Desktop Virtual Reality (VR) is a simple and affordable way to implement VR technology into an organisation. With PC technology developing at a phenomenal pace fast processor speeds enable the relatively easy development of visually impressive Virtual Environments (VEs) that can be used with familiar desktop PCs for novice and expert end users alike. A need had consequently evolved to ensure that VE development is structured so that VEs can be visually impressive, usable and effective for their purpose. Interaction between the user and the VE is a distinguishing feature of VR but the importance of interaction on the effectiveness of the VE has been little explored, in particular how to measure that effectiveness with a view to providing guidance to VE developers in this case for training applications using the familiar and affordable desktop medium. The use of VR as a training tool has been widely investigated and implemented in both research and industry. Through experimentation this thesis reviews the design of effective interaction, primarily with the design of selection hotspots (cued objects within the VE designed to prompt the user to select that object) and the importance of implementing task guided interaction into the user’s experience with the VR system. Five experiments were performed to examine the appropriate design of selection hotspots and the importance on the inclusion of a task to the effectiveness of desktop VR training. The initial experiment examined the importance of the user's ability to select within the VE, control their own navigation and the influence of visual realism on the VE’s effectiveness as a training tool. The second experiment explored the importance of the user performing a task on the VE's effectiveness and the effectiveness of various selection hotspot cue designs. The third experiment examined influencing factors on the recall of non-task related aspects of the VE. Experiment four examined the effectiveness of selection hotspot cues when they are no longer congruous to the surrounding VE context and the final experiment investigated if participants perceived and recognised the cued objects or were merely responding to the cue and the influence of the inclusion of cues and their design. Effectiveness was measured using the recall of aspects of the VE by the user and measures of usability, presence and enjoyment. Main findings were that the use of the same incongruous interaction hot spot cues throughout the VE to prompt the selection of specific points within the VE were most effective and using task directed interaction improved task related recall but significantly reduced selection within the VE. Selection significantly increased recall when in a non-task directed VE. With the application of these findings it is possible that designers can produce more effective VEs for their purpose, in this context as a training VE on a desktop VE system.

Les pratiques de développement des logiciels de Réalité Virtuelle (RV) ne sont pas optimisées. Ainsi, chaque société utilise ses propres méthodes. L'objectif de la thèse est d'automatiser la production et l'évaluation des logiciels de RV en utilisant des techniques issues de ! 'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM). Les approches existantes en RV ne permettent pas de tirer parti des points communs que partagent ces logiciels. Ces manques de réutilisation et d'abstraction sont des problèmes connus en !DM, qui propose le concept de Ligne de Produits Logiciels (LPL) pour automatiser la production de logiciels de la même famille par réutilisation de composants communs. Cependant cette approche n'est pas adaptée au développement de logiciels reposant sur un scénario, comme en RV. Nous proposons deux frameworks qui comblent respectivement les manques en IDM et en RV : LPLOS (LPL Orientée Scénario) et LPLRV (LPL pour la RV). LPLOS repose sur un modèle de scénarios qui manipule un modèle de variabilité logicielle (Feature model, FM). Chaque étape du scénario correspond à une configuration du FM. LPLRV repose sur LPLOS. Le scénario supervise la manipulation des objets virtuels, générés automatiquement à partir d'un modèle. Nous avons implémenté ces frameworks au sein d'outils qui ont été essayés sur des exemples et évalués par des utilisateurs cibles. Les résultats soutiennent l'utilisation de ces frameworks pour la production de logiciels reposant sur un scénario. / Development practices in Virtual Reality (VR) are not optimized. for example, each company uses its own methods. The goal of this PhD thesis is to automatize development and evaluation of VR software with the use of Model-Driven Engineering (MDE) technics. The existing approaches in VR do not take advantage of software commonalities. Those lacks of reuse and abstraction are known problems in MDE, which proposes the Soflware Product Line (SPL) concept to automatize the production of software belonging to the same family, by reusing common components. However, this approach is not adapted to software based on a scenario, like inVR.We propose two frameworks that respectively address the lacks in MDE and VR : SOSPL (scenario-oriented software product line) and VRSPL (VR SPL). SOSPL is based on a scenario model that handles a software variability model (feature model , FM). Each scenario step matches a configuration of the FM. VRSPL is based on SOSPL. The scenario manages virtual objects manipulation, the objects being generated automatically from a model. We implemented these frameworks inside tools that have been tried on exemples and evaluated by their target users. The results promote the use of these frameworks for producing scenario-based software.

