Impact sur l'expérience utilisateur en environnement virtuel immersif de l'utilisation d'objets connectés portés pour la rétroaction physiologique

par Samory Houzangbe

Thèse de doctorat en Génie industriel

Sous la direction de Simon Richir et de Olivier Christmann.

Soutenue le 12-03-2019

à Paris, ENSAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec Laboratoire LAMPA (Laboratoire Arts et Métiers ParisTech d’Angers) (laboratoire) et de Laboratoire Arts et Métiers ParisTech d'Angers (laboratoire) .

Le président du jury était Catherine Pelachaud.

Le jury était composé de Simon Richir, Olivier Christmann, Guillaume Bouyer.

Les rapporteurs étaient Domitile Lourdeaux, Jean-Claude Martin.


  • Résumé

    Les objets connectés ont aujourd’hui pénétré les foyers et, poussés par une société tournée de plus en plus vers le bien-être, ces capteurs mesurent et proposent dorénavant une grande variété de données physiologiques. L’arrivée à maturité des technologies de la réalité virtuelle, couplée avec l’avènement des objets connectés, permet et favorise dès lors de nouvelles perspectives dans la proposition d’expériences immersives enrichies. De nombreux travaux dans le domaine de la réalité virtuelle rapportent l’exploitation des signaux physiologiques. Ceux-ci se basent principalement sur du matériel médical, qui possède des contraintes d’utilisation forte, reste souvent encombrant et limite de fait la mobilité des utilisateurs. Pour tenter de pallier ces limites, nos travaux se concentrent donc sur l’utilisation originale des wearables (objets connectés portés) comme substituts aux capteurs physiologiques traditionnels dans le cadre d’applications immersives. Ce travail de thèse se positionne à mi-chemin entre une étude de faisabilité technologique et une étude fondamentale sur l’expérience utilisateur (UX).Dans ce contexte, l’objectif de nos recherches est de contribuer à la connaissance concernant l’impact de l’utilisation des données physiologiques dans des environnements virtuels immersifs. Nous étudierons en particulier l’influence d’un biofeedback cardiaque, via des capteurs connectés grand public, sur l’engagement utilisateur et le sentiment d’agentivité. Nous avons ainsi mené deux expérimentations nous permettant d’étudier l’impact des différentes modalités de biofeedback sur l’expérience utilisateur. Notre première expérimentation met en place un biofeedback cardiaque dans un jeu d’horreur en réalité virtuelle, permettant d’augmenter le sentiment de peur. Les résultats de cette expérimentationconfortent l’intérêt de l’utilisation de capteurs connectés comme moyen de captation physiologique dans des expériences de réalité virtuelle immersive. Ils mettent également en avant l’impact positif de ce biofeedback sur la dimension d’engagement de l’expérience utilisateur. La deuxième expérience porte sur l’utilisation de l’activité cardiaque comme une mécanique d’interaction obligatoire. Elle est découpée en deux parties, la première permettant de quantifier le niveau de compétence des participants dans le contrôle de leur activité cardiaque et la seconde les plongeant dans une suite de tâches en réalité virtuelle ; le contrôle cardiaque est de fait nécessaire pour les réussir. Les résultats de cette expérience démontrent la possibilité d’utiliser la dite mécanique pour des expériences virtuelles immersives et indiquent un impact positif sur le sentiment d’agentivité, lié au niveau de compétence des participants. Sur un plan théorique, cette thèse propose une synthèse des modèles de l’expérience utilisateur en environnement virtuel et soumet par ailleurs les bases d’un modèle que nous nommons « l’immersion physiologique ».

  • Titre traduit

    Impact on user experience in immersive virtual environment of the usage of smart wearables for biofeedback


  • Résumé

    The internet of things has now entered every home and, with a society more and more focused towards wellness, these sensors measure and offer henceforth a wide variety of physiological data. Virtual reality technologies reaching maturity, coupled with the advent of the internet of things, allow consequently new opportunities to propose improved immersive experiences. If we identify nowadays many virtual reality studies reporting the usage of physiological data, they mainly use medical equipment, which poses strong usability constraints, is often cumbersome and limits mobility. In an attempt to overcome these limitations, this study therefore focuses on the original usage of smart wearables as substitutes for traditional sensors in immersive applications. Thus, this thesis is positioned halfway between a technological feasibility study and a fundamental user experience study.In this context, the objective of our study is to contribute to knowledge about the impact of the use of physiological data in immersive virtual environments. More precisely, the impact of biofeedback, via off-the-shelf smart wearables, on user engagement and the sense of agency. We have thus carried out two experiments allowing us to study the impacts of the different biofeedback modalities on user experience. Our first experiment implements a biofeedback based on heart rate in a virtual reality horror game, allowing to enhance the feeling of fear. The results of this experiment confirm the interest of using smart wearables to capture physiological data for immersive virtual reality experiences. They also highlight the positive impact of this biofeedback on user engagement. The second experiment focuses on the use of cardiac activity as a mandatory interaction mechanism. This experiment is divided into two parts, the first one quantifying the participants’ level of competency in heartrate control and the second one immersing them in a series of tasks in virtual reality ; heartrate control is necessary to complete the different steps of the experience. The results of this experiment demonstrate the possibility of using the said interaction mechanic for virtual reality experiences and indicate a positive impact on the sense of agency, linked with the level of competency of the participants. On a theoretical level, this thesis proposes a synthesis of user experience models in virtual environment and submit the foundations of a model that we call "physiological immersion".


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