Les dispositifs d'immersion stéréoscopique sont très répandus et tendent à l'être de plus en plus (travail en immersion, film projeté en vision stéréoscopique, écrans auto-stéréoscopiques...). Dans certains cas, les immersions peuvent être longues et la fatigue visuelle s'installe. Nous donnons une méthode pour diminuer la fatigue visuelle liée à la vision stéréoscopique. Certaines applications demandent également une perception des formes très performante. Nous déterminons donc les paramètres améliorant cette perception et nous les quantifions. Ce mémoire de thèse est composé de deux parties : l'une consacrée à la perception des formes en immersion, l'autre traite de la diminution de la fatigue visuelle en vision stéréoscopique. Dans la première partie, nous commençons par expliquer comment nous percevons les formes en visions naturelle et artificielle. Ensuite nous exposons un protocole de test pour connaître quels paramètres peuvent influencer cette perception en immersion. Nous nous interrogeons notamment sur l'amélioration que peut apporter le fait de traquer le point de vue de l'utilisateur en vision monoscopique, ortho-stéréoscopique ou non-ortho-stéréoscopique. Nous évaluons également l'influence de la vision ortho-stéréoscopique et non-ortho-stéréoscopique sur la perception des formes Nous quantifions les différences entre tous ces modes de projections et déterminons quels paramètres sont les plus importants à respecter pour une bonne perception des formes. Dans la seconde partie, nous exposons les causes possibles de fatigue visuelle en vision stéréoscopique. Nous nous concentrons ensuite sur une de ces causes : les hautes fréquences spatiales liées à de grandes disparités. Nous avons développé plusieurs algorithmes traitant en temps réel les images stéréo pour supprimer les hautes fréquences gênantes (transformée en ondelette, box filter et programmation sur carte graphique d'une moyenne glissante) avant d'expliquer le choix de l'algorithme. Nous exposons ensuite notre protocole de test pour montrer que notre traitement diminue de façon objective et subjective la fatigue visuelle en vision ortho-stéréoscopique. Nous quantifions ensuite les améliorations apportées par notre algorithme sur cette fatigue.

Les simulateurs sont de plus en plus intégrés dans le milieu industriel car ils facilitent les processus de fabrication et de test des objets. Dans ces simulateurs, comme dans d’autres domaines d’application de la réalité virtuelle, des écrans stéréoscopiques sont utilisés afin de rapprocher la vision sur écran de la vision naturelle. Toutefois, l’ajout de la stéréoscopie pose des problèmes au niveau physiologique, comme le conflit vergence-accommodation. Ce conflit est une des causes majeures de fatigue visuelle en vision stéréoscopique.Dans une première partie nous allons nous intéresser aux différentes méthodes permettant de réduire les effets du conflit vergence-accommodation. Puis, nous proposerons, expérimenterons et validerons un nouveau traitement : l’ajout d’un flou en vision périphérique. Ce traitement nous a permis de réduire la fatigue visuelle. Nous avons de plus trouvé que plus la zone nette est petite, plus le traitement est efficace.La deuxième partie de ce manuscrit sera consacrée à l’amélioration de la perception des formes en vision stéréoscopique artificielle. L’apport principal sera la prise en compte du point de regard dans le processus de rendu afin de reproduire l’impact de la direction du regard sur la perception de l’environnement et ainsi améliorer la perception de l’environnement virtuel. Cela génère des parallaxes verticales en vision périphérique. Cette nouvelle méthode de rendu permet d’améliorer la perception des formes lorsque celles-ci sont proches de l’utilisateur. / Simulators are more and more used in industry because they help for making and testing objects. Like in other domains, simulators use stereoscopic screen to get closer natural vision and artificial vision. However, stereoscopy create some physiological problems like vergence-accommodation conflict. This conflict is one of the main cause of visual strain while viewing stereoscopic contents. In a first part, we will see some methods to reduce visual fatigue due to vergence-accommodation conflict. Then, we will propose, test and validate a new method: a blur in peripheral vision. This treatment reduce eye strain. In addition, we found out that the smaller the sharp area is, the more effective the treatment is. In the second part, we will focus on the shape perception in stereoscopic vision and how to improve it. The main contribution will be to take into account the user’s gaze point in the rendering process to reproduce the effect of the gaze direction in natural vision and improve the perception of the virtual environment. This camera convergence create deformations – called vertical parallaxes – on the screen in peripheral vision. This new method improve shape perception if objects are located close to the user.

