Contribution de l’étude de l’interaction en environnement virtuel : intérêt de la charge mentale

par Eulalie Verhulst

Thèse de doctorat en Sciences et technologie industrielles

Sous la direction de Paul Richard, Philippe Allain et de Frédéric Banville.

Soutenue le 14-12-2018

à Angers , dans le cadre de École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes) , en partenariat avec LARIS. Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes (EA7315) (équipe de recherche) et de Laboratoire angevins de recherche en ingénierie des systèmes / LARIS (laboratoire) .

Le président du jury était Sébastien George.

Le jury était composé de Dominique Bechmann, Indira Thouvenin.

Les rapporteurs étaient Bernard N'Kaoua, Grigore Burdea.


  • Résumé

    Les environnements virtuels (EVs) sont de plus en plus utilisés dans le domaine de la recherche et de la clinique avec pour avantage que chaque environnement peut être adapté au besoin du participant mais avec pour inconvénient que la pluralité des variables mesurées lors des tests virtuels rend la performance du sujet de plus en plus difficile à expertiser. L’objectif de la thèse est de proposer une approche permettant de qualifier, de façon la plus pertinente possible, la performance du participant dans un EV en tentant de comprendre la charge mentale associée à chaque technique d’interaction et comment celle-ci peut venir influencer la performance du participant. Cinquante-trois participants ont réalisé des tâches dans un EV avec une des cinq techniques d’interaction disponible : la souris, le gamepad, le Razer Hydra, le Razer Hydra avec un tracking de tête et le Razer Hydra avec un casque de RV. Ils étaient attribués à une des deux conditions de difficulté de la tâche : une facile et une difficile avec des tâches additionnelles. Le rythme cardiaque du participant était enregistré et ceux-ci ont renseigné des questionnaires de charge mentale, présence et cybermalaise. L’expérimentation a permis de mettre en avant que la différence de charge mentale entre les différentes techniques d’interaction est faible et que celle-ci se manifeste plus sensiblement lorsque les techniques sont regroupées par leurs caractéristiques. Ainsi les techniques avec une sélection en 3D et un steering effectué par les mouvements de la tête demande plus de charge mentale. Le degré d’expertise avec l’utilisation d’une technique d’interaction n’est pas lié à une modulation de la charge mentale. Cependant les utilisateurs qualifiés d’experts sont plus à même d’explorer le VMT que les novices. De plus, la charge mentale est plus perçue dans les conditions où la difficulté de la tâche est faible alors que dans le cas où la difficulté de la tâche est élevée, ce sont les problèmes d’utilisabilité des techniques d’interaction qui s’expriment. Les participants qui ont une charge mentale élevée ont un score plus faible que les participants qui ont une faible charge mentale, en particulier lors des tâches qui réclament des fonctions cognitives variées.

  • Titre traduit

    Study of interaction in virtual environment : focus on workload


  • Résumé

    Virtual environments (Ves) can be modulated and be adapted to the need of each user but the several variables used during cognitiv assessment during virtual tests give the user’s performance uneasy to expertise. The objective of the thesis is to propose an approach to qualify user performance taking acount of his/her workload during the task realization. Fifty-three participants realiazed tasks in a VE with one of five interaction technique: mouse, gamepad, Razer Hydra, Razer Hydra and head tracking and Razer Hydra and HMD. They participate in one of the two conditions: the easy one or the more difficult with additionnal tasks. Heart rate, workload, presence and cybersickness were measured. Results showed that there is only a weak difference of workload accross the several interaction technique and the difference is stronger when interaction technique are grouped according their similiarities. Interaction with 3D selection and with head steering ask for more workload. User habilities with the use of an interaction technique is not related to workload but experts are more likely to explore the VE. What’s more the perceived workload is higher in easy condition whereas usability issues are perceived higher in hard condition. Users with high workload have lower score than those with low workload especially for tasks with high cognitiv demand.


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