Réalisme d’un avatar exprimant de la douleur. Effet d’un paramètre subtil mais pas anodin : les oscillations posturales

Realism of a virtual human in pain : Effect of idle motion

• Auteur / Autrice : Thomas Treal
• Direction : Éric Yiou, Aurore Meugnot, Philip Jackson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du sport et du mouvement humain
• Date : Soutenance le 15/12/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du sport, de la motricité et du mouvement humain (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences du sport (Orsay, Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sport, mouvement, facteurs humains (2020-….)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Complexité, innovation, activités motrices et sportives (Orsay, Essonne ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Julie Grèzes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julie Grèzes, Harold Mouras, Magalie Ochs, Elise Prigent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Harold Mouras, Magalie Ochs

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurosciences

Réalité virtuelle

Empathie

Mots clés libres

Personnage virtuel

Mouvement idle

Empathie

Mouvement biologique

Réalisme comportemental

Réalité virtuelle

Idle motion

Virtual character

Empathy

Biological motion

Behavioral realism

Virtual reality

Résumé

Les avancées technologiques de ces dernières années ont permis de créer des personnages virtuels capables de reproduire des expressions émotionnelles humaines. Ces personnages se présentent comme des modèles expérimentaux particulièrement intéressants pour étudier les interactions sociales et notamment la faculté d’empathie à l’aide de la réalité virtuelle. La réalité virtuelle présente l’avantage de permettre la création de paradigmes expérimentaux interactifs, écologiques et contrôlés. Toutefois, le réalisme des personnages virtuels nécessite d’être encore développé pour que leurs expressions émotionnelles engendrent des réactions authentiques de la part des participants. Un moyen utilisé pour améliorer le réalisme des personnages est de leur implémenter des mouvements idle (i.e., non-communicatifs). L’objectif de ces mouvements est de donner l’illusion que les personnages sont vivants afin d’éviter que les participants ne les considèrent comme de simples programmes informatiques (i.e., engendrer un sentiment de « suspension du doute » chez les participants). Dans cette perspective, ce travail de thèse visait à évaluer l’influence d’un type de mouvement idle : les oscillations posturales (mouvements propres à l’équilibration humaine) sur la perception et la réponse empathique des participants envers l’expression faciale de douleur d’un personnage virtuel. Pour cela, trois études ont été menées en implémentant des oscillations posturales mécaniques (étude 1) et biologiques (études 2 et 3) à un personnage virtuel exprimant de la douleur. Les résultats de nos études montrent que la présence des oscillations posturales chez le personnage augmente l’intensité et la crédibilité perçue de son expression de douleur (étude 1) ainsi que la réponse empathique auto-rapportée (étude 2) et cérébrale (étude 3) des participants. Ce travail propose que les mouvements idle favorisent l’attribution d’un esprit et d’intentions au personnage par les participants en donnant l’illusion qu’il est vivant. Les mouvements idle contribueraient donc à créer une interaction naturelle entre le personnage et les participants. Nous émettons également l’hypothèse que la dimension biologique du mouvement permettrait d’engendrer un sentiment de « suspension du doute » optimal chez les participants.

Recent technological advances have made it possible to create virtual characters able to reproduce human emotional expressions. These characters are particularly interesting experimental models for studying social interactions and especially the faculty of empathy using virtual reality. Virtual reality has the advantage of allowing the creation of interactive, ecological, and controlled experimental paradigms. However, the realism of the virtual characters needs to be further developed before their emotional expressions can elicit authentic reactions from the participants. One way to improve the realism of the characters is to implement idle motion (i.e., non-communicative). The objective of these movements is to give the illusion that the characters are alive in order to avoid that the participants consider them as mere computer programs (i.e., to generate a feeling of ''suspension of disbelief'' in the participants). In this perspective, this thesis aimed at evaluating the influence of a type of idle motion: postural oscillations (movements specific to human balancing) on the perception and the empathic response of participants to a virtual character’s facial expression of pain. To this end, three studies were conducted by implementing mechanical (Study 1) and biological (Studies 2 and 3) postural oscillations to a virtual character expressing pain. The results of our studies show that the presence of postural oscillations in the character increases the perceived intensity and credibility of its pain expression (Study 1) as well as the self-reported (Study 2) and brain (Study 3) empathic response of participants. This work proposes that idle motion promotes participants' attribution of mind and intentions to the character by giving the illusion that it is alive. Idle motion would thus contribute to create a natural interaction between the character and the participants. We also hypothesize that the biological dimension of the movement would allow to generate an optimal feeling of ''suspension of disbelief'' in the participants.