L'objet de cette thèse est la perception dans les environnements immersifs de jeux de données complexes, une des applications est la visualisation scientifique de données volumiques scalaires issues de simulations de modèles physiques. Un exemple classique de ceci est la distribution de températures à l'intérieur d'un habitacle de véhicule.Dans la première partie de ce travail, notre objectif est d'étudier les limites perceptives dans le cadre d'un rendu volumétrique de données scientifiques dans un système de réalité virtuelle offrant la vision en stéréoscopie, et le suivi du point de vue de l'utilisateur. Nous étudions l'effet sur la perception de l'utilisateur de trois facteurs principaux : la taille des points utilisés pour le rendu, la densité du nuage de points, et enfin la position par rapport à l'utilisateur du premier plan de coupe. Nous présentons une étude dans laquelle une tâche de pointage est proposée à un ensemble d'utilisateurs. Les déplacements de celui-ci ainsi que les performances de pointage sont mesurées. L'étude a permis d'évaluer l'impact des paramètres de rendu du nuage de points et proposer un rendu améliorant la perception.La seconde partie du travail propose d'ajouter une dimension interactive à la première approche en permettant à l'utilisateur d'explorer plus activement la scène. L'hypothèse d'une meilleure compréhension des données par l'action est ici mise en avant. Nous évaluons une méthode d'interaction et quatre méthodes de rendu associées. L'approche proposée est de n'afficher qu'un sous ensemble des données volumiques, en l'occurrence des isosurfaces, et de permettre à l'utilisateur de naviguer par une gestuelle naturelle et interactive dans l'ensemble des isosurfaces du jeu de données explorées, dans cadre de manipulation directe. Une nouvelle étude est proposée, dans laquelle l'utilisateur doit effectuer une tâche de recherche et de pointage d'une propriété locale dans un jeu de températures 3D. Cette étude a permis de choisir une méthode de rendu adaptée à l'affichage immersif d'isosurfaces et de valider l'approche interactive pour l'exploration de données.

Les jeunes adolescents développent une conduite de socialisation traversée par différents modes d'interactions et de registres actifs non seulement dans l'espace physique et matériel, mais aussi dans l'environnement virtuel. En effet, même si les jeunes sont seuls devant un système technique, l'environnement virtuel leurs permet de socialiser, c'est-à-dire que les sensations qu'ils ressentent leur donnent l'impression de « présence » de l'autre. Or, nous supposons -tout comme les chercheurs en réalité virtuelle -que la sensation d'immersion est l'illusion, ou la croyance, qu'a l'utilisateur d'être transporté ailleurs, tandis que l'état de présence interne est l'impression de présence de l'utilisateur dans l'environnement virtuel. Mais quel est cet endroit dans lequel le jeune utilisateur a l' impression d'être transporté alors qu'il clavarde ou qu'il joue avec d'autres dans l'environnement virtuel? Comment les jeunes peuvent-ils reconnaître les autres dans l'environnement virtuel? Est-ce que les représentations mentales des jeunes construites à partir des perceptions et sensations de l'espace physique sont transférées vers des actions possibles dans l'environnement virtuel? Dans le but de répondre à nos questions, nous avons étudié les deux approches élaborées par les chercheurs en réalité virtuelle. Toutefois, notre étude s'est révélée non concluante. En effet, il semble que la position défendue par les chercheurs est fondée sur l'idée que l'espace n'est valable que pour la réalité extérieure. Ainsi, avons-nous décidé d'explorer deux autres théories fondées sur l'intentionnalité de conscience et la psychologie de l'image. En outre, c'est à partir de certaines idées de l'esquisse d'une théorie des émotions de Jean-Paul Sartre (1938) et de l'espace de représentation de Mario Robriguez Cobos, Silo (1995) que nous avons résolu notre problème. En fait, notre étude nous a permis de concevoir un nouveau modèle conceptuel incluant les concepts suivants: le registre d'immersion, l'état de présence interne, les registres de coprésence et la reconnaissance de l'autre. Finalement, afin de valider notre modèle, nous avons opérationnalisé nos concepts et les avons confrontés à notre compilation de données d'entretiens de groupes, que nous avons recueillis auprès des jeunes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Immersion, Présence, Registre, Coprésence, Intentionnalité de la conscience, Réalité virtuelle, Jeunes, Socialisation.

