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Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
No d'ordre: 4651 THÈSE présentée à l'Université Louis Pasteur Laboratoire des Sciences de l'Image, de l'Informatique et de la Télédétection UMR 7005 CNRS-ULP par Mlle Dominique GERBER pour obtenir le grade de Docteur de l'université Louis Pasteur de Strasbourg 1 Mention SCIENCES Spécialité INFORMATIQUE Interaction 3D sur un plan de travail virtuel : Application aux déformations de forme libre soutenue publiquement le 25 Octobre 2004, devant la commission d'examen composée de : Mme. Dominique BECHMANN, Directeur de Thèse, Professeur à l'Université Louis Pasteur de Strasbourg M. Pascal SCHRECK Rapporteur Interne, Professeur à l'Université Louis Pasteur de Strasbourg Mme Sabine COQUILLART Rapporteur Externe, Directeur de Recherches INRIA M. Bernard PEROCHE Rapporteur Externe, Professeur à l'Université Claude Bernard de Lyon M. Philippe FUCHS Examinateur, Professeur à l'école des mines de Paris

  • département d'infor- matique

  • réalités virtuels

  • laboratoire des sciences de l'image

  • réalité matérielle

  • rapporteur externe

  • précieux renseignements durant la phase de rédac- tion


Sujets

Informations

Publié par
Publié le 01 octobre 2004
Nombre de lectures 109
Langue Français
Poids de l'ouvrage 6 Mo

Exrait

oN d’ordre: 4651
THÈSE
présentée à
l’Université Louis Pasteur
Laboratoire des Sciences de l’Image,
de l’Informatique et de la Télédétection
UMR 7005 CNRS-ULP
par
Mlle Dominique GERBER
pour obtenir le grade de
Docteur de l’université Louis Pasteur de Strasbourg 1
Mention SCIENCES
Spécialité INFORMATIQUE
Interaction 3D sur un plan de travail virtuel :
Application aux déformations de forme libre
soutenue publiquement le 25 Octobre 2004,
devant la commission d’examen composée de :
Mme. Dominique BECHMANN, Directeur de Thèse,
Professeur à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg
M. Pascal SCHRECK Rapporteur Interne,
Professeur à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg
Mme Sabine COQUILLART Rapporteur Externe,
Directeur de Recherches INRIA
M. Bernard PEROCHE Rapporteur Externe,
Professeur à l’Université Claude Bernard de Lyon
M. Philippe FUCHS Examinateur,
Professeur à l’école des mines de ParisiiRemerciements
Je remercie toutes les personnes que j’ai côtoyées durant ces trois années de
thèse dans mon laboratoire d’accueil, le LSIIT, ainsi qu’au département
d’informatique de l’Université Louis Pasteur, qui se sont toutes révélées être d’excellents
collègues avec qui j’ai apprécié de passer du temps.
Je remercie en particulier Mme Bechmann, ma directrice, pour nos nombreuses
discussions fort intéressantes, ses conseils toujours utiles et ses nombreuses
relectures de mes travaux.
Je remercie Mme Coquillart, M. Fuchs, M. Péroche et M. Schreck et pour
m’avoir fait l’honneur de juger mon travail.
Je tiens également à remercier Olivier Génevaux, avec qui j’ai eu nombre de
discussions constructives sur mes travaux. Je remercie également Ludovic
Sternberger, pour m’avoir fourni de précieux renseignements durant la phase de
rédaction de cette thèse.
Enfin, je remercie toute ma famille et mes amis, qui ont su me supporter durant
toutes ces années d’études et m’ont soutenue de leurs encouragements lorsque j’en
avais besoin.
iiiivTable des matières
Introduction 1
I État de l’art 5
1 La réalité virtuelle 7
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.1 Immersion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1.2 Entre matériel et logiciel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2 La réalité matérielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.1 Les débuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.2 Le présent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.3 L’avenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.3 La réalité logicielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.1 Différentes tâches, différents paradigmes . . . . . . . . . 18
1.3.2 La navigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3.3 La désignation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.3.4 La manipulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.3.5 Le contrôle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2 Déformations de forme libre 45
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.2 Déformation avec maillage de contrôle . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.3 Déformations sous contrainte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.3.1 Dogme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.3.2 Formulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.4 Paramétrisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.5 Scodefs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.6 Maillages adaptatifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.7 Comparatif et conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
vvi Table des matières
II Travail personnel 55
3 Déformation d’objets et Réalité Virtuelle 57
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
RV3.2 Dogme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.3 Sélection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.4 Manipulation des objets et contraintes . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.4.1 Manipulation des objets . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.4.2 Contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.4.3 Volume d’influence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.4.4 Saisie de fonction d’extrusion . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.4.5 Volume de voxels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.5 Contrôle d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.5.1 Agencement des commandes . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.5.2 Fenêtres 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.5.3 Menus déroulants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.5.4 Command and Control Cube . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.5.5 Spin Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.6 Comparaison des interfaces de contrôle . . . . . . . . . . . . . . 74
3.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4 Le Spin Menu 79
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.2 La métaphore de Liang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.3 Intérêt des menus circulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.3.1 Représentation et mémorisation . . . . . . . . . . . . . . 81
4.3.2 Manipulation et main non dominante . . . . . . . . . . . 81
4.3.3 Quelques notions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.3.4 Apports du Spin Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.4 Mise au point de la métaphore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.4.1 Méthodologie de test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.4.2 Tests du Spin Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.4.3 Choix des utilisateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.4.4 Analyse de résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.4.5 De la main à la métaphore . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.4.6 Filtrage des mouvements . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.4.7 Main non dominante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.5 Comparaison expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.6 Arrangement circulaire de boutons . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.7 Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.7.1 Élements collants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.7.2 Représentation des éléments . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.7.3 Occlusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.7.4 Élements rapides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106Table des matières vii
4.7.5 Inversion du contrôle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.7.6 Clic flash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.8 La hiérarchie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.8.1 Adaptation de la version simple . . . . . . . . . . . . . . 107
4.8.2 Représentation de la hiérarchie . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.8.3 Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.9 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5 Implantation 117
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.2 Librairie Select . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.2.2 Philosophie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.2.3 Familles d’objets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.2.4 Techniques de désignation . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.2.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.3 Librairie Cube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.3.1 Possibilités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.3.2 Interface de programmation . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.3.3 Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.3.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Conclusion et perspectives 135
III Annexes 147
A Projection perspective désaxée 149
B Données expérimentales 155
B.1 Test des fonctions de filtrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
B.1.1 Temps de sélection, «aussi vite que possible» (Tab. B.1) . 155
B.1.2 Temps de sélection, «aussi précis que possible» (Tab. B.2) 155
B.2 Test du nombre d’éléments du spin menu . . . . . . . . . . . . . 155
B.2.1 Temps de sélection (Tab. B.3) . . . . . . . . . . . . . . . 155
3B.3 Test de comparaison du Spin, C et Fenêtres . . . . . . . . . . . . 155
B.3.1 Temps de sélection (Tab. B.4) . . . . . . . . . .

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