Cette thèse est consacrée à la conception et au développement d’une plateforme multi-agent, en réalité virtuelle, de pilotage de véhicules intelligents pour la simulation du comportement microscopique du trafic. D’abord, un système de simulation intelligent des véhicules en réalité virtuelle (VR-ISSV), basé sur les multi-agents, est proposé : c’est un système modulaire hiérarchique de modélisation et de simulation, comprenant une couche matérielle, réseau et système d’exploitation ; une couche de gestion de la visualisation ; une couche de multi-agents et une couche d’interface homme-machine. Ensuite, pour le modèle d’agent du véhicule intelligent, un paradigme de conception décentralisée est utilisé basé sur l’approche multi-contrôleurs, où le comportement du suivi des véhicules et le comportement du dépassement des véhicules sont réalisées par coordination entre multi-contrôleurs. L’agent d’environnement est construit en tenant compte de l’interaction entre les véhicules et l’environnement naturel synthétique. Un système d’information géographique (GIS) est par ailleurs utilisé afin de définir l’agent d’environnement. Enfin, pour assurer la sécurité dans les manœuvres microscopiques du trafic, plusieurs contrôleurs du véhicule intelligent, adaptés à l’environnement complexe, sont considérés. Les contrôleurs, basés sur la logique floue, sont proposés pour envoyer les commandes appropriées aux actionneurs du véhicule - volant de direction, accélérateur, frein... Les modèles de comportement microscopique du trafic basé sur l’agent de véhicule intelligent sont étudiés considérant différents scénarios et l’environnement / This PhD thesis is dedicated to the modeling and simulation of microscopic traffic behavior in virtual reality system, with the intent of providing a new approach to effectively ensure traffic safety. At first, Virtual Reality Intelligent Simulation System of Vehicles (VR-ISSV), based on multi-agent, is proposed to simulate the intelligent microscopic traffic, which is a hierarchical modular modeling and simulation system consisting of hardware, network and operating system layers, visualization management layer, multi-agent layer, human-machine interface layer. The multi-agent layer includes entity agents (intelligent vehicle agents and around vehicle agents), service agent and environment agent. Second, for the intelligent vehicle agent model, a decentralized design paradigm is used for developing the multi-controller based intelligent vehicle, whereby the car following behavior and the overtaking behavior could be realized by the coordination of the multi-controller. The environment agent is constructed based on the conception of Synthetic Natural Environment (SNE), taking into account the interaction between the vehicles and the natural environment. Geographic Information System (GIS) is used to establish environment agent. Finally, to ensure the safety in microscopic traffic maneuver, the intelligent vehicle controllers adapting to complex environment are considered. Fuzzy logic based controllers are designed for sending the appropriate outputs to the vehicle’s actuators – the steering wheel and the throttle/brake pedals. Microscopic traffic behavior models based on the intelligent vehicle agent involving environment are studied

Do you think we can concentrate in noisy situations? I bet most of us would spontaneously answer “no” to this apparent simple question. Although we admit it is intuitively the best answer to give, this thesis aims to evidence that it is not always true and that, under certain circumstances, noise can be beneficial.<p><p>To appropriately discuss this question, it is necessary to answer others, such as: what is concentrating, paying attention? And, what is noise? Everyone has an idea of what attention is, and can give examples of situations in which it is required: school, work, driving, listening to our parents’ requests and so forth. But who could say that we can fully control attention like if we had a button to press, switching on and off according to the context? When we were little, my father used to say to my brothers and me: “Ok, you did not do this on purpose, but, please, pay attention to your attention”. Well, I can say now that it is not that easy and certainly not for everyone. In the population, around five percent of children and adults meet serious difficulties to pay attention. These people, more than others, often express their deficit with excessive distraction and/or hyperactivity as well as impulsivity. These multiple symptoms, for the individual who lives these behavioral excesses, represent an issue for his/her everyday-life: at school, at work, driving, trying to listen to his/her parents’ requests, etc.<p><p>Such symptoms refer to a syndrome called attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD). Although the definition of this syndrome has changed across the course of History, the first descriptions of ADHD go back to 1798. Since, a lot has been written about this disorder, which we do not fully understand yet. Beyond these simple words, “inattention, impulsivity, hyperactivity”, a consequent number of etiologies (environmental, genetic, psychosocial), subtypes, comorbidities, and outcomes reflect the enormous heterogeneity of the phenotypes that are found in this syndrome. The main treatment offered to individuals with ADHD is a psychostimulant drug called methylphenidate. This medication, acting mainly on dopaminergic brain functioning, has proven efficacy regarding ADHD symptoms. However, it has several limitations. For instance, its use remains controversial in the society; it causes side effects and around 30% of individuals with ADHD do not respond to this treatment. These mentioned limitations, among others, highlight the necessity to find alternative ways to reduce ADHD symptoms.