Immersion visuelle réaliste : proposition d'un modèle d'évaluation

par Benoit Perroud

Thèse de doctorat en Informatique-traitement du signal

Soutenue le 03-12-2018

à Paris, ENSAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec Laboratoire Electronique, Informatique et Image (LE2i) (Dijon, Côte d'Or ; Auxerre, Yonne ; Chalon-sur-Saône, Saône-et-Loire ; Le Creusot, Saône-et-Loire) (laboratoire) et de Laboratoire Electronique- Informatique et Image [UMR6303] / Le2i (laboratoire) .

Le président du jury était Philippe Fuchs.

Le jury était composé de Andras Kemeny, Frédéric Merienne, Stéphane Régnier, Pascaline Neveu, David Alleysson.

Les rapporteurs étaient Daniel Mestre, Ronan Querrec.


  • Résumé

    La thèse « Immersion visuelle hyper-réaliste et multi-sensorielle 3D » a été réalisée dans le cadre d’un contrat CIFRE établi entre les Arts et Métiers d’une part et Renault SAS d’autre part. Elle propose un modèle de score permettant d’évaluer objectivement de la capacité d’un système d’affichage immersif à reproduire le bon niveau de stimulation sensorielle pour un utilisateur, par rapport à ce qu’il recevrait dans la réalité et à la modélisation du système visuel humain.Dans un premier temps nous nous sommes intéressé à poser les bases du modèle : celui-ci est composé de douze critères, répartis équitablement en une somme d’indices de vision et d’indices d’immersion. Chaque critère se voit attribuer, dans la mesure du possible, une note de 0 à 100. La note de 0 représente l’incapacité du système visuel à percevoir ou à utiliser les informations visuelles, tandis que la note de 100 incarne la capacité maximale.Une note de 80 est également assignée pour la performance standard. Chaque critère se voit assigner une pondération en fonction de la tâche réalisée en environnement virtuel. Nous réalisons dans un second temps une série d’expérimentations afin de compléter les informations disponibles dans la littérature, pour l’établissement des critères. On s’intéresse plus particulièrement au contraste et à la latence. La première expérimentation consiste en la transposition et la validation d’un modèle de performance visuelle en Réalité Virtuelle. Dans la seconde, on compare les effets de la latence sur une tâche donnée, entre un simulateur de type CAVE et un casque de Réalité Virtuelle.La thèse propose un certain nombre de résultats tant théoriques et méthodologiques qu’expérimentaux. En condition d’immersion virtuelle, les critères de contraste et de luminance sont importants pour la perception visuelle. Les expériences réalisées montrent qu’un modèle adapté aux conditions d’immersion virtuelle est nécessaire. Par ailleurs, on montre que des seuils d’influence de la latence sur la performance semblent exister. On vérifie également la pertinence de corrélations entre performance, présence et mal du simulateur, en fonction de la latence et du système immersif.

  • Titre traduit

    Ralistic visual immersion : Proposal of an evaluation model


  • Résumé

    The thesis "Hyper-realistic and multi-sensorial 3D visual immersion" was carried out within the framework of a CIFRE contract established between Arts et Métiers on the one hand and Renault SAS on the other. It proposes a score model to objectively evaluate the ability of an immersive display system to reproduce the right level of sensory stimulation for a user, compared to what he would receive in reality and to the modeling of the human visual system.First, we were interested in laying the foundations of the model: it is composed of twelve criteria, equitably divided into a sum of vision indices and immersion indices. Each criterion is given, as far as possible, a score from 0 to 100. A score of 0 represents the visual system’s inability to perceive or use visual information, while a score of 100 represents maximum capacity. A score of 80 is also assigned for standard performance. Each criterion is assigned a weight according to the task performed in the virtual environment.We then carry out a series of experiments to complete the information available in the literature, to establish the criteria. Contrast and latency are of particular interest. The first experiment consists in the transposition and validation of a visual performance model in Virtual Reality. In the second, we compare the effects of latency on a given task, between a CAVE simulator and a HMD.The thesis proposes a number of theoretical, methodological and experimental results. In virtual immersion conditions, contrast and luminance criteria are important for visual perception. Experiments show that a model adapted to virtual immersion conditions is necessary. Furthermore, we show that thresholds of latency influence on performance seem to exist. The relevance of correlations between simulator performance, presence and cyber-sickness is also checked, depending on the latency and the immersive system.


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