TABLE DES MATIÈRES. I Introduction générale 1

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1 TABLE DES MATIÈRES I Introduction générale 1 1 Introduction à la réalité virtuelle Fondement de la réalité virtuelle Introduction Définitions de la réalité virtuelle Modèle de référence pour l immersion et l interaction L approche «instrumentale» pour l immersion et l interaction Le modèle de référence en RV Structuration du traité de la réalité virtuelle L interfaçage, l immersion et l interaction Les outils et les modèles informatiques des environnements virtuels Les applications de la réalité virtuelle Présentation du contenu du volume «l Homme et l environnement virtuel» Objectif du volume Partie 1 : L Homme et son environnement Partie 2 : Percevoir le monde Partie 3 : L Homme en mouvement Partie 4 : Interagir avec les objets et le monde Partie 5 : L Homme dans un monde virtuel

2 xviii Le traité de la réalité virtuelle Partie 6 : Les usages de la RV comme outil en Sciences de la Vie Références bibliographiques II L homme et son environnement 23 2 L environnement naturel de l Homme Introduction L être humain, son environnement naturel Les facteurs humains et le facteur humain Définitions Démarche systémique L homme en action Facteurs influents Conclusion Références bibliographiques Les sens de l homme Introduction La vision Le système visuel humain Traitement de l information dans le système visuel La perception visuelle de la profondeur Les caractéristiques psychophysiques de la vision L ouïe Introduction Le système auditif

3 Table des matières xix Perception auditive Perception spatiale du son Perception et organisation de scènes sonores complexes Interaction avec d autres modalités Sensibilité cutanée La peau Classification des capteurs biologiques Les ambiances chimiques : l odorat et le goût Les odeurs Les saveurs Proprioception Introduction Physique de la gravité et des accélérations L appareil vestibulaire et les voies kinesthésiques Références bibliographiques Étude et modélisation du mouvement humain Considérations liminaires sur l étude biomécanique du mouvement La Biomécanique n est-elle qu une subdivision de la Mécanique? Quel cadre conceptuel? Quelles techniques biomécaniques? Quelle démarche modélisatrice? Quelles hypothèses pour simplifier le réel? Conclusion sur l étude de la biomécanique Etude et modélisation du mouvement humain

4 xx Le traité de la réalité virtuelle Introduction sur le mouvement Généralités sur l analyse d un geste Modélisation biomécanique du geste Exemple de résolution d un problème de Dynamique Inverse Limites de la modélisation Conclusion sur la modélisation Références bibliographiques Ergonomie, facteurs humains et réalité virtuelle Introduction Ergonomie et Facteurs-Humains : définition Origine, spécificité et contributions Organisation et objectif du chapitre Critères, dimensions et méthodes pour la conception et l évaluation des environnements virtuels Critères généraux de l ergonomie applicables aux environnements virtuels Principales dimensions pour la conception des environnements virtuels Méthodes et techniques pour la conception Quelques problématiques actuelles et perspectives Rôle de l immersion sur la performance Conclusion en forme de perspective Sources bibliographiques en Ergonomie et Facteurs Humains Références bibliographiques Invariants et variabilité : antinomie ou complémentarité 151

5 Table des matières xxi 6.1 Introduction La recherche d invariants et l existence de la variabilité Variabilité et psychologie différentielle : les processus vicariants Variabilité intra-individuelle : relaxation, état stable et processus émergents L étude de la complexité De la théorie de l information à l analyse des séries temporelles Bruit blanc ou bruit coloré Exactitude et variabilité La variabilité : adaptabilité et équilibre dynamique De l antinomie à la complémentarité Conclusion Références bibliographiques III Percevoir le monde Théories de la perception : le monde comme mémoire externe Introduction Brève présentation des théories classiques de la perception Les précurseurs des théories actives de la perception La perception comme extraction d invariants sensori-moteurs Extériorité de la perception L exemple de la cécité aux changements L exemple des nombreux défauts de notre système visuel

6 xxii Le traité de la réalité virtuelle Le monde comme mémoire externe : deux analogies Le monde comme mémoire externe : perspectives bergsoniennes et limites Références bibliographiques Se déplacer et naviguer dans l espace Se déplacer dans l espace : processus perceptifs et cognitifs Cognition spatiale : types d espaces, modes d accès et exploration Modalités sensorielles mises en jeu lors des déplacements Principaux concepts et théories de la cognition spatiale Recherches sur les déplacements chez le sujet humain Méthodes d étude de la cognition spatiale humaine Propriétés des cartes cognitives Méthodes de navigation Différences inter-individuelles et stratégies Apport de la réalité virtuelle dans les recherches sur les déplacements La réalité virtuelle comme outil d étude de la cognition spatiale humaine : intérêt et limites Exemples de recherches sur la cognition spatiale utilisant la réalité virtuelle Perspectives Références bibliographiques Remplacer un sens par un autre : la suppléance perceptive Introduction Les dispositifs de suppléance perceptive

