L’influence du Tape Drawing en réalité virtuelle

Pour étudier l’esquisse et le dessin en trois dimensions, comme ils nous les sommes présentés en réalité virtuelle, il est primordial de d’abord s’intéresser à notre façon de dessiner en deux dimensions. Comme vu dans un précédent billet, notre capacité à dessiner est le produit d’un processus complexe, puisqu’ils nous faut compiler des processus moteurs, cognitifs et émotionnels afin d’arriver à notre fin. Dessiner et esquisser ne sont donc pas des compétences innées mais acquises et c’est notre pratique qui va différencier un novice d’un expert.

Avec plus ou moins de facilité, nous pouvons réaliser des courbes et des lignes, composantes principales du dessin et de l’esquisse, en utilisant un crayon et une feuille de papier. Mais cette feuille est par définition un support 2D et les dimensions qui nous sont alors accessibles sont celles de la 2D, qui omet donc la troisième dimension qu’est la profondeur. Il est possible grâce au dessin traditionnel de représenter la profondeur de l’espace et des objets grâce aux lois de la perspective mais la feuille de papier ne possède aucune information réelle sur le relief représenté (Segura, 1996). Tout comme le dessin traditionnel, le dessin numérique implique également la création de courbes et de lignes. Cependant, les outils informatiques ne fournissent pas la même facilité et efficacité que la méthode traditionnelle du crayon et du papier. Au vu des nombreuses difficultés notamment rencontrées par les artistes et les designers lors de l’utilisation de logiciels de modélisation 3D, de nombreux travaux ont été menés avec la création d’applications numériques pour tenter d’apporter des solutions aux problèmes soulevés, dont celui de la création de courbes 3D.

En 2D, une des approches les plus contrôlées pour dessiner des lignes sur une surface est le Tape Drawing (ou dessin à bandes en français), une technique à deux mains utilisée par les designers dans le secteur automobile. Les travaux de Balakrishnan, Fitzmaurice, Kurtenbach et Buxton (1999) et Grossman et al. (2002) ont apportés une solution dans la création de courbes numériques 3D, en créant une interface alternative reposant sur le système de dessin à bandes.

Les designers de l’industrie automobile réalisent traditionnellement leurs esquisses conceptuelles sur des surfaces verticales comme des murs afin de préserver l’échelle 1:1 entre le croquis et le produit final. Ils peuvent ainsi contrôler les principales courbes du design dès le début du processus de conception, en utilisant du ruban photographique noir qu’ils appliquent sur une surface verticale en s’aidant des deux mains, une pour dérouler le ruban et l’autre pour fixer la bande à la surface. L’utilisation du ruban facilite la création de lignes droites mais aussi la création de courbes grâce à sa légère élasticité qui lui permet de se déformer. Les erreurs sont facilement rectifiables en retirant des morceaux de bande pour les replacer ou les remplacer. Cependant, cette technique implique que plusieurs vues en 2D doivent être réalisées par les designers, qui seront alors assemblées pour créer un modèle 3D. Cet assemblage peut néanmoins être source d’erreurs puisque l’alignement et la correspondance des différentes courbes peuvent ne pas parfaitement concorder.

Balakrishnan et al. (1999) ont donc mis au point un système de dessin à bandes numérique, le Digital Tape Drawing (voir vidéo ci-dessus), destiné aux  designers habitués au dessin à bandes traditionnel, avec un accent mis sur la simplicité, la fluidité et les avantages des techniques de tirage physique. Ce système a plus tard été étendu à une application 3D, appelée le 3D Digital Tape Drawing (Grossman et al., 2002; voir vidéo ci-dessous), pour répondre à des demandes de fonctionnalités plus poussées, telles que l’assemblage des différentes esquisses bi-dimensionnelles ainsi réalisées en un modèle 3D sans devoir passer par un logiciel de CAO (conception assistée par ordinateur, ndlr), échappant ainsi aux étapes d’alignement et de mise en correspondance des différentes courbes. Ce nouveau système permet la création de modèles 3D en dessinant des courbes 2D sur différents plans de construction transversaux qui créent ainsi un volume en 3D (Grossman et al., 2001), dont l’article est accessible ici. Il s’inspire notamment des interfaces permettant l’esquisse de courbes 3D décrites par Cohen, Markosian, Zeleznik, Hughes et Barzel (1999).

