Être un Avatar Virtuel dans un Environnement Réel : Conception et Étude de l’Incarnation d’Avatars en Réalité Augmentée

Being a Virtual Avatar in a Real Environment : Design and Study of Avatar Embodiment in Augmented Reality

• Auteur / Autrice : Adélaïde Genay
• Direction : Martin Hachet, Anatole Lécuyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et informatique (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire bordelais de recherche en informatique - Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Centre de recherche Inria de l'université de Bordeaux (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Guitton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : María Victoria Sánchez-Vives, Jean-Louis Vercher
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Pelachaud, Frank Steinicke

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interaction humain-machine

Réalité virtuelle

Réalité augmentée

Mots clés libres

Réalité Augmentée

Avatar

Interaction Humain-Machine

Sentiment d'incarnation

Cognition

Réalité Mixte

Augmented Reality

Avatar

Human-Computer Interaction

Sense of embodiment

Cognition

Mixed Reality

Résumé

Autrefois réservés aux environnements virtuels, les avatars sont désormais de plus en plus présents en Réalité Augmentée (RA). Cette technologie permet d’interagir avec du contenu virtuel directement intégré à notre environnement physique. Associée aux techniques de suivi corporel, elle permet de se voir à l’intérieur d’un corps virtuel de n’importe quelle apparence et d’étendre nos capacités d’action. Malgré les nombreuses possibilités d’applications, peu de recherches ont exploré comment la mettre en oeuvre et l’exploiter. De plus, la façon dont les utilisateurs perçoivent de telles expériences dans des environnements réels n’est pas encore bien comprise. Dans cette thèse, nous explorons l’incarnation des avatars en RA au travers de plusieurs axes. Tout d’abord, nous introduisons une taxonomie pour mieux décrire les expériences d’incarnation de par un continuum d’avatarisation corporelle. Ensuite, à l’aide d’un affichage optique de RA, nous étudions le sentiment d’incarnation de l’utilisateur vis-à-vis de mains virtuelles et l’impact du mélange du virtuel et du réel sur ce sentiment. En troisième lieu, nous examinons les cas d’utilisation de l’incarnation d’avatars en RA et étudions les techniques d’interaction permettant de les contrôler à la troisième personne pour explorer le monde réel. Nous proposons une mise en oeuvre de ce concept et évaluons l’approche d’utiliser un tel système pour améliorer notre perception des affordances du monde réel au travers d’une étude utilisateurs. Pour terminer, nous explorons des stratégies pour améliorer les illusions d’incarnation à l’aide de transitions graphiques et des méthodes pour préparer l’utilisateur à son “avatarisation”.

Once reserved for virtual environments, avatars are now increasingly present in Augmented Reality (AR). This technology allows interacting with virtual content directly integrated into our physical surroundings. Combined with body tracking, it makes it possible to experience being inside a virtual body of any desired appearance and to extend one’s action capabilities. Despite the numerous opportunities for applications that this new possibility provides, little research has explored how to implement and exploit it. The way users perceive such experiences within real environments is additionally not well understood yet. In this thesis, we explore the embodiment of avatars in AR through several axes. First, we introduce a taxonomy through a body avatarization continuum to better describe embodiment experiences. Next, using an optical see-through AR display, we study the user’s sense of embodiment towards virtual hands and how mixing the virtual with the real impacts this sense. We then look at the use cases for avatar embodiment in AR and investigate interaction techniques allowing to control avatars in the third person and to explore the real world. We propose an implementation of this concept and evaluate the approach of using such a system to improve our perception of real-world affordances through a user study. Finally, we explore strategies to enhance embodiment illusions by designing transitions to become one's avatar and methods to prepare the user for their “avatarization”.