. Par exemple, plus un POI serait proche de l’utilisateur, et plus le halo correspondant deviendrait hachur´e/multicolore. En s’´eloignant du POI, l’arc reprendrait son aspect original (sans coupures) / de couleur uniforme. Cependant, ces solutions augmentent consid´erablement la variabilit´e visuelle du halo. En RA, l’environnement est d´ej`a dense en couleurs et en formes. Un contexte industriel est d’autant plus charg´e qu’il y a de machines, cˆables, capteurs dans le champ de vision de la cam´era. L’ajout d’une variabilit´e visuelle suppl´ementaire `a chaque halo augmenterait donc la difficult´e `a percevoir les emplacements des points d’int´erˆet hors-champ. Nous consid´erons donc trois caract´eristiques visuelles, `a savoir la transparence, la couleur et l’´epaisseur, car elles pr´eservent l’uniformit´e visuelle du halo affich´e `a l’´ecran.

Au-del`a du trait visuel, son ´evolution avec la distance POI-utilisateur implique un deuxi`eme choix de conception. En consid´erant l’´epaisseur de l’arc par exemple, il s’agit de d´efinir si le trait visuel choisi doit ˆetre le plus visible (´epais) lorsque le POI est loin ou lorsqu’il est proche de l’utilisateur. Nous consid´erons deux types de transitions : la transition att´enu´ee et la transition abrupte. La transition att´enu´ee rend le cercle de moins en moins visible `a mesure que l’utilisateur se rapproche physiquement d’un POI (exemple : de plus en plus transparent, fin ou blanc). Au contraire la transition abrupte rend le cercle de plus en plus apparent (exemple : de plus en plus opaque, ´epais, ou rouge) `a mesure que l’utilisateur se rapproche physiquement de la cible correspondante. La Figure 4.8 sch´ematise ces deux transitions pour le trait visuel ´epaisseur, et pour un POI hors-champ.

Deux axes de conception sont donc `a consid´erer pour d´eterminer la mani`ere de visualiser la distance qui s´epare un POI d’un utilisateur : (1) le trait visuel (transparence, couleur ou ´epaisseur) et (2) l’´evolution de cette caract´eristique visuelle selon la distance POI-utilisateur que nous d´esignons par transition visuelle. Le couple (caract´eristique visuelle, transition visuelle) d´efinit la technique visuelle permettant de repr´esenter la profondeur.

CHAPITRE 4 4.2. Adaptation de Halo pour la R´ealit´e Augment´ee

Figure 4.7 – Halos et profondeur (a) Vue orthographique par-dessus de 2 POIs hors-champ devant et derri`ere une machine. (b) Visualisation des 2 POIs : les deux halos ne permettent pas de connaˆıtre la diff´erence de profondeur entre les deux POIs. (c) Visuali-sation des 2 POIs avec la profondeur traduite par la transparence du halo. Le halo le plus opaque `a gauche indique que le POI correspondant est plus proche que le deuxi`eme POI.

Figure 4.8 – Visualisation de la distance entre l’utilisateur et un POI hors-champ, obte-nue en couplant le trait visuel´epaisseur avec la transitionatt´enu´ee(a-b) ou abrupte(c-d). Avec la transition att´enu´ee, le halo devient de plus en plus fin `a mesure que l’utilisateur se rapproche du POI hors-champ. Avec la transition abrupte, le halo devient de plus en plus ´epais `a mesure que l’utilisateur se rapproche du POI hors-champ.

CHAPITRE 4 4.2. Adaptation de Halo pour la R´ealit´e Augment´ee

Figure 4.9 – Vue orthographique par-dessus de 3 POIs hors-champ. Un seul des trois POIs est significativement plus proche de l’utilisateur que des deux autres POIs.

4.2.3.2 Etude pilote^´

Pour figer ce param`etre de conception (caract´eristique visuelle, transition visuelle), nous avons men´e une ´etude pilote. Nous ´emettons les deux hypoth`eses suivantes : (1) la tech-nique visuelle (caract´eristique visuelle, transition visuelle) qui minimise la charge visuelle `a l’´ecran sera pr´ef´er´ee. (2) La technique visuelle (caract´eristique visuelle, transition visuelle) qui rend plus visible les POIs proches de ceux loin de l’utilisateur sera pr´ef´er´ee.

Tˆache L’objectif de la tˆache est de d´eterminer lequel des trois POIs plac´es devant l’utilisateur est le plus proche de sa position. Pour cela nous pla¸cons trois cibles de sorte qu’une des trois soit significativement plus proche du participant que les deux autres (voir Figure 4.9). Pendant toute l’´etude exp´erimentale, l’utilisateur tient l’appareil mobile tel que les cibles ne soient pas visibles `a l’´ecran. Ainsi, seuls les halos apparaissent `a l’´ecran. Nous demandons au participant d’interpr´eter les informations visuelles du cercle pour d´eterminer oralement lequel des POIs est le plus proche.