<p><p>This is the main objective of this thesis. To do so, we will investigate a counterintuitive phenomenon. In certain situations, what can be called noise might improve cognition and, consequently, potentially reduce the symptoms associated with ADHD. As mentioned in the beginning of this preamble, one could think that everything unnecessary in our direct environment is a potential distraction. Intuitively, a sensible person would suggest that individuals prone to distraction, as those with ADHD, would benefit from a stimulation- free environment to improve attention and reduce impulsivity as well as hyperactivity. However, already in the 1970’s, authors such as Zentall (1975) developed a theory supported by empirical data, i.e. the optimal stimulation theory, showing that adding stimulation in the environment (with pictures, posters, music, colors, etc.) might improve symptoms of children with ADHD. Successively, many theories and findings were developed and related to the observation that the environmental context affects attention, hyperactivity and impulsivity. For instance, the delay aversion theory (Sonuga-Barke, Taylor, Sembi, & Smith, 1992) suggests that, as children with ADHD are motivated to discount delay, the inattentive, overactive and impulsive behaviors are the expression of such aversion when they cannot avoid the delay. Related to this theory, adding stimulation in the environment has evidenced hyperactivity and impulsive choice reduction (Antrop, Roeyers, Van Oost, & Buysse, 2000; Antrop et al. 2006). Another theory advocates that the ADHD-related symptoms are explained in terms of energetic dysfunction (Sergeant, 2000). For instance, children with ADHD would meet difficulties to adjust their internal state (e.g. their arousal) required for a task. Accordingly, Sergeant (2000) suggested that performance is influenced not only by cognitive capacity but also by environmentally determined levels of arousal and showed the extent to which variations in these energetic factors can be managed to ensure optimal performance. A recent theory, called the Moderate Brain Arousal model (Sikstrom & Soderlund, 2007), particularly caught our interest. This theory postulates that white noise has beneficial effect on cognition. The first study of these authors (Soderlund, Sikstrom, & Smart, 2007) supported their hypothesis, showing that children with ADHD improved their episodic memory performance when they were exposed to white noise. This is, to our knowledge, the first study that evidenced such improvement with white noise, considered as extra-task stimulation, in children with ADHD.<p><p>The objective of this thesis is to investigate the potential beneficial effect of noise in individuals with and without ADHD regarding attentional and executive functioning. We will first review, in the first chapter of this Introduction, the general aspects of ADHD: definition criteria, prevalence, etiologies, treatments and outcomes. In the second chapter, we will present the main theories and findings related to this syndrome and to our main objective.<p>After the Introduction, we will describe the different experimental studies that we have carried out in the context of this thesis. Hereunder, we propose a short overview of these studies.<p>The first study of this thesis is a pilot study, aimed to validate the relevance to use event- related potentials (ERPs) in children with and without ADHD to further investigate noise effect. Accordingly, the second study investigated noise effect on behavioral and ERPs aspects in children with and without ADHD. To do so, children performed a visual cued Go/Nogo. They were also submitted to a neuropsychological assessment. Afterwards, in a third study, we used the same paradigm in adults with and without ADHD. Here, we also added a music condition to investigate another stimulation than noise.<p><p>In the fourth study, we decided to explore the effect of noise in a more ecological environment. To do so, we used a virtual reality tool that allowed to immerse the children in a virtual classroom environment. Children with and without ADHD were then assessed, being immersed in a classroom, with a continuous performance task (CPT) presented on the blackboard while several auditory and visual realistic distracters emerged during the test. Children performed the task with and without white noise exposure as well as a neuropsychological assessment. In the fifth study, we used the virtual classroom to investigate noise effect on interference control. Children with and without ADHD were submitted to a bimodal virtual reality Stroop (with auditory and visual target stimuli) and to a neuropsychological assessment. Finally, in a last study, we explored the effect of noise in consecutive young adults. Immersed in the virtual classroom, they were submitted to the CPT task with and without white noise. ADHD questionnaires and a neuropsychological assessment were also undertaken.<p><p>To end this thesis, we will discuss to what extent our studies allowed going one step further in the investigation of “on what, with whom, when and where” noise can be beneficial. We will discuss all our studies and results in the light of the theories and findings exposed in the Introduction. Finally, we will comment the clinical validation of these results.<p><p><p> / Doctorat en Sciences Psychologiques et de l'éducation / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Notre motricité s’adapte plus ou moins facilement aux changements liés, à l’environnement et à l’évolution de nos capacités au cours de nos expériences, de nos apprentissages et de l’avancée dans l’âge. Nous nous efforçons alors de trouver des solutions optimales, pour être plus performants, plus efficaces. Le couplage perception-action est à la base de l’organisation du contrôle moteur. L’Homme perçoit à travers plusieurs systèmes sensoriels des informations intrinsèques, en provenance de l’état du corps lui-même, et des informations extrinsèques, issues de l’environnement. Ces informations sont mises au service du mouvement et des actions de la vie quotidienne à travers les processus cognitivo-moteurs : de prédiction, d’estimation et de planification motrice. Interroger ces mécanismes chez des personnes âgées fragilisées par l’apparition de troubles cognitifs légers en lien avec la maladie d’Alzheimer, permet de mieux comprendre leur capacité d’adaptation et de compensation face à ce vieillissement. Il s’agit par ailleurs de maintenir et de renforcer ces capacités par l’enrichissement réfléchi de l’environnement de stimulation de la personne âgée. Ces interventions préventives représentent un intérêt majeur