Cette thèse s’intègre dans le cadre du projet européen EUREKA "High Dynamic Range - Low NoiseCMOS imagers", qui a pour but de développer de nouvelles approches de fabrication de capteursd’images CMOS à haute performance. L’objectif de la thèse est la conception d’un système de visiontemps réel à grande gamme dynamique (HDR). L’axe principal sera la reconstruction, en temps réelet à la cadence du capteur (60 images/sec), d’une vidéo à grande dynamique sur une architecturede calcul embarquée.La plupart des capteurs actuels produisent une image numérique qui n’est pas capable de reproduireles vraies échelles d’intensités lumineuses du monde réel. De la même manière, les écrans, impri-mantes et afficheurs courants ne permettent pas la restitution effective d’une gamme tonale étendue.L’approche envisagée dans cette thèse est la capture multiple d’images acquises avec des tempsd’exposition différents permettant de palier les limites des dispositifs actuels.Afin de concevoir un système capable de s’adapter temporellement aux conditions lumineuses,l’étude d’algorithmes dédiés à la grande dynamique, tels que les techniques d’auto exposition, dereproduction de tons, en passant par la génération de cartes de radiances est réalisée. Le nouveausystème matériel de type "smart caméra" est capable de capturer, générer et restituer du contenu àgrande dynamique dans un contexte de parallélisation et de traitement des flux vidéos en temps réel / This thesis is a part of the EUREKA European project called "High Dynamic Range - Low NoiseCMOS imagers", which developped new approaches to design high performance CMOS sensors.The purpose of this thesis is to design a real-time high dynamic range (HDR) vision system. Themain focus will be the real-time video reconstruction at 60 frames/sec in an embedded architecture.Most of the sensors produce a digital image that is not able to reproduce the real world light inten-sities. Similarly, monitors, printers and current displays do not recover of a wide tonal range. Theapproach proposed in this thesis is multiple acquisitions, taken with different exposure times, to over-come the limitations of the standard devices.To temporally adapt the light conditions, the study of algorithms dedicated to the high dynamic rangetechniques is performed. Our new smart camera system is able to capture, generate and showcontent in a highly parallelizable context for a real time processing

La sélection d'entités est une des tâches courantes et fondamentales de l'interaction. En environnement de réalité virtuelle, cette tâche s'effectue dans les trois dimensions, mais s'accompagne de difficultés inhérentes à ces environnements, comme une mauvaise perception de la profondeur. Des techniques existent pour pallier ces obstacles. Nous présentons trois nouvelles méthodes améliorant les performances de l'utilisateur durant les différentes étapes du processus de sélection. Le principe du Ring Concept permet de localiser des objets non visibles dans la scène. La technique Starfish guide le mouvement de l'utilisateur vers sa cible. Enfin, l'algorithme SPEED prédit le point d'arrivée d'un mouvement de sélection. / Selection is one of the most current and fundamental interaction tasks. In a virtual reality environment, this task is performed in the three dimensions, but is accompanied by difficulties inherent in these environments, such as poor depth perception. Several techniques exist to overcome these obstacles. We present three new methods for improving the performance of the user during the various phases of the selection process. The Ring Concept principle can locate non-visible objects in the scene. The Starfish technique guides the movement of the user to the target. Finally, the SPEED algorithm predicts the endpoint of a selection movement.

