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5ae50fa413
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With the advances in 3D models editing and 3D reconstruction techniques, more and more 3D models are available and their quality is increasing.
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With the advances in 3D models editing and 3D reconstruction techniques, more and more 3D models are available and their quality is increasing.
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Furthermore, the support of 3D visualisation on the web has become standard during the last years.
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Furthermore, the support of 3D visualisation on the web has become standard during the last years.
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A major problem that emerges from this situation is how users visualise and interact with these new high quality models and how to deliver them to remote users.
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A major challenge is thus to deliver these remote heavy models and to allow users to visualise and navigate in these virtual environments.
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This thesis focuses on streaming and interaction of 3D remote virtual environments, and describes three major contributions.
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This thesis focuses on 3D content streaming and interaction, and proposes three major contributions.
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First, we propose a 3D scene navigation interface with bookmarks, which are small virtual objects added to the scene that the user can click to easily move towards a recommended location.
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First, we develop a 3D scene navigation interface with bookmarks -- small virtual objects added to the scene that the user can click on to ease reaching a recommended location.
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We describe a user study where participants can navigate in 3D scenes with and without bookmarks.
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We describe a user study where participants navigate in 3D scenes with and without bookmarks.
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Users navigate and accomplish the task faster if the virtual environment contains bookmarks.
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We show that users navigate (and accomplish a given task) faster when using bookmarks.
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However, this faster navigation has a drawback in the streaming scenario: a user who moves faster in a scene requires higher streaming capabilities in order to have the same quality of service.
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However, this faster navigation has a drawback on the streaming performance: a user who moves faster in a scene requires higher streaming capabilities in order to enjoy the same quality of service.
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This drawback can be mitigated due to the fact that bookmarks positions are known in advance: we propose a way of precomputing visible faces from a bookmark and use it during the streaming to decrease the latency when users click on bookmarks.
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This drawback can be mitigated using the fact that bookmarks positions are known in advance: by ordering the faces of the 3D model according to their visibility at a bookmark, we optimize the streaming and thus, decrease the latency when users click on bookmarks.
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Secondly, we propose an adaptation of Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH), the video streaming standard, to 3D streaming.
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Secondly, we propose an adaptation of Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH), the video streaming standard, to 3D textured meshes streaming.
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To do so, we cut the scene into a k-d tree where each cell correspond to a DASH adaptation set.
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To do so, we partition the scene into a k-d tree where each cell corresponds to a DASH adaptation set.
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Each cell is further divided into segments of a fixed number of faces, grouping together faces of similar areas.
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Each cell is further divided into DASH segments of a fixed number of faces, grouping together faces of similar areas.
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Each texture is stored in its own adaptation set, and multiple representations are available for different resolutions of the textures.
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Each texture is indexed in its own adaptation set, and multiple DASH representations are available for different resolutions of the textures.
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All the metadata (the cells of the k-d tree, the resolutions of the textures, etc.) is encoded in an XML file.
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All the metadata (the cells of the k-d tree, the resolutions of the textures, etc.) is encoded in the Media Presentation Description (MPD): an XML file that DASH uses to index content.
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We then propose a client capable of evaluating the usefulness of each chunk of data, and a few streaming policies that decide which chunks to download.
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Thus, our framework inherits DASH scalability.
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We then propose clients capable of evaluating the usefulness of each chunk of data depending on their viewpoint, and streaming policies that decide which chunks to download.
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Finally, we investigate the case of 3D streaming and navigation on mobile devices.
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Finally, we investigate the setting of 3D streaming and navigation on mobile devices.
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We propose interfaces for 3D navigation on both desktop and mobile devices, with a streaming system based on DASH.
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We integrate bookmarks in our 3D version of DASH and propose an improved version of our DASH client that benefits from bookmarks.
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We integrate bookmarks in our 3D version of DASH and we propose a more adapted version of the precomputations described earlier.
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A user study shows that with our dedicated bookmark streaming policy, bookmarks are more likely to be clicked on, enhancing both users quality of service and quality of experience.
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We describe another user study where participants navigated in a 3D scene with a mobile device, with or without bookmarks, and with or without using the precomputation to enhance streaming when users click on bookmarks.
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Out of 18 participants, 10 preferred our optimized policy, 4 preferred the default version and 4 had no opinion.
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This seems to indicate that by augmenting a 3D interface with bookmarks, we are able to increase both the quality of service and the quality of experience of the users.
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Les avancées récentes des logiciels de modélisation ou de reconstruction 3D ont simplifié la production de modèles 3D plus accessibles, tant en termes de quantité que de qualité.
