Impact d’un écran haute dynamique sur les performances de conduite sur simulateur

Structure de recherche : LEPSIS/ENTPE

Référents Ifsttar : RANCHET Maud / VILLA Céline

Axe de rattachement : Objectif 1B : Renforcer la sécurité et le confort dans les transports et minimiser les impacts sur la santé

Bénéficiaires potentiels : DSCR + Industriels (Ecrans, Eclairage public, Eclairage automobile)

Etat de l'art

Selon les statistiques de l’OMS, les accidents de la route entraînent 1,24 millions de décès par an. La conduite en condition nocturne et dans les conditions de visibilité dégradée (brouillard, pluie) augmente le risque d’accidents (Williams et a, 2003; Brodsky and Hakkert, 1988; Kostantopoulos et al., 2010). Comprendre les mécanismes perceptivo-cognitifs sous jacents au comportement des conducteurs dans ces conditions constitue un réel enjeu pour la sécurité routière (Shinar, 2007). Cela est notamment exploré en simulateur de conduite. Cet outil offre l’avantage d’étudier le conducteur dans un environnement reproductible et contrôlé tout en assurant sa sécurité ; il permet en outre de tester des dispositifs innovants non encore homologués. Les études sur simulateur de conduite sont  actuellement menées en  utilisant des  dispositifs d’affichage dont  la  gamme de  luminance est restreinte (écrans ou projecteurs LDR, Low Dynamic Range) (e.g. Kostantopoulos et al., 2010 ; Brémond et al. 2013). Cet aspect limite la validité des résultats actuellement obtenus lors de l’étude de certaines situations présentant des forts contrastes et/ou de valeurs extrêmes de luminance (e.g. nuit noire, phares, matériels rétro- réfléchissants, plots lumineux, éclairage public, éblouissement). Ces situations sont donc peu étudiées dans la littérature en simulation de conduite alors qu’elles représentent un enjeu majeur pour la sécurité routière.

Des travaux récents ont mis au point des nouveaux dispositifs d’affichage HDR (High Dynamic Range) qui permettent de retranscrire une plus grande gamme de luminances et de reproduire plus finement les contrastes par rapport aux dispositifs LDR (Seetzen et al., 2004; Labayrade and Fontoynont, 2012). Dans la littérature, ces dispositifs HDR ont principalement été utilisés pour mener des études en statique (qualité d’éclairage (Newsham et al., 2002), qualité d’image (Akyüz et al., 2007)). En conduite automobile, aucune étude sur simulateur de conduite interactif utilisant un dispositif d’affichage HDR n’a encore été publié.

Enjeux et objectifs

Par ses propriétés photométriques, l’écran HDR pourrait présenter une valeur ajoutée en termes de réalisme perceptif par rapport aux dispositifs d’affichage communément employés. Ainsi, les situations de conduite citées précédemment pourraient être plus largement explorées et présenter une plus grande validité écologique. Ceci constitue un réel enjeu pour la sécurité routière. Par exemple, la problématique de l’éblouissement par les phares de voiture en conduite nocturne, ou en conduite diurne, la simulation des feux stop et des feux tricolores, ou la perception de sa propre vitesse pourraient être approfondies.

Dans ce contexte, la R2I proposée a pour objectif d’évaluer l’influence d’un dispositif d’affichage HDR sur les performances des conducteurs dans différentes tâches. La méthode consistera à comparer la visualisation sur écran LDR et HDR, en regardant l’impact sur les mécanismes perceptivo-cognitifs sous jacents au comportement de conduite sur simulateur. Pour répondre à cet objectif, le travail se décomposera en plusieurs phases. Dans une première phase, une calibration et caractérisation photométrique des dispositifs d’affichage HDR et LDR est requise. Cette phase sera réalisée par le laboratoire de photométrie du LEPSIS. Deux dispositifs d’affichage HDR seront  disponibles  pour  mener  cette  recherche :  l’écran  HDR  du  LEPSIS  et  le  dispositif  d’affichage  HDR développé par l’ENTPE. Le partenariat avec l’ENTPE permettra de partager les expertises de chacun sur la technologie HDR. Dans une deuxième phase, des scénarios de conduite seront développés. La même expérimentation sera reproduite sur différents dispositifs d’affichage (LDR/HDR) avec un panel de participants. Des tests en laboratoire pourront être réalisés pour étudier les mécanismes perceptivo-cognitifs associés (e.g. attention, tâche de détection, etc.). Des mesures photométriques seront également nécessaires pour avoir des données de référence (utilisation d’appareils de mesures portables).

A terme, cette étude ouvre des perspectives intéressantes en termes de développement de technologie d’éclairage automobile ou routier. Les résultats de cette recherche pourront être transférés vers l'innovation industrielle et intéresser les entreprises automobiles.

Avancées scientifiques attendues

La principale contribution attendue est d’améliorer la pertinence des simulateurs de conduite, dans les situations dans lesquelles la visibilité pose des problèmes particuliers (nuit, éblouissement, éclairage, feux stop, etc.). Ces nouveaux usages des simulateurs doivent permettre à l’IFSTTAR de monter des collaborations avec des industriels (éclairage public et automobile, etc.). Cette recherche doit en même temps aboutir à un meilleur contrôle de la photométrie des écrans en simulation de conduite. Ce travail permettra également d’évaluer les avantages et les inconvénients des écrans HDR par rapport aux écrans LDR pour l’étude des mécanismes perceptivo-cognitifs sous- jacents aux comportements de conduite. L'utilisation d'un dispositif d’affichage HDR pour étudier à la fois le comportement de conduite et de nouvelles technologies d'éclairage favorisera la production de nouvelles connaissances dans ces deux domaines de recherche.

Partenariats

Porteurs du projet : RANCHET Maud / VILLA Céline

Durée : 2 ans

Participants (noms, structures de recherche) :

  • Equipe LEPSIS : Ce travail permet de regrouper plusieurs thématiques de recherche du LEPSIS et d’exploiter ses différentes compétences (psychologie expérimentale, simulation de conduite, photométrie et colorimétrie).
  • Raphaël Labayrade, ENTPE

Partenaires industriels envisagés pour future collaboration : Valéo, Thorn

Programmation 2014

Résultats attendus en 2014:

  • Sept 2014 - Livrable 1 : Calibration et caractérisation photométrique de l’écran
  • Dec 2014 – Livrable 2 : Définition des scénarios types
  • Dec 2015 – Livrable Final : Résultats
  • Dec 2015 : Communications auprès des industriels partenaires pour montage d'un projet FUI