Nous nous intéressons au problème de la spécification du séquencement des actions dans un environnement virtuel collaboratif. Il s’agit de définir puis de contrôler ce qui peut ou doit se passer au cours de la simulation dans un contexte potentiellement multiutilisateur. Ceci passe, entre autres, par la spécification (puis l’exécution) d’un ensemble de scénarios possibles lors d’une session de simulation ainsi que par la distribution des actions réalisables entre les différents acteurs (réels ou virtuels) intervenant dans la simulation.Nous présentons #SEVEN, un modèle fondé sur les réseaux de Petri, permettant de décrire des agencements temporels et causaux des actions dans un environnement. #SEVEN est ensuite utilisé pour répondre aux problèmes de la spécification de l’ensemble des scénarios possibles et de la distribution des actions entre les acteurs. Les propriétés de #SEVEN en font un modèle capable de s’adapter facilement aux besoins de la spécification de scénarios notamment, car il permet de fournir différents niveaux de guidage. Il peut par exemple définir précisément les actions à réaliser et l’ordre qu’elles doivent avoir ou encore indiquer les changements d’état de l’environnement devant avoir lieu sans préciser les actions nécessaires. Ensuite, nous abordons le problème de la distribution des actions en proposant un modèle d’équipe permettant de modéliser les comportements et règles liés à l’organisation d’un groupe d’acteur. Ce modèle permet de faire évoluer les possibilités d’action offertes aux acteurs au cours de la simulation suivant leurs compétences, leur position dans l’équipe, les ressources auxquelles ils ont accès. / We are interested in the problem of the specification of the sequencing of actions in collaborative virtual environments. It is about defining, then controlling what must or can occur during the simulation in a potentially multi-user context. It is done, partly by the specification (and the execution) of a set of possible scenarios during a simulation session, and partly by the distribution of the feasible actions between the different actors (reals or virtuals) in the simulation.We present #SEVEN, a Petri nets based model, allowing to describe causal and temporal sequencing of actions in an environment. #SEVEN is then used to answer to the problem of the specification of the possible scenarios and of the distribution of the actions between the actors. #SEVEN’s properties made it a model able to be adapted to the needs of the specification of scenarios, especially because it can provide different guidance levels. As an example, it can define precisely the actions that need to be performed or indicates the changes that must occur in the state of the environment without defining precisely the actions to perform. Then, we address the problem of the distribution of the actions from perspective of the role theory, proposing a team model allowing to model the behaviours and rules related to a group of actors. This model allows to make evolve the possibilities of actions offered to the actors during the simulation depending on their abilities, their position in the team or the resources they have access to.

Dans des environnements de réalité virtuelle, les relations spatiales entre les objets transmettent les connaissances fondamentales sur l'environnement, par exemple la direction (« à gauche », « à droite »), la distance (« proche », « loin »), la topologie (« disjoint », « en contact »), et la projection (« entre », « entourée par »). La modélisation des relations spatiales est essentielle dans une grande variété d'applications de réalité virtuelle, tel que des environnements d'apprentissage humain, des musées virtuels, des systèmes d'aides à la navigation. Cependant, les relations spatiales ont été considérées comme des informations abstraites et donc, difficiles à spécifier. Afin d'aborder cette question, cette thèse propose une approche pour modéliser les relations spatiales entre les objets virtuels dans des environnements de réalité virtuelle. Nous formalisons un modèle formel des relations spatiales dédié aux environnements de réalité virtuelle. Ensuite, nous proposons un langage et un cadre pour spécifier les relations spatiales à un niveau conceptuel. Enfin, nous appliquons notre modèle pour spécifier les relations spatiales dans deux applications réelles : TPPhysique – un environnement d'apprentissage humain des exercices de physiques, et BrestCoz – une application pour visiter le port de Brest au 18ème siècle. Nous montrons que le langage proposé est une base pertinente pour spécifier des contraintes spatiales liées aux activités des agents et des utilisateurs dans les environnements de réalité virtuelle. / Within Virtual Reality Environments (VREs), spatial relationships among objects convey fundamental knowledge about the environment, namely direction ("left", "right", "front of"), distance ("near", "far"), topology ("inside", "disjoint"), and projection ("between", "surrounded by"). Modelling spatial relationships is critical in a variety of applications of VREs, such as human learning environments, virtual museums, or navigation-aids systems. However, spatial relationships have been considered as abstract information and thus, difficult to specify. Addressing this issue, this thesis proposes an approach to model spatial relationships among virtual objects in VREs. First, we formalise a formal model of spatial relationships dedicated to VREs. Second, we provide a language and a framework to specify spatial relationships at a conceptual level. Finally, we apply our model to specify spatial relations in two real applications: Virtual Physics Laboratory -- a VRE for learning physics, and BrestCoz -- an application for visiting Brest harbour in the 18th century. We claim that the proposed language is a relevant basis to specify spatial constraints related to activities of agents and users within VREs.