La classe en réalité virtuelle est un programme informatique permettant à l'enfant d'interagir avec un environnement virtuel multimédia. L'enfant est immergé dans l'environnement virtuel à l'aide d'un casque sur lequel sont attachés des lunettes de réalité virtuelle et des écouteurs qui fournissent l'environnement visuel et auditif qui crée ce monde virtuel. Un troisième dispositif est attaché au casque et permet à l'enfant d'explorer l'espace virtuel dans les trois dimensions. Ce système de détection des mouvements « Intertrax » mesure l'orientation de la tête pendant que l'enfant explore la classe virtuelle et permet au programme de fournir simultanément les stimuli appropriés. Un test de performance continue est présenté sur le tableau situé à l'avant de la classe virtuelle. Des distractions visuelles et auditives sont présentées pendant l'exécution de la tâche. Tout comme le test de performance continue de Conners (CPT), la classe virtuelle enregistre les temps de réaction ainsi que les erreurs de commissions et d'omissions. Le système de détection enregistre les mouvements de tête de l'enfant permettant de documenter le nombre de fois que l'enfant a détourné son attention de la tâche présentée sur le tableau pour regarder ailleurs dans la classe. De plus, les temps précis auxquels se sont produits les erreurs de commissions ou d'omission sont enregistrés, permettant à l'examinateur d'associer une erreur éventuelle à une distraction dans le monde virtuel. La classe virtuelle a été développée à l'Université Southern California. L'enfant doit exécuter un test de performance continue dont les stimuli (sous forme de lettres) sont présentés au tableau à l'avant de la classe. Les instructions sont données par l'enseignante virtuelle et l'enfant a un temps de pratique avant la tâche pour se familiariser avec l'environnement virtuel. La tâche dure six minutes et les données sont réparties sur trois blocs de temps égaux. La classe virtuelle a l'avantage d'être plus représentative de la performance de l'enfant dans la vie de tous les jours comparativement à l'administration de tests neuropsychologiques traditionnels. Afin de bien performer, l'enfant doit maintenir son attention sur la tâche et ignorer les distractions présentées au cours de la tâche.

Malgré les résultats positifs obtenus dans différentes études sur l'emploi de la réalité virtuelle pour le traitement de troubles de santé mentale, l'utilisation de cette technologie se limite essentiellement au domaine de la recherche. Plusieurs facteurs comme les coûts de l'équipement, l'attitude générale face à la réalité virtuelle ou la facilité d'utilisation perçue pourraient expliquer ce phénomène. Au lieu de présumer des facteurs potentiels associés à l'intention d'utilisation de la réalité virtuelle en clinique, il a été décidé de tester comment le Modèle d'acceptation technologique (MAT; Davis, 1989, 1993; Venkatesh, 2000) pouvait être appliqué à la réalité virtuelle. La puissance du MAT à décrire les variables impliquées dans l'intention d'utilisation d'une technologie a été validée à plusieurs reprises. Le MAT avance que l 'intention d'utilisation d'une technologie spécifique est causée par deux facteurs: la facilité d'utilisation perçue et l'utilité perçue. La facilité d 'utilisatioln perçue étant expliquée par des facteurs comme l'anxiété face à l'ordinateur, l'auto-efficacité, la perception de contrôle externe et la motivation intrinsèque. Le but de l'étude est de documenter empiriquement les facteurs pouvant avoir un impact sur l'intention d'utilisation de la réalité virtuelle dans la pratique clinique. Comme on se doit d'avoir une certaine connaissance de la réalité virtuelle pour exprimer une intention de l'utiliser, une population déjà intéressée à utiliser la réalité virtuelle a été ciblée, Les items classiques développés par Davis pour tester le MAT (1989, 1993) auprès de technologies variées ont été adaptés à la réalité virtuelle dans la pratique clinique. Un facteur coûts perçus a été ajouté au modèle proposé. Il est attendu que cette variable joue un rôle dans l'intention d'utilisation. Comme le MAT s'inspire du Modèle d'action raisonné d' Ajzen et Fishbein (1975), le rôle de l'altitude face à la réalité virtuelle comme agent médiateur entre la facilité d'utilisation perçue et l'utilité perçue sur l'intention d'utilisation. L'échantillon de l'étude comprend 141 répondants (58% femmes), d'âge moyen de 39,6 ans et d'expérience clinique moyenne de 11 ans. Les participants proviennent de milieux de pratique clinique variés: publique (31%), privé (22%), directeurs de cliniques ou de laboratoires (21%), etc. Soixante-cinq pourcent de l'échantillon a rempli une version électronique du questionnaire et 35% une version papier. La consistance interne des différentes sous-échelles étaient excellentes (α > .80 to .90). Des