Le traité de la réalité virtuelle. vol. 5 , Les humains virtuels

Résumé

Décrit les techniques informatiques pour la création des environnements virtuels et expose les applications professionnelles de la réalité virtuelle.

Contributeur(s)
Éditeur(s)
- Presses des Mines
Date
- impr. 2009
Notes
- Notes bibliogr.
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (XXVI-428 p.) : ill., couv. ill. en coul. ; 24 cm
Collections
- Collection Sciences mathématiques & informatique
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-911256-04-2
Indice
- 681.7 Intelligence artificielle, systèmes experts
Quatrième de couverture
- Dans le domaine de la réalité virtuelle, quelles que soient l'analyse et la réflexion sur le comportement humain, il faut pouvoir les transcrire, grâce aux outils mathématiques et informatiques, en programmes de simulation donnant l'illusion de percevoir et d'interagir avec un être humain.
  S'il est nécessaire de comprendre les comportements humains en vue de les modéliser, cet ouvrage n'est toutefois pas un livre du domaine des sciences humaines. Il s'adresse avant tout aux spécialistes en informatique et en sciences de l'ingénieur qui doivent travailler en collaboration étroite avec les chercheurs des sciences cognitives pour établir des modélisations réalistes et efficaces.
  Cet ouvrage fait partie de la troisième édition en 5 volumes plus complète et interdisciplinaire, du traité de la réalité virtuelle.
Tables des matières
- - Le traité de la réalité virtuelle
  - Volume 5 : Les humains virtuels
  - I Introduction à l'ouvrage 1
  - 1 La modélisation de l'humain virtuel et son exploitation 3
  - 1.1 La modélisation de l'humain virtuel3
  - 1.1.1 Le besoin d'humains virtuels en réalité virtuelle3
  - 1.1.2 Objectif du volume4
  - 1.1.3 Schémas hiérarchiques des différentes activités de contrôle5
  - 1.1.4 La problématique de la crédibilité des humains virtuels6
  - 1.2 Recherches actuelles : l'exemple de la plate-forme PERF-RV27
  - 1.2.1 Organisation de la plate-forme7
  - 1.2.2 Objectifs du sous-projet 1 : niveau physique8
  - 1.2.3 Objectifs du sous-projet 2 : niveau comportemental9
  - 1.2.4 Objectifs du sous-projet 39
  - 1.2.5 Objectifs du sous-projet 410
  - 1.3 Plan du volume10
  - 1.4 Conclusion11
  - 1.5 Annexes11
  - 1.5.1 Modèle 3I² pour l'interfaçage "comportemental"11
  - 1.5.2 Structuration du traité de la réalité virtuelle12
  - 1.5.3 Le volume «l'Homme et l'environnement virtuel»14
  - 1.5.4 Le volume «L'interfaçage, l'immersion et l'interaction»14
  - 1.5.5 Le volume «Les outils et les modèles informatiques des environnements virtuels»15
  - 1.5.6 Le volume «Les applications de la réalité virtuelle»15
  - 1.6 Références bibliographiques16
  - II L'humain virtuel physique 17
  - 2 Avatar et humain virtuel interactif 19
  - 2.1 Introduction19
  - 2.2 Avatar19
  - 2.2.1 Capture de mouvements temps réel19
  - 2.2.2 Application à un humanoïde de synthèse22
  - 2.3 Modèles de mouvement25
  - 2.3.1 Modèle cinématique de contrôle postural25
  - 2.3.2 Modèles basés-données27
  - 2.3.3 Le cas particulier de la locomotion29
  - 2.3.4 Contrôle dynamique30
  - 2.4 Conclusion34
  - 2.5 Références bibliographiques35
  - 3 Contrôle de l'équilibre 41
  - 3.1 Introduction41
  - 3.2 Équilibre et stabilité de mannequins numériques42
  - 3.3 Modèles pour la simulation et la commande43
  - 3.3.1 Modèle mécanique du mannequin virtuel43
  - 3.3.2 Modèles de contact46
  - 3.3.3 Modèle du mannequin en contact50
  - 3.4 Une formulation de l'équilibre du mannequin51
  - 3.5 Résistance au basculement51
  - 3.5.1 Centre de pression52