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Avec les progrès de l'édition de modèles 3D et des techniques de reconstruction 3D, de plus en plus de modèles 3D sont disponibles et leur qualité augmente.
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De plus, les technologies de visualisation 3D sur le web se sont standardisées.
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De plus, le support de la visualisation 3D sur le web s'est standardisé ces dernières années.
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Un problème majeur émergeant de cette situation est de savoir comment permettre aux utilisateurs de visualiser et d'interagir avec ces nouveaux modèles, et comment les transmettre à des utilisateurs à distance.
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Un défi majeur est donc de transmettre des modèles massifs à distance et de permettre aux utilisateurs de visualiser et de naviguer dans ces environnements virtuels.
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Cette thèse se concentre principalement sur la transmission et l'interaction dans des environnements virtuels à distance et propose trois contributions principales.
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Cette thèse porte sur la transmission et l'interaction de contenus 3D et propose trois contributions majeures.
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Dans un premier temps, nous proposons une interface de navigation dans des scènes 3D avec marque-pages, qui sont de petits objets virtuels ajoutés à la scène et sur lesquels un utilisateur peut cliquer pour se déplacer facilement à une position recommandée.
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Tout d'abord, nous développons une interface de navigation dans une scène 3D avec des signets -- de petits objets virtuels ajoutés à la scène sur lesquels l'utilisateur peut cliquer pour atteindre facilement un emplacement recommandé.
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Nous décrivons une étude utilisateur où les participants peuvent naviguer dans des scènes 3D avec et sans marque-pages.
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Nous décrivons une étude d'utilisateurs où les participants naviguent dans des scènes 3D avec ou sans signets.
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Les utilisateurs se déplacent et accomplissent des tâches plus rapidement lorsque leur interface contient des marque-pages.
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Nous montrons que les utilisateurs naviguent (et accomplissent une tâche donnée) plus rapidement en utilisant des signets.
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En revanche, cette navigation plus rapide affecte négativement la transmission : un utilisateur se déplaçant plus rapidement dans une scène nécessite une capacité de transmission plus importante pour obtenir la même qualité de service.
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Cependant, cette navigation plus rapide a un inconvénient sur les performances de la transmission : un utilisateur qui se déplace plus rapidement dans une scène a besoin de capacités de transmission plus élevées afin de bénéficier de la même qualité de service.
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Cet effet peut être atténué en exploitant le fait que la position des marque-pages est connue en avance: nous proposons une manière de précalculer les faces visibles depuis un marque-page et de se servir de cette information pendant la transmission pour réduire la latence lorsque l'utilisateur clique sur un marque-page.
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Cet inconvénient peut être atténué par le fait que les positions des signets sont connues à l'avance : en ordonnant les faces du modèle 3D en fonction de leur visibilité depuis un signet, on optimise la transmission et donc, on diminue la latence lorsque les utilisateurs cliquent sur les signets.
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Dans un second temps, nous adaptons Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH), le standard de la transmission vidéo au contexte de la transmission de contenu 3D.
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Deuxièmement, nous proposons une adaptation du standard de transmission DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP), très utilisé en vidéo, à la transmission de maillages texturés 3D.
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Pour ce faire, nous découpons la scène en un arbre k-d où chaque cellule correspond à un adaptation set de DASH.
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Pour ce faire, nous divisons la scène en un arbre k-d où chaque cellule correspond à un adaptation set DASH.
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Chaque cellule est ensuite divisée en segments d'un certain nombre de faces, dans lesquels les faces d'aires similaires sont regroupées.
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Chaque cellule est en outre divisée en segments DASH d'un nombre fixe de faces, regroupant des faces de surfaces comparables.
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Chaque texture est enregistrée dans son adaptation set, et plusieurs représentations sont disponibles pour chaque résolution de la texture.
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Chaque texture est indexée dans son propre adaptation set à différentes résolutions.
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Toutes les meta-données (les cellules de l'arbre k-d, les résolutions des textures, etc.) sont encodées dans un fichier XML.
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Toutes les métadonnées (les cellules de l'arbre k-d, les résolutions des textures, etc.) sont référencées dans un fichier XML utilisé par DASH pour indexer le contenu: le MPD (Media Presentation Description).
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Nous proposons ensuite un client capable d'évaluer l'utilité de chaque morceau, et quelques politiques de transmission qui décident de quels morceaux télécharger.
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Ainsi, notre framework hérite de la scalabilité offerte par DASH.
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Nous proposons ensuite des algorithmes capables d'évaluer l'utilité de chaque segment de données en fonction du point de vue du client, et des politiques de transmission qui décident des segments à télécharger.
