Syst`emes bas´e R´ealit´e Augment´ee 2D

Nous pr´esentons dans cette section les syst`emes utilisant la r´ealit´e augment´ee pour des tˆaches 3D mais avec une approche 2D (provenant plutˆot du domaine de l’IHM). On regroupe sous cette approche les solutions consid´erant une visualisation principalement 2D (par projection), avec une absence de rep`ere 3D pour le positionnement des objets. La possibilit´e d’avoir de plus un point de vue 3D personnel suivi (RA 3D) serra pr´esent´ee `a la section suivante (section 2.4).

2.3.1. Augmented Space Description

Introduit par Rekimoto [RS99], ce travail a d´emontr´e une nouvelle approche dans

l’uti-lisation de multiples surfaces de RA8. Son concept consiste `a ´etendre l’espace personnel

fourni par un ´equipement personnel (portable), `a une zone d’interaction partag´ee d´efini

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(a) collaboration sur une applica-tion de gesapplica-tion de documents mul-tim´edias

(b) application multi-utilisateurs de planification

(c) espace pour un utilisateur : sur-face priv´ee, p´eriph´eriques et surface publique

Fig. 3.8: (a)Augmented Space[RS99] , (b) Build-It[RFK+97] et (c)OFuturO[GEG+03].

dans l’environnement r´eel, c’est-`a-dire sur la table (support d’interaction de groupe) et sur

le mur (publique), les documents pouvant facilement transiter entre ces surfaces (figure

3.8a). La visualisation dans les espaces partag´es est r´ealis´es par une projection murale et

sur la table.

Il d´efinit des paradigmes d’interaction tel quel’hyperdragging(qui permet `a l’utilisateur de

d´eplacer des ´el´ements de son ´ecran vers la table `a l’aide d’une souris) ou la manipulation par pointeur laser (suivi par vision) des ´el´ements 3D projet´es. Il montre la faisabilit´e du concept pour la gestion de documents personnels (m´elange de documents r´eels et virtuels) ou de la planification architecturale 3D (conteneur r´eel ou virtuel d’objets 3D avec manipulation tangible de la cam´era). La visualisation 3D est alors r´ealis´ee sous la forme d’une vue de dessus par projection sur la table et d’une vue de coupe (par la projection murale).

Analyse

Cette approche permet de combiner l’interaction sur des ´el´ements virtuels avec les possibi-lit´es du r´eel (utilisation de documents r´eels, d’objets de manipulation). En fournissant une extension des outils de l’utilisateur au lieu de les remplacer, l’adaptation semble plus ais´ee. La possibilit´e d’importer et d’exporter des documents num´eriques ou r´eels permet alors d’´eviter l’emprisonnement dans un espace purement virtuel, permettant aux utilisateurs une utilisation ais´ee des possibilit´es des deux mondes.

Les m´ecanismes d’interaction avec du contenu 3D permettent d’importer des mod`eles et de les manipuler mais restent toutefois limit´es `a des transformations planaires, soit 3 DDL (D´egr´es De Libert´e) au total (2 DDL en translation et 1 DDL en rotation). Nous obser-vons d’un point de vue logiciel, de nombreux exemples d´emonstratifs d’applications mais l’absence de plate-forme de d´eveloppement. Le collaboratif est m´ediatis´e par la

conserva-tion du lien entre l’utilisateur et son pointeur, l’interacconserva-tion simultan´ee parl’hyperdragging

ainsi que la conservation des m´etaphores de communication naturelle.

2.3.2. Build-It Description

Morten Fjeld [RFK+97] pr´esente un des premiers syst`emes de RA tangibles pour

l’in-teraction simultan´ee de plusieurs utilisateurs autour d’une table, nomm´e Build-It(figure

3.8b). Son syst`eme couple une vue projet´ee sur la table avec une projection murale d´edi´e

`a des tˆaches 3D. Reposant sur des techniques de vision, un utilisateur peut coupler un ´el´ement physique (brique rectangulaire) `a un ´el´ement virtuel.

Il propose diff´erentes m´etaphores de navigation bas´ees sur l’utilisation des briques phy-siques pour d´efinir un volume de visibilit´e du contenu 3D (apr`es avoir propos´e dans

[FVB+99] une approche par briques pour fixer les diff´erents param`etres d’une cam´era, semblant tr`es fastidieux). Les outils applicatifs sont positionn´ees autour de la zone de projection centrale et s´el´ectionnable en pla¸cant une brique dessus. Le syst`eme est

d´emon-tr´e dans un cadre de planification architecturale. Des r´ecents travaux [Netb] proposent

l’utilisation de son syst`eme dans la conception architecturale 3D, le prototypage virtuel 3D et la manipulation mol´eculaire (les r´esultats prouvent que le syst`eme encourage le travail collaboratif et la cr´eativit´e).

