Investiguer la perception de la profondeur en réalité virtuelle

La réalité virtuelle (RV) et la réalité augmentée (RA) deviennent super courantes dans plein de domaines comme la science, l’industrie et le divertissement. Ces techno nous permettent d’étudier comment on voit et interprète le monde d'une manière qui imite les conditions réelles. Par exemple, dans les expériences sur la vision, on utilise de plus en plus les casques de RV pour présenter des infos visuelles, aidant les scientifiques à comprendre la perception dans des cadres plus naturels.

#Applications de la RV en science de la vision

La RV a été utilisée de différentes manières pour étudier plein d’aspects de notre perception de l’environnement. Voici quelques sujets explorés :

• Espace interpersonnel : À quelle distance on se sent à l’aise des autres.
• Perception du mouvement 3D : Comment on comprend et réagit aux objets qui bougent en trois dimensions.
• Perception de la distance : À quel point on juge avec précision à quelle distance se trouve quelque chose.
• Saillance des scènes : Ce qui attire notre attention dans une scène visuelle.
• Proprioception : Comprendre où se trouvent nos membres dans l’espace, surtout avec le suivi des mains.
• Conscience des couleurs : Comment on perçoit les couleurs sous différentes conditions d’éclairage.

La RV fonctionne en créant des images qui simulent l’éclairage et la profondeur du monde réel. Notre cerveau capte des infos de profondeur grâce à la lumière autour de nous, un peu comme on traite les données visuelles dans la vraie vie. Les différents types d’infos de profondeur qu’on reçoit fournissent une vue fiable de notre environnement.

#Informations visuelles conflictuelles en RV

Un aspect intéressant de la RV, c’est sa capacité à présenter des infos contradictoires à nos yeux. Par exemple, si un œil voit un objet s’éloigner et l’autre œil le voit grossir, ça crée un conflit que notre cerveau doit résoudre. Ce conflit peut mener à de nouvelles expériences visuelles, aidant les scientifiques à en apprendre plus sur notre vision.

Deux effets visuels spécifiques utilisés dans les expériences sont :

• L’effet Pulfrich : Ça arrive quand il y a un délai entre ce que voit un œil par rapport à l’autre. Par exemple, si un œil est assombri, ça peut faire en sorte que les objets en mouvement semblent suivre un chemin courbé au lieu d'une ligne droite. Ça se passe à cause de la façon dont le cerveau traite les infos visuelles différentes de chaque œil.

• L’effet Hess : Ça se produit quand les changements de luminosité entre un objet et son arrière-plan affectent la façon dont on voit la profondeur. Notre système visuel réagit plus vite aux objets lumineux qu’aux plus sombres.

En combinant ces deux effets dans une configuration RV, les chercheurs peuvent créer des expériences visuelles uniques et obtenir des infos sur le fonctionnement de notre esprit face à des informations conflictuelles.

#Le stimulus de mouvement hybride

Pour tester ces idées, les chercheurs ont créé un stimulus visuel spécial appelé le stimulus de mouvement hybride en double hélice. Ce stimulus se compose de deux colonnes de points qui bougent dans des directions opposées. Le mouvement des colonnes peut être interprété en termes de différents types de mouvement :

• Haute fréquence spatiale : Cela fait référence à des mouvements rapides et subtils que nos yeux peuvent détecter facilement.
• Basse fréquence spatiale : Ça concerne des mouvements plus grands et plus graduels.

Les chercheurs ont pu explorer comment ces différents mouvements impactent notre perception et notre compréhension de la profondeur et du mouvement.

#Expérience 1 : La rotation de l’hélice en RV

La première expérience visait à voir comment la Perception de la profondeur en RV est influencée par la luminosité des objets et comment ils contrastent avec leurs arrière-plans. Les chercheurs ont mesuré l’effet Pulfrich dans différentes conditions pour comprendre comment ça varie avec différents niveaux de lumière et de Contraste.

Dans cette étude, trois observateurs, dont deux chercheurs et un observateur novice, ont participé. Ils ont utilisé un casque de RV HTC Vive en restant immobiles pour garantir la précision des mesures. Les chercheurs ont mis en place divers niveaux de luminosité pour les points virtuels et les arrière-plans et ont testé comment ces niveaux affectaient la perception.

La tâche principale pour les observateurs était d’ajuster leur perception de la profondeur jusqu’à ce qu’ils aient l'impression que les points en mouvement étaient plats, plutôt que de faire partie d’une forme 3D. Pour y arriver, ils devaient compenser les effets du phénomène Pulfrich causés par l’assombrissement d’un œil.

#Résultats de l’Expérience 1

Les résultats ont montré que la force de l’effet Pulfrich dépendait à la fois de la luminosité générale et du contraste entre les points et l’arrière-plan. Les chercheurs ont découvert qu’au fur et à mesure que l’arrière-plan devenait plus sombre, les observateurs ressentaient un effet Pulfrich plus fort. C’était particulièrement vrai pour les points noirs comparés aux points blancs.