pour la préservation de l’indépendance fonctionnelle des personnes âgées vulnérables. Ces travaux de thèse proposent le développement d’outils permettant la stimulation et le renforcement des processus cognitivo-moteurs. Il s’agit d’engager le couplage perception-action à travers des exercices moteurs implicites favorisant l’acquisition de nouveaux apprentissages et le renforcement des processus d’adaptation et de compensation au cours de l’évolution de la maladie. / To write, take, walk, talk is a part of our daily. Our motor ability is used to change depending on our environment and our skill, acquired thanks to our experience, learnings, and according to our age. We strive to find optimal solutions, to be more performants, more efficient. But we must be able to discern to act well and act to better discern. This « perception-action » coupling is the basis of the organization of motor control. Human can discern through several sensory systems (Visual, auditory, proprioceptive) intrinsic informations, coming from his own body, and extrinsic informations, from his environment. All of these informations are in the service of the movement and actions of daily life through the cognitivo-motor processes: of prediction, estimation and motor planning. To question these processes in aged people, weakened by mild cognitive impairment related to Alzheimer's disease, first allow to better understand their adaptation and compensatory capacities faced to this pathological aging. These preventive interventions represent a source of major interest, especially in the preservation of functional independence of vulnerable old people.These works of thesis propose development of tools for stimulating and strengthening cognitive-motor processes. It is clearly about engaging the perception-action coupling through implicit motor exercises benefiting the acquisition of new training and strengthen the process of adaptation and compensation during the progression of Alzheimer’s disease. So many of these processes stimulation exercises will be presented to better know the components relates to the action.

Les développements récents de la réalité virtuelle font du travail collaboratif assisté par ordinateur un outil prometteur et flexible. Il est en effet aujourd’hui possible, de représenter les données ainsi que les utilisateurs eux-mêmes de manière vivante dans les environnements virtuels collaboratifs (EVC). Les EVC se définissent comme des mondes virtuels distribués, générés par ordinateur, dans lesquels les utilisateurs peuvent se rencontrer, communiquer et interagir entre eux, mais aussi avec des données et des objets 3D. Les utilisateurs peuvent être éloignés physiquement, parler des langues différentes et utiliser des systèmes informatiques hétérogènes tout en collaborant malgré tout au sein d’un EVC. L’objectif principal des EVC est de proposer une collaboration fluide entre plusieurs utilisateurs. Ceci implique de prendre en charge un nombre considérable d’échanges, de communications et de négociations mais également de permettre des activités collaboratives. Par ailleurs, il est nécessaire de proposer des techniques d’interaction ainsi que des moyens pour bien prendre conscience de tout ce qui se passe dans l’environnement. Afin de préserver ces différents aspects dans la conception des EVC, nous nous intéressons à quatre facteurs essentiels : l’immersion, la conscience, la communication et l’intuitivité. Ces facteurs sont déterminants pour le succès des systèmes virtuels collaboratifs. En tenant compte des quatre facteurs cités cidessus, nous proposons et évaluons de nouvelles métaphores pour la navigation et la manipulation afin d’améliorer et d’enrichir les techniques d’interactions dans les EVC. Premièrement, nous proposons et évaluons un ensemble de trois métaphores de navigation pour explorer un environnement à plusieurs : indiquer un chemin en dessinant des flèches, illuminer un chemin à suivre et orienter une boussole pour montrer une direction. Ces métaphores peuvent être implémentées dynamiquement et utilisées directement dans n’importe quels environnements. Nos résultats révèlent que ces métaphores de navigation réduisent considérablement le temps passé à chercher un chemin dans des contextes d’exploration collaborative. Par ailleurs, nous avons développé une technique de manipulation directe dédiée aux environnements virtuels immersifs. Cette technique, qui utilise sept points de contrôle, affranchit l’utilisateur de plusieurs difficultés souvent rencontrées telles que le tremblement de la main ou l’effet Heisenberg lors de la manipulation d’objets 3D dans un système de projection immersive. En réduisant le nombre de degrés de liberté de l’objet manipulé à l’aide de point de contrôle, notre technique permet à l’utilisateur de contrôler partiellement l’objet, rendant ainsi la manipulation d’objets volumineux plus aisée. Enfin, nous avons implémenté et évalué deux métaphores d'interaction dans une application de conception et d'aménagement de poste de travail industriel. En tenant compte des quatre facteurs cités ci-dessus, nous avons implémenté une application de conception de poste de travail pour trois principaux types d'utilisateurs : un utilisateur final, un ingénieur et un expert en ergonomie. Afin d'avoir un niveau d'immersion optimal et des interactions naturelles entre des utilisateurs, nous avons implémenté une configuration de système asymétrique pour chaque utilisateur. Chacun pouvait utiliser quelque métaphores de communication implicites qui étaient simples, naturelles, et pertinentes dans notre contexte collaborative. / Recent progress of the virtual reality technology gives the computer supported collaborative work a potential and flexible tool of vividly representing data as well as users themselves in collaborative virtual environments. Collaborative virtual environments have been defined as computer-based, distributed virtual worlds in which people can meet, communicate and interact with others, with data and 3D objects. People may be geometrically far from each other, speak different languages and use heterogeneous computer systems. The ultimate goal in developing collaborative virtual environments is to support a smooth collaboration between multiple users