Étude des techniques d’estimation de densité et du tracé de chemins pour le rendu des milieux participatifs

L'utilisation d'images de synthèse photo réalistes est aujourd'hui devenue commune, que ce soit pour la réalisation de films, la création d'environnements virtuels à des fins vidéo ludiques comme le jeu, ou même pour la prévisualisation de projets architecturaux. La compréhension et les avancées technologiques de ces 20 dernières années permettent maintenant de créer des images très réalistes. Dans certains cas, il est même devenu difficile, voire même impossible, de faire la distinction entre une photo d'un objet réel et une image virtuelle. Mais, pour atteindre un tel degré de réalisme, il faut créer des algorithmes complexes et coûteux, capables de simuler les lois physiques qui gouvernent les interactions de la lumière avec la matière. Les milieux participatifs en sont un parfait exemple. Ils sont incontournables et doivent être intégrés pendant les processus de création que ce soit pour simuler de la fumée, des nuages ou bien pour créer une atmosphère crédible. Malgré les performances toujours plus grandes des ordinateurs modernes, il est encore actuellement impossible de reproduire fidèlement dans un temps raisonnable. Certains effets visuels comme les caustiques ou la diffusion multiple sont difficiles à reproduire pour certains types d'algorithmes, si bien que l’on se limite souvent à une simplification des interactions. C’est encore plus vrai pour les applications temps réels qui nécessitent souvent des rendus à 30 images par seconde. La quantité et la qualité des images à calculer peuvent aussi être tellement importantes qu'il est nécessaire de mettre au point de nouveaux algorithmes. C'est le cas pour l'industrie cinématographique qui doit pouvoir anticiper et planifier ses rendus sur des fermes d'ordinateurs sur souvent plus d'une année et en même temps en contrôler rigoureusement l'aspect financier. Nous allons présenter et analyser dans ce mémoire différentes techniques de simulation de milieux participatifs et proposer certaines directions pour de futurs travaux.Nowadays, the use of photo-realistic computer images is very common, whether for film making, creating virtual environments, video games, or even for pre-visualizing architectural projects. The understanding and technological advances of the last 20 years allow us to be able to create very realistic images. Indeed, it is sometimes difficult, if not impossible, to distinguish between a photo of a real object and a virtual image. But to achieve such a high degree of realism, it is necessary to create complex and costly algorithms capable of simulating the physical laws governing interactions between light and matter. Participating media are a perfect example, as they are unavoidable and must be integrated during the creative processes, whether for simulating smoke or clouds, or for creating a credible atmosphere. Despite the overpowering performance of modern computers, it is still currently impossible to reproduce participating media perfectly, and in a reasonable time. Some visual effects, such as caustics or multiple scattering, are difficult to reproduce for some kinds of algorithms, so one is often limited to a simplification of the interactions. This is even more true for real-time applications that often require rendering at 30 frames per second. The quantity and the quality of the images to be calculated can also be so important that it is necessary to develop new algorithms. This is the case for the film industry, which must be able to anticipate and plan its renderings on computer farms, often over a year, and at the same time strictly control the financial aspect. We will present in this thesis various techniques of simulation of participating media, analyse them, and propose certain directions for future work

Détecter l'apparition d'objets sur un fond visuel en mouvement

National audienceL'objectif de thèse est d'observer et de comprendre les implications des choix de conception des interfaces visuelles des jeux vidéo sur le comportement du joueur. Les jeux vidéo, comme tous les environnements virtuels interactifs (EVI), présentent des scènes visuelles complexes qui requièrent une réflexion ergonomique différente de celle des interfaces classiques. En situation de déplacement virtuel, les mouvements dynamiques de l'environnement de jeu pourraient par exemple induire des mouvements oculaires optocinétiques préjudiciables au repérage d'informations importantes pour l'action de l'utilisateur-joueur. Le but des premières expérimentations est d'observer l'impact de stimuli visuels générateurs de ces réflexes sur la détection de l'apparition d'objets-cibles symboliques ou verbaux. Les résultats ouvriront la voie à des expérimentations dans des environnements plus écologiques qui feront intervenir multimodalité et interactivité. Ces travaux devraient permettre de proposer des solutions généralisables à d'autres types d'EVI

Influence d'arrière-plans en mouvement sur la performance de recherche visuelle

National audienceLes interfaces visuelles de certains environnements virtuels, comme les jeux vidéo, présentent des scènes dynamiques complexes composées d'éléments d'information présentés sur des fonds structurés en mouvement. Le but de cette étude était d'observer l'impact de deux types de mouvement du fond sur la performance et les mouvements du regard d'observateurs lors d'une tâche typique de recherche visuelle. Les résultats ont montré que des fonds en mouvement simulant soit un déplacement " latéral ", soit un déplacement " en profondeur " de l'observateur modifiaient les mouvements du regard par rapport à un fond " statique ". Cependant, seul le mouvement " en profondeur " diminuait la performance de recherche visuelle par rapport au fond " statique ". Ces résultats peuvent s'expliquer par les différents mouvements compensatoires du regard, tels que le nystagmus optocinétique, déclenchés par les différents mouvements du fond

Vers une utilisabilité spécifique des jeux vidéo ?