L'haptique joue un rôle majeur dans l'interaction avec des environnements virtuels, avec de nombreuses applications en entraînement virtuel, en prototypage et en assistance de téléopérations. En particulier, les objets déformables représentent un défi pour la simulation à cause de leur comportement intrinsèquement complexe. À cause des besoins particuliers en terme de puissance liés à l'interaction haptique, il est en général nécessaire de faire un compromis entre efficacité et précision, et tirer le meilleur parti de ce compromis reste un défi majeur. Les objectifs de ce doctorat sont premièrement d'améliorer l'interaction haptique avec des objets virtuels déformables au comportement complexe, et enfin d'étudier en quoi la perception peut nous aider dans cette tâche.Dans cette thèse, nous proposons dans un premier temps un modèle pour la simulation physique d'objets hétérogènes déformables. Plus précisément, nous nous intéressons au problème de la multirésolution géométrique pour les objets hétérogènes, en nous concentrant sur la représentation de l'hétérogénéité à basse résolution des objets simulés. La contribution consiste en une méthode d'attribution de l'élasticité pour la basse résolution de l'objet, et une évaluation de ce changement de géométrie sur la perception haptique.Nous nous intéressons ensuite à une autre classe de comportements complexes, les changements topologiques, en proposant un pipeline de simulation pour la déchirure haptique bimanuelle d'objets déformables fins. Cette contribution se concentre sur deux aspects essentiels à la simulation efficace de déchirure, à savoir la détection de collision pour les objets surfaciques, et la simulation physique efficace de déchirure. La simulation est particulièrement optimisée pour la propagation de déchirure.Le dernier aspect couvert dans cette thèse est l'influence de l'environnement sur la perception haptique de raideur, et plus particulièrement les environnements de Réalité Augmentée (RA). Comment perçoit-on les objets en RA par rapport à la Réalité Virtuelle (RV)? Est-ce que nous interagissons de la même manière dans ces deux environnements? Pour répondre à ces questions, nous avons mené une expérience pour comparer la perception haptique de raideur d'un piston virtuel entouré dans un premier cas d'objets de la vie quotidienne en RA, et du même piston entouré par une reproduction virtuelle de cet environnement réel en RV.Ces contributions ouvrent de nouvelles perspectives pour l'interaction haptique avec des environnements virtuels, depuis la simulation efficace et fidèle d'objets déformables au comportement complexe à une meilleure compréhension de la perception haptique et des stratégies d'interaction. / Haptics is a key part for the interaction with physically-based environments, with many applications in virtual training, prototyping and teleoperations assistance. In particular, deformable objects are challenging, due to the complexity oftheir behavior. Due to the specific need in performance associated to haptic interaction, a trade-off is usually necessarybetween accuracy and efficiency, and taking the best of this trade-off is a major challenge. The objectives of this PhD are to improve haptic rendering with physically-based deformable objects that exhibit complex behavior, and study how perception can be used to achieve this goal.In this PhD, we first propose a model for the physically-based simulation of complex heterogeneous deformable objects. More specifically, we address the issue of geometric multiresolution for deformable heterogeneous objects, with a major focus on the heterogeneity representation at the coarse resolution of the simulated objects. The contribution consists in a method for elasticity attribution at coarser resolution of the object, and an evaluation of the geometric coarsening on the haptic perception.We then focus on another class of complex objects behavior, topology changes, by proposing a simulation pipeline forbimanual haptic tearing of thin deformable surfaces. This contribution mainly focuses on two main aspects for an efficientsimulation of tearing, namely collision detection for thin objects and efficient physically-based simulation of tearing phenomena. The simulation is especially optimized for tear propagation.The last aspect that is covered by this PhD is the