which involves considerable communication and negotiation, cooperative and collaborative activities, interaction techniques, and awareness process. Considering these aspects into the design of a collaborative virtual environment, we are interested in four main factors, including immersion, awareness, communication and naturalness. These factors greatly determine the success of a collaborative virtual system. From the need of improving and completing interaction techniques in CVEs considering the four preceding factors, in this research we propose and evaluate new metaphors for 3D navigation and manipulation techniques. The first contribution of this research is to propose and evaluate a set of three navigation metaphors in a collaborative exploration context, including drawing directional arrows, lighting up path to follow, and orientating a compass to show a direction. These navigation metaphors can be dynamically implemented and used without constraints in any 3D virtual environments. The empirical result of our experiment revealed that these navigation metaphors considerably reduced wasted time in a wayfinding task of a collaborative exploring scenario. We have developed, in the second part of this research, a direct manipulation technique in immersive virtual environments. This manipulation technique deals with some difficulties the user often encounters such as hand jitter or Heisenberg effects while manipulating 3D objects in immersive projection systems. By dividing the number of degrees of freedom of the manipulated object into each handle of our tool, our technique enables a user to partially control the object, making the manipulation of large objects easier in immersive virtual environments. The last contribution of this research is the implementation and evaluation of two interaction metaphors in a digital mock-up application. Taking into account the four factors including immersion, awareness, communication and naturalness, we have built a workstation design application for three main users: an end-user, a design engineer and an ergonomics expert. In order to have an optimal immersion for the whole application and natural interaction between them, we have implemented an asymmetric system setup at each user's site. Each user could use some implicit communication metaphors which were simple, natural and still relevant in our collaborative context.

La pléthysmographie pénienne est actuellement considérée comme la méthode objective la plus rigoureuse pour déterminer la présence d’intérêts sexuels déviants. Malgré leur importance dans l’évaluation, plusieurs questionnements demeurent quant au contenu des stimuli sexuels devant être utilisés. Cette thèse présente deux articles empiriques qui visent à évaluer la faisabilité du développement de stimuli idiosyncrasiques sur la base des caractéristiques morphologiques et la pertinence de leur ajout à une banque de stimuli standardisés dans le cadre de l’évaluation des intérêts sexuels. Une première étude, effectuée auprès d’hommes n’ayant pas de problématique sexuelle, vise à décrire le processus de création de personnages générés par ordinateurs (PGO) idiosyncrasiques et à évaluer leur capacité à générer des profils d'excitation sexuelle correspondant aux intérêts sexuels des participants. Une deuxième étude se penche sur la comparaison d’hommes ayant ou non adopter des comportements sexuels à l’égard de mineurs quant à leur capacité à identifier les caractéristiques qu’ils considèrent sexuellement attirantes et à les transposer sur des PGO dits idiosyncrasiques. Elle vise aussi à comparer les profils de réponses érectiles ainsi que la capacité de discrimination de stimuli auditifs, de personnage standardisés et de la combinaison de personnages standardisés et idiosyncrasiques Globalement, les résultats présentés illustrent l’importance du développement de méthodologies permettant d’identifier les caractéristiques idiosyncrasiques associées à l’attirance sexuelle. Ils présentent par ailleurs des résultats mitigés quant au développement et à l’utilisation de personnages idiosyncrasiques sur la base des caractéristiques morphologiques pour les participants des deux groupes. Ce projet exploratoire présente les avantages prometteurs reliés à la malléabilité des personnages générés par ordinateur pour développer une meilleure compréhension et une évaluation plus précise des intérêts sexuels. / Penile plethysmography is currently considered the most rigorous objective method for determining the presence of deviant sexual interests. Despite its importance in evaluating these interests, several questions remain about the content of the sexual stimuli that should be used or that are being used. This thesis presents two empirical articles examining the feasibility of developing idiosyncratic stimuli on the basis of morphological characteristics, and the relevance of their addition to a standardized stimulus bank being used to evaluate sexual interests. A first study, conducted with men who did not have a sexual problem, aims to describe the process of creating idiosyncratic computer generated characters (CGCs) that correspond to the specific sexual interests of participants, and to evaluate their ability to generate profiles of sexual arousal. A second study aims at comparing males with sexual behavior towards minors to those without on their ability to identify characteristics that they consider sexually attractive and transpose them on so-called idiosyncratic CGCs. It also attempts to compare the profiles of erectile responses, as well as their ability to discriminate between auditory stimuli, standardized characters, and the combination of standardized and idiosyncratic characters. Overall, the results presented illustrate the importance of developing methodologies that enable the identification of idiosyncratic characteristics associated with sexual attraction. They display moderate results, for participants in both groups, as to the development and use of idiosyncratic characters on the basis of morphological characteristics. This exploratory project presents promising advantages for the malleability of computer generated characters in developing a better understanding and a more accurate assessment of sexual interests.