7 Table des matières xxiii Les systèmes invasifs Les systèmes non invasifs Résultats fondamentaux et enjeux théoriques Nécessité d une action Mise en extériorité des percepts Extériorité et spatialisation Plasticité structurelle et fonctionnelle Modalité des sensations et amodalité des perceptions Dispositifs de suppléance perceptive et expérience qualitative Conclusion Perspectives Conséquences sur une définition de nos modalités perceptives Références bibliographiques IV L Homme en mouvement Le contrôle de l action Introduction Le mouvement Les pionniers du contrôle moteur Les débuts : Woodworth Wiener et la cybernétique Shannon et la théorie de l information Bernstein et le problème des degrés de liberté Les techniques d étude du contrôle moteur

8 xxiv Le traité de la réalité virtuelle Les analyses cinématique et dynamique L analyse vidéo du mouvement Les modèles de mouvement humain Les lois, à la base des modèles L approche cybernétique et le programme moteur L approche non-prescriptive Perspectives et champs d application Clinique Ergonomie Cinéma, multimédia Et la parole? Références bibliographiques Le mouvement biologique : perception, reproduction, synthèse Introduction La perception du mouvement biologique Des points caractéristiques valent une image complexe : Johansson Paolo Viviani et la théorie motrice de la perception Processus local ou processus global : Maggie Shiffrar De la perception à la mémoire du mouvement biologique : l anticipation perceptive Substrat neurophysiologique La réalité virtuelle doit-elle tenir compte des lois du mouvement biologique? La réalité virtuelle permettra-t-elle de mieux comprendre la perception du mouvement biologique? Conclusions

9 Table des matières xxv 11.6 Références bibliographiques V Interagir avec les objets et le monde Percevoir les objets Le sens haptique manuel : introduction Les différentes procédures d exploration manuelle Les relations entre propriétés spatiales et matérielles Perception analytique ou perception globale? Interférence ou facilitation? La perception des principales propriétés spatiales L orientation La longueur La localisation La courbure La perception des propriétés matérielles des objets : la texture Conclusions générales Références bibliographiques Le contrôle adaptatif ou comment acquérir et maintenir une performance Les altérations dues aux modifications des espaces de travail de l Homme et de l outil Le contrôle adaptatif Les premières études de l adaptation L adaptation dans la vie courante Le système visuo-manuel et son adaptation

10 xxvi Le traité de la réalité virtuelle La fonction de localisation des objets dans l espace L épreuve de mesure des capacités d adaptation L adaptation prismatique Le décours temporel de l adaptation, de la désadaptation et de l adaptation répétée Les effets cumulés d une succession d expositions adaptatives L adaptation à la relation qui lie les mouvements de la main et de la souris à ceux du curseur Le système de coordination œil-tête et son adaptation La stabilisation du regard Le réflexe vestibulo-oculaire stabilisant l œil sur la cible Le RVO et le port de casque de visualisation L adaptation de réflexe vestibulo-oculaire L adaptation de l Opérateur à la relation qui lie ses propres mouvements à ceux d un outil L adaptation des relations visuo-motrices du virtuoréalitéopérateur Références bibliographiques VI L Homme dans un monde virtuel Immersion et présence Introduction Immersion Richesse Sensorielle Interactivité Facteurs structuraux de l Immersion

11 Table des matières xxvii 14.3 Présence Questionnaires et mesures subjectives Mesures physiologiques Mesures comportementales L immersion du sujet par rapport aux environnements réel et virtuel Introduction L environnement réel masqué par l environnement virtuel L environnement réel partiellement exploité pour l interfaçage avec l environnement virtuel L environnement réel n est pas exploité en tant que tel dans la simulation Conclusion sur le positionnement des espaces réel et virtuel Conclusion du chapitre Références bibliographiques La latence temporelle dans la boucle de réalité virtuelle Introduction et posée du problème Définitions : délai, retard ou latence? Comment mesurer la latence? Les latences sont inhérentes à la technologie Latence des capteurs Systèmes de reconnaissance et multimodalité Latence et temps de transmission de l information Latence et temps de traitement Latence et interfaces sensorielles Effet du délai sur la boucle sensorimotrice

12 xxviii Le traité de la réalité virtuelle 15.7 Délai et immersion : une cause de désorientation spatiale et de simulator sickness? Comment réduire les conséquences de la latence? Déterminer les valeurs critiques de la latence Habituer l Homme aux délais Prédire le mouvement pour anticiper Conclusions Références bibliographiques Éthique, droit et réalité virtuelle Introduction Loi sur la protection des personnes se prêtant à des recherches biomédicales Recommandations aux promoteurs et aux chercheurs Autorisation des lieux de recherches biomédicales sans bénéfice individuel direct Ethique et droit Perspectives juridiques et éthiques selon Huriet Ethique et droit en télé-médecine Références bibliographiques VII Les usages de la réalité virtuelle en sciences de la vie Interactions entre réalité virtuelle et sciences du comportement Introduction L apport de la réalité virtuelle aux Sciences du Comportement Recherche fondamentale

13 Table des matières xxix Recherche appliquée Apport des Sciences du Comportement à la réalité virtuelle Quels sont les bons paramètres? Le réalisme La notion de «temps réel» L immersion et la présence Conclusions Références bibliographiques