Interaction 3D sur le plan de travail virtuel : Application aux déformations de forme libre

3D interaction on the responsive workbench : Application to free form deformations

• Auteur / Autrice : Dominique Gerber
• Direction : Dominique Bechmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réalité virtuelle

Mots clés libres

Interaction 3D

Métaphore d'interaction

Déformation de forme libre

Résumé

La réalité virtuelle est une discipline qui connaît actuellement un essor important en informatique. De plus en plus présente dans les industries et les laboratoires de recherche, elle laisse pourtant sans réponse un certain nombre de questions, et notamment celle de l'interaction tridimensionnelle, qui se révèle souvent hasardeuse ou incomplète. Dans tout environnement virtuel, l'utilisateur est amené à effectuer des tâches regroupées en quatre familles fondamentales : se déplacer, désigner un ou plusieurs objets, les manipuler et contrôler son environnement. Chacune de ces tâches pose des problèmes spécifiques, et des solutions différentes leurs sont proposées. Un effort particulier a été apporté au contrôle : celui-ci devient d'autant plus important que l'environnement dans lequel l'utilisateur est plongé devient complexe à manipuler. Différentes techniques '' classiques '' de contrôles sont présentées (fenêtres, menus) de même que des techniques plus spécifiques à la réalité virtuelle. Un test réalisé auprès d'utilisateurs inexpérimentés compare et analyse les différentes techniques de contrôle mentionnées. Une métaphore de menu spécifique, le Spin Menu, destinée aux utilisateurs novices à intermédiaires, a été conçue et testée. Celle-ci offre une représentation et un paradigme de manipulation adaptés, permettant l'utilisation de menus simples ou hiérarchiques. De nombreux tests ont été conduits, permettant d'optimiser la technique et de l'adapter à notre environnement. Afin de proposer un cadre applicatif complet, nous reposons sur un outil de déformation de forme libre, spécifiquement adapté pour les environnements virtuels. L'outil implémente le modèle de déformation sous contraintes DOGME. Grâce à cet outil, l'utilisateur peut effectuer diverses tâches, allant des plus simples comme déplacer un objet à des plus complexes comme saisir une esquisse en 3D ou faire un dessin volumique. Pour les tâches complexes, différentes approches sont décrites.

Virtual reality if a field of computer science that has known a constant development. It is more and more present in industry and research laboratories, but still leaves some important questions without an answer, especially for the problem of three-dimensional interaction, which often remains approximate or incomplete. In any virtual environment, the user has to perform tasks which can be grouped into four main families: moving, designating one or more objects, manipulating them and controlling the environment. Each of these tasks as specific needs, and different solutions are proposed for each of them. We have brought particular attention to system control, since it becomes more and more important as the environment gets richer in interaction possibilities. Different “classical” techniques are proposed (3D windows, dropdown menus), as well as virtual-reality specific techniques. A test performed on novice users compares and discusses these different techniques. A special menu technique, the Spin Menu, designed specifically with both novice and intermediate users in mind, has been developed. It provides a consistent graphical representation as well as an adapted control paradigm, thus allowing both simple and hierarchic menus to be used with ease. Several tests have been carried out to optimize the performance and precision of the technique. In order to provide a complete applicative framework, we have written an interaction prototype relying on free form deformations, and more specifically the constrained deformation model DOGME. Our tool allows the user to perform both simple tasks like moving an object and more elaborate tasks like drawing a 3D sketch or painting inside a 3D volume field. For the more elaborate tasks, different solutions are proposed and discussed.