  - 3.5.2 Zero Moment Point53
  - 3.5.3 Foot Rotation Indicator Point54
  - 3.5.4 Limitations54
  - 3.6 Une méthode générale d'analyse et de quantification de l'équilibre55
  - 3.6.1 Fermeture géométrique55
  - 3.6.2 Fermeture en effort56
  - 3.6.3 Géométrie locale et glissement56
  - 3.6.4 Stabilité vis-à-vis d'un sous-ensemble de perturbations56
  - 3.6.5 Généralisation au cas d'un mannequin virtuel58
  - 3.7 Génération de mouvement59
  - 3.8 Conclusion61
  - 3.9 Notations et mécanique du solide62
  - 3.10 Références bibliographiques63
  - 4 Préhension Interactive en environnement virtuel 65
  - 4.1 Introduction65
  - 4.2 Modélisation de la main65
  - 4.2.1 Modèles biomécaniques réalistes66
  - 4.2.2 Modèles de muscles67
  - 4.2.3 Problème de la préhension70
  - 4.2.4 Redondance - Optimisation71
  - 4.2.5 Critères d'optimisation72
  - 4.2.6 Introduction des contraintes physiques73
  - 4.3 Contrôle de la préhension et stratégies associées74
  - 4.3.1 Approche basée sur la capture du mouvement74
  - 4.3.2 Approche neurophysiologique74
  - 4.4 Application en réalité virtuelle78
  - 4.5 Références bibliographiques79
  - 5 La gestuelle 83
  - 5.1 Introduction83
  - 5.1.1 La gestualité coverbale84
  - 5.1.2 Autres types de classifications85
  - 5.1.3 La communication gestuelle en interaction humain machine85
  - 5.2 Description des gestes87
  - 5.3 Le geste en entrée89
  - 5.3.1 Introduction89
  - 5.3.2 Acquisition de gestes90
  - 5.3.3 Représentation des gestes92
  - 5.3.4 Classification93
  - 5.3.5 Interprétation95
  - 5.4 Le geste en sortie96
  - 5.4.1 Introduction96
  - 5.4.2 Analyse des gestes : annotation et segmentation98
  - 5.4.3 Spécification des gestes99
  - 5.4.4 Passage de la spécification à l'animation des gestes100
  - 5.4.5 Expressivité des gestes103
  - 5.4.6 Evaluation de la synthèse des gestes105
  - 5.5 Conclusion106
  - 5.6 Références bibliographiques108
  - 6 Ce que nous apprennent les sciences du mouvement 113
  - 6.1 Introduction113
  - 6.2 Apports de la biomécanique113
  - 6.2.1 Concepts de base de la biomécanique du mouvement113
  - 6.2.2 Energie et mouvement naturel117
  - 6.3 Apports des neurosciences118
  - 6.3.1 Motricité squelettique : base du mouvement naturel119
  - 6.3.2 Modèle courant de contrôle moteur120
  - 6.3.3 Les mouvements oculaires : un cas à part122
  - 6.4 Un exemple : la locomotion humaine128
  - 6.4.1 La marche : une activité vitale128
  - 6.4.2 Le cycle de marche129
  - 6.4.3 Bases neurales de la locomotion131
  - 6.4.4 La régulation de la locomotion133
  - 6.5 Conclusion133
  - 6.6 Références bibliographiques135
  - 7 Planification de la navigation et du mouvement de l'humain virtuel 137
  - 7.1 Introduction137
  - 7.2 Principes généraux de la planification du mouvement138
  - 7.2.1 Définition et concept d'espace des configurations138
  - 7.2.2 Méthodes principales de résolution139
  - 7.3 Navigation autonome de l'humain virtuel143
  - 7.3.1 Décomposition fonctionnelle et méthode locale144
  - 7.3.2 Planification de la trajectoire145
  - 7.3.3 Animation de marche le long d'une trajectoire146
  - 7.3.4 Résolution des collisions résiduelles147
  - 7.3.5 Discussion148
  - 7.3.6 Solutions alternatives149
  - 7.4 Le transport et la manipulation d'objets par l'humain virtuel151
  - 7.4.1 Extension de la navigation autonome au transport d'objets en coopération152
  - 7.4.2 Planification de mouvements de saisie et manipulation d'objets153
  - 7.5 Conclusion155
  - 7.6 Références bibliographiques156
  - 8 Les techniques d'habillage : peau, vêtements et chevelures 161
  - 8.1 Introduction161
  - 8.2 Chair et peau162