Les travaux de Balakrishnan et al. (1999) et Grossman et al. (2002) ont été réutilisés pour la création de courbes numériques 3D mais également pour la création de courbes 3D en réalité virtuelle. En effet, ces deux interfaces mettent en exergue l’utilisation des deux mains grâce à deux capteurs, un dans chaque main, afin d’obtenir des courbes lisses et contrôlées, ce qui d’ailleurs faisait la force du tape drawing traditionnel. La réalité virtuelle connaît un renouveau considérable depuis quelques années et il n’est donc guère surprenant que les environnements virtuels soient exploités comme un nouveau moyen de dessiner et d’esquisser. Parmi les différentes interfaces développées ces dernières années qui réutilisent les travaux vu ci-dessus, nous pouvons citer Drawing on Air de Keefe, Zeleznik et Laidlaw (2007; Figure 1) et Lift-Off de Jackson et Keefe (2016; Figure 2).

Figure 1. Démonstration de Drawing on Air (Keefe et al., 2007).

Figure 2. Démonstration de Lift-Off (Jackson et Keefe, 2016).

Des logiciels plus accessibles au public reprennent également les travaux de Balakrishnan et al. (1999) et Grossman et al. (2002), comme Tilt Brush de Google (2016) ou Quill d’Oculus (2017), qui sont tous deux des logiciels de peinture en réalité virtuelle. En effet, lors de la première utilisation de Tilt Brush, les novices dessinent un objet en 2D en face d’eux, sans essayer de changer de position. Ce n’est qu’une fois leur dessin terminé qu’ils vont prendre l’initiative de se balader autour pour ensuite ajouter de la profondeur, transformant ainsi leur première esquisse 2D en une esquisse 3D. Cela n’est donc pas sans rappeler les travaux de Cohen et al. (1999) et de Grossman et al. (2001, 2002). Au lieu de sélectionner un plan 2D avec un capteur comme dans l’application numérique de Grossman et al. (2002) afin de déterminer l’ombre de la courbe pour créer un volume 3D, c’est le mouvement des personnes dans l’espace qui détermine la sélection du plan 2D qui va leur permettre de venir ajouter les autres traits qui vont donner le volume 3D.

Le Tape Drawing, technique à deux mains utilisées par les designers du domaine automobile, ne s’est pas cantonnée au simple secteur pour lequel elle était destinée grâce aux travaux de Balakrishnan et al. (1999) et de Grossman et al. (2002). L’influence de ces deux interfaces — nous pouvons même dire trois si nous considérons le Tape Drawing traditionnel comme une interface — est palpable dans plusieurs interfaces de dessin, de peinture et d’esquisse en réalité virtuelle, que ce soit dans le domaine de la recherche ou dans les applications destinées au public tout venant.

Références:

Balakrishnan, R., Fitzmaurice, G., Kurtenbach, G., et Buxton, W. (1999). Digital tape drawing. In ACM User Interface Software and Technology (pp. 161-169). ACM.


Cohen, J., Markosian, L., Zeleznik, R., Hughes, J., et Barzel, R. (1999). An interface for sketching 3D curves. In ACM Symposium on Interactive 3D Graphics (pp. 17-21). ACM.

Grossman, T., Balakrishnan, R., Kurtenbach, G., Fitzmaurice, G., Khan, A., et Buxton, B. (2001). In- teraction techniques for 3D modeling on large displays. In ACM Symposium on Interactive 3D Graphics (pp. 17-23). ACM.


Grossman, T., Balakrishnan, R., Kurtenback, G., Fitzmaurice, G., Khan, A., et Buxton, B. (2002). Creating principal 3D curves with digital tape drawing. In Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems (pp. 121-128). ACM.

Jackson, B., et Keefe, D. F. (2016). Lift-Off: Using reference imagery and freehand sketching to create 3D models in VR. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 22(4), 1442-1451.

Keefe, D. F., Zeleznik, R. C., et Laidlaw, D. H. (2007). Drawing on Air: Input techniques for controlled 3D line illustration. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 13(5), 1067-1081.

Segura, J. (1996). L’image numérique, nouveau moyen de transmettre le savoir, ou nouveau savoir à transmettre. In Actes du colloque La transmission des savoirs scientifiques – 118e congrès national des sociétés historiques et scientifiques. Pau: CTHS.

Source de l’image mise en avant:

Boeriu, H. (2012, Mars 1). The design process at the BMW Group. Récupéré le 22 Décembre 2017 de http://www.bmwblog.com/2012/03/01/the-design-process-at-the-bmw-group/


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