Contribution to the study of the haptic enhancement of images on touchscreens

par Antoine Costes

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Anatole Lécuyer.

  • Titre traduit

    Contribution à l’étude de l’augmentation haptique d’images sur écran tactile


  • Résumé

    Au cours de la dernière décennie, les écrans tactiles sont devenus un standard des interfaces homme-machine. Cependant, malgré leurs nombreux atouts, ils manquent encore de sensations tactiles : quelque soit le contenu visuel, ils restent plats, lisses, rigides et immobiles sous le doigt. Dans cet ouvrage, nous examinons les moyens permettant aux écrans tactiles de nous toucher en retour, et de produire des sensations tactiles variées associées à des images. Premièrement, nous proposons un nouveau format de données haptiques qui fournit une description haptique générique d'un objet virtuel indépendamment de la technologie de rendu. Ce format est destiné à s’intégrer aisément dans les processus de création de contenu audiovisuel, et à être facilement manipulé par des non-spécialistes dans des contextes multidisciplinaires. Ensuite, nous abordons le challenge de produire des sensations haptiques variées avec une complexité technique limitée, grâce à notre nouvelle approche appelée "KinesTouch". Nous proposons en particulier un nouvel effet de frottement basé sur des déplacements latéraux augmentant ou diminuant la vitesse de glissement entre le doigt et l'écran. Enfin, nous présentons "Touchy", une méthode appliquant les principes pseudo-haptiques aux interactions sur écran tactile. Nous proposons un ensemble d'effets pseudo-haptiques traduisant visuellement des propriétés telles que de la rugosité, de la rigidité ou du frottement par les vibrations, les déformations et la trajectoire d'un curseur circulaire affiché sous le doigt de l'utilisateur. Nous appliquons également ces effets à des scènes 3D et traitons des différences entre les méthodes de rendu de contenu 2D ou 3D.


  • Résumé

    Touchscreens have largely spread out over the last decade and have become one of the most ordinary human-machine interface. However, despite their many assets, touchscreens still lack of tactile sensations: they always feel flat, smooth, rigid and static under the finger, no matter the visual content. In this work, we investigate how to provide touchscreens with the means to touch us and express a variety of image-related haptic features. We first propose a new format for haptic data which provides a generic haptic description of a virtual object without prior knowledge on display hardware. This format is meant to be seamlessly integrated in audiovisual content creation workflows, and to be easily manipulated by non-experts in multidisciplinary contexts. Then, we address the challenge of providing a diversity of haptic sensations with lightweight actuation, with the novel approach called “KinesTouch”. We propose in particular a novel friction effect based on large lateral motion that increases or diminishes the sliding velocity between the finger and the screen. Finally, we introduce “Touchy”, a method to apply pseudo-haptic principles to touchscreen interactions. We present a set of pseudo-haptic effects which evoke haptic properties like roughness, stiffness or friction through the vibrations, stretches, dilatations and compressions of a ring-shaped cursor displayed under the user’s finger. We extend these effects to 3D scenes, and discuss the differences between 2D and 3D content enhancement.


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