La TV 3D stéréoscopique (S-3DTV) est supposée améliorer la sensation de profondeur des observateurs mais possiblement en affectant d'autres facteurs de l'expérience utilisateur. L'évaluation subjective (avec observateurs) est la méthode la plus directe pour qualifier la qualité d'expérience (QoE). Cependant, les méthodes conventionnelles ne sont pas adaptées à l'évaluation de la QoE dans le cas de la S-3DTV. Cette thèse a pour but de, premièrement proposer de nouvelles méthodologies pour évaluer la QoE dans pareil contexte ; deuxièmement investiguer les impacts de choix technologiques de la diffusion S-3DTV sur la QoE ; troisièmement proposer des recommandations pour optimiser la QoE. Sur les aspects méthodologiques, l'idée clé repose sur une approche multidimensionnelle de la QoE via la définition de plusieurs indicateurs. La fatigue visuelle fait l'objet d'une étude expérimentale particulière en utilisant des questionnaires, tests de vision et analyse de signaux EEG dans des conditions de visualisation optimisés. D'autres indicateurs ont été mesurés pour investiguer quantitativement l'impact de l'acquisition, la représentation, la compression et la transmission du contenu S-3DTV sur la QoE. De plus, les règles améliorées de captation stéréoscopiques, de budget de profondeur "confortable", de débit de diffusion ont été élaborées et validées au travers des études expérimentales.

L’objectif général de ce travail doctoral était d’étudier les effets de la fatigue (physique et mentale) sur le contrôle postural. Tout d’abord, les effets de la fatigue musculaire du quadriceps fémoral induite par des contractions volontaires et des contractions électro-induites ont été comparés. Les résultats ont montré que des contractions volontaires altéraient davantage le contrôle postural que des contractions électro-induites pour une perte de force musculaire équivalente. Ceci s’expliquerait par la présence d’une fatigue centrale après les contractions volontaires, ainsi qu’une sollicitation différente des fibres musculaires entre les deux modalités de contraction. Des mécanismes compensatoires seraient mis en œuvre après ces deux modalités de contractions fatigantes, mais de façon plus prononcée pour les contractions volontaires. Concernant la fatigue mentale, les effets d’une tâche cognitive exigeante et prolongée sur ordinateur (induisant un état de fatigue mentale) et d’un visionnage de documentaire (tâche contrôle) sur le contrôle postural ont été comparés. De prime abord, la fatigue mentale affecterait le contrôle postural en condition de privation visuelle, en réduisant l’efficacité des stratégies d’attention associatives. De façon surprenante, visionner un documentaire conduirait également à une altération du contrôle postural, potentiellement en raison du maintien prolongé d’une posture assise affaissée. La posture assise pourrait ainsi constituer un facteur confondant dans les protocoles expérimentaux comportant une évaluation posturale. Une analyse statistique de classification en cluster hiérarchique a permis de mettre en évidence des sensibilités différentes au sein des individus à l’égard de la tâche mentalement fatigante. Le niveau de fatigue mentale serait associé au niveau de dégradation du contrôle postural sur un support stable avec les yeux ouverts. La réalisation d’une tâche cognitive prolongée exigeant une attention visuelle soutenue face à un écran d’ordinateur provoquerait une fatigue visuelle. Cette fatigue visuelle affecterait différemment les individus. Elle toucherait plus particulièrement les sujets les plus dépendants des informations visuelles, pour lesquels le contrôle postural se dégraderait davantage que les autres individus. / The overall objective of this doctoral work was to study the effects of fatigue (physical and mental) on postural control. First, the effects of femoral quadriceps muscle fatigue induced by voluntary contractions and electro-induced contractions were compared. The results showed that voluntary contractions affected postural control more than electro-induced contractions for an equivalent loss of muscle strength. This could be explained by the presence of central fatigue after voluntary contractions, as well as a different strain on muscle fibres between the two modes of contraction. Compensatory mechanisms would be implemented after these two modes of tiresome contractions, but more pronounced for voluntary contractions. With regard to mental fatigue, the effects of demanding and prolonged cognitive computer work (inducing mental fatigue) and documentary viewing (task control) on postural control were compared. At first glance, mental fatigue would affect postural control in conditions of visual deprivation, reducing the effectiveness of associative attention strategies. Surprisingly, viewing a documentary would also lead to an alteration in postural control, potentially due to the prolonged maintenance of a collapsed sitting posture. Sitting posture could thus be a confounding factor in experimental protocols involving postural evaluation. A statistical analysis of hierarchical cluster classification revealed different sensitivities within individuals towards the mentally demanding task. The level of mental fatigue would be associated with the level of degradation of postural control on a stable support with eyes open. Performing a prolonged cognitive task requiring sustained visual attention to a computer screen would cause visual fatigue. This visual fatigue would affect individuals differently. It would particularly affect the subjects most dependent on visual information, for which postural control would be more degraded than other individuals.