Rôle du retour haptique dans les interactions avec des avatars en réalité virtuelle

The role of haptic feedback in avatar-based interactions in virtual reality

• Auteur / Autrice : Grégoire Richard
• Direction : Géry Casiez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance le 19/06/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences du numérique et de leurs interactions (Lille ; 2021-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille - Centre Inria de l'Université de Lille
• Jury : Président / Présidente : Catherine Pelachaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Pietrzak, Anatole Lécuyer, Ferran Argelaguet Sanz, Tabitha Peck
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ronan Boulic, Indira Thouvenin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Manettes de jeux vidéo

Interaction multimodale

Toucher

Avatars (informatique)

Réalité virtuelle

Mots clés libres

Incarnation virtuelle

Expérience Utilisateur

Retour haptique

Environnement immersif

Haptic

Virtual Reality

Embodiment

User Experience

Methodology

Haptic interaction

Résumé

Les travaux menés dans le cadre de ce doctorat portent sur le rôle du retour haptique dans les interactions avec des avatars en réalité virtuelle. Notre objectif principal était d'examiner l'impact du retour haptique sur l'expérience de l'utilisateur, et notamment sur le sentiment d'incarnation virtuelle.Notre recherche s'inscrit dans un contexte de forte croissance pour la réalité virtuelle et les technologies immersives.La problématique de l'intégration du retour haptique soulève des questions encore peu mises en lumière, liées particulièrement à l'apport du retour haptique au niveau de l'expérience de l'utilisateur.Le sentiment d'incarnation, qui caractérise le lien entre un utilisateur et sa représentation virtuelle, est lié au niveau d'intégration multi-sensorielle, et donc au retour haptique.Notre revue théorique révèle que peu d'études se sont penchées sur le lien entre retour haptique et incarnation, et que les recommandations méthodologiques pour correctement mettre en place des expériences portant sur l'incarnation sont encore peu développées.Dans une première étude, notre manuscrit s'intéresse aux pratiques méthodologiques de notre domaine de recherche, et à l'influence des échantillons de participants en protocole intra-sujets et inter-sujets. Nous avons montré que les protocoles intra-sujets sont plus robustes pour mettre en évidence les effets relatifs à l'incarnation en réalité virtuelle, et que les différences inter-individuelles jouent un rôle important.Dans un second volet, ce manuscrit s'intéresse à l'impact de différentes formes de retour haptique sur le sentiment d'incarnation. Nous mettons particulièrement en lumière l'importance de la cohérence du retour, et que celui-ci peut ne pas améliorer le sentiment d'incarnation lorsqu'il est incohérent avec l'environnement, et voire même diminuer l'expérience de l'utilisateur.Enfin, le dernier chapitre du manuscrit présente notre projet de manette à retour vibrotactile spatialisé, dans lequel nous avons conçu cette manette pour proposer une diversité de retours haptiques pour améliorer l'expérience utilisateur en réalité virtuelle. Nous avons montré que les utilisateurs peuvent percevoir la spatialisation de la vibration, et distinguer parmi plusieurs vibrations différentes et que cette forme de retour améliorait leur expérience globale en environnement interactif ouvert.En conclusion, nos travaux contribuent à la recherche sur l'intégration multi-sensorielle en réalité virtuelle en terme de méthodologie, de conception de l'interaction, et de propositions technologiques

The work carried out within the framework of this PhD focuses on the role of haptic feedback in interactions with virtual reality avatars. Our main objective was to examine the impact of haptic feedback on user experience, and in particular on the sense of virtual embodiment.Our research is part of a broader context of strong growth for virtual reality and immersive technologies.The problem of integrating haptic feedback raises questions that have not yet been highlighted, particularly in relation to the contribution of haptic feedback to user experience.The feeling of embodiment, which characterizes the relationship between a user and his virtual representation, is linked to the level of multi-sensory integration, and thus to haptic feedback.Our theoretical review reveals that few studies have investigated the relationship between haptic feedback and embodiment, and that methodological recommendations to properly implement experiments dealing with embodiment are still underdeveloped.In a first study, our manuscript focuses on the methodological practices of our research field, and the influence of participant samples in within-subjects and between-subjects protocols. We have shown that within-subjects protocols are more robust in revealing effects related to embodiment in virtual reality, and that inter-individual differences play an important role.In a second part, this manuscript focuses on the impact of different forms of haptic feedback on the feeling of embodiment. In particular, we highlight the importance of the feedback consistency, and that it may not improve the feeling of embodiment when it is inconsistent with the environment, and may even negatively impact user experience.Finally, in the last chapter of the manuscript, we present a spatialized vibrotactile feedback controller project, in which we designed a VR controller to provide a diversity of haptic feedback to enhance the user experience in virtual reality. We have shown that users can perceive the spatialization of the vibration, and distinguish among several different vibrations and that this form of feedback improves their overall experience in an open interactive environment.In conclusion, our work contributes to the research on multi-sensory integration in virtual reality in terms of methodology, interaction design, and technological proposals.