influence of the environment over haptic perception of stiffness, and more specifically of Augmented Reality (AR) environments. How are objects perceived in AR compared to Virtual Reality (VR)? Do we interact the same way on these two environments? In order to assess these questions, we conducted an experiment aiming at comparing the haptic stiffness perception of a piston surrounded by everyday life objects in AR and of the same piston surrounded by a virtual replica of the real environment in VR.These contributions open new perspectives for haptic interaction with virtual environments, from the efficient yet faithful simulation of complex deformable objects behavior to a better understanding of haptic perception and interaction strategies.

L’objectif de cette thèse est d’étudier l’utilisation d’Interfaces Cerveau-Ordinateur (ICOs) au sein de la Réalité Virtuelle (RV) et de la Réalité Augmentée (RA). Notre but est d’évaluer la compatibilité entre les systèmes basés sur une ICO et la RV/RA, de concevoir de nouveaux outils pour la visualisation de l’activité cérébrale basée sur la RV/RA, et finalement de proposer de nouveaux usages pour les ICOs, plus particulièrement en combinaison avec des vêtements intelligents. Afin de réaliser ces objectifs, nous avons tout d’abord réalisé une étude de faisabilité concernant l’association entre une ICO et la RV. Notre objectif était d’étudier l’influence de l’activité motrice sur une ICO. Nous avons conçu un système similaire à un jeu vidéo, servant comme support à une étude utilisateur montrant que l’ICO peut être utilisée avec succès, même lorsque les participants exécutent une activité musculaire exigeante. Dans un second temps, nous avons également proposé des outils de visualisation de l’activité cérébrale basés sur la RV/RA. Notre premier système nommé «Mind-Mirror» superpose un cerveau virtuel représentant l’activité cérébrale d’un utilisateur à l’image de celui-ci dans un miroir. Une étude utilisateur a montré qu’aucune perte significative de performance de l’ICO n’a été constatée, même avec une complexité additionnelle due à l’affichage basé sur la RA. Notre seconde contribution se nomme «Mind-Window» et étend les possibilités du Mind-Mirror en permettant plusieurs points de vue sur un même enregistrement d’activité cérébrale en utilisant des tablettes. Notre dernière contribution se nomme «Mind-Inside» et permet aux utilisateurs de visualiser en RV leur activité cérébrale en temps réel tout en étant immergés dans un cerveau virtuel. Enfin, nous avons étudié comment les ICOs et la RV/RA peuvent être appliquées au domaine des vêtements intelligents. Nous avons mis en place une plateforme d’expérimentation consistant en une cabine d’essayage virtuelle intégrant une ICO et permettant aux utilisateurs de porter des vêtements intelligents virtuels en RA. Poursuivant ces travaux, nous avons également conçu une «cape d’invisibilité» inspirée par l’univers de Harry Potter. Cette cape virtuelle permet aux utilisateurs de se camoufler en RA en utilisant leur état mental. Une étude utilisateur sur le contrôle de l’effet a mis en avant l’amélioration de l’expérience utilisateur et «l’impression d’avoir un superpouvoir». / The objective of this PhD thesis is to study the use of Brain- Computer Interfaces (BCIs) within Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (AR). Our goal is to evaluate the compatibility between systems based on a BCI and VR/AR, to design new tools for the visualization of the brain activity based on VR/AR, and finally to propose new uses for the BCIs, and especially in combination with smart clothes. In order to fulfil these objectives, we have first designed and performed a feasibility study concerning the combination of a BCI and VR. Our objective was to study the influence of motor activity on a BCI. We have designed a system similar to a video game, serving as a base for a user study showing that this BCI can be successfully used, even when participants are performing a demanding muscular activity. We have also proposed three visualization tools for the brain activity based on VR/AR. Our first system called the «Mind- Mirror» which enables the visualization of our own brain activity «inside our own head» by superimposition. A user study has shown that no significant drop in BCI performance occurred, even with