Thèse Année : 2024

Analyzing and understanding embodied interactions in virtual reality systems

Analyser et comprendre les interactions incarnées en système de réalité virtuelle

Résumé

Embodied interactions allow the creation of realistic and immersive 3D storytelling scenarios by giving users the possibility to engage with virtual environments through the use of their physical bodies, including gestures, posture, and locomotion. Nonetheless, new methodologies to capture and analyze experiences are required for the case of embodied VR experiences, because of the use of the body as a communication device, stimulating the brain and enabling reactions differently than traditional media. Communication problems are also likely to arise between the experience sought by the designer and the experience lived and interpreted by the user, due to the variety of scenarios and interaction modalities that make up a realistic embodied scenario. To address these challenges, this thesis contributes to the observation, analysis, and comprehension of the lived embodied experiences through the conception of frameworks, models, and methodologies, a subject that has not yet been fully explored in the literature applied to VR. Paul Dourish's theory of embodiment highlights three key elements to take into account for an efficient comprehension of embodied interaction. Inspired by this theory, this thesis is composed of three components: (1) The ontology component, presenting an embodied experience creation framework, to address the creation, the management, and the observation of experiences using embodied interactions in immersive environments; (2) the intentionality component, presenting an embodied interaction analysis methodology, to address the comprehension of the embodied interactions through the analysis of the correlations between the user behavioral data and the system contextual data; and (3) the intersubjectivity component, presenting a designer-system-user communication model in embodied context, to address the communication issues existing between a designer building an embodied experience and a user living this experience. Each component represents a chapter of this thesis, taking a user-centered approach to support designers in their understanding of the embodied experience lived in an immersive context by proposing tools inspired by existing works in human-computer interactions (HCI). To validate our tools, three user studies were conducted. The first study evaluates the system implementation of the proposed creation framework, with participants who possess expertise in 3D experience development. The second study enables embodied interaction observation and analysis by collecting participant behavioral metrics (e.g., body motion, skin conductance) while they perform embodied interactions in VR. The third investigates the communication gulf existing between the designer and the user of an embodied experience by observing and classifying the issues happening during the design and the usage phases of the experience. This thesis can support research that aims at a better understanding of human behavior or the improvement of user experience (e.g., health, HCI) by submitting tools that can support designers in acquiring a better understanding of how embodied experiences are lived in VR.
Les interactions incarnées permettent la création de scénarios narratifs 3D réalistes et immersifs en donnant aux utilisateurs la possibilité d'interagir avec des environnements virtuels grâce à l'utilisation de leur corps physique, notamment par les gestes, la posture et le déplacement. Néanmoins, de nouvelles méthodologies de capture et d'analyse des expériences sont nécessaires pour le cas des expériences VR incarnées, en raison de l'utilisation du corps comme dispositif de communication, stimulant le cerveau et permettant des réactions différentes des médias traditionnels. Des problèmes de communication sont également susceptibles de survenir entre l'expérience recherchée par le concepteur et l'expérience vécue et interprétée par l'utilisateur, en raison de la variété des scénarios et des modalités d'interaction qui composent un scénario incarné réaliste. Pour relever ces défis, cette thèse contribue à l'observation, à l'analyse et à la compréhension des expériences incarnées vécues à travers la conception de framework, de modèles et de méthodologies, un sujet qui n'a pas encore été pleinement exploré dans la littérature appliquée à la RV. La théorie de l'incarnation de Paul Dourish met en évidence trois éléments clés à prendre en compte pour une compréhension efficace de l'interaction incarnée. Inspirée de cette théorie, cette thèse est composée de trois composantes : (1) La composante ontologie, présentant un framework de création d'expérience incarnée, pour aborder la création, la gestion et l'observation d'expériences utilisant des interactions incarnées dans des environnements immersifs ; (2) la composante intentionnalité, présentant une méthodologie d'analyse des interactions incarnées, pour aborder la compréhension des interactions incarnées à travers l'analyse des corrélations entre les données comportementales de l'utilisateur et les données contextuelles du système ; et (3) la composante intersubjectivité, présentant un modèle de communication concepteur-système-utilisateur en contexte incarné, pour spécifier les problèmes de communication existant entre un concepteur construisant une expérience incarnée et un utilisateur vivant cette expérience. Chaque composante représente un chapitre de cette thèse, adoptant une approche centrée utilisateur pour soutenir les concepteurs dans leur compréhension de l'expérience incarnée vécue dans un contexte immersif en proposant des outils inspirés des travaux existants dans les interactions homme-machine (IHM). Pour valider nos outils, trois études utilisateurs ont été menées. La première étude évalue la mise en œuvre du framework de création proposé, avec des participants possédant une expertise dans le développement d'expériences 3D. La deuxième étude permet l'observation et l'analyse des interactions incarnées en collectant des mesures comportementales des participants (par exemple, le mouvement du corps, la conductance de la peau) pendant qu'ils effectuent des interactions incarnées en RV. La troisième étudie le fossé de communication existant entre le concepteur et l'utilisateur d'une expérience incarnée en observant et en classant les problèmes qui se produisent pendant les phases de conception et d'utilisation de l'expérience. Cette thèse peut soutenir la recherche qui vise à une meilleure compréhension du comportement humain ou à l'amélioration de l'expérience utilisateur (par exemple, la santé, l'IHM) en soumettant des outils qui peuvent aider les concepteurs à acquérir une meilleure compréhension de la façon dont les expériences incarnées sont vécues en RV.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04913490 , version 1 (27-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04913490 , version 1

Citer

Florent Robert. Analyzing and understanding embodied interactions in virtual reality systems. Graphics [cs.GR]. Université Côte d'Azur, 2024. English. ⟨NNT : 2024COAZ4044⟩. ⟨tel-04913490⟩
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