  - 8.2.1 Skinning162
  - 8.2.2 Modèles anatomiques165
  - 8.2.3 Tissus dynamiques167
  - 8.2.4 Plis de la peau168
  - 8.3 Vêtements170
  - 8.3.1 Généralités sur la simulation des vêtements170
  - 8.3.2 Collisions des tissus174
  - 8.4 Chevelures virtuelles175
  - 8.4.1 Méthodologie : du cheveu individuel à une chevelure175
  - 8.4.2 Initialisation d'une chevelure176
  - 8.4.3 Dynamique d'un cheveu unique178
  - 8.4.4 Chevelure complète : Traitement des interactions178
  - 8.4.5 Vers le temps-réel : Chevelures multi-résolution180
  - 8.5 Conclusion : vers l'habillage réaliste d'un humanoïde181
  - 8.6 Références bibliographiques182
  - 9 Parole et expression des émotions sur le visage d'humanoïdes virtuels 187
  - 9.1 Résumé187
  - 9.2 Introduction187
  - 9.3 Modèles de forme et d'apparence de visage188
  - 9.3.1 Modèles de forme188
  - 9.3.2 Modèles d'apparence190
  - 9.4 Contrôle des gestes orofaciaux en parole192
  - 9.4.1 Depuis l'acoustique192
  - 9.4.2 Depuis la chaine phonétique192
  - 9.4.3 Evaluation193
  - 9.5 Les modèles d'expressions faciales communicationnelles et émotionnelles194
  - 9.5.1 Expressions communicationnelles194
  - 9.5.2 Expressions d'émotions194
  - 9.6 Contrôle des expressions faciales communicationnelles et émotionnelles197
  - 9.6.1 Têtes parlantes émotionnelles198
  - 9.6.2 Agents autonomes199
  - 9.7 Conclusions et perspectives203
  - 9.8 Remerciements203
  - 9.9 Références bibliographiques203
  - III L'humain virtuel comportemental 211
  - 10 La modélisation de l'activité humaine finalisée 213
  - 10.1 Introduction213
  - 10.1.1 Enjeux pour la conception d'environnements virtuels213
  - 10.1.2 La modélisation de l'activité humaine : au carrefour de disciplines empiriques et artéfactuelles213
  - 10.1.3 Objectifs et organisation du chapitre214
  - 10.2 Architecture et modèles cognitifs pour le comportement d'humanoïdes autonomes215
  - 10.2.1 Définitions215
  - 10.2.2 Architectures cognitives218
  - 10.2.3 Principales architectures intégrant le niveau des connaissances, la délibération et la prise de décision pour l'action219
  - 10.2.4 Contrôle de la situation et mécanismes liés à l'erreur223
  - 10.3 Modèles ergonomiques des tâches et description de l'activité humaine finalisée224
  - 10.3.1 Introduction224
  - 10.3.2 Principaux concepts des langages ergonomiques de description des activités humaines finalisées224
  - 10.3.3 Conclusion229
  - 10.4 Exemples d'applications229
  - 10.4.1 STEVE - Soar Training Expert for Virtual Environments229
  - 10.4.2 METISSE - Modèle de description de Tâches orienté assistance et Suivi de l'apprenant229
  - 10.4.3 MASCARET - Multi-agent System for Collaborative And Realistic Environment for Training230
  - 10.4.4 PERF RV2 : vers une chaîne de modélisation de l'activité finalisée à partir d'analyse de l'activité des opérateurs230
  - 10.5 Conclusion239
  - 10.6 Références bibliographiques241
  - 11 La perception de l'humanoïde 245
  - 11.1 Généralités sur la perception et sa modélisation245
  - 11.1.1 Les enjeux de la modélisation de la perception de l'humanoïde de synthèse245
  - 11.1.2 Définition246
  - 11.1.3 La complexité de la modélisation de la perception247
  - 11.2 La perception visuelle d'un humanoïde de synthèse249
  - 11.2.1 La perception visuelle humaine249
  - 11.2.2 Modélisation de la perception visuelle en animation comportementale251
  - 11.2.3 Limitations actuelles et perspectives256
  - 11.3 Références bibliographiques257
  - 12 La sélection d'action 259
  - 12.1 Introduction259
  - 12.2 Systèmes réactifs259
  - 12.2.1 Les systèmes stimuli-réponses260
  - 12.2.2 Les systèmes à base de règles261