International audienceLes jeux vidéo (JV) sont des systèmes interactifs différents des applications informatiques classiques. Leurs spécificités, liées à leur caractère divertissant et à l'emploi d'environnements virtuels, impliquent une approche centrée-utilisateur particulière. Plusieurs auteurs ont proposé différentes adaptations de la définition et des critères classiques de l'utilisabilité pour les rendre applicables aux JV. D'autres ont proposé des modèles centrés sur le joueur plus éloignés de la notion habituelle d'utilisabilité. Différentes méthodes, qui nécessitent ou non la participation d'utilisateurs, sont actuellement utilisées pour évaluer l'utilisabilité des JV. Cependant, elles sont souvent inadaptées car non conçues spécifiquement à partir des JV. Deux pistes vers la définition d'une utilisabilité spécifique des JV sont envisagées. D'une part, de nouveaux modèles théoriques basées sur les caractéristiques particulières des JV pourraient être développés. D'autre part, des recommandations ergonomiques spécifiques directement utilisables par les concepteurs de JV devraient être créées et validées en utilisant les JV les plus typiques

Variations des stratégies d'anticipation visuelle en fonction de la règle dans un jeu vidéo

National audienceDans certains jeux vidéo, le joueur a besoin d'anticiper le mouvement d'objets, d'obstacles ou de cibles pour atteindre son but. Cependant, des recherches ont montré que les stratégies visuelles utilisées dans un environnement visuel dynamique variaient selon le but des individus. Le but de l'expérience exploratoire présentée dans cet article était de comparer les stratégies oculaires de participants jouant dans un même environnement de jeu nécessitant de l'anticipation visuelle selon deux règles du jeu différentes. Les deux règles du jeu vidéo utilisé consistaient soit à " éviter ", soit à " toucher " un maximum d'obstacles avec une balle. L'enregistrement des mouvements oculaires montre que l'anticipation est plus importante et le balayage de l'écran de jeu plus large quand les joueurs doivent éviter les obstacles que quand ils doivent les toucher. Les implications de ce résultat sur les stratégies oculaires optimales et la conception de jeux vidéo sont discutées

Beneficial effects of spatial sharing of visual attention on player's performance in a video game

International audienceIn user interface design, spatial proximity between areas of interest is considered beneficial for user's performance. This study aimed at investigating the impact of split visual attention on players' performance in a video game. The first experiment showed that closer proximity of an important element of a video game user interface, namely the score, with the most watched area of the game screen did not lead to significantly better performance. The second experiment showed that the players' performance was actually better when the score was displayed below the game screen, though the scattering of eye fixations was larger than in the other conditions. For video games user interface, spatial sharing of visual attention may lead to better players' performance

Player–video game interaction: A systematic review of current concepts

International audienceVideo game design requires a user-centered approach to ensure that the experience enjoyed by players is as good as possible. However, the nature of player-video game interactions has not as yet been clearly defined in the scientific literature. The purpose of the present study was to provide a systematic review of empirical evidences of the current concepts of player-video game interactions in entertainment situations. A total of 72 articles published in scientific journals that deal with human-computer interaction met the criteria for inclusion in the present review. Major findings of these articles were presented in a narrative synthesis. Results showed that player-video game interactions could be defined with multiple concepts that are closely linked and intertwined. These concepts concern player aspects of player-video game interactions, namely engagement and enjoyment, and video game aspects, namely information input/output techniques, game contents and multiplayer games. Global approaches, such as playability, also exist to qualify player-video game interactions. Limitations of these findings are discussed to help researchers to plan future advances of the field and provide supplementary effort to better know the role of less-studied aspects. Practical implications are also discussed to help game designers to optimize the design of player-video game interactions

Interaction avec les interfaces visuelles dynamiques complexes des jeux vidéo (effet des arrière-plans sur la performance et le comportement du regard)

