Apport de la réalité virtuelle pour la coordination des référentiels spatiaux chez les aveugles : SeaTouch, un logiciel de navigation haptique et auditif

par Mathieu Simonnet

Thèse de doctorat en Sciences et techniques des activités physiques et sportives

Sous la direction de Jacques Tisseau et de Stéphane Vieilledent.

Soutenue en 2008

à Brest .


  • Résumé

    Bien que la construction de représentations spatiales provienne du contact sensible des êtres humains avec leur environnement, l’utilisation de la géométrie euclidienne paraît faciliter les raisonnements sur l’espace. Cependant, lors de la navigation, il reste nécessaire de coordonner des représentations spatiales de types égo- et allocentrés pour agir et se situer. En situation de cécité la difficulté réside davantage dans la perception et l’actualisation des informations sur l’environnement que dans la compréhension des concepts spatiaux. Alors que l’absence de vision semble favoriser la construction de représentations spatiales de type égocentré, les cartes en relief couplées à des stratégies d’exploration adaptées offrent aux aveugles la possibilité de percevoir la configuration des éléments de l’environnement dans un référentiel de type allocentré. Cependant, l’actualisation de la position au fur et à mesure des déplacements reste particulièrement difficile. Les techniques de la réalité virtuelle permettent de simuler des navigations en proposant aux sujets non-voyants de s’immerger dans des environnements numériques actualisés en permanence grâce à l’utilisation d’une interface haptique et de la spatialisation du son. Afin d’atteindre cet objectif, nous avons conçu SEATOUCH, un logiciel de navigation haptique et auditif pour la préparation d’itinéraires à la voile des marins non-voyants, Une première expérience compare les représentations spatiales construites par six marins aveugles au cours de l’exploration d’une carte en relief et d’une carte virtuelle de SEATOUCH. Les résultats montrent que les représentations spatiales issues des cartes virtuelles sont équivalentes à celles issues des cartes en relief. Les cartes virtuelles permettent donc la construction de représentations spatiales non visuelles. De plus, les patterns d���explorations haptiques précisent que les meilleures performances sont obtenues par les sujets qui utilisent principalement la stratégie du point de référence. Forts de ce résultat nous avons cherché à évaluer les intérêts de l’utilisation de la réalité virtuelle, et plus précisément de SEATOUCH, pour le transfert d’apprentissage depuis la navigation virtuelle vers la navigation réelle. Nous avons alors testé l’influence des conditions de navigations virtuelles sur la coordination des représentations spatiales de types égo- et allocentrés lorsque « le voilier se déplace sur la carte» d’une part, et lorsque « la carte défile autour du voilier » d’autre part. L’absence de différence entre ces deux conditions semble révéler une importance primordiale de l’encodage initial de la carte pour le repérage des sujets en cours d’action. Cependant, nous soulevons que les sujets qui semblent s’être perdus au cours de la navigation virtuelle présente des performances très légèrement meilleures lors de la navigation en situation naturelle. L’analyse des mouvements d’exploration sur la carte nous permet de reprendre un modèle de coordination des référentiels spatiaux issu de la littérature existante sur la cécité. Nous le précisons en l’appliquant à la tâche de préparation de navigation à la voile avec les cartes virtuelles de SEATOUCH. Outre les bénéfices immédiats de SeaTouch pour la navigation à la voile des marins aveugles, ce travail apporte de nouveaux éléments de compréhension sur certains mécanismes de la cognition spatiale non visuelle et plus particulièrement sur la cirrdination des référentiels égo- et allocentrés.

  • Titre traduit

    Virtual reality contribution to help blind people to coordinate spatial frames of reference : SeaTouch, an haptic and auditory virtual environment to set blind sailors navigation


  • Résumé

    Though construction of spatial representations cornes from physical contacts of human being with their environnent, the use of euclidean geometry seerns to facilitate mental processing about space. However, navigation takes great advantage of matching ego- and allo- centered spatial frarnes of reference to rnove and locate in surroundings. Blindness does not implicate a lack of comprehension of spatial concepts, but it leads to encounter difficulties in perceiving and updating information about environment. Without visual perceptions, blind people tend to encode spatial relations in an egocentered spatial frame of reference. On te contrary, tactile rnaps and appropriate exploration strategies allow them to build te representation of a configuration in an allocentered spatial frame of reference. However position updating during navigation remains particularly complicated without vision. Virtual reality techniques permit to manage surrounding sounds and haptic interfaces to provide blind people wit immersive virtual navigations. In order to help blind sailors to coordinate ego- and allo- centered spatial frarnes of reference, we conceived SeaTouch. This haptic and auditory software is adapted to blind sailors to set up and siinulate their itineraries before sailing navigation. In a first experimentation, we compare spatial representations built by six blind sailors during the exploration of a tactile rnap and te virtual rnap of SeaTouch. Results show that these two conditions were equivalent. In a second experimentation, we focused on the conditions which favor the transfer of spatial knowledge from virtual to real environment. In this respect, blind sailors performed a virtual navigation in Northing mode, where the ship moves on te map, and in Heading mode, where te map shifis around the sailboat. No significant difference appears. This reveals that te most important factor for the blind sailors to locate themselves in te real environment is te orientation of the maps during te initial encoding time. However, we noticed that the subjects who got lost in te virtual environnent in northing condition slightly improve their perfonnances in the real environnent. The analysis ofthe exploratory movements on te map is congruent wit a previous model of coordination of spatial frames ofreference. Moreover than the straight benefits of SeaTouch for the navigation of blind sailors, this study offers some new elements to understand te non visual spatial condition and more specifically te coordination of ego and allocentered spatial frames of reference.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2009 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Apport de la réalité virtuelle pour la coordination des référentiels spatiaux chez les aveugles : SeaTouch, un logiciel de navigation haptique et auditif

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Informations

  • Détails : 1 vol. (331 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 307-331

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  • Bibliothèque : Université de Bretagne Occidentale. Service commun de la documentation Section Droit-Sciences-STAPS.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TBRF2008/3
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