  - 12.2.3 Les automates262
  - 12.2.4 Synthèse264
  - 12.3 Systèmes cognitifs et orientés buts265
  - 12.3.1 Le calcul situationnel265
  - 12.3.2 STRIPS : une vision simplifiée du calcul situationnel266
  - 12.3.3 HTN : les réseaux de tâches hiérarchiques268
  - 12.3.4 Les mécanismes de sélection d'actions270
  - 12.3.5 Les systèmes BDI271
  - 12.3.6 Synthèse272
  - 12.4 Comment choisir un modèle décisionnel ?273
  - 12.5 Quels sont les liens avec les modèles proposés en sciences cognitives ?275
  - 12.5.1 La nature hiérarchique des niveaux de comportement275
  - 12.5.2 Mécanismes attentionnels pour la sélection des actions276
  - 12.5.3 Mécanismes d'activation et d'inhibition276
  - 12.5.4 Théorie de l'activité277
  - 12.5.5 Cognition incarnée située279
  - 12.5.6 Bilan279
  - 12.6 Conclusion280
  - 12.7 Références bibliographiques280
  - 13 Navigation et cognition spatiale : de l'étude de l'humain réel à la simulation de l'humain virtuel 285
  - 13.1 Introduction285
  - 13.2 L'utilisation de la réalité virtuelle pour l'étude de la cognition spatiale285
  - 13.3 Les études de validation287
  - 13.3.1 Approche comparative287
  - 13.3.2 Mécanismes neurobiologiques288
  - 13.3.3 Transfert d'apprentissage289
  - 13.3.4 Approche interindividuelle290
  - 13.4 Quelques exemples d'apports notables de la réalité virtuelle à l'étude de la cognition spatiale291
  - 13.5 La réalité virtuelle comme outil spécifique pour l'étude des mécanismes cognitifs liés à la représentation de l'espace292
  - 13.6 La modélisation des comportements spatiaux par la réalité virtuelle295
  - 13.7 Conclusion297
  - 13.8 Références bibliographiques298
  - 14 Les comportements collectifs et sociaux 303
  - 14.1 Introduction303
  - 14.2 Les modèles d'interaction entre individus304
  - 14.2.1 Introduction au comportement de navigation piétonnier au sein d'une foule304
  - 14.2.2 Approches statistiques305
  - 14.2.3 Approches macroscopiques (fluides, gaz)306
  - 14.2.4 Approches microscopiques307
  - 14.2.5 Les modèles multicouches310
  - 14.3 Contrôle du comportement des foules311
  - 14.3.1 Contrôle par groupes311
  - 14.3.2 Contrôle dans les systèmes multi-agents313
  - 14.4 Rendu de foule316
  - 14.5 Conclusion319
  - 14.6 Références bibliographiques320
  - IV Usages de l'humain virtuel 325
  - 15 L'humain virtuel dans l'usine numérique 327
  - 15.1 Introduction327
  - 15.2 Mannequins numériques : apports et limites pour la prévention des risques professionnels328
  - 15.2.1 Les mannequins numériques328
  - 15.2.2 Sollicitations musculaires ou couples articulaires ?330
  - 15.2.3 Tâche prescrite et activité réelle331
  - 15.2.4 Discussion - Conclusion332
  - 15.3 L'humain au poste de travail virtuel333
  - 15.3.1 La place de l'humain en conception automobile333
  - 15.3.2 La réalité virtuelle pour la conception du process333
  - 15.4 Outils et méthodologies pour la prise en compte de l'humain335
  - 15.4.1 Principe335
  - 15.4.2 Équipement de l'utilisateur337
  - 15.4.3 Implémentation logicielle338
  - 15.4.4 Méthodologie d'utilisation339
  - 15.4.5 Cas d'usage341
  - 15.4.6 Conclusion et perspectives345
  - 15.5 L'humain virtuel pour l'industrie aéronautique346
  - 15.5.1 Contexte346
  - 15.5.2 Classification des usages en aéronautique348
  - 15.5.3 Conclusion352
  - 15.6 Conclusion du chapitre352
  - 15.7 Références bibliographiques353
  - 16 L'humain virtuel à l'oeuvre en architecture et en urbanisme 355
  - 16.1 Introduction355
  - 16.2 Deux applications au service du projet355
  - 16.2.1 Simulem, simuler les mobilités piétonnes en gares355