analyses d'équation structurelle, faites à l'aide du programme EQS, ont permis de constater que le modèle obtenu possédait de bons indices d'adéquation (NFI = .90, CFI = .98, RMSEA = .045) et que les résultats significatifs de chaque paramètre du MAT révèlent que l'intention d'utilisation de la réalité virtuelle est directement et seulement causée par l'utilité perçue (.95, p < .001). La facilité d'utilisation perçue est significativement causée par les caractéristiques du thérapeute (perception de contrôle externe, anxiété face à l'ordinateur la motivation intrinsèque) et en retour cause de façon significative l'utilité perçue (.78, p< .001). La relation directe entre facilité d'utilisation perçue et l'intention d'utilisation ne s'est pas avérée significative. Les résultats démontrent que l'intention d'utilisation de la réalité virtuelle est exclusivement prédite par l'utilité perçue. D'autres facteurs comme les coûts, l'attitude face à la réalité virtuelle et l'anxiété face à l'ordinateur ne jouent pas un rôle signification dans la décision du clinicien favorable à la réalité virtuelle d'inclure cette technologie dans sa pratique. Les résultats doivent orienter les efforts de dissémination de la réalité virtuelle en mettant l'emphase sur l'utilité de cette technologie. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle d'acceptation technologique, Réalité virtuelle, Psychologie, Clinique, Traitement.

Les technologies liées à la réalité virtuelle sont les outils les plus avancés dans le domaine de l’interaction numérique, permettant à un utilisateur de communiquer avec une simulation créée à partir d’un matériel et d’une solution logicielle dédiés. Le degré d’immersion proposé par ces technologies et leur feedback audio et vidéo peut donner l’impression que ces environnements virtuels sont réels. Par conséquent, de multiples secteurs tels que le divertissement vidéo-ludique ou la médecine peuvent incorporer ces technologies. De plus, les installations de réalité virtuelle existantes sont nombreuses et leurs caractéristiques peuvent varier en fonction des contraintes physiques et financières des projets, ainsi qu’en fonction de l’expérience utilisateur souhaitée. Un de ces types d’installations de réalité virtuelle, le CAVE, est au cœur de cette thèse. Notre CAVE, nommé « Le SAS », utilise à heure actuelle une combinaison de technologie AR pour détecter des utilisateurs et d’un joystick pour récupérer des inputs directionnels. Notre objectif à travers cette thèse est de présenter, décrire et analyser une méthode alternative de détection de mouvements au sein du SAS, reposant sur l’utilisation d’un système de 4 Kinects connectées ensemble. Cette analyse est pertinente et justifiée étant donnée l’importance d’un système de détection d’utilisateur dans une installation de réalité virtuelle. Afin de proposer un niveau satisfaisant ‟interaction avec l’environnement virtuel, les capteurs installés sur le CAVE peuvent détecter différents types d’inputs. Dans le cadre d’un système multi-Kinect, l’interaction repose sur la détection de gestes effectués par l’utilisateur. Ces gestes sont extraits d’un squelette virtuel formé à partir des données recueillies par les Kinects. Cette thèse va aborder quatre points-clés décrits ci-dessous : V Premièrement, nous étudierons le contexte lié à notre CAVE et définirions ses caractéristiques ainsi que les contraintes que cet environnement particulier de réalité virtuelle impose à notre dispositif multi-Kinect. En second lieu, nous aborderons le sujet es algorithmes de suivi d’utilisateur au sein d’un CAVE. En effet, les dimensions du SAS amènent à utiliser plusieurs capteurs pour suivre l’utilisateur. Par conséquent, il devient nécessaire d’utiliser un algorithme capable de déterminer en temps-réel quelles Kinects produisent les données les plus précises et les plus fiables afin de correctement détecter les mouvements de l’utilisateur. Par la suite, nous proposerons un algorithme de détection de gestes. Cette étape est la suite logique de la détection d’utilisateur et consiste à interpréter les mouvements enregistrés. Bien que les Kinects soient capables d’enregistrer les mouvements et gestes de l’utilisateur, le CAVE doit être configuré afin de reconnaître certains gestes spécifiques, créant ainsi la possibilité d’interagir avec un environnement virtuel. Notre analyse se concentrera sur trois gestes spécifiques : Lever la main droite, lever la main gauche, et effectuer un petit saut. Finalement, nous fournirons des résultats d’expériences ayant pour objectif de comparer l’efficacité d’un système Multi-Kinect par rapport à l’utilisation d’un seul capteur. Nous présenterons des données indiquant une amélioration de la précision de la détection de gestes avec plusieurs Kinects. / Virtual Reality is the most modern technology that allows