Les illusions surprennent, amusent et émerveillent. Si parmi les intentions esthétiques du créateur, se trouve l’objectif de provoquer chez le spectateur des interrogations face à sa perception de la réalité quotidienne, alors les illusions peuvent devenir un atout essentiel dans la création artistique.Par ailleurs, le domaine de la réalité virtuelle et mixte, avec ses technologies numériques d’immersion et d’interaction, offre de nouvelles possibilités pour « transporter » le spectateur dans des mondes inhabituels, imaginés par les artistes.Ainsi, à partir de mon double intérêt pour les illusions et la réalité virtuelle et mixte, j’ai été amenée à développer une recherche-création sur les nouvelles formes artistiques d’illusion. Inspirée de la méthodologie complexe d’Edgard Morin, j’ai exploré théoriquement et pratiquement l’espace des illusions entre le réel et le virtuel (IRV), afin d’identifier et de créer ces nouvelles formes artistiques émergeant de la synergie des relations entre le spectateur, l’œuvre et l’artiste. J’ai composé ma propre palette de création d’IRV, qui parcourt les trois frontières : celle entre le réel et le virtuel, celle entre le réel et l’illusion, et enfin celle entre le virtuel et l’illusion. Et j’ai clarifié ma démarche artistique émergeant de cette recherche : viser à l’exploration de nouvelles expériences d’illusions entre le réel et le virtuel, afin d’atteindre de plus grandes profondeurs d’illusion et de présence dans l’expérience proposée au spectateur. Je me rapproche alors de ce que je nomme la survirtualité, le virtuel étant un merveilleux moyen pour imaginer, rêver des mondes d’illusions imbriquées. / Illusions surprise, amuse and amaze. If among the aesthetic intentions of the creator is the objective of raising questions in the spectator's mind about her own perception of everyday reality, then illusions can become an essential asset of artistic creation. Furthermore, we observe that the field of virtual and mixed reality, with its digital technologies of immersion and interaction, provides new possibilities to "transport" the spectator in unusual worlds, imagined by the artists. Thus, from my double interest in illusions and virtual and mixed reality, I was led to develop a research-creation on new artistic forms of illusion. Inspired from Edgard Morin's method of complexity, I theoretically and practically explored the space of illusions between the real and the virtual (IRV), to identify and create these new art forms emerging from the synergy of the relationship between the spectator, the artistic work and the artist. I composed my own palette for the creation of IRV, which covers the three borders: the one between the real and the virtual, the one between the virtual ant the illusion, and finally the one between the virtual and the illusion. I thus clarified my artistic approach emerging from this research: aiming at the development of experiments nesting several levels of illusions of reality, with the help of real and virtual apparatuses, and striving to explore illusions unique to the virtual, to achieve deeper illusion and presence in the experience offered to the spectator. I can then go closer to what I call the survirtuality, the virtual being a wonderful way to imagine, to dream worlds of nested illusions.