Participants/Mat´eriel 6 participants issus de l’Universit´e ont particip´e `a cette ´etude pilote. L’´etude a ´et´e r´ealis´ee avec la tablette Apple iPad Air 2, et la SDK Vuforia, librairie de RA n´ecessaire pour reconnaˆıtre et suivre des objets 3D en temps r´eel. Les techniques ont ´et´e d´evelopp´ees en C# et affich´ees `a l’´ecran de la tablette `a l’aide du moteur de rendu Unity3D.

Conditions Trois traits visuels sont ici consid´er´es : la transparence, l’´epaisseur et la couleur du cercle. Nous prenons ´egalement en compte les deux types de transitions vi-suelles : abrupte et att´enu´ee. 6 conditions sont donc consid´er´ees et chaque condition est r´ep´et´ee 6 fois. Cela correspond `a 36 tˆaches de choix du POI le plus proche (6 conditions x 6 it´erations) pour chaque participant.

CHAPITRE 4 4.2. Adaptation de Halo pour la R´ealit´e Augment´ee

g´en´erale. Cette phase consiste `a manipuler l’appareil mobile pour comprendre le dyna-misme des halos, et la relation qui existe entre la taille de cercle et l’amplitude de mou-vement `a effectuer pour ramener le POI dans le champ de vision de la cam´era. Le parti-cipant r´ealise ensuite la tˆache demand´ee pour tous les attributs visuels d’un premier type de transition donn´ee. Apr`es une session de d´ebriefing pour noter les commentaires et les pr´ef´erences du participant, celui-ci continue l’´etude exp´erimentale avec les trois attributs visuels avec le deuxi`eme type de transition.

Pour chaque tˆache nous enregistrons le taux d’erreur ainsi que le temps pour accomplir la tˆache (temps chronom´etr´e entre l’instant o`u une nouvelle configuration de POIs est affich´ee, et l’instant o`u le participant indique oralement sa r´eponse). Entre chacun des cas, le syst`eme modifie le POI le plus proche `a d´eterminer.

R´esultats Nous n’avons pas observ´e d’effets notables des diff´erentes techniques visuelles autant sur le temps de compl´etion que le taux d’erreur (majoritairement nul). Nous confir-mons ainsi les r´esultats de l’´etude r´ealis´ee par Muller et al. sur le syst`eme de visualisation hors-champ Sparkle [81] : le participant est capable de s’adapter quelque soit l’encodage employ´e. Une fois la relation entre trait visuel et distance comprise, il est en mesure d’accomplir les tˆaches demand´ees.

Nous nous appuyons donc sur les r´esultats qualitatifs pour choisir une technique visuelle. Les commentaires recueillis aupr`es des 6 candidats indiquent que la technique visuelle pr´ef´er´ee est d´efinie par le couple [´epaisseur-transition visuelle abrupte] :

— Trait visuel ´epaisseur : l’´epaisseur et la transparence ont ´et´e largement pr´ef´er´ees par rapport `a la couleur. Tout d’abord, le trait visuel de la couleur est plus adapt´e pour traduire un type d’entit´e (diff´erencier les POIs d’alerte des POIs de docu-mentation par exemple) qu’un attribut scalaire comme la distance [112, p. 213]. De plus, l’´epaisseur et la transparence permettent de modifier la saillance visuelle sur l’´ecran en fonction de la distance entre l’utilisateur et un POI. Il est par exemple possible d’obtenir un cercle plus fin ou semi-transparent, ce qui diminue la saillance visuelle. Ce changement de saillance n’est pas possible avec la couleur : que le cercle soit bleu, rouge ou vert, le cercle sera toujours assez visible sur l’´ecran. Les utilisa-teurs pr´ef`erent donc une technique qui puisse modifier sa saillance en fonction de la distance utilisateur - POI. Enfin, l’´epaisseur est pr´ef´er´ee car le cercle reste tout `a fait perceptible lorsque le POI est ´eloign´e. En effet, les participants ont rapport´e qu’il est plus facile de percevoir un trait fin qu’un trait plus ou moins transparent.

— Transition visuelle abrupte : les participants ont justifi´e leur pr´ef´erence en effec-tuant un parall`ele avec la perception du monde r´eel. Lorsqu’un objet est situ´e au loin, il est difficile de correctement percevoir tous les d´etails qui le composent. Plus l’utilisateur se rapproche, et plus il obtient une vision nette et pr´ecise de cet objet. Les participants pr´ef`erent donc un syst`eme qui reproduit ce ph´enom`ene (sorte de

CHAPITRE 4 4.2. Adaptation de Halo pour la R´ealit´e Augment´ee

m´etaphore du monde r´eel), avec un cercle qui devient de plus en plus visible `a mesure qu’ils se rapprochent d’un POI.

Pour g´erer la profondeur, nous conservons donc la technique visuelle qui rend le cercle plus ´epais (resp. plus fin), `a mesure que l’utilisateur se rapproche (resp. s’´eloigne) du POI.