a user to interact with an artificial environment created by Hardware and Software, with visual and aural feedback powerful enough to create the impression of a realistic environment. As a consequence, this form of computer interaction can be used in various contexts such as entertainment, medicine or vehicle driving training. Furthermore, numerous types of VR installations exist depending on the physical and financial constraints as well as on the intended final user experience provided by the system. The subject of this thesis is user interaction in a specific type of VR installation called a CAVE. Our CAVE, named “Le SAS”, currently relies on AR technology technology to detect users, and a joystick is used to provide directional inputs. Our objective is to present, describe and analyze an alternative user-tracking method relying on a 4-Kinect set-up tasked with tracking the user‟s movements inside this CAVE. Proper usertracking is one of the main challenges provided by Virtual Reality as well as one of the core elements that define a proper and functional VR system; therefore it is important to implement an effective tracking system.In order to create true interaction with the virtual world provided by the CAVE, the sensors can detect various types of input. In the case of a multi-Kinect system, interaction with the CAVE will be based on user gestures which recognition is performed by the Kinects on a skeleton created after fusing the joint data from the various sensors.This thesis will focus on four main points, as described below. The first part will provide a context analysis of our immersive CAVE “Le SAS” and define thefeatures as well as the constraints of this specific environment in which the multi-Kinect system is installed.In the second part, the topic of tracking algorithms will be discussed. Indeed, the immersive CAVE‟s large-scale implies a tracking system composed of several sensors. The use of a network of cameras to track a user inside the CAVE is synonymous with the use of an algorithm that determines in real-time what sensors provide the most accurate tracking data and will therefore properly recognize the user‟s inputs and movements.Subsequently, we will propose a gesture detection algorithm. Once the user‟s gestures are properly tracked, such an algorithm is necessary in order to provide interaction. While the Kinects can capture the user‟s movements, the question of the detection of specific gestures by this system comes into play as the CAVE needs to be configured as to recognize specific gestures as potential inputs. The presented algorithm will focus on three specific gestures: Raising the right hand, raising the left hand and short hopping. Lastly, we will provide experimental results comparing the effectiveness of a multi-Kinect set-up with the effectiveness of a single sensor and present data showing a noticeable increase in accuracy with the 4-Kinect system.

Ce projet de thèse de doctorat traite du retour sensoriel du toucher dans des environnements virtuels. La partie théorique s’intéresse aux différents schémas de perception du toucher et aux modalités haptiques correspondantes. Nous nous sommes particulièrement concentrés sur la pertinence de chaque modalité pour chaque usage, à leur compatibilité avec les systèmes visuels qui ont une place très importante en réalité virtuelle, ainsi qu’aux problématiques inhérentes à chaque cas. Ces réflexions nous ont amenés à évaluer les méthodes d’haptique passive et de substitution sensorielle dans le cadre d’interactions dans des CAVEs. Les résultats mettent en lumière l’importance du choix de la modalité en parallèle avec la construction du scénario, mais aussi les difficultés à colocaliser les moteurs haptiques et visuels. Les interactions peuvent souffrir de performances insuffisantes si des précautions ne sont pas prises. Enfin, nous avons testé quelques méthodes logicielles visant à améliorer les performances des sujets lorsqu’ils interagissent. / This thesis tackles the subject of the feedbacks of interactions in virtual environments. The theoretical part addresses the different perception schemes and the corresponding haptic modalities. We especially focused on the relevance of each modality for each use-case, on the compatibility with the visual systems which take an important place in virtual reality, and on the problematics of each situation. These studies led us to evaluate passive haptics and sensory substitution for interactions in CAVEs. The results show the importance of choosing the right modality relative to the scenario design. We also evaluated how mismatched the visual and haptic workfield can be, and how the performance of interactions suffers from this fact. Ultimately, we tested a few software-based methods meant to improve the performance of the interactions of the subjects.

