Visual Semantics and Multimodal Perception of Digitally Reconstructed Garden Scenes of Jiucheng Palace
Cette étude propose un cadre de perception multimodal intégrant l'apprentissage profond, l'oculométrie, l'EEG et des évaluations subjectives pour évaluer quantitativement l'expression spatiale et l'efficacité expérientielle des scènes de jardins du palais de Jiucheng reconstruites numériquement, allant au-delà de la simple précision morphologique traditionnelle pour optimiser la visualisation historique.
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Imaginez que vous vous tenez dans un jardin qui n'existe plus. Pendant plus de mille ans, le palais de Jiucheng, dans le Shaanxi, en Chine, a servi de grand refuge impérial où les empereurs venaient chercher la détente et le refuge politique. Aujourd'hui, il ne reste que les fondations de pierre des bâtiments et les contours ténus d'anciennes collines. Pour comprendre comment ce lieu perdu était autrefois, les chercheurs utilisent des outils numériques pour le reconstruire en trois dimensions, créant des scènes virtuelles de ce à quoi les jardins auraient pu ressembler. Mais un modèle numérique n'est aussi bon que l'expérience qu'il procure. Si la reconstruction semble exacte sur un écran d'ordinateur mais échoue à capturer le sentiment de l'espace d'origine, elle passe à côté de l'essentiel. C'est là qu'intervient la science de la perception. Elle pose une question simple mais difficile : lorsque nous regardons une recréation numérique d'un jardin historique, que nous disent réellement nos yeux, notre cerveau et nos émotions sur la scène ?
Une équipe de chercheurs de l'Université du Nord-Ouest à Xi'an s'est donné pour mission de répondre à cela en étudiant la reconstruction numérique du palais de Jiucheng. Ils voulaient aller au-delà de la simple vérification de la forme des bâtiments. Au lieu de cela, ils ont élaboré une nouvelle méthode pour mesurer comment les gens vivent l'expérience de ces jardins virtuels. Ils se sont concentrés sur trois types distincts de scènes présentes dans la reconstruction : des zones dominées par des bâtiments et des chemins pavés, des zones où les montagnes et l'eau se rencontrent, et des zones remplies d'arbres et de végétation. Pour comprendre la réaction du spectateur, ils ne se sont pas contentés de demander aux gens ce qu'ils en pensaient. Ils ont utilisé une combinaison d'outils modernes pour mesurer les réponses immédiates et involontaires du corps. Ils ont suivi l'endroit où les gens regardaient et pendant combien de temps, ont mesuré les ondes cérébrales pour voir si l'esprit était détendu ou engagé, et ont posé des questions détaillées sur les sentiments évoqués par les scènes.
Les chercheurs ont créé quinze images différentes à partir de leur modèle numérique, en veillant à ce que chaque scène soit éclairée et vue sous le même angle afin que la seule différence soit le paysage lui-même. Ils ont ensuite invité quarante-huit volontaires à visionner ces images tout en portant des capteurs. Certains des volontaires étaient des experts en conception de jardins ou en architecture, tandis que d'autres n'avaient aucune formation particulière dans ces domaines. Pendant que les participants regardaient les images, un traqueur oculaire enregistrait chaque fois que leur regard s'arrêtait sur un point précis, et un dispositif de détection cérébrale mesurait l'activité électrique de leur cerveau. Après coup, les participants remplissaient un questionnaire décrivant leurs sentiments concernant l'espace, en utilisant des paires de mots opposés comme « ouvert » par rapport à « fermé » ou « calme » par rapport à « tendu ».
Les résultats ont révélé un schéma clair dans la manière dont les gens expérimentaient les différents types de scènes. Les images présentant des montagnes et de l'eau ont systématiquement reçu les plus éloges. Les participants ont décrit ces scènes comme étant plus immersives et émotionnellement positives que les autres. Lorsque les chercheurs ont examiné les données cérébrales, ils ont trouvé un signal correspondant : les scènes de montagne et d'eau provoquaient un renforcement d'un type spécifique d'onde cérébrale associée à la relaxation et à l'attention calme. En revanche, les scènes dominées par des bâtiments et des sentiers de pierre, bien que claires et ordonnées, ne généraient pas le même sentiment d'aisance ou de connexion émotionnelle. Les scènes composées principalement d'arbres et de végétation se situaient entre les deux, offrant une sensation naturelle mais manquant de l'étincelle spécifique de la combinaison montagne-eau.
Il est intéressant de noter que la façon dont les gens regardaient les images ne changeait pas autant que leurs sentiments. Les données de l'eye-tracking ont montré que les gens passaient environ le même temps à regarder les trois types de scènes, et que leurs yeux suivaient des mouvements similaires. Cela suggère que, si les yeux parcourent un jardin de manière standard, le cerveau et le cœur réagissent différemment selon ce qui se trouve réellement dans la vue. L'étude a révélé que la présence d'eau était un facteur clé. Les scènes présentant une proportion plus élevée d'eau visible ont été jugées plus belles et plus proches d'un véritable jardin. Inversement, les scènes avec trop de bâtiments ou de voies pavées ont été moins bien notées en termes de capacité à évoquer une atmosphère de jardin. Les chercheurs ont également découvert que l'ouverture du ciel dans l'image était liée à la manière dont le cerveau traitait l'espace, suggérant que le sentiment d'être sous un ciel ouvert est une partie cruciale de l'expérience.
Pour rendre ces découvertes utiles pour de futurs projets, l'équipe a développé un système de notation simple. Ils ont créé deux nombres qui peuvent être calculés pour n'importe quelle scène de jardin numérique. Le premier nombre mesure le sentiment global qu'un spectateur éprouve face à la scène, en combinant toutes les réponses aux sondages et les données cérébrales en un score unique pour « l'expérience du jardin ». Le second nombre examine les ingrédients de l'image elle-même — quelle quantité d'eau, combien de bâtiments et quel espace ouvert sont visibles — pour prédire si la scène fonctionnera bien en tant que jardin. En utilisant ce système, ils ont confirmé que les scènes de montagne et d'eau étaient les plus réussies, obtenant les scores les plus élevés tant sur l'expérience que sur la vérification des ingrédients. Les scènes riches en bâtiments ont obtenu les scores les plus bas.
Ce travail suggère que lorsque nous essayons de ramener à la vie des jardins historiques perdus sur un écran, bien reproduire les bâtiments ne suffit pas. La magie d'un jardin chinois réside dans la relation entre le monde naturel et l'environnement bâti, spécifiquement dans la manière dont l'eau, les montagnes et la végétation sont disposées. Si une reconstruction numérique se concentre trop sur l'architecture et ignore le flux de l'eau et l'ouverture du paysage, elle paraîtra exacte mais semblera vide. En utilisant ces nouvelles méthodes pour mesurer la réaction humaine, les chercheurs peuvent désormais affiner leurs modèles numériques. Ils peuvent ajuster le point de vue ou la quantité d'eau visible pour s'assurer que l'image finale capture non seulement l'histoire du lieu, mais aussi le sentiment d'y être. Cette approche offre un moyen de valider les projets de patrimoine numérique, garantissant qu'ils transmettent le véritable esprit du passé aux personnes qui les contemplent aujourd'hui.
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