Tâches de manipulation

Les tâches de manipulation correspondent à celles définies dans la partie 1.4 du chapitre précédent. Il s’agit des actions de :

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Déplacement, c'est-à-dire plus précisément le positionnement d’un objet au sein d’un environnement virtuel en 3 dimensions.

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Redimensionnement, c'est-à-dire la modification du facteur d’échelle d’un objet au sein d’un E.V. Ce redimensionnement est uniforme selon les 3 axes ;

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Rotation, c'est-à-dire l’orientation d’un objet dans un E.V. selon les 3 dimensions. 2.5 Environnement virtuel : conception

Nous avons conçu un environnement virtuel qui est le même pour l’ensemble des tâches à réaliser. Il reprend celui utilisé pour l’expérimentation 1, à savoir un cube évidé et quadrillé avec une face en moins, la caméra virtuelle étant positionnée face à celle-ci. La durée d’expérience étant plus courte que celle de l’expérimentation 2, et les tâches à réaliser étant plus simples, nous n’avons pas jugé utile de concevoir des scènes « originales ».

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La scène comprend donc un objet qu’il faut faire correspondre au mieux à un modèle, comme pour l’expérimentation précédente. Pour aider l’utilisateur, une représentation fantôme (en transparence) est affichée : celle-ci correspond au positionnement (ou orientation ou taille) idéal. L’utilisateur doit faire correspondre au mieux les objets à manipuler avec leurs représentations sous forme de « ghost ». L’objet à manipuler est le même pour toutes les interactions proposée et pour chaque modalité. Il s’agit d’un cube dont chaque face a une couleur différente, à la manière d’un Rubik’s Cube. Dans le cas des tâches de rotation, l’utilisateur peut donc prendre comme point de repère les couleurs de chaque face pour se repérer plus facilement. La Figure 55 représente la scène et l’objet utilisé pour chaque tâche, ici dans le cas d’une tâche de déplacement, de redimensionnement et de rotation.

Figure 55 : Scène et actions de déplacement, redimensionnement et rotation

Une tâche consiste à exécuter 5 fois de suite une même action. Par exemple la tâche T1-1 consiste à déplacer 5 cubes selon la première modalité. Pour cela, un cube positionné initialement en bas de l’écran et centré, doit être déplacé à un autre endroit de l’espace de jeu. Chaque participant doit ainsi effectuer 30 sous-tâches (5 par type d’interaction et par modalité).

Le jeu est affiché en perspective, utilisant le principe de la stéréoscopie active, afin d’aider le participant à mieux évaluer les distances et lies orientations des objets.

Pour chaque interaction, les participants doivent effectuer les 5 mêmes actions entre les 2 modalités. Nous avons décidé de garder les mêmes conditions (position ou orientation ou dimension) afin d’obtenir des données comparables entre les deux modalités proposées. Comme dans le cas des tâches simples de l’expérimentation précédente, nous estimons que cela ne biaise pas les résultats dans le sens ou les participants n’élaborent pas de stratégie pour atteindre le but demandé. Nous avons tout de même appliqué un contre balancement de l’ordre de présentation des modalités pour assurer la validité de nos résultats.

2.6 Implémentation et développements logiciels

L’ordinateur utilisé est le même que précédemment à savoir un appareil de marque Alienware, équipé d’un processeur Intel ® Core ™ i7 CPU930 cadencé à 2.80GHz avec 6 Giga-octets de RAM et une carte graphique de type NVidia GeForce GTX480) ainsi qu’un écran Samsung 120Hz (3D Vision Ready). Notre système se base toujours sur la caméra 3D Kinect de Microsoft.

Nous n’avons pas modifié l’algorithme permettant de détecter la position des mains dans l’espace ainsi que leur état, ouvertes ou fermées. La partie « client » de notre application n’a ainsi pas été modifiée. Nous avons travaillé selon deux axes :

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Modélisation de l’objet à manipuler, insertion dans l’environnement et modélisation de l’aide visuelle pour la rotation avec la modalité 1 : utilisation du logiciel Autodesk 3DSMax ;

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Implémentation des nouvelles modalités d’interaction et conception de l’expérimentation à

réaliser : utilisation du logiciel Virtools de Dassault Systèmes.

Enfin, le programme d’extraction des données pertinentes des traces d’interaction a été réalisé en C++. Les questionnaires d’identification et post-passation ont quant à eux été conçus avec Adobe LiveCycle

Form.

3

Protocole expérimental

3.1 Généralités

Pour cette expérimentation, nous avons repris de nombreux éléments du protocole expérimental de la deuxième étude, en particulier concernant les procédures de recueil ainsi que les sources de données des préférences subjectives et commentaires des participants. Nous conservons également le principe d’une évaluation par les participants des deux modalités proposées pour les différentes actions. Enfin, dans cette étude, nous avons décidé de réaliser 2 groupes différents : le premier est composé de personnes ayant réalisé l’expérimentation 2 auparavant et le groupe 2 est composé de personnes n’ayant jamais utilisé ni notre système de capture de mouvements des mains ni les modalités associées. Certains mécanismes seront mis en place pour assurer de ce fait la validité interne de nos résultats.