Si les possibilités de numérisation 3D de la présente réalité d'un site archéologique par le biais des dernières techniques d'acquisition 3D (photogrammétrie/scan laser) aident à la compréhension de son fonctionnement, elles peuvent aussi permettre de véritables hypothèses de reconstitutions de celui-ci tel qu'il a pu l'être à une époque donnée. Les besoins de la communauté archéologique concernant ces restitutions de structures ou d'environnements sont en effet considérables car, au-delà d'un intérêt évident en termes de valorisation du patrimoine, celles-ci permettent de véritablement mieux appréhender leurs fonctionnements et les sociétés qui les ont occupés. C'est partant de ce contexte que le premier objectif de cette thèse a été d'opérer, traiter et analyser différents niveaux de production d'environnements archéologiques 3D pour la recherche archéologique. Le second objectif a concerné la conception et la mise en place de méthodes d'interactions et de simulations immersives pour que les archéologues puissent démontrer certaines hypothèses, notamment en travaillant sur la perception d'indices visuels pertinents. / The possibilities of 3D digitisations of an archaeological site's current reality help to understand how it works, but they can also enable hypothesis about the reconstitutions of the site as it should have been in the past. Indeed the needs of archaeologists in the reproductions of those structures or environments are significant because, beyond an obvious advantage in terms of valuation of the heritage, they make it possible to understand better their organisation and the people that lived there. It is from this context that the first objective of this thesis was to operate, process and analyze different levels of 3D archaeological environments production for archaeological research. The second objective has concerned the design and implementation of immersive interaction and simulation methods so that archaeologists could demonstrate certain hypotheses, in particular by working on the perception of relevant visual cues / Se le possibilità di digitalizzazione 3D della situazione presente di un sito archeologico tramite le ultime tecniche di acquisizione 3D ( fotogrammetria, scan laser) aiutano alla comprensione del suo funzionamento, possono permettere anche delle veritiere ipotesi di ricostituzione di come esso potesse essere ad una determinata epoca. I bisogni della comunità archeologica riguardo a queste restituzioni di strutture o ambienti sono in effetti considerevoli poiché, al di là di un evidente interesse in termini di valorizzazione di patrimonio, permettono di comprendere al meglio i loro funzionamenti e le società che li hanno occupati. E' a partire da questo contesto, che il primo obbiettivo di questa tesi è stato quello di operare, trattare e analizzare diversi livelli di produzione di ambienti archeologici 3D per la ricerca archeologica. Il secondo obbiettivo riguarda la concezione e la realizzazione di metodi di interazione e di simulazione immersivi affinchè gli archeologi possano mostrare certe ipotesi, in particolar modo lavorando sulla percezione di indici visuali pertinenti. / Se as possibilidades de digitalização 3D da realidade actual de um sítio arqueológico através das mais recentes técnicas de aquisição 3D (fotogrametria / laser scanning) ajudam à compreensão do funcionamento do mesmo, elas possibilitam, também, hipóteses de reconstituição do sítio tal como este seria no passado. As necessidades da comunidade arqueológica no que concerne a reproduções de estruturas ou de ambientes são, sem dúvida, consideráveis, uma vez que, para além do claro interesse em termos de valorização do património, estas permitem uma melhor apreensão dos seus funcionamentos e das sociedades que os ocuparam. Neste contexto, o primeiro objectivo da presente dissertação foi o de criar, processar e analisar diferentes níveis de produção de ambientes arqueológicos 3D destinados à investigação arqueológica. O segundo objectivo visou a concepção e a implementação de métodos de interacção e simulação imersivas para que os arqueólogos pudessem demonstrar determinadas hipóteses, em particular incidindo na percepção de índices visuais pertinentes. / 最新の３次元データー収集技術（写真計測・レーザースキャン）による遺跡の現状の３次元デジタル化により、遺跡の仕組みの理解が容易となり、過去の様子を再現し仮説を立てることも可能となる。