La sobriété énergétique du bâti devient aujourd’hui un élément clé en phase de conception. L’intégration en amont d’outils numériques, notamment la réalité virtuelle (RV). Nous a conduit, dans cette recherche, à nous concentrer sur les résultats de simulations thermiques visualisées dans un environnement virtuel. La contribution est portée sur la représentation et la perception dans un EV de ces données issues de simulation. Nous nous limitons à la caractérisation de l’efficacité énergétique en processus de conception. Cette étude vise la prédiction des performances thermiques dans des systèmes de réalité virtuelle. Les problématiques de formats de données et de flux de travail entre la modélisation classique CAO (Conception Assistée par Ordinateur), les simulations thermiques, et la visualisation immersive sont également traitées. Il existe plusieurs outils logiciels dédiés à la représentation de simulations thermiques en EV et le premier enjeu de ces travaux fut de sélectionner l’outil approprié. De nombreux modeleurs CAO, logiciels de simulation thermique et outils de RV sont disponibles ; ils diffèrent notamment par leurs approches (fonctionnalités et environnement logiciel). La problématique d’interopérabilité (formats d’échange entre les outils logiciels) requiert de bâtir un flux de travail structuré. Les difficultés d’intégration entre outils CAO et outils de simulation, et les barrières au transfert vers des systèmes de réalité virtuelle sont également décrits. Il est apparu pertinent d'utiliser le Building Information Model (BIM) de plus en plus utilisé parmi les acteurs de l’architecture, ingénierie et construction (AIC). Puis nous avons poursuivi par l’évaluation des tendances actuelles en matière de représentation de données thermiques issues de simulation dans un EV, par la création de méthode de transfert de données de sorte à les intégrer au flux de travail. Après un état de l’art sur la simulation thermique et une évaluation des travaux connexes, nous décrivons l'application, la méthode et les outils pour parvenir à nos objectifs. Une proposition de procédé de transfert de données et de présentation de données en EV est formulée et évaluée. Le flux d’échanges de données s’effectue en trois phases, de sorte à optimiser les passages entre la CAO, le calcul thermique et la réalité virtuelle. La représentation des données dans l’EV est réalisée grâce à une visualisation immersive et interactive. Une expérimentation a été conduite de sorte à évaluer des sujets : Le scénario consistait en une visualisation interactive de données thermiques selon 4 modalités en environnement virtuel. L’interface développée pour l’interaction a été voulue intuitive et conviviale. L’application contient un modèle 3D réaliste du projet (salle Gunzo) dans deux configurations : état actuel et état rénové. Les données thermiques sont restituées selon plusieurs métaphores de représentation. L’expérimentation développe une approche qui associe au scénario de rénovation virtuelle une configuration matérielle/logicielle. Les résultats obtenus se concentrent sur la visualisation, l'interaction et le retour subjectif des utilisateurs. Quatre métaphores de visualisation sont testées et leur évaluation porte notamment sur deux critères : leurs capacités à restituer les résultats de simulation thermique ; le degré d’interaction et la perception de l’utilisateur des impacts de ses actions. L’évaluation subjective révèle les préférences des utilisateurs et montre que les métaphores de représentation ont une influence sur la précision et l’efficience de l’interprétation des données. Ces travaux montrent que les techniques de représentation et de visualisation de données de simulation ont un effet sur la pertinence de leur interprétation. La méthode décrite spécifie les modalités de transfert de la donnée depuis la phase conception jusqu’aux outils et systèmes de RV. Sa souplesse lui permet d’être transposée à tout type de projet (…) / The importance of energy efficiency as well as integration of advances in sustainable buildingdesign and VR technology have lead this research to focus on thermal simulation results visualized in avirtual environment (VE). The emphasis is on the representation of thermal building simulation (TBS)results and on the perception of thermal data simulated in a VE. The current application of the designprocess through energy efficiency in VR systems is limited mostly to building performance predictionsand design review, as the issue of the data formats and the workflow used for 3D modeling, thermalcalculation and VR visualization.Different applications and tools involved to represent TBS in VE are become the challenge ofthis work. Many 3D modeller, thermal simulation tools and VR tools are available and they are differ intheir function and platform. Issues of data format exchange, appropriate tools and equipments from thissituation require an interoperability solution that needs to be structured in a workflow method.Significances and barriers to integration design with CAD and TBS tools are also outlined in order totransfer the model to VR system. Therefore, the idea then is to use Building Information Model (BIM)extensively used in Architecture, Engineering and Construction (AEC) community. It then continued toevaluate the current trends for TBS representation in VE, to create data transfer method, and tointegrate them in the workflow. After a review in thermal simulation and an evaluation of related works,we specify the application, method and tools for our objectives.An application of a method of data transfer and presentation of data in VE are formulated andtested. This effort conduct using a specific data workflow which performed the data transfer through 3phases. This relies on the smooth exchange of data workflow between CAD tools, thermal calculationtools and VR tools. Presentation of data in VE is conducted through immersive visualization andintuitive interaction. An experiment scenario of a thermal simulation in VR system was created tointeractively visualize the results in the immersion room and tested by some respondents. The systeminclude with friendly interface for interaction. It presents a realistic 3D model of the project (Gunzoroom) in existing condition and renovated version, and their TBS results visualized in somevisualization metaphor. In the experiment, the method which bundled in an application brings togetherwithin a couple of virtual scenario and a software/hardware solution. The obtained results concentrateon visualization, interaction and its feedback. Some visualization metaphor are tested and evaluated topresent more informative TBS results where the user can interact and perceive the impact of theiraction.Evaluation of the application prototype showed various levels of user satisfaction, andimprovements in the accuracy and efficiency of data interpretation. The research has demonstrated it ispossible to improve the representation and interpretation of building performance data, particularly TBSresults using visualization techniques. Using specific method, the data flow that starts from the designprocess is completely and accurately channelled to the VR system. The method can be used with anykind of construction project and, being a flexible application, accepts new data when necessary,allowing for a comparison between the planned and the constructed.

