En haut en bas, et vice-versa

« Les gens perçoivent le “haut” comme une direction unique. On ne peut s’imaginer qu’il y en ait plus d’une, mais cette direction est influencée par plus d’un repère », affirme le professeur de psychologie, Laurence Harris, du Centre for Vision Research de la York University.

Se demander où est le haut peut sembler une question des plus élémentaires. C’est en haut! Toutefois, distinguer le haut du bas peut se révéler tout un défi au moment de travailler en apesanteur ou de faire fonctionner des technologies de réalité virtuelle, comme un avion sans pilote dirigé à distance au moyen de commandes vidéo.

La difficulté tient en partie du fait que notre perception du « haut » repose sur l’intégration de trois éléments sensoriels : l’orientation de notre corps (le haut se trouve au-dessus de notre tête); la gravité (le haut se trouve dans la direction opposée à celle de la force de gravité); et les repères visuels (par exemple, un liquide repose dans le fond d’un verre). Changez ou supprimez l’un de ces éléments du mélange sensoriel et le monde peut paraître de travers.

Pour étudier le rôle de la vision dans la détermination de notre sens du « haut », l’équipe de la York University a fait appel à l’environnement visuel d’immersion de l’université, IVY (Immersive Visual environment at York), une « boîte » de réalité virtuelle qui ferait rêver les passionnés des jeux informatisés.

L’installation, qui a été terminée récemment, constitue le seul environnement de réalité virtuelle grandeur nature au Canada. Chacun des six côtés de l’environnement visuel d’immersion mesure 2,5 mètres de long et fait fonction d’écran de projection. Les participants entrent dans l’environnement visuel d’immersion par un panneau arrière amovible. Une fois à l’intérieur, ce qu’une personne voit dépend entièrement des opérateurs. Le réalisme des scènes est tel que les participants se penchent lorsqu’ils voient des objets se diriger vers eux.

Pour vérifier l’effet produit lorsqu’on modifie les repères visuels du « haut » en réalité virtuelle, les chercheurs, y compris le directeur de l’environnement visuel d’immersion et l’informaticien Michael Jenkin, ont mis au point une expérience basée sur un ballon flottant virtuel dont un côté est plus foncé que l’autre.

« En l’absence d’une source évidente de lumière, les gens partent du principe que la direction de l’éclairage vient du haut. Ils s’attendent à ce que le côté plus clair de l’ombrage soit sur le dessus. Ainsi, grâce à la façon dont ils positionnent le ballon, nous pouvons déduire où, selon eux, se trouve “le haut” », précise M. Harris, dont la recherche, financée en partie par le CRSNG, a été présentée au début de décembre dans le cadre de l’International Conference on Artificial Reality and Telexistence de 2003 à Tokyo.

L’orientation de la salle virtuelle a été inclinée par pas de progression de 10 degrés à partir de 90 degrés vers la gauche, puis de 90 degrés vers la droite. (Imaginez-vous une salle qui chavire comme un bateau en pleine tempête, mais le participant reste debout bien droit.) Les participants devaient orienter le ballon à deux tons (à l’aide de commandes portatives) de manière à ce qu’il paraisse le plus droit possible à chaque palier d’inclinaison.

Le résultat? Il semblerait que trouver le « haut », c’est moins simple que cela n’en a l’air.

« Lorsque nous inclinons la salle, les participants ajustent le ballon en fonction de l’inclinaison. Toutefois, ils ne l’inclinent pas complètement, ils le placent dans une position intermédiaire, explique M. Harris. Cela prouve qu’ils ne se servent pas uniquement de la vision pour savoir où se trouve le haut. Notre cerveau intègre la façon dont nous percevons la force de gravité, la position de notre corps et notre vision afin de nous donner un sens de l’orientation qui, à son tour, a une incidence sur la façon dont nous voyons les objets qui se trouvent directement devant nous. »

À l’aide des résultats obtenus, les chercheurs ont élaboré un modèle mathématique qui permet de calculer la direction perçue du haut pour tous les angles d’inclinaison visuelle ou corporelle. Les résultats ont révélé qu’il est possible de modifier l’effet visuel d’une inclinaison sur notre perception du « haut » en se servant de repères visuels compensatoires. Il s’agit d’une découverte qui pourrait entraîner un changement dans la façon dont les tableaux de commande des aéronefs et des astronefs sont conçus.

Personne-ressource :

M. Laurence Harris
Tél. : (416) 736-2100, poste 66108
Courriel : harris@yorku.ca

Il est possible de consulter en ligne le document « In Virtual Reality, which way is up? » à l’adresse : http://yorku.ca/harris/pubs/icat2003.pdf.