Etude comparative de la perception d’ambiances lumineuses en milieu réel et en milieu virtuel Conclusion

Charton, Virgile

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Extrait

Conclusion générale et perspectives







Utiliser la réalité virtuelle comme outil d’exploration de la qualité des ambiances
lumineuses nécessite de valider l’hypothèse d’équivalence perceptive entre milieu réel et
milieu virtuel. C’est cette hypothèse que nous avons voulu tester.

Devant la diversité des systèmes de réalité virtuelle disponibles sur le marché,
nous avons dû commencer par choisir celui qui répondait le mieux à nos
exigences en termes d’immersivité et de luminosité, tout en respectant nos
contraintes budgétaires (chapitre I).

La revue de l’offre de systèmes de visualisation nous a conduit à préférer une solution de
stéréoscopie passive, basée sur deux projecteurs à optique polarisée, présentant un haut
flux lumineux (2200 lumens chacun). Afin d’optimiser les performances lumineuses et
l’uniformité des luminances, nous avons choisi de réaliser la projection par l’arrière sur
une écran type « lentille de Fresnel » conservant la polarisation de images. Pour abaisser
les coûts informatiques, nous avons développé un dispositif original de contrôle des
images basé sur deux stations de travail graphiques bas de gamme, reliées par un
protocole client-serveur. Une veille technologique à également été réalisée dans le but
d’orienter de futures recherches vers des systèmes de visualisation présentant de
meilleures performances que le nôtre.

Notre objectif étant de comparer des sensations visuelles évoquées par des
scènes lumineuses en milieu réel et virtuel, il nous est apparu naturel d’utiliser
les méthodes de la psychophysique. Il nous a semblé utile de présenter cette
discipline et la méthode choisie pour notre étude (chapitre II).


Conclusion générale et perspective 196Nous avons pu montrer comment à partir de la théorie de base développée par Fechner
afin de mesurer des unités de sensation, Thurstone a pu formuler son modèle du
jugement comparatif. Ce modèle a permis de généraliser la mesure de la sensation à des
stimuli ne présentant pas de définition physique. A partir du travail de Thurstone, il a
donc été possible d’étendre la psychophysique aux domaines des sciences humaines et
sociales, en mesurant par exemple la valeur esthétique des œuvres d’art, la gravité des
crimes ou, en ce qui nous concerne, « l’uniformité », « la chaleur visuelle » ou
« l’agrément » produit par une ambiance lumineuse. La revue précise du modèle de
Thurstone et de ces bases théoriques a mis en évidence les présupposés que le
chercheur admet implicitement en y recourant. Cet exercice nous semble essentiel pour
garder un œil critique sur les données obtenues et pour ne pas limiter l’usage de la
psychophysique à une série de techniques plus ou moins magiques destinées à produire
de l’information quantitative.

La première étape de notre recherche consistait à évaluer les sensations
évoquées par différentes ambiances lumineuses en milieu réel (chapitre III).

Nous avons défini six ambiances lumineuses que les sujets ont dû évaluer sur 6 critères
(luminosité, intimité, uniformité, chaleur visuelle, éblouissement, agrément). Cette étude
a été réalisée dans les « cellules-jumelles » de l’ENTPE selon un protocole de
comparaison par paire. Les résultats ont mis en évidence le fait que les sujets apportent
une grande importance à l’éclairage mural. Les ambiances pour lesquelles le mur face à
l’écran était éclairé ont été jugées les plus lumineuses. Les sujets montraient par ailleurs
une préférence pour les ambiances présentant un bon équilibre général des luminances
et un niveau d’éclairement sur plan de travail conforme aux normes (environ 300 lux).

Nous avons répliqué cette première étape en milieu virtuel avec des
photographies numériques (chapitre IV).

Nous avons conçu un système permettant de prendre des photographies stéréoscopiques
à partir d’un appareil classique. Ces images ont servi à alimenter l’application REVE
développée dans notre laboratoire pour permettre la projection stéréoscopique. Les
résultats ont montré des convergences importantes entre les évaluations en milieu réel
et virtuel en particulier sur les échelles de luminosité et d’uniformité. Même si les
évaluations différaient en certains point, nous avons pu montrer que les grandes
tendances observées en milieu réel se retrouvaient en milieu virtuel, en particulier la
préférence pour un éclairage équilibré dans toute la pièce et pour des niveaux
d’éclairement moyen. L’analyse des résultats a cependant mis en évidence une réduction
Conclusion générale et perspective 197de l’expérience perceptive en milieu virtuel, probablement due à la limitation des points
de vue offerts.

L’objectif ultime de notre démarche étant l’usage d’images de synthèse pour
étudier la qualité des ambiances lumineuses, nous avons répliqué l’expérience
avec ce type d’images (chapitre V).

Les images de synthèses de nos 6 ambiances lumineuses ont été réalisées et calibrées
avec Lightscape. Nos résultats ont mis en évidence le fait que les évaluations sur images
de synthèse étaient très proches, voire quasi identiques aux évaluations sur
photographies numériques, et cela pour 4 échelles (luminosité, uniformité, intimité et
éblouissement). Même si on retrouve avec les images de synthèse les grandes tendances
dégagées en milieu réel, les évaluations sont cependant moins conformes à la réalité que
sur les photographies numériques (excepté pour la luminosité, qui est estimée de
manière proche dans les trois milieux). Ceci nous ramène au problème du point de vue,
qui selon nous est primordial à la fois parce qu’il limite l’expérience perceptive des sujets
et parce qu’il modifie leur stratégie de recherche d’indices lumineux.

Nous avons en dernier lieu souhaité répliquer en milieu virtuel une étude de
Veitch et Newsham (1998). Cette étude présentait trois avantages principaux :
1/ elle ne mettait en scène que des ambiances en lumière artificielle ; 2/ elle
utilisait des méthodes d’évaluation directes différentes du protocole de
comparaison par paire utilisé précédemment ; 3/ ces résultats étaient garantis
par une procédure particulièrement respectueuse des règles expérimentales
(chapitre VI)

Les images de synthèse des 9 ambiances utilisées dans l’expérience princeps ont été
réalisées et calibrées avec Lightscape. Les ambiances ont été évaluées sur la base de
questionnaires de satisfaction et d’échelles de cotations en milieu virtuel. Nous avons
retrouvé la plupart des résultats de Veitch et Newsham. En particulier, nous avons mis en
évidence la possibilité de créer des ambiances satisfaisantes avec des dispositifs à faible
consommation. Le rôle de l’éclairage d’appoint sur la satisfaction a été également
retrouvé. Enfin, nous avons montré une indépendance entre la qualité de l’éclairage
définie par les experts et par les usagers. La différence principale entre nos résultats et
ceux de Veitch tient au l’influence des luminaires paraboliques sur la satisfaction. A cause
d’un artefact de simulation, ce type de luminaire a été dévalorisé en images de synthèse
par rapport à la réalité.


Conclusion générale et perspective 198Notre travail a été handicapé par le fait qu’il soit l’un des premiers dans le domaine. En
l’absence de littérature à laquelle nous référer, nous avons dû avancer à tâton aussi bien
dans le choix du matériel que dans celui des protocoles expérimentaux. Nous avons
cependant pu obtenir des résultats importants, et nous pouvons à présent baliser le
terrain pour des études à venir. Afin d’améliorer l’accord entre milieu réel et virtuel, et à
terme pouvoir utiliser la réalité virtuelle comme outil d’étude de la qualité des ambiances
lumineuses, plusieurs points doivent être p