Nous présentons une refondation théorique de la réalité virtuelle. Celle-ci est marquée par la conviction profonde de définir la réalité virtuelle comme une expérience médiatisée capable de susciter un sentiment de présence. Ce dernier est défini comme le sentiment authentique d’exister dans un monde autre que le monde physique où le corps se trouve. Nous proposons un éclairage nouveau et global sur le sentiment de présence. Cet éclairage consiste en une approche unifiée de la présence prenant en compte des considérations technologiques, psychologiques et écologiques. Nous avons élaboré un modèle qui identifie les processus menant au sentiment de présence. Selon notre modèle, deux phases inconscientes de jugement conditionnent l’émergence de la présence. Le premier jugement concerne la crédibilité de l’environnement, celle-ci dépend de la satisfaction des attentes intellectuelles et perceptives de l’utilisateur. Le deuxième jugement vise la crédibilité de l’expérience. Nous considérons que ce jugement est positif si un maximum des affordances perçues dans l’environnement est assumé, c’est-à-dire réalisable par l’intermédiaire des schémas d’interaction proposés à l’utilisateur. Nous avons mené une phase d’expérimentations pour valider la pertinence et la cohérence de notre modèle. Notre modèle a de multiples implications. Nous considérons par exemple qu’il peut constituer une grille d’analyse intéressante pour les jeux vidéo. De plus, il incite les concepteurs d’applications en réalité virtuelle à penser en terme d’affordances. Ce dernier point implique donc de faire entrer l’utilisateur très tôt dans la boucle de conception de l’application. Notre vision globale de la réalité virtuelle et de la présence a été mise en pratique notamment lors de la conception de dispositifs de réalité virtuelle transportables et à bas coûts. Sur la base de ce cadre théorique nous présentons un framework de conception d’applications en réalité virtuelle. Puisque l’objectif est la crédibilité et non le réalisme, nous nous intéressons à la réalité perçue de l’environnement et non pas à sa réalité physique. C’est pourquoi, le point de départ de notre framework consiste en un socle de connaissances sur la cognition humaine. Cette base de connaissances sert de vivier d’idées pour les quatre piliers sur lesquels peut s’appuyer le concepteur d’applications en réalité virtuelle. Ces piliers sont l’immersion, l’interaction, les émotions et un quatrième regroupant la boucle sensori-motrice et la multimodalité. Concernant le pilier immersion nous proposons un nouvel algorithme pour le calcul de la réverbération sonore dans un environnement complexe et dynamique. Notre méthode repose sur l’algorithme existant du lancer de frustum mais propose deux optimisations. La première exploite le socle de connaissances sur la cognition humaine pour déterminer une sphère d’acuité sonore. Celle-ci nous sert de cadre pour lancer les frusta depuis l’auditeur et non depuis les sources sonores. Cette deuxième optimisation réduit le nombre de calculs / We present a new theoretical context for virtual reality: virtual reality is defined as a mediated experience which is able to generate a feeling of presence. The latter is delimited as the genuine feeling to exist in a different world than the physical world where the body is located. We propose a new and comprehensive light on the feeling of presence through a unified approach of presence with technological, psychological and ecological considerations. We have developed a model which explains the processes leading to presence. According to our model, two unconscious stages of judgment govern the emergence of presence. The first judgment refers to the credibility of the virtual environment. The latter depends on the satisfaction of intellectual and perceptual user’s expectation. The second judgment deals with the credibility of the experience and is positive if most affordances perceived in the virtual environment are taken up, that means achievable with the interaction schemes offered to the user. We have conducted a study to assess the relevance and the consistency of our model. This model has some interesting repercussions like to be an analytical grid for video games. Moreover, it suggests to virtual reality developers that they should think in terms of affordances. This last idea involves to take into consideration the user very early in the design loop of the virtual reality experience. Our whole conception of virtual reality and presence has been put in practice during the design of low-cost ans easily transportable virtual reality systems. Based on this theoretical content we introduce a virtual reality application framework. Since the objective is the credibility, and not the realism of the environment and of the experience, we take an interest in the perceptual reality and not in its physical reality. This is why the starting point of our framework is a knowledge base on human cognition. The latter act as an idea pool for the four inter-related technical and psychological pillars upon which virtual reality developers can lean on. These pillars are immersion, interaction, emotions and a fourth one including the sensori-motor loop and the multimodality. Concerning the immersion pillar we introduce a new algorithm to compute sound reverberation in complex and dynamic virtual environment. Our method relies on the existing algorithm called frustum tracing but we provide two optimizations. The first one makes the most of the knowledge base on human cognition in order to work out a sphere of sound acuity. This information acts as a template in order to shoot the frusta from the listener and not from sound sources. This second optimization reduces the number of computations