Quand la luminosité de l’arrière-plan était à son niveau le plus bas, les différences dans l’effet Pulfrich entre les points noirs et blancs étaient les plus prononcées. Cette expérience a démontré que varier la couleur et la luminosité des objets modifie significativement notre perception de leur mouvement et de leur profondeur en RV.

#Expérience 2 : Matrices de points en mouvement

La deuxième expérience visait à réduire les effets de confusion potentiels trouvés dans la première expérience. Au lieu d’une forme hélicoïdale, les observateurs ont vu deux plans de points : un se déplaçant à gauche ou à droite et l’autre immobile. Cette configuration a permis de s’assurer que les participants devaient seulement se concentrer sur une profondeur perçue à la fois.

Encore une fois, les chercheurs ont examiné les mêmes quatre variables que précédemment : quel œil était filtré, la direction des points en mouvement, la luminosité des points et la luminosité de l’arrière-plan. Cela a aidé à isoler les effets du mouvement vers ou loin de l’œil filtré de l’observateur.

#Résultats de l’Expérience 2

Les résultats ont montré que la profondeur perçue des points en mouvement était significativement influencée par la luminosité de l’arrière-plan. La force de l’effet Pulfrich augmentait avec des niveaux de lumière plus bas, surtout pour les points noirs s’éloignant de l’œil filtré. Pendant ce temps, l’effet était constant pour les deux couleurs de points quand ils bougeaient vers l’œil filtré.

Les découvertes ont suggéré que notre capacité à percevoir la profondeur est affectée par la direction du mouvement ainsi que par la luminosité et le contraste des objets. Cela a aidé à clarifier les effets conflictuels observés dans l’expérience précédente, révélant comment ces facteurs impactent notre perception de la profondeur dans un cadre RV.

#Expérience 3 : Mouvement hybride et flou

La troisième expérience a exploré comment le flou affecte notre perception du stimulus de mouvement hybride. Les chercheurs voulaient voir si la présence de flou influencerait la capacité des observateurs à distinguer différents types de mouvement.

Trois observateurs ont participé à cette expérience, comme dans les précédentes. Cependant, cette fois, ils ont visionné le stimulus sur un écran à plat plutôt qu’en RV. Les chercheurs ont ajouté un flou optique à travers des lentilles spéciales et ont modifié le nombre de points dans l’hélice.

#Résultats de l’Expérience 3

Les résultats ont indiqué qu’augmenter le nombre de points par rapport à leur espacement menait à une perception plus forte de mouvements verticaux plutôt qu’horizontaux. Ce changement s’est produit même lorsque la quantité de flou a augmenté, suggérant que les observateurs ont commencé à percevoir l’ensemble du stimulus comme un seul objet plutôt que comme un ensemble de points en mouvement.

Dans l’ensemble, ces résultats ont révélé comment à la fois le nombre de points et le degré de flou peuvent influencer la perception du mouvement. Bien qu’augmenter le nombre de points fournisse plus d’infos, ajouter du flou diminue la clarté des points individuels. Dans les deux cas, les observateurs percevaient un mouvement en forme de vague, montrant comment les stimuli visuels peuvent se combiner pour former différentes perceptions.

#Discussion générale

Ces expériences ont démontré comment les interactions entre luminosité, contraste et effets visuels façonnent notre perception du mouvement et de la profondeur dans les environnements RV. La recherche a révélé une illusion unique où une hélice noire se déplace dans une direction et une hélice blanche dans l’autre sous certaines conditions.

De plus, les résultats ont soutenu la connaissance existante que l’effet Pulfrich devient plus fort à mesure que les niveaux de lumière diminuent. Cependant, les chercheurs ont également découvert que les stimuli à faible réflectance produisent des effets Pulfrich plus forts comparés à ceux à haute réflectance. Cette interaction souligne le rôle crucial que jouent la luminosité et le contraste dans notre perception visuelle.

Les expériences ont mis en avant l'importance d'étudier comment les phénomènes visuels traditionnels fonctionnent dans des environnements RV. De telles investigations peuvent modifier notre compréhension de la perception et de ses mécanismes. En appliquant les leçons tirées des illusions visuelles classiques, les chercheurs peuvent continuer à explorer comment les réalités virtuelles et augmentées affectent nos expériences de vision.

Avec l’avancée rapide de la technologie RV, comprendre ces phénomènes sera essentiel. Les observateurs pourraient rencontrer des effets visuels surprenants en s'engageant dans de nouveaux environnements. Une telle recherche peut mener à des idées qui améliorent la conception des systèmes RV et la présentation des infos visuelles, renforçant finalement l’expérience utilisateur dans divers domaines.

En étudiant comment les phénomènes visuels classiques se maintiennent en RV, on peut mieux saisir les mécanismes sous-jacents de la perception et trouver des approches novatrices pour enrichir notre compréhension du traitement visuel dans des contextes modernes.