the additional complexity due to our AR-based display. Our second contribution is called «Mind- Window» and extends the Mind-Mirror’s possibilities by enabling one or multiple users to visualize the brain activity of another person as if her skull was transparent. Our last contribution is called «Mind-Inside» and allows users to visualize their brain activity in real-time while being immersed in a virtual brain. Finally, we have studied how BCIs and the VR/AR can be applied to smart clothes. We have designed an experimental platform comprising a dressing room integrating a BCI. Following this work, we proposed an «invisibility cloak» inspired by the Harry Potter universe. This virtual cloak allows users to camouflage themselves in AR using their mental state. Results from a preliminary study based on a simple videogame inspired by the Harry Potter universe could notably show that, compared to a standard control made with a keyboard, controlling the optical camouflage directly with the BCI could enhance the user experience and the feeling of «having a super-power».

Les dispositifs mobiles tels que les smartphones, les montres connectées ou les lunettes électroniques ont révolutionné la façon dont nous interagissons. Les lunettes électroniques nous intéressent, car elles fournissent aux utilisateurs une vision simultanée des mondes physique et numérique. Cependant, l’interaction sur les lunettes électroniques n’est pas bien explorée. L’amélioration de l’interaction sur ce dispositif peut convaincre les utilisateurs à l’utiliser plus dans la vie quotidienne. Le sujet de thèse est focalisé sur l’étude et le développement de nouvelles techniques d'interaction avec les lunettes électroniques. En effet, il n'est pas possible d'interagir aussi finement en mobilité ou en situation d'urgence par rapport à une situation stable telle qu’assis devant un bureau. Notre contexte de travail se situe dans le domaine de la santé et en particulier celui du personnel médical visitant un patient dans un hôpital. Le personnel médical doit pouvoir accéder aux données du patient déjà collectées, obtenir des données physiologiques en temps réel, préparer son diagnostic et communiquer avec ses collègues. Le verrou scientifique pour la thèse ici est de trouver des solutions qui permettent au personnel médical de réaliser ces tâches de façon plus précise et moins contraignante. Le but est de rendre plus efficace le diagnostic et le partage d’informations et de faire d'un dispositif encore non maîtrisé un outil fonctionnel en milieu professionnel de la santé. Dans cette optique, les travaux de cette thèse présentent des contributions théoriques et applicatives. Nous avons tout d’abord répertorié les différents travaux effectués dans le cadre des lunettes électroniques pour le domaine de la santé, tout en indiquant le potentiel, les résultats pertinents et les limites. Nous nous sommes focalisés sur les lunettes électroniques pour afficher et manipuler les dossiers patients. D’un point de vue conceptuel, nous avons proposé un espace de conception à huit dimensions pour identifier les lacunes dans les systèmes existants et aider à la conception de nouveaux systèmes. D’un point de vue applicatif, en interaction en sortie, nous avons introduit une technique appelée K-Fisheye sur une interface à tuiles qui permet de parcourir un grand ensemble de données comme celui présent dans le dossier patient. Nous avons utilisé ensuite l’espace de conception pour porter un système existant sur les lunettes électroniques. Le prototype obtenu s’appelle mCAREglass. En interaction en entrée, nous avons exploré quatre techniques de pointage sur les lunettes électroniques avec la norme ISO 9241-411 pour sélectionner les techniques qui ne sont pas contraignantes pour naviguer dans le dossier patient. Ensuite, nous avons conçu une nouvelle technique d’entrée de texte appelé TEXTile qui permet de saisir du texte sur un tissu interactif communiquant avec les lunettes. / Mobile devices such as smartphones, smartwatches or smart glasses have revolutionized how we interact. We are interested in smart glasses because they have the advantage of providing a simultaneous view of both the physical and the digital worlds. However, the interaction for smart glasses is not well explored. More suitable interactions on this device can convince