遺構や古環境の復元は、埋蔵文化財の活用を支えるという明白な寄与だけでなく、遺跡の様々な利用や古文化の理解を深める役割を果たすため、考古学界にとって非常に重要である。そういう事情で、本論文の目的は第一に、考古学的研究のために多様レベルの３d考古学環境を操作し、処理、分析する事であった。第二の目的は、没入型インタラクションとシミュレーション手法の構想と実装であり、特に適切な視覚的手がかりの知覚を用いて、考古学者の特定の仮説を支えることであった。 / Si las posibilidades de digitalización 3D de la realidad presente de un sitio arqueológico a través de las últimas técnicas de adquisición 3D (fotogrametría / escaneo láser) ayudan a entender su funcionamiento, también permiten auténticas hipótesis de reconstrucción de éste tal y como pudo ser en cierta época. Las necesidades de la comunidad arqueológica cuanto a estas restituciones de estructuras o de entornos son de hecho considerables pues, además del interés evidente en términos de valorización del patrimonio, estas permiten de concebir realmente mejor tanto sus funciones como las sociedades que los han ocupado. Es partiendo de este contexto que el primer objetivo de esta tesis ha sido el de realizar, tratar y analizar diferentes niveles de producción de entornos arqueológicos 3D para la investigación arqueológica. El segundo objetivo ha abarcado la concepción y el establecimiento de métodos de interacciones y de simulaciones inmersivos para que los arqueólogos puedan demostrar ciertas hipótesis, especialmente trabajando sobre la percepción de indicios visuales pertinentes. / Die 3D-Digitalisierung biete die Möglichkeit die aktuelle Realität einer archäologischen Stätte abzubilden und damit zu versehen wie diese funktioniert. Zudem können sie auch Hypothesen über die Wiederherstellung der Stätte ermöglichen, so wie diese in der Vergangenheit hätte aussehen sollen. In der Tat sind die Erkenntnisse der Archäologen bei der Reproduktion dieser Strukturen oder deren Umgebungen bedeutsam, da sie einen offensichtlichen Vorteil hinsichtlich der Bewertung und des Verständnisses über die Herkunft, die Organisation und die Menschen, die dort lebten, ermöglichen. Vor diesem Hintergrund war das erste Ziel dieser Arbeit, verschiedene Ebenen der 3D-Archäologie für die archäologische Forschung zu bearbeiten, zu prozessieren und anschließend zu analysieren. Das zweite Ziel dieser Arbeit befasste sich mit dem Entwurf und der Implementierung von Interaktions- und Simulationsmethoden. mit denen die Archäologen, dann bestimmte Hypothesen demonstrieren könnten. Insbesondere durch die Verarbeitung der Wahrnehmung von relevanten visuellen Hinweisen. / Möjligheten att 3D-digitalisera ett arkeologiskt områdes nuvarande tillstånd underlättar förståelsen av området, och kan generera hypoteser kring hur området kan ha sett ut tidigare. Arkeologers behov av att återskapa strukturer och miljöer är betydande, eftersom det inte bara förenklar värderingen av fynden, utan för att det också gör det möjligt att bättre förstå hur miljön var organiserad och fösta människorna som levde där. Utifrån denna kontext är det första syftet med denna avhandling att styra, bearbeta och analysera olika nivåer av produktion av arkeologiska 3D-modeller för arkeologisk forskning. Det andra syftet rör design och implementering av immersiva interaktions- och simuleringsmetoder för att arkeologer ska kunna visa specifika hypoteser, särskilt genom varseblivning av relevanta visuella signaler.