Les jeux vidéo occupent une place importante dans notre société. Cependant, leur conception ne prend aujourd'hui que peu en compte les spécificités de l'interaction joueur-jeu vidéo, qui sont déterminantes pour une expérience de jeu optimale. L'objectif de cette thèse était de comprendre l'influence de différents choix de conception des interfaces visuelles des jeux vidéo sur la performance et le comportement du regard des joueurs. Ces interfaces, généralement dynamiques et complexes, sont composées de trois sources d'information : les objets avec lesquels le joueur interagit et l'arrière-plan, qui composent la scène d'action principale, ainsi que les informations contextuelles superposées à la scène principale. Sept expériences ont été réalisées pour comprendre le partage attentionnel entre ces sources dans le cadre d'une activité de jeu vidéo. Les caractéristiques de l'arrière-plan, des informations contextuelles et de la tâche ont été manipulées. La performance et les mouvements du regard des joueurs ont été enregistrés. Les résultats ont montré que le partage attentionnel entre deux sources d'information (e.g., scène d'action et informations contextuelles) est facilité lorsqu'elles ne se chevauchent pas. Lorsque qu'elles se chevauchent nécessairement (e.g., objets et arrière-plan), les caractéristiques de mouvement et de complexité de l'arrière-plan et la difficulté de la tâche modulent très largement la dégradation de la performance. Un modèle théorique de partage attentionnel entre deux sources visuelles d'information superposées est proposé. Des recommandations sont établies pour la conception des jeux vidéo, mais aussi des environnements virtuels en général.Video games take an increasingly important place in our society. Nowadays, however, their design doesn't take enough into account the specificity of player-game interaction, which is essential for an optimal play experience. The thesis' goal was to understand the impact of different design choices for video games visual interfaces on players' performance and gaze behavior. These dynamic and complex interfaces include three information sources: the objects that the player interacts with and the background, which make up together the main action scene, and the contextual information superimposed on the main scene. Seven experiments were made to understand how attention is shared between these sources during video game activity. The characteristics of the background, of the contextual information and of the game task were manipulated. The performance was measured while participants' eye movements were recorded. The results showed that attention sharing between two sources (e.g., the action scene and contextual information) is optimal when the two sources do not overlap at all. When they necessarily overlap (e.g., objects superimposed on a background), the nature of background movement, the background visual complexity and the difficulty of the task can strongly modulate the performance decrease. A theoretical model of attention sharing between two superimposed sources of visual information is proposed. Practical recommendations are drawn up for video game design, but also for virtual environments design.POITIERS-SCD-Bib. électronique (861949901) / SudocSudocFranceF

An algorithm based on the postoperative decrease of albumin (ΔAlb) to anticipate complications after liver surgery

International audienceBackground Perioperative decrease of albumin (Delta Alb) appeared as a promising predictor of complications after digestive surgery, but its role after liver surgery remains unclear. This study aimed to analyze whether and how Delta Alb can be used to predict complications after liver surgery. Methods A bicentric retrospective analysis of patients undergoing liver surgery (2010-2016) was performed, following TRIPOD guidelines. The preoperative and postoperative difference of albumin was calculated on POD 0 and defined as Delta Alb. Patients with any missing variable were excluded. The primary endpoint was overall complications according to the Clavien classification. A multiparametric algorithm based on Delta Alb was generated to optimize prediction performance. Results A total of 110 patients were analyzed. At least one complication occurred in 66 (60%) patients. Patients with and without complication showed a Delta Alb of 15.8 vs. 9.5 g/L (p<0.001). Area under ROC curve (AUC) of Delta Alb was 0.75 (p<0.01.). The Delta Alb-based algorithm showed an AUC of 0.84 (p<0.01), significantly improving performance (p=0.03). Multivariable analysis identified Delta Alb as independent predictor of complications (HR, 1.12; 95% CI, 1.01-1.07; p = 0.002). Conclusions Delta Alb appeared as a promising predictor independently associated with the risk of complication after liver surgery. The study presents a novel decision-tree based on Delta Alb to anticipate complications

Marker-based Registration for Large Deformations -Application to Open Liver Surgery

International audienceThis paper introduces an Augmented Reality (AR) system for open liver surgery. Although open surgery remains the gold-standard for the treatment of complex tumors and central lesions, technological issues actually prevent using AR with sufficient accuracy for clinical use. We propose a markers-based method allowing for the tracking and the deformation of a preoperative model in real-time during the surgery. Markers are manually placed on the surface of the organ after opening the abdominal cavity, and tracked in real-time by a set of infrared cameras. Our framework is composed of both a non-rigid initial registration method, providing an estimation of the location of the markers in the preoperative model, and a real-time tracking algorithm to deform the model during the surgery (even for large deformation or partial occlusion of the organ). The method is validated on both synthetic and ex-vivo samples; in addition, we demonstrate its applicability in the operating room during a liver resection surgery on a human patient. Preliminary studies provided promising results to improve the location of tumors, and to help surgeons into planning the ideal resection intraoperatively