users to use it more in everyday life. The thesis subject is focused on the study and development of new interaction techniques with smart glasses. Indeed, it is not possible to interact so finely in mobility or in an emergency situation compared to a stable situation such as sitting in front of a desktop. The work context is in the health field and in particular a healthcare professional visiting his patient in a hospital. The professional must be able to access the patient's data already collected, obtain physiological data in real time, prepare his diagnosis and communicate with his colleagues. The scientific problem for the thesis here is to find solutions that allow him to perform these tasks in a more precise and less restrictive way. The goal is to make the diagnosis and information sharing more effective and to make a device still uncontrolled a functional system in a professional healthcare environment. In this perspective, the work of this thesis presents theoretical and applicative contributions. We first listed the various work performed in the context of smart glasses for the health field, while indicating potential, relevant results and limitations. We focused on smart glasses to visualize and manipulate patient records. From a conceptual point of view, we have proposed an eight-dimensional design space to identify gaps in existing systems and assist in the design of new systems. From an application point of view, for output interaction, we introduced a technique called K-Fisheye on a tile-based interface that allows the user to browse a large dataset like in the health record. We used the design space to adapt an existing system for the smart glasses. The prototype obtained called mCAREglass. For input interactions, we studied four pointing techniques on smart glasses. We used the ISO 9241-411 standard to select techniques easy to use for exploring the health record. Finally, we designed a new text entry technique called TEXTile by using a new interactive fabric communicating with glasses.

No / Virtual Reality Environments, which present a safer learning and training environment, are increasingly being adopted to simulate complex systems. In parallel, distribution services have become essential following advances in telecommunications and the subsequent demand on the mobility of users. Hence, middleware enables technologies to provide such services to existing and newly-developed applications. However, distributing VRE with existing APIs still requires lots of specific development and customization.Data Distribution Service (DDS) is one of the standardized middleware for real-time applications based on a peer-to-peer architecture. It requires awareness about the types of data distributed and which is achieved by defining an information-model using an Interface Definition Language (IDL) file. Consequently, distributing VRE using DDS introduces an additional step for modelling a specific IDL file to meet each application requirements. Considering the fact that domains addressed by VRE are populated by complex data types (procedural, behavioral, etc.) then engineering a specific IDL file for each application is a complex task that requires an intervention from the computer-scientist and the domain-expert each time an application has to be distributed. The first contribution of my thesis is to provide a generic information-model which is reusable upon distributing different VRE.The novelty of our approach is based on the coupling between conceptual models (in our case we use MASCARET meta-model) and the awareness need of DDS about data to distribute, so we create generic structures within the IDL file. By this, we eliminate one step of the workflow and consequently we simplify the process of using DDS. From another side, DDS remains a low level middleware for distribution that is based on peer-to-peer architecture with no control layer in the middle. Like other classical algorithms, lots of messages should be sent over the network to synchronize the distributed environment. Moreover, we should specify by code how to detect changes in the virtual environment to send updates. Thus, the second contribution we propose is to use a generic control layer that can dynamically detect when changes occur. This layer is based onthe explicit knowledge about executed behaviors.