Cette thèse met en valeur la grande évolution de l’art de la mise en scène et étudie la relation décor-technologie numérique du point de vue du design. Parmi les technologies numériques dont la scénographie fait l’usage, nous choisissons la technologie de la RV (réalité virtuelle) en tant qu’outil permettant de créer le décor au théâtre et pouvant enrichir la présence du spectateur. La préoccupation donc dès le début de notre recherche était de savoir comment enrichir le sentiment de présence chez le spectateur au décor d’un art théâtral. Il est très important pour nous de réussir à créer ce décor théâtral dans lequel le spectateur devient un acteur ou plutôt un «Spect-acteur ».Les nombreux avis qui s'opposent à l’intégration de la technologie de la RV au théâtre donnent des arguments liés au danger de l’immersion. Notre thèse met en lumière l’interaction comme une deuxième caractéristique fondatrice de la RV contrebalançant la passivité de l’immersion. Puis, nous abordons largement le sujet du design interactif.En vue de créer donc une vision sur le monde de la mise en scène de demain, nous adaptons le récit d’Alice au pays des merveilles pour créer notre projet Aider Alice. Celui-ci permet aux « Spec-acteurs » d’échanger avec les éléments virtuels d’une animation interactive dans le cadre d'un jeu vidéo collaboratif. Un groupe de trois participants, à chaque passage, contribue à changer le point de vue sur le décor ainsi qu’à choisir sa couleur. Nous considérons que la scène médiatisée crée un sentiment de présence chez l’ensemble du public alors que l’interaction est la clé qui enrichit ce sentiment chez les «Spect-acteurs ». / This thesis highlights the great evolution of the art of staging and studies the relationship between the scenery and the digital technology from the standpoint of design. It focuses on its role in the future of the scenography. The scenography is used among the digital technologies; we choose the "VR"virtual reality technology as a tool to create the scenery of the theatre to enrich the viewer's presence. The concern from the beginning of our research was about; how to enhance the sense of presence in the viewer to the decor of a theatrical art.It is very important for us to succeed in creating a theatrical setting in which the spectator becomes an actor or rather a “Spect- actor”. Research has highlighted a few examples that used the virtual technology in the scenography. We then tackle the critiques of this technology made by researchers in the theatre. Many opinions that oppose the integration of this technology in theatre give arguments related to the danger of the immersion. The thesis highlights the interaction as a second founding characteristic of the "VR" offsetting the passivity of immersion. Then we approach the subject of the interactive design.In order to create a vision of the world of the staging in the future, we adapt the story of Alice in Wonderland to create our project Helping Alice. This allows spec-actors to interact with virtual elements of an interactive animation within a framework of collaborative video game. A group of 3 “Spect- actors” everyone participate to change the view of the scenery but also to choose the colour. We consider that the mediatized scene creates a sense of presence among the public so that interaction is the key that enriches the received feeling.

Introduction : Les nouvelles technologies qui permettent de capter et d’analyser les mouvements des utilisateurs ne cessent de se développer et représentent un potentiel intéressant dans le domaine de la santé. Grâce à l’essor de ces nouvelles technologies, des systèmes de réalité virtuelle (RV) clefs en main intègrent les services de réadaptation, et les études démontrent leur capacité à optimiser la rééducation motrice et l’évaluation des clients présentant des troubles du contrôle moteur. Le marché de la RV est ainsi en pleine expansion, et l’ajout d’informations haptiques permettant de modéliser les caractéristiques physiques des entités virtuelles représente un intérêt considérable pour améliorer l’écologie des environnements virtuels (EVs) et le transfert des apprentissages aux activités quotidiennes. Toutefois, l’effet de l’ajout de ces informations sur le comportement moteur des sujets demeure très peu connu. L’objectif principal de cette thèse était ainsi d’évaluer l’impact de l’ajout d’informations haptiques, par un mécanisme parallèle entrainé par câbles (robot à câbles), sur le contrôle moteur de sujets sains, lors de la réalisation de tâches complexes et fonctionnelles dans des EVs. Les deux hypothèses principales étaient que cet ajout améliore le contrôle du mouvement lors de tâche de manutention d’objet ayant des contraintes environnementales statiques, et modifie les stratégies locomotrices proactives en présence de contraintes dynamiques. Méthode : Le comportement moteur de participants sains a été analysé lors de la réalisation de deux tâches. En premier lieu, une tâche de manutention de caisse nécessitant la préhension et le déplacement d’une caisse à partir d’une posture debout a été étudiée. Celle-ci a été réalisée dans un environnement réel et dans des EVs, en absence et en présence d’informations haptiques, relatives aux contraintes physiques de l’étagère et de la caisse manipulée, fournies grâce à un robot à câbles (Chapitre 3, N=12). En second lieu, une tâche nécessitant l’évitement d’avatars au cours de la marche sur un tapis roulant a été réalisée en présence et en absence de risque de contact physique avec les avatars, délivré par un robot à câbles (Chapitre 4, N=10). Les EVs étaient vus au travers d’un