  - 16.2.2 Une modélisation 3D pour l'aménagement du site du Mont St-Michel358
  - 16.2.3 Quelle est la nature de l'humain à l'oeuvre dans ces deux exemples ?360
  - 16.3 Conclusion360
  - 16.4 Annexe : l'épreuve du virtuel361
  - 16.4.1 Quels fondements pour les disciplines de l'espace ?361
  - 16.4.2 Une transformation en marche : le BIM362
  - 16.4.3 Vers une convergence numérique structurante363
  - 17 Usages de l'humain virtuel pour la formation 365
  - 17.1 Introduction365
  - 17.2 Les types d'humains virtuels365
  - 17.2.1 Avatars et catégories d'utilisateurs spécifiques aux applications pour la formation366
  - 17.2.2 Les humains virtuels autonomes366
  - 17.3 Un bref historique367
  - 17.3.1 Vers des tuteurs intelligents367
  - 17.3.2 Les environnements virtuels collaboratifs pour l'apprentissage367
  - 17.4 La place de la modélisation de l'humain368
  - 17.5 Les modèles cognitifs et les architectures cognitives369
  - 17.5.1 Modèles cognitifs370
  - 17.5.2 Modèles de performances372
  - 17.5.3 Architectures cognitives, processus de décisions et du mode de contrôle de l'agent sur son action373
  - 17.5.4 La modélisation des erreurs : de l'apprenant aux personnages virtuels autonomes376
  - 17.5.5 Architectures informatiques : organiser, traiter et représenter les connaissances379
  - 17.6 Pédagogie, didactique, jeu381
  - 17.6.1 Rétroactions adaptatives et situées382
  - 17.6.2 Traces et indicateurs383
  - 17.6.3 Scénarisation adaptative et située385
  - 17.6.4 Mises en scène théâtrales385
  - 17.7 Conclusion386
  - 17.8 Références bibliographiques387
  - 18 Humains virtuels dans les "serious games" : rôle, fonctions, relation à l'utilisateur 391
  - 18.1 Préambule et définition391
  - 18.2 Les avantages de concilier allégresse et défi392
  - 18.3 Idées directrices pour la conception394
  - 18.3.1 Garantir l'immersion394
  - 18.3.2 Caractériser les personnages395
  - 18.3.3 Favoriser l'identification396
  - 18.3.4 Exploiter toutes les fonctions des personnages397
  - 18.4 Conclusion : théâtre et vérité398
  - 19 L'humain virtuel en neurosciences cliniques 399
  - 19.1 Introduction399
  - 19.2 Représentation des avatars et des humanoïdes400
  - 19.3 Utilisation des avatars401
  - 19.3.1 Applications utilisant un avatar complet du participant402
  - 19.3.2 Applications utilisant un avatar partiel du participant405
  - 19.4 Des humanoïdes, dans quel but ?406
  - 19.4.1 L'humanoïde pour peupler408
  - 19.4.2 L'humanoïde pour jouer un rôle dans l'apprentissage408
  - 19.4.3 Tester l'interaction avec l'humanoïde410
  - 19.4.4 L'humanoïde pour provoquer une réaction émotionnelle à visée thérapeutique412
  - 19.5 Discussion et conclusion414
  - 19.6 Références bibliographiques416
  - 20 Voir son corps en action 419
  - 20.1 Introduction419
  - 20.2 Le corps dans la réalité virtuelle419
  - 20.2.1 Le corps selon différentes perspectives419
  - 20.2.2 Technologie incarnée420
  - 20.3 Schizophrénie et trouble de l'action420
  - 20.3.1 Le délire de contrôle et le syndrome d'influence420
  - 20.3.2 Monitoring et conscience de l'action421
  - 20.4 L'utilisation de la réalité virtuelle dans la schizophrénie422
  - 20.4.1 Etudes récentes422
  - 20.4.2 Présence et agentivité chez les patients schizophrènes423
  - 20.4.3 Penser son corps dans la réalité virtuelle423
  - 20.5 Le self et l'image du corps peuvent-ils être des cibles thérapeutiques ?425
  - 20.5.1 La réalité virtuelle : un danger pour la schizophrénie ?425
  - 20.5.2 Réhabiliter l'agentivité425
  - 20.5.3 Autres pathologies426
  - 20.6 Conclusion426
  - 20.7 Références bibliographiques426
Origine de la notice:
- BNF