Analyse

Ce syst`eme s’inscrit dans une approche de la th´eorie de l’action, le syst`eme d´efinissant

une «externalisation» de la repr´esentation de la tˆache, la RA r´eunissant pour l’auteur de

nombreux avantages (lire [FV02]). Sa vision permet par exemple le m´elange entre cartes

2D r´eelles (annot´ees) et une projection de bˆatiments virtuels. La grande faiblesse du syst`eme repose sur le couplage des deux vues, mais qui n´ecessite de la part de l’utilisateur un effort cognitif pour construire une repr´esentation mentale de la tˆache 3D. De ce point de vue, le syst`eme n’est pas vraiment 3D qui conserve la facilit´e d’interaction sur table. Nous noterons ´egalement que les applications d´emontr´ees se limitent g´en´eralement `a 3 DDL (transformation planaire). Une m´etaphore suppl´ementaire permet de manipuler en hauteur des ´el´ements, mais elle n’a pas ´et´e montr´e avec une utilisation simultan´ee des

deux autres degr´es en translation. Certains travaux [Netb] ont montr´e les limitations de

ce type de syst`eme pour des manipulations 3D plus complexes (telles qu’en chimie o`u

on a vraiment besoin de 6 DDL). Le syst`eme permet plusieurs interactions simultan´ees mais choisit d´elib´er´ement l’absence d’outils ou de zones priv´ees, conduisant `a l’absence de m´ecanisme de protection de donn´ees, de gestion d’objets ou d’outils personnels.

2.3.3. OFuturO Description

Goebbels [GEG+03] introduit un nouvel environnement de r´ealit´e mixte reposant sur une

table digitale 3D, une zone personnelle d’interaction et un ´ecran suppl´ementaire vertical

pour la collaboration `a distance (figure 3.8c). La table digitale utilise un syst`eme `a deux

projecteurs au plafond, permettant `a l’aide de st´er´eo passive la restitution de contenu

3D. L’interaction est r´ealis´ee par les outils classiques 2D, la Spacemouse ou une interface

digitale (Cirque Glidepoint touchpad). Il d´emontre son syst`eme dans un cadre de

brains-torming, avec des cartes ´electroniques et des outils tangibles de modification (bas´e sur

ARToolkit).

Analyse

Le syst`eme fournit un cadre exp´erimental pour du mixage 2D/3D et virtuel/r´eel. Une ap-plication 2D est d´emontr´ee montrant la conservation des outils r´eels tels que le portable ou des objets r´eels de manipulation. Malheureusement la restitution de vue personnelle 3D n’est pas abord´ee dans l’article, celle-ci ´etant techniquement impossible avec la confi-guration choisie (st´er´eo passive avec un syst`eme d´efini pour quatre utilisateurs). Aucune technique d’interaction 3D n’est introduite, des interfaces sont justes pr´esent´ees, c’est pourquoi nous l’avons mis dans cette section 2D. D’un point de vue collaboratif nous retiendrons principalement la division de l’espace, mais qui nous semble tr`es rigide (la conception de la forme de la table fixant le nombre d’utilisateur, quatre dans le cadre du prototype propos´e).

2.3.4. Synth`ese des approches bas´es RA 2D

L’utilisation de la r´ealit´e augment´ee semble fournir un cadre int´eressant permettant une manipulation de contenu num´erique tout en conservant la connaissance et les possibilit´es du r´eel. La projection de contenu num´erique dans un espace connu (r´eel), coupl´ee avec des outils connus (num´erique ou r´eel), favorise l’interaction et l’apprentissage par l’utilisateur.

Contrairement aux environnements de RV, mais de fa¸con similaire aux approches IHM, la communication et la coordination se font dans le monde r´eel. Nous remarquons cependant que les architectures logicielles ne sont pas pr´esent´ees, ne fournissant pas d’aide `a la cr´eation d’application dans ces environnements.

Ces travaux de RA permettent de manipuler du contenu 3D avec des m´ethodes plus ´evo-lu´ees que les approches d’informatique ´evanescente (section 2.2) en offrant soit deux vues sur le contenu 3D soit une projection st´er´eo passive. Bien que ces approches favorisent une interaction naturelle et intuitives, elles ne fournissent pas les possibilit´es des syst`emes de RV telle qu’une v´eritable visualisation 3D pour des utilisateurs suivis, une manipulation 3D simultan´ee de haut niveau (isom´etrie 3D ou mod´elisation 3D), ni une vue personnelle comme avec les casques de RV. Un syst`eme de plus haut niveau consisterait donc `a conser-ver les avantages de la RA tout en fournissant une meilleur logistique pour l’interaction 3D : cette approche existe et est d´efinie sous le terme de r´ealit´e augment´ee 3D, pr´esent´ee `a la prochaine section.