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Enfin, nous nous intéressons au cas de la transmission et la navigation 3D sur dispositifs mobiles.
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Nous proposons des interfaces disponibles sur ordinateur et smartphones, utilisant un système de transmission basé sur DASH.
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Nous intégrons les marque-pages dans notre version 3D de DASH et nous proposons une méthode plus adaptée pour précalculer des données, permettant d'améliorer la transmission.
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Nous décrivons une nouvelle étude utilisateur dans laquelle les participants naviguent dans une scène 3D sur un smartphone, avec et sans marque-pages, avec et sans exploiter les précalculs permettant d'améliorer la transmission lors des clics sur les marque-pages.
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Sur un total de 18 participants, 10 préfèrent notre politique optimisée, 4 préfèrent la version par défaut et 4 sont sans opinion.
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Cela semble indiquer qu'augmenter une interface 3D avec des marque-pages permet d'améliorer non seulement la qualité de service mais aussi la qualité d'expérience des utilisateurs.
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Enfin, nous étudions la mise en place de la transmission et de la navigation 3D sur les appareils mobiles.
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Nous intégrons des signets dans notre version 3D de DASH et proposons une version améliorée de notre client DASH qui bénéficie des signets.
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Une étude sur les utilisateurs montre qu'avec notre politique de chargement adaptée aux signets, les signets sont plus susceptibles d'être cliqués, ce qui améliore à la fois la qualité de service et la qualité d'expérience des utilisateurs.
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More and more 3D models are available, and web browsers have now full support for 3D visualisation.
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More and more 3D models are made available online, and web browsers have now full support for 3D visualisation:
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This thesis focuses on streaming and interaction of 3D remote virtual environments, and describes three major contributions.
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this thesis focuses on remote 3D virtual environments streaming and interaction, and describes three major contributions.
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First, we propose an interface for 3D navigation with bookmarks, which are small virtual objects added to the scene that the user can click to move towards a recommended location.
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First, we propose an interface for 3D navigation with bookmarks, which are small virtual objects added to the scene that the user can click to move towards a recommended location.
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We describe a user study where we analyse the impact of bookmarks on navigation and streaming, and we propose a way to improve the streaming based on the bookmarks.
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We describe a user study where we analyse the impact of bookmarks on navigation and streaming, and we propose a way to improve the streaming based on the bookmarks.
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De plus en plus de modèles 3D sont disponibles, et les navigateurs web supportent maintenant la visualisation 3D.
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Dans un contexte de démocratisation du nombre et de l'accès à des modèles 3D, nous nous intéressons dans cette thèse à la transmission d'environnements virtuels 3D distants, à travers trois contributions majeures.
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Cette thèse se concentre sur la transimission et l'interaction dans des scènes 3D et propose trois contributions principales.
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Premièrement, nous proposons une interface de navigation 3D avec marque-pages, qui sont des objets virtuels ajoutés à la scène sur lesquels les utilisateurs peuvent cliquer pour se déplacer facilement.
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Tout d'abord, nous proposons une interface de navigation 3D avec des signets, de petits objets virtuels ajoutés à la scène que l'utilisateur peut cliquer pour se déplacer vers un emplacement recommandé.
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Nous décrivons une étude où nous analysons l'impact des marque-pages sur la navigation et la transmission, et nous améliorons la transmission grâce aux marque-pages.
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Nous proposons un moyen d'améliorer la transmission en fonction des signets et évaluons leur impact au travers d'une étude utilisateur.
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Ensuite, nous adaptons DASH, le standard de la transmission vidéo, à la transmission de données 3D.
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Ensuite, nous proposons une adaptation de DASH, le standard de la transmission, à la transmission 3D.
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Nous structurons les données 3D et les textures, et nous proposons un client qui exploite cette structure.
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Nous structurons les données 3D et les textures, et nous proposons un client et des politiques de chargement qui bénéficient de cette structure.
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Enfin, nous intégrons notre DASH pour la 3D ainsi que les marque-pages dans une interface pour smartphones, et nous décrivons une autre étude où les participants la testent.
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Enfin, nous intégrons notre version 3D de DASH et les signets ensemble dans une interface pour appareils mobiles, et nous décrivons une autre étude où les participants ont essayé cette interface.
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\section*{Popularized abstract}\label{abs:simple-en}
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\subsubsection*{Popularized abstract}\label{abs:simple-en}
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\section*{Résumé vulgarisé}\label{abs:simple-fr}
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\subsubsection*{Résumé vulgarisé}\label{abs:simple-fr}
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