Découvrez comment fonctionne réellement l’eye tracking moderne en profondeur : de la lumière infrarouge et des reflets pupillo-cornéens à la cartographie du regard sur les écrans, les lunettes connectées et les casques de réalité virtuelle. Cet article décrypte la technologie qui sous-tend la recherche sur l’attention visuelle, en montrant comment les données oculaires brutes se transforment en informations précises sur ce que les gens voient, sur quoi ils se concentrent et avec quoi ils interagissent, tant dans le monde réel que dans le monde virtuel.
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Le processus consistant à utiliser un oculomètre pour recueillir des informations sur l’attention visuelle est souvent décrit de manière très simplifiée : l’oculométrie consiste à suivre les mouvements des yeux. Bien sûr, ce processus est bien plus complexe et implique à la fois du matériel et des logiciels. Nous allons ci-dessous examiner en détail le fonctionnement des oculomètres modernes, qu’il s’agisse de modèles à écran, de lunettes ou d’oculomètres en réalité virtuelle.
Comment fonctionnent les oculomètres à écran ?
Les oculomètres à écran sont généralement de petits parallélépipèdes noirs qui se fixent sur un écran (leur taille et leur forme rappellent assez celles d’une tablette de chocolat), ou bien des appareils autonomes légèrement plus grands que l’on place devant un écran.
L’un des composants essentiels de l’oculomètre est la source de lumière infrarouge, qui sert à mettre en évidence les yeux. Cette lumière, invisible à l’œil nu, produit un reflet très contrasté lorsqu’elle est dirigée vers les yeux.
Illustration de certains des composants que l’on trouve généralement dans un dispositif d’oculométrie (à noter que cette illustration est purement indicative).
La lumière infrarouge permet de générer le PCCR (Pupil Center Corneal Reflection, ou réflexion cornéenne au centre de la pupille). Ce signal se compose de deux points distincts : le centre de la pupille et une réflexion provenant de la cornée. La distance entre ces deux points permet de déterminer la direction du regard. Nous avons approfondi ce sujet dans un article de blog disponible ici.
Cette image est captée par les caméras infrarouges intégrées à l’appareil. Les données sont ensuite traitées afin de déterminer la direction du regard, puis transmises à l’ordinateur auquel l’appareil est connecté. Ces données (le vecteur reliant les deux points identifiés de l’œil) peuvent alors être enregistrées ; l’angle formé par ces points permet de déterminer la direction du regard de manière relativement simple. Combinées aux informations concernant la position de l’oculomètre par rapport à l’écran (ainsi qu’aux dimensions de ce dernier), ces données permettent ensuite de déterminer où se trouvait le regard d’une personne lorsqu’elle regardait l’écran.
Comment fonctionnent les lunettes d’oculométrie ?
Les lunettes d’oculométrie utilisent une technologie similaire à celle des oculomètres sur écran, mais se composent essentiellement d’une monture de lunettes et d’une unité de traitement des données qui y est fixée.
Ces appareils fonctionnent de manière similaire aux oculomètres à écran, mais présentent quelques différences essentielles. Il est évident que les lumières et les caméras doivent être placées plus près des yeux pour s’intégrer dans la monture des lunettes, mais la méthode de détection et de délimitation des mouvements oculaires est globalement similaire. L’éclairage infrarouge est particulièrement important pour créer des images à fort contraste lorsque le participant se déplace naturellement dans son environnement ; cela signifie également que les conditions d’éclairage sont susceptibles de changer, ce qui peut avoir un impact sur le contraste visuel des yeux.
Un autre aspect important des lunettes d’oculométrie réside dans le fait que les données doivent être stockées quelque part. Dans le cas des oculomètres sur écran, les données peuvent être transmises à l’ordinateur, mais pour les lunettes d’oculométrie, elles doivent soit être transmises à un ordinateur portable ou à un téléphone portable (l’ordinateur portable pouvant être transporté dans un sac à dos), soit être enregistrées sur un support de stockage intégré aux lunettes.
Illustration de certains des composants que l’on trouve généralement dans les lunettes d’oculométrie (à noter que cette illustration est purement indicative).
Les lunettes d’oculométrie sont également équipées d’une caméra qui enregistre ce que voit l’utilisateur, ce qui permet d’associer le regard à la scène. En calculant la position des yeux, les mouvements peuvent être superposés à la vidéo du monde réel.
Les oculomètres à écran peuvent souvent être utilisés par des personnes portant des lunettes correctrices sans que cela n’ait d’incidence négative sur les performances. Il en va de même pour les lunettes d’oculométrie, à cette différence près que les verres correcteurs doivent être portés avec les lunettes d’oculométrie (souvent disponibles en option), car il serait manifestement inconfortable et peu pratique d’essayer de porter les deux en même temps.
Comment fonctionne l’oculométrie en réalité virtuelle ?
Tout comme pour les oculomètres à écran et les lunettes de suivi oculaire, le suivi oculaire en réalité virtuelle s’effectue généralement en projetant une lumière infrarouge sur les yeux et en utilisant la réflexion de cette lumière pour déterminer la direction du regard. À l’instar des lunettes de suivi oculaire, les émetteurs de lumière et les caméras sont placés à proximité des yeux.
Jusqu’ici, tout cela est assez similaire. Il existe pourtant des différences cruciales. Notamment en ce qui concerne les environnements 3D (tels que les jeux en réalité virtuelle), mais aussi les vidéos à 360° présentées en réalité virtuelle. Le premier cas correspond à ce que l’on imagine généralement lorsqu’on évoque la réalité virtuelle : l’utilisateur peut se déplacer et interagir au sein d’environnements dotés d’une profondeur. Le second, la vidéo à 360°, est une vidéo sans profondeur (malgré les apparences) que l’on peut regarder sous tous les angles, comme si l’on se trouvait réellement dans l’environnement.
Illustration de certains des composants que l’on trouve généralement dans les lunettes d’oculométrie (à noter que cette illustration est purement indicative).
Ainsi, même si le monde virtuel nous semble présenter une profondeur riche et variée, ce n’est pas forcément le cas. Le monde virtuel peut être une vidéo ou une image que nous percevons comme ayant de la profondeur, mais l’ordinateur, dépourvu de cette information, considère cet environnement comme bidimensionnel. Pour les environnements de réalité virtuelle qui utilisent l’oculométrie, cette information peut s’avérer cruciale.
Dans le cas du rendu fovéal — où l’environnement de réalité virtuelle n’affiche en haute définition que le point vers lequel le regard est dirigé (les autres parties étant floutées) —, les informations relatives au regard doivent être mises en relation avec la profondeur de l’environnement. Ces informations peuvent être combinées avec les données de regard afin que la partie spécifique de la scène ou de l’objet vers laquelle le regard est dirigé puisse être rendue en haute définition. Il en va de même pour les environnements virtuels qui réagissent à des objets particuliers sur lesquels le regard se pose, comme c’est le cas dans les jeux nécessitant une interaction.
La réalisation d’analyses à l’aide de l’oculométrie en réalité virtuelle tire également parti des informations de profondeur fournies par l’environnement. Sans ces informations, il est certes possible de superposer les données de regard sur la scène visuelle, mais la définition des relations entre les mouvements oculaires et des objets spécifiques (ou toute partie spécifique de l’environnement) est grandement facilitée par les données de profondeur. Ces données fournissent en effet des informations plus détaillées sur ce qui est réellement regardé.
J’espère que vous avez apprécié découvrir comment différents oculomètres recueillent des informations sur les schémas de regard. Si vous souhaitez approfondir vos connaissances sur le matériel et les processus utilisés, téléchargez notre guide gratuit ci-dessous.