Représentations tridimensionnelles

Tous les utilisateurs de la visualisation, quel que soit leur domaine, s’accordent à dire que les représentations tridimensionnelles sont intéressantes à cause de la plus grande densité d’information qu’elle sont capables d’afficher par rapport à des représentations bi-dimensionnelles de même taille. Il n’en est cependant pas moins vrai que de telles représentations sont plus difficiles à réaliser et à gérer. Nous avons donc décidé de fournir dans le cadre de Scope une aide à la réalisa-tion des visualisaréalisa-tions tridimensionnelles afin de faciliter leur développement et promouvoir leur utilisation.

Toutes les visualisations utilisant la représentation tridimensionnelle ont en commun la charge de la gestion de la scène dans laquelle les informations sont affichées. Dans le modèle de la représentation tridimensionnelle en informatique, nous disons que cette scène est observée par l’utilisateur à travers une caméra et suivant un certain point de vue, celui-ci étant défini par la position de l’œil de l’utilisateur et par un vecteur allant de son œil au centre de la scène et donnant donc la distance et l’angle d’observation. La position de la caméra détermine la manière dont les objets de la scène sont visibles.

L’utilisateur peut se déplacer librement par rapport au centre de la scène : il lui est possible de se rapprocher et de s’éloigner, de tourner autour de la scène ou de se déplacer sur un seul axe, décalant ainsi sa vision de la scène. Toutes ces manipulations permettent de considérer les objets représentés sous divers angles de vues et de choisir ceux qui sont visibles dans différents plans.

Ces manipulations sont essentielles pour exploiter une visualisation tridimen-sionnelle puisqu’il est possible, en fonction de la position de l’utilisateur, que certains objets soient cachés à sa vue. Il faut donc qu’il puisse se déplacer pour les voir. Scope fournit une caméra virtuelle qui permet de se déplacer librement dans la scène présentée (figure 4.4 page suivante). Son utilisation se fait par mani-pulation directe de la scène : l’utilisateur choisit un mode de déplacement (zoom, rotation, déplacement circulaire et déplacement axial) et agit ensuite sur la visua-lisation qui reflète le changement de point de vue tant que la manipulation est en cours. Il lui est également possible de combiner plusieurs types de déplacement au cours d’une même interaction.

Mode d’affichage des objets pendant le déplacement de la caméra

Production d’une image photo-réaliste de la scène Point de vue

standard

Mouvements de caméra

Choix de la qualité de rendu

Couleur de fond de la scène Manipulation

durecte

FIG. 4.4. – La caméra virtuelle de Scope permet la manipulation interactive

d’une scène tridimensionnelle ainsi que le contrôle de la qualité de son rendu.

La caméra virtuelle de Scope est partagée entre toutes les visualisations tridi-mensionnelles et agit sur celle qui est en cours d’utilisation ; lorsque l’utilisateur choisit une nouvelle visualisation les paramètres de la caméra changent en fonc-tion de celle-ci.

Le rendu de scènes en trois dimensions est une opération complexe et qui peut prendre beaucoup de temps. La caméra virtuelle de Scope propose donc le choix entre plusiurs qualités de rendu, allant de la représentation des seuls points

défi-4.2. VISUALISATIONS DE SCOPE

(a) Représentation en nuages de points. (b) Représentation en fil de fer.

(c) Représentation par facettes. (d) Représentation lissée.

FIG. 4.5. – Les représentations tridimensionnelle peuvent être présentées avec

différentes qualités de rendu et de réalisme. Sachant que le temps nécessaire au rendu d’une telle représentation est proportionnel à sa qualité il est souvent nécessaire de sacrifier celle-ci à la rapidité d’affichage.

nissant les formes des objets de la scène au rendu lissé de haute qualité en passant par le dessin en fil de fer et le rendu par facettes (figure 4.5 page précédente). Le choix d’une moindre qualité de rendu entraîne une augmentation conséquente de la rapidité de mise à jour de la visualisation.

La qualité la mieux adaptée à un rendu rapide est celle de la représentation en fil de fer. Elle ne gère ni le rendu des surfaces ni les sources de lumières, d’où un gain de temps important, et elle est beaucoup plus précise que la représentation en nuages de points. En effet celle-ci n’affichant que les points définissant les objets, elle n’est facile à utiliser que pour des objets ayant un grand nombre de tels points, comme les sphères, le cônes et généralement toutes les surfaces de révolution ; pour un cube, par contre, seuls huit points sont affichés et l’objet est plutôt difficile à voir, rendant cette représentation délicate d’utilisation. Le rendu en fil de fer peut éventuellement éliminer les faces cachées des objets représentés pour augmenter la qualité du rendu.

Pour des raisons similaires de coût d’affichage, les déplacements de l’utilisa-teur dans la scène sont par défauts réalisés dans un mode de rendu minimal où seules les boîtes englobantes des objets sont visibles. Cela permet d’avoir une idée correcte de la représentation de la scène au fur et à mesure que le point de vue change sans pour autant êre obligé d’attendre plusieurs secondes entre deux mouvements.

Nous avons indiqué précédemment que toutes les visualisations doivent per-mettre la manipulation directe des informations qu’elles présentent. Dans une re-présentation tridimensionnelle la difficulté principale est de trouver l’objet sur lequel l’utilisateur agit puisqu’il peut y avoir, à une même coordonnée planaire, plusieurs objets dans des plans différents. La caméra virtuelle de Scope se charge de la localisation des objets manipulés et transmet les informations voulues à la visualisation, la déchargeant ainsi de cette tâche délicate. Ceci est fait à travers un mode spécial de la caméra virtuelle, dit mode de manipulation, dans lequel la visualisation et la caméra coopérent pour réaliser la manipulation souhaitée par l’utilisateur.

Lorsque la caméra est en mode de manipulation elle agit en fait comme relais pour les outils de manipulation directe de la visualisation qu’elle contrôle (l’inter-face du choix de ces outils est laissée à la visualisation). Lorsque l’utilisateur ef-fectue une action avec un tel outil la caméra localise les objets concernés et les met à la disposition de la visualisation qui est libre de les utiliser comme elle l’entend.