Proposition d'un protocole web pour la collaboration multi-support en environnement 3D : UMI3D

Proposal for a web protocol for multi-support collaboration in 3D environment : UMI3D

• Auteur / Autrice : Julien Casarin
• Direction : Dominique Bechmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 30/09/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Michel Beaudouin-Lafon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Bechmann, Michel Beaudouin-Lafon, Indira Thouvenin, Samir Otmane, Antonio Capobianco, Jean-François Gaudy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Indira Thouvenin, Samir Otmane

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interfaces utilisateur (informatique)

Réalité augmentée

Réalité virtuelle

Conception assistée par ordinateur -- Logiciels

Informatique

Travail collaboratif

Mots clés libres

Réalité virtuelle

Réalité augmentée

Travail collaboratif assisté par ordinateur

Interaction homme-machine

Architecture logicielle

Virtual reality

Augmented reality

Computer-supported cooperative work

Human-computer interaction

Software architecture

Résumé

Les récentes avancées technologiques dans les domaines de la Réalité Virtuelle (RV) et de la Réalité Augmentée (RA) ont donné naissance à un ensemble varié de supports permettant, de visualiser des médias 3D, et d'interagir avec eux. Cette grande diversité d'outils, permettant de manipuler le contenu 3D, apporte des perspectives nouvelles pour le support du travail collaboratif par la RA et la RV. En effet, le travail collaboratif implique couramment des acteurs ayant des métiers et des rôles différents. Leurs besoins en termes de visualisation, et surtout d'interaction avec le contenu 3D sont donc différents. S’il existe aujourd'hui des outils permettant la conception d’expériences collaboratives multi-supports, ceux-ci demandent aux concepteurs de médias 3D une expertise importante en développement d’applications de RV/RA. Ils doivent d'une part connaître les bonnes pratiques de conception propres à chaque support. Il faut d'autre part que les concepteurs aient une certaine expérience en développement d'interfaces plastiques. Si ce n'est pas le cas, une application différente est nécessaire pour chaque support.Le point de vue défendu dans cette thèse est qu'une nouvelle architecture des applications collaboratives en RV/RA est nécessaire de sorte à permettre leur conception sans connaissance par les développeurs des spécificités des supports. Après avoir présenté les outils existants pour créer des applications multi-supports en RV/RA, nous proposons une nouvelle architecture des applications 3D. Cette architecture sépare le média 3D du dispositif utilisateur. Pour permettre la communication entre le média et les différents supports, nous introduisons le protocole web UMI3D qui permet au dispositif de se connecter, grâce à un navigateur, à tout média 3D utilisant ce protocole. Le navigateur permet d'une part, le chargement du contenu 3D du média, et génère d'autre part dynamiquement une interface utilisateur ayant une ergonomie adaptée au support. Cette interface utilisateur permet la réalisation par l'utilisateur de contrats d'interaction établis par le média grâce au protocole. Le principal apport de la méthode de conception des médias 3D proposée est de ne pas demander au concepteur du média de compétences techniques spécifiques aux dispositifs de RV/RA. Par ailleurs, dans le cas où les navigateurs UMI3D sont existants pour les dispositifs utilisés, la conception d'un média 3D multi-support demande le même effort de développement que la conception d'une application 3D mono-support.

Recent technological advances in the fields of Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (RA) provide a new infrastructure for the visualization of 3D media, and to interact with them. This diversity of tools, allowing to manipulate 3D content, brings new perspectives for the support of cooperative work by AR and VR. Indeed, collaborative work involves actors with different roles and trades. Their needs in terms of visualization, and especially of interaction with 3D content are therefore different. If there are nowadays tools allowing the design of collaborative experiences for multiple devices, these tools require designers to have significant expertise in developing AR/VR applications. First, they must be aware of the design best-practices for each device. Second, the designers must have some experience in developing plastic interfaces. If it is not the case, designing a different application is needed for each device. The point of view we defend in this thesis is that a new architecture is needed for collaborative AR/VR applications to allow their conception without to enquire the developers to have a knowledge of each device specificities. After presenting the existing tools for creating AR/VR applications for multiple devices, we propose a new architecture for 3D applications. This architecture separates the 3D media from the user device. To allow communication between the media and the different devices, we introduce the UMI3D web protocol which allows the device to connect to any 3D media using a UMI3D browser. The browser allows the loading of 3D content from the media, and dynamically generates an adapted user interface for a given device. This user interface allows the user to draw up interaction contracts established by the media using the protocol. The main contribution of the proposed 3D media architecture is to avoid asking the media designer for technical skills about specific AR/VR devices. Furthermore, in the case where UMI3D browsers are existing for the devices used, the design of a cross-devices 3D media requires the same development effort as the design of a single-device 3D application.