visiocasque. Résultats : La première étude a démontré une amélioration des paramètres spatiaux du mouvement réalisé dans l’EV en présente d’informations haptiques, au cours des différentes phases de la tâche de manutention (préhension, montée et descente de la caisse). L’organisation spatiale du mouvement était ainsi plus similaire à ce qui était observé dans un environnement réel, avec un meilleur respect des contraintes environnementales (éloignement plus important de la caisse avec l’étagère, trajectoire plus longue). De plus, le contrôle du mouvement était influencé par la demande de précision requise pour ne pas toucher les étagères en présence d’informations haptiques uniquement. La deuxième étude a démontré la mise en place de stratégies motrices plus précautionneuses pour éviter les avatars lors de l’ajout d’informations haptiques. Les participants tendaient à anticiper plus précocement l’évitement des avatars. Ils maintenaient une distance minimale plus importante avec les avatars et conservaient un espace péripersonnel plus large, indépendamment de l’angle d’approche de l’avatar. Conclusion : L’ajout d’informations haptiques dans les EVs impacte les stratégies motrices proactives des participants sains aussi bien lors de la tâche de manutention de caisse que de locomotion avec évitement d’avatars. Les résultats suggèrent que l’ajout d’informations haptiques favorise la prise en compte des entités virtuelles lors de la planification mouvement. Ces informations haptiques imposent en effet des restrictions plus réalistes dans les possibilités d’actions fournies par les EVs, et modifient probablement l’évaluation des conséquences que représente le contact avec les entités virtuelles. Il serait pertinent de poursuivre l’étude de l’influence de ces informations afin de proposer à des clients ayant des déficiences motrices des environnements encore plus écologiques, qui favorisent l’évaluation et la prise en compte des risques implicites que représentent les entités environnementales. / Introduction: New technologies that capture and analyze user movement are constantly developing and represent a great potential in healthcare. Thanks to the recent technological advances, turnkey virtual reality (VR) systems are progressively integrated into the rehabilitation setting, and studies have demonstrated their ability to optimise sensorimotor rehabilitation and clinical assessment of people with motor control disorders. The market for VR is growing and adding haptic feedback that provides physical characteristics to virtual entities represents a great potential to improve the ecological validity of virtual environments (VE) and to the transfer of learning to daily tasks. However, the impact that adding haptic feedback has on motor behavior remains poorly understood. The main objective of this thesis was to assess the impact of adding haptic feedback, using a novel cable-driven parallel robot, on the motor control of healthy participants during complex, functional tasks in VEs. The two mains hypotheses were that haptic feedback improves motor control during a handling task with static environmental constraints and modifies proactive locomotor strategies in the presence of dynamic constraints. Method: The motor behavior of healthy participants was analysed during two tasks. First, a manual handling task was studied during which participants grasped and moved a crate while standing. This task was realised in a real environment and in VEs with the absence and the presence of haptic information. The latter simulated the physical constraints of the shelf and the crate to be manipulated using a cable-driven robot (Chapter 3, N=12). Second, avatar avoidance tasks were realised when participants walked on a self-paced treadmill in the absence and then in the presence of a risk of physical contact with avatars. Contact was simulated by a cable-driven robot (Chapter 4, N=10). VEs were viewed through a head mounted display for all tasks. Results: The first study showed that adding haptic feedback to the VE improved spatial parameters of movement realised in a VE during all phases of movement (reaching, ascent and descent phases). The spatial organisation of movement was closer to those observed in a physical environment, and better respected environmental constraints (higher clearances from the shelf and longer trajectories). Moreover, movement control was influenced by task precision required to avoid any contact with the shelf in the presence of haptic feedback only. The second study demonstrated that when avoiding avatars in VR, more cautious behavior was measured in the presence of potential physical contact. Participants tended to start their avoidance strategy earlier and increased minimum clearance along with a larger personal space regardless of the avatar’s approach angle. Conclusion: Adding haptic feedback in VEs impacts the proactive motor strategies of healthy participants during a manual handling task as well as a locomotor task involving the avoidance of avatars. These results suggest that adding haptic feedback enhances one’s consideration of virtual entities during movement planning. Haptic information imposes more realistic restrictions on the actions afforded by EVs, and likely modifies the perceived consequences of potential contact with virtual entities. It will be important to continue to study the impact of haptic feedback within VEs to provide even more ecological environments to people with motor deficits in order to improve assessment and the consideration of implicit risks posed by the environment.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.