Apport des modalités vibratoires pour la navigation en environnement virtuel

par Jérémy Plouzeau

Thèse de doctorat en Informatique-traitement du signal

Sous la direction de Frédéric Merienne et de Damien Paillot.

Soutenue le 02-12-2016

à Paris, ENSAM , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec Laboratoire Electronique, Informatique et Image (Dijon ; Le Creusot, Saône-et-Loire) (laboratoire) et de Laboratoire Electronique, Informatique et Image (laboratoire) .

Le président du jury était Anatole Lécuyer.

Le jury était composé de Frédéric Merienne, Damien Paillot, Yaoping Hu.

Les rapporteurs étaient Daniel Mestre, Pablo Figueroa.


  • Résumé

    La navigation en environnement virtuel est susceptible d’induire le mal du simulateur selon les conditions et le profil des utilisateurs. Le caractère potentiellement multimodal de la réalité virtuelle est susceptible d’apporter des solutions à ces problèmes tout en améliorant le sentiment de présence. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail de recherche est de déterminer quel est l’impact sur la simulation de l’apport des modalités vibratoires pour l’aide à la navigation dans un environnement virtuel.Pour cela une taxonomie des méthodes de navigation est proposée. Il en résulte 4 types, concrète égo-centrée, concrète exo-centrée, abstraite égo-centrée et abstraite exo-centrée. Dans un premier temps, des vibrations utilisées pour simuler des bandes rugueuses lors d’une simulation de conduite sont étudiées. L’expérimentation permet de conclure que ces vibrations rendent le conducteur plus attentif à l’environnement et donc sa conduite plus sûre. Par la suite nous avons développé les 3 modalités vibratoires suivantes, vibrations proprioceptives, vibrations synchronisées sur le pas et vibrations continues. L’évaluation de ces vibrations combinées avec différents types de méthode de navigation ont permis de montrer que les vibrations permettent de diminuer le mal du simulateur et d’augmenter le sentiment de présence. Ces travaux ont mis en évidence l’importance du choix de la modalité vibratoire à utiliser suivant l’effet souhaité en fonction de la méthode de navigation utilisée dans la simulation. Enfin, deux langages vibratoires ont été développés et évalués, le « Pushing Pattern » et le « Compass Pattern ». L’évaluation de ces langages a montré que le « Compass Pattern » était plus performant pour guider l’utilisateur dans un environnement virtuel.

  • Titre traduit

    Contribution of vibrational modalities for navigation in virtual environments


  • Résumé

    The virtual environment navigation may induces the simulator sickness depending on conditions and user’s profile. The potential virtual reality multimodality may provide solutions to these problems while improving the sense of presence. In this context, the objective of this research is to determine what is the impact of vibrational modalities for navigation in virtual environments on the simulation.A taxonomy of navigation methods is proposed. It results in 4 types, specific egocentric, specific exocentric, abstract egocentric and abstract exocentric. First we simulate rumble strip vibrations during a driving simulation. The experimentation exposed that these vibrations make driver more aware about the environment and his driving safer. We also develop 3 vibratory modalities, proprioceptive vibrations, footstep vibrations and continuous vibrations. Experimentations show that vibrations help to reduce simulator sickness and to increase the sense of presence depending on the used navigation method in the simulation. Last we develop and evaluate 2 vibration languages for guidance, Pushing pattern and Compas pattern. The evaluation exposes that Compass pattern is better in guiding the user.


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