Interdépendance du réalisme visuel et comportemental pour l’acceptation des personnages virtuels en environnement immersif collaboratif.

Visual and behavioral coherence interdependence for virtual character acceptance in collaborative virtual environments.

• Auteur / Autrice : Charlotte Dubosc
• Direction : Simon Richir
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique (AM)
• Date : Soutenance en 2025
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAMPA - Laboratoire Angevin de Mécanique, Procédés et InnovAtion
• Jury : Président / Présidente : Catherine Pelachaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marie Normand, Indira Thouvenin, Stéphanie Buisine, Simon Richir, Olivier Christmann, Geoffrey Gorisse
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Indira Thouvenin, Stéphanie Buisine

Mots clés

Mots clés libres

Réalité Virtuelle

Personnage virtuel

Anthropomorphisme

Stylisation

Expressivité

Présence Sociale

Virtual Reality

Virtual Characters

Anthropomorphism

Stylization

Expressiveness

Social Presence

Résumé

Ce travail de recherche explore la manière dont l’apparence et l’intensité des expressions faciales des personnages virtuels influencent leur acceptation par les utilisateurs dans des environnements immersifs et collaboratifs. Les avatars, que l’on retrouve de plus en plus dans les jeux vidéo et les plateformes de réalité virtuelle, varient entre un style réaliste et stylisé, mais leur intégration réussie auprès du public dépend de nombreux facteurs, comme la prise en compte du phénomène de la Vallée de l’étrange. L’étude se concentre sur deux questions : comment l’apparence des avatars affecte-t-elle la perception des utilisateurs, et comment la stylisation et l’intensité des expressions modulent-elles le sentiment de présence sociale ? Pour y répondre, trois expérimentations ont été menées. Dans un premier temps, nous avons cherché à évaluer l'impact de l'anthropomorphisme facial des avatars sur le sentiment d’incarnation, l’attractivité, et la présence sociale dans 2 tâches collaboratives en environnement virtuel. Le niveau d’anthropomorphisme facial était modulé par les caractéristiques de trois avatars robotiques. Les résultats montrent que l’anthropomorphisme influence l’attractivité et la performance, mais pas l'incarnation ni la présence sociale. Toutefois , nous avons observé que le type de tâche influence la qualité des interactions sociales, particulièrement lorsque la communication non verbale est à même de jouer un rôle positif. Les deux expérimentations suivantes ont porté sur l’étude de la relation entre la stylisation des avatars, l’intensité de leurs expressions faciales, et leur impact sur la perception, notamment l’étrangeté perçue, le réalisme et l’attractivité. D’abord dans un contexte non immersif au moyen d'une enquête en ligne reposant sur une série de vidéos (expérimentation 2), puis dans un contexte immersif, pour comprendre comment ces deux dimensions influencent les interactions en face à face, et notamment la présence sociale (expérimentation 3). Pour l'expérimentation 2, nous avons modélisé des personnages masculin et féminin, chacun avec 3 niveaux de stylisation (stylisé, semi-réaliste, réaliste) et 4 intensités d'expressivité (statique, faible, modérée, exagérée). Les résultats montrent que le réalisme perçu est surtout influencé par le niveau de stylisation : les avatars avec l’apparence se rapprochant le plus d’un humain étaient jugés plus réalistes, même avec des expressions exagérées. L'attractivité, quant à elle, diminuait avec l'intensité des expressions faciales. Enfin, à mesure que l’intensité des expressions faciales augmentait, le sentiment d’étrangeté s’intensifiait. Pour l'expérimentation 3, nous avons utilisé les mêmes trois avatars féminins, dont nous avons modulé en temps réel l’intensité des expressions faciales (faible, standard et augmentée). Les participants ont ressenti un plus grand sentiment de co-présence avec l’avatar stylisé qu'avec l’avatar réaliste, indépendamment du niveau d’intensité. Nous n'avons pas observé d'interaction entre la stylisation et l'intensité des expressions faciales sur les variables considérées. L’avatar réaliste a suscité un sentiment d’étrangeté perçue supérieur, et un niveau de fiabilité plus faible. Enfin, l’augmentation de l’intensité des expressions n'a pas eu d'impact négatif sur la présence sociale ou la perception des avatars, suggérant que des avatars plus expressifs peuvent améliorer la communication dans les environnements virtuels sans nuire à l’expérience des utilisateurs. Les trois études rapportées dans cette thèse mettent en lumière que l’immersion peut profondément influencer la manière dont les personnages virtuels sont perçus. L’interactivité propre aux environnements immersifs semble rendre les utilisateurs plus enclins à accepter les incohérences entre la stylisation et l’intensité des expressions faciales. Ainsi, nos travaux offrent des lignes directrices pour la conception d'avatars et d'agents autonomes.

This research explores how the appearance and intensity of facial expressions in virtual characters impact user acceptance in immersive and collaborative environments. Avatars, increasingly present in video games and virtual reality platforms, range from realistic to stylized designs. However, their success depends on factors such as the ''Uncanny Valley'' effect, where hyper-realistic avatars can sometimes feel unsettling to users. The study addresses two key questions: how does avatar appearance influence user perception, and how do stylization and expression intensity affect the sense of social presence? To answer these, three experiments were conducted. The first experiment evaluated the effect of facial anthropomorphism on users' sense of embodiment, attractiveness, and social presence in two collaborative virtual tasks. Three robotic avatars with varying levels of human likeness were tested. Results indicated that higher anthropomorphism enhanced attractiveness and task performance but did not affect embodiment or social presence. However, task type significantly influenced the quality of social interactions, especially when non-verbal communication played a role. The second and third experiments focused on the relationship between avatar stylization, expression intensity, and their impact on perceived eeriness, realism, and attractiveness. In the second experiment, conducted online, users viewed video sequences of avatars with three levels of stylization (stylized, semi-realistic, realistic) and four expression intensities (idle, low, moderate, exaggerated). Findings showed that perceived realism was primarily influenced by stylization level; more human-like avatars were seen as more realistic, even with exaggerated expressions. However, attractiveness decreased as expression intensity increased, and eeriness grew with higher intensity. The third experiment involved immersive interactions using three female avatars with real-time controlled expression intensities (low, standard, increased) during a guessing game. Participants reported a stronger sense of co-presence with the stylized avatar compared to the realistic one, regardless of expression intensity. No significant interaction was observed between stylization and expression intensity on the measured variables. The realistic avatar evoked a greater sense of perceived eeriness and lower trustworthiness. Nevertheless, increased expression intensity did not negatively impact social presence or avatar perception, suggesting that expressive avatars can enhance communication in virtual environments without compromising user experience. Overall, these studies highlight how immersion can affect perceptions of virtual characters. The interactivity in immersive environments appears to make users more accepting of inconsistencies between avatar stylization and expression intensity. This research provides valuable guidelines for designing avatars and autonomous agents in virtual environments.