Architecture événementielle pour les environnements virtuels collaboratifs sur le web : application à la manipulation et à la visualisation d'objets en 3D

Event-based architecture for web-based virtual collaborative environments : application to manipulation and visualisation of 3D objects

• Auteur / Autrice : Caroline Desprat
• Direction : Hervé Luga, Jean-Pierre Jessel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 01/12/2017
• Etablissement(s) : Toulouse 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Duval
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Luga, Jean-Pierre Jessel, Guillaume Lavoué, Aura Nancy Rodriguez, Géraldine Morin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Duval, Guillaume Lavoué

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux poste à poste (informatique)

Logiciels de groupe

Traitement réparti

Mots clés libres

Environnement virtuel collaboratif

Réseau pair-à-pair

WebRTC

Web 3D

Conception 3D

Traitement réparti évènementiel

Architecture hybride

Event-sourcing

Collaborative virtual environment

Peer-to-peer network

WebRTC

Web 3D

3D design

Distributed event-based system

Hybrid architecture

Event-sourcing

Résumé

L’évolution technologique du web durant ces dernières années a favorisé l’arrivée d’environnements virtuels collaboratifs pour la modélisation 3D à grande échelle. Alors que la collaboration réunit dans un même espace partagé des utilisateurs distants géographiquement pour un objectif de collaboration commun, les ressources matérielles qu'ils apportent (calcul, stockage, 3D ...) avec leurs connaissances sont encore trop rarement utilisées et cela constitue un défi. Il s'agit en effet de proposer un système simple, performant et transparent pour les utilisateurs afin de permettre une collaboration efficace à la fois sur le volet computationnel mais aussi, bien entendu, sur l'aspect métier lié à la modélisation 3D sur le web. Pour rendre efficace le passage à l’échelle, de nombreux systèmes utilisent une architecture réseau dite "hybride", combinant client serveur et pair-à-pair. La réplication optimiste s'adapte bien aux propriétés de ces environnements répartis : la dynamicité des utilisateurs et leur nombre, le type de donnée traitées (3D) et leur taille. Cette thèse présente un modèle pour les systèmes d’édition collaborative en 3D sur le web. L'architecture cliente (3DEvent) permet de déporter les aspects métiers de la 3D au plus près de l’utilisateur sous la forme d’évènements. Cette architecture orientée événements repose sur le constat d’un fort besoin de traçabilité et d’historique sur les données 3D lors de l’assemblage d’un modèle. Cet aspect est porté intrinsèquement par le patron de conception event-sourcing. Ce modèle est complété par la définition d’un intergiciel en pair-à-pair. Sur ce dernier point, nous proposons d'utiliser la technologie WebRTC qui présente une API familière aux développeurs de services en infonuagique. Une évaluation portant sur deux études utilisateur concernant l’acceptance du modèle proposé a été menée dans le cadre de tâches d’assemblage de modèles 3D sur plusieurs groupes d’utilisateurs.

Web technologies evolutions during last decades fostered the development of collaborative virtual environments for 3D design at large scale. Despite the fact that collaborative environments gather in a same shared space geographically distant users in a common objective, the hardware ressources of their clients (calcul, storage, graphics ...) are often underused because of the challenge it represents. It is indeed a matter of offering an easy-to-use, efficient and transparent collaborative system to the user supporting both computationnal and 3D design visualisation and business logic needs in heterogeneous web environments. To scale well, numerous systems use a network architecture called "hybrid", combining both client-server and peer-to-peer. Optimistic replication is well adapted to distributed application such as 3D collaborative envionments : the dynamicity of users and their numbers, the 3D data type used and the large amount and size of it.This document presents a model for 3D web-based collaborative editing systems. This model integrates 3DEvent, an client-based architecture allowing us to bring 3D business logic closer to the user using events. Indeed, the need of traceability and history awareness is required during 3D design especially when several experts are involved during the process. This aspect is intrinsec to event-sourcing design pattern. This architecture is completed by a peer-to-peer middleware responsible for the synchronisation and the consistency of the system. To implement it, we propose to use the recent web standard API called WebRTC, close to cloud development services know by developers. To evaluate the model, two user studies were conducted on several group of users concerning its responsiveness and the acceptance by users in the frame of cooperative assembly tasks of 3D models.