3.2 Choix des participants

L’expérimentation a impliqué 30 participants volontaires, 7 femmes et 23 hommes, âgés entre 14 et 43 ans. Nous avions initialement 31 participants (8 femmes et 23 hommes) mais nous en avons exclu un de notre expérimentation en raison de problèmes techniques rencontrés, qui auraient pu apporter un biais dans nos résultats. Tous les utilisateurs disposaient de connaissances variées dans le domaine de la réalité virtuelle et possédaient un niveau d’étude BAC+3 minimum, mis à part un participant. La plupart des participants étaient des étudiants en cours de préparation du Master « Ingénierie du Virtuelle et Innovation » ou des membres de l’équipe « Presence & innovation » du « Laboratoire des Arts et Métiers ParisTech d’Angers » (Doctorants, Ingénieurs de Recherche). L’âge moyen des participants était de 25,3 ans (écart-type : 5,5). Les effectifs relatifs des femmes (moyenne d’âge = 23,3 ; E.T. = 2,7) et des hommes (moyenne = 25,9 ; E.T. = 6,0), même s’ils n’étaient pas équivalents (7 contre 23), nous ont tout de même permis de contrebalancer l’ordre de passation suivant le sexe. Etant donné que nous avons souhaité prendre en compte la participation ou non à la seconde expérimentation et que nous avons contrebalancé l’ordre de présentation des modalités, le plan expérimental est quelque peu complexe. Il est représenté sur la Figure 56.

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Figure 56 : plan expérimental

Le sexe, comme l’expertise en réalité virtuelle, seront des variables dont l’impact sera évalué dans l’étude statistique conduite dans ce chapitre.

3.3 Conditions initiales et consignes

Chaque participant commence la phase d’expérimentation par la réalisation des 10 sous-tâches de déplacement, puis les 10 sous-tâches de redimensionnement et enfin les 10 sous-tâches de rotation. Seul l’ordre de présentation des modalités diffère d’un participant sur l’autre. Les conditions initiales sont identiques pour tous les participants. Contrairement aux deux expérimentations précédentes, il n’y a pas de phase d’apprentissage différenciée : le participant commence l’expérimentation directement. Par contre, sur les 5 sous-tâches par interaction et par modalité, la première est considérée comme une tâche d’entraînement : elle permet au participant de se familiariser avec la modalité d’interaction et n’est de ce fait pas prise en compte dans l’étude des performances des participants.

Chaque participant se trouve dans les mêmes conditions que les deux expérimentations précédentes : il est assis face à l’écran, la Kinect étant positionnée au dessus de celui-ci.

La consigne donnée était de faire correspondre l’objet et le modèle, pour chacune des 30 sous-tâches, en essayant d’obtenir une précision maximale. Pour éviter au maximum toute variabilité dans les indications données aux sujets, une fiche descriptive a été mise en place pour expliquer en quoi consiste l’expérimentation d’une part et d’autre part pour expliquer comment fonctionnent les modalités d’interaction afin de réaliser les différentes tâches demandées. Cette fiche est expliquée oralement à chacun des participants et leur est ensuite laissée pour qu’ils puissent s’y référer à tout moment pendant la manipulation, si nécessaire (cf. Annexe C). L’expérimentateur expliquait la phase de calibration, ajustait les paramètres de détection, puis, au début de chaque tâche, rappelait la modalité à utiliser. Il restait à côté du participant, en retrait, et pouvait également être consulté le cas échéant. L’expérimentateur était également présent en cas de problème technique (e.g., problème de reconnaissance de la Kinect). Plan Expérimental 30 Nouveaux participants 18 M1  M2 10 Hommes 8 Femmes 2 M2  M1 8 Hommes 7 Femmes 1 Participants à l'étude 2 12 M1  M2 6 Hommes 4 Femmes 2 M2  M1 6 Hommes 4 Femmes 2

Page | 151 3.4 Déroulement de l’expérimentation

Le participant commence par remplir le questionnaire d’identification (format pdf réalisé avec Adobe

LiveCycle Form), nous permettant de recueillir les informations générales le concernant (âge, sexe,

latéralisation, niveau d’étude) et les informations spécifiques nous permettant d’établir son niveau d’expertise en réalité virtuelle.

Les participants effectuent alors les 30 sous-tâches, d’abord pour le déplacement, 5 avec une modalité et 5 avec l’autre (selon l’ordre de présentation) et de la même façon pour le redimensionnement et la rotation. L’ordre de présentation des interactions (déplacement, redimensionnement et rotation) est le même pour l’ensemble des participants. Pour chacune des tâches, le participant doit indiquer à l’expérimentateur lorsqu’il estime avoir atteint un niveau de précision suffisant et souhaite passer à la tâche suivante. C’est alors l’expérimentateur qui lance la tâche suivante.

A l’issue de la réalisation des 30 sous-tâches, l’expérimentation prend fin et la collecte des informations s’arrête. Il n’est pas possible de revenir en arrière. Le participant doit remplir un questionnaire final (également réalisé sous la forme d’un formulaire pdf) permettant de recueillir ses impressions, commentaires et jugements subjectifs. La Figure 57 présente un participant passant cette expérimentation.

Figure 57 : Participant passant l'expérimentation 3 - tâche de déplacement

Dans le document Conception et évaluation d'un système transparent de capture de mouvements des mains pour l'interaction 3D temps réel en environnements virtuels (Page 172-176)