Avec cette génération d'appareils, la réalité virtuelle (RV) s'est réellement installée dans les salons des utilisateurs finaux. Ces appareils disposent de 6 degrés de liberté de suivi, ce qui leur permet de se déplacer naturellement dans les mondes virtuels. Cependant, pour une locomotion naturelle dans le virtuel, il faut un espace libre correspondant dans l'environnement réel. L'espace disponible est souvent limité. Les objets de la vie quotidienne peuvent rapidement devenir des obstacles pour les utilisateurs de RV s'ils ne sont pas éliminés. Les systèmes actuellement disponibles n'offrent qu'une aide rudimentaire pour résoudre ce problème. Il n'y a pas de détection d'objets potentiellement dangereux. Cette thèse montre comment les obstacles peuvent être détectés automatiquement avec des caméras d'imagerie à distance et comment les utilisateurs peuvent être avertis efficacement de leur présence dans l'environnement virtuel. 4 métaphores visuelles ont été évaluées à l'aide d'une étude des utilisateurs. / With this generation of devices, virtual reality (VR) has actually made it into the living rooms of end-users. These devices feature 6 degrees of freedom tracking, allowing them to move naturally in virtual worlds. However, for a natural locomotion in the virtual, one needs a corresponding free space in the real environment. The available space is often limited. Objects of daily life can quickly become obstacles for VR users if they are not cleared away. The currently available systems offer only rudimentary assistance for this problem. There is no detection of potentially dangerous objects. This thesis shows how obstacles can be detected automatically with range imaging cameras and how users can be effectively warned about them in the virtual environment. 4 visual metaphors were evaluated with the help of a user study.

Les technologies issues du domaine du jeu vidéo intègrent de nouveaux traitements en santé mentale. La complexité de ces innovations connectées bouleverse le rôle des patients et des thérapeutes et induit la mise en place de nouveaux processus dans les épisodes de soin. Le conflit opposant les notions de protection et de contrôle au concept du développement du pouvoir d’agir des patients situe la problématique au cœur de la thérapie par avatar (TA). Sous le prisme de l’approche systémique et plus spécifiquement de l’approche du design participatif, ce mémoire pose la question des effets du design de la TA sur ses deux catégories d’utilisateurs; les patients et les cliniciens. Les difficultés d’accès au terrain ont limité la cueillette au seul point de vue des cliniciens, et non pas à celui des designers impliqués dans la TA. L’étude de cas de la recherche du Dr Dumais (2018) a mis en lumière la différence de perception épistémologique des cliniciens à propos du concept d’une approche de design autre que technologique. L’analyse des données résultant de la revue de littérature et la comparaison entre les impacts du design technologique et l’approche de design participatif ont montré le niveau d’efficacité de la réalité virtuelle comme moyen thérapeutique. La modélisation du fonctionnement de la TA a fait émerger la dynamique du levier qui module favorablement le pouvoir d’agir du patient participant, ce processus s’apparentant au design participatif. Les propriétés actuelles de la TA ouvrent à des recherches futures où l’intégration d’une approche participative à toutes les étapes du processus de la TA en vérifieraient la pertinence à plus grande échelle. D’autant plus que les directives institutionnelles, dont le plan d’action en santé mentale, demandent la reconnaissance du patient comme partenaire des soignants et acteur de son rétablissement. / Technologies from the video game field are integrating new mental health treatments. The complexity of these connected innovations changes the role of patients and therapists and induces the implementation of new processes in episodes of care. The conflict between the concepts of protection and control and the concept of the development of patients' power to act places the problem at the heart of AT. Under the prism of the systemic approach and more specifically of the participative design approach, this dissertation raises the question of the effects of avatar therapy (AT) design on its two categories of users; patients and clinicians. Difficulties in accessing the field limited the collection to the clinicians' point of view only, and not to that of the designers involved in AT. Dr Dumais' research case study (2018) highlighted the difference in epistemological perception by clinicians about the concept of a design approach other than technological. The analysis of the data resulting from the literature review and the comparison between the impacts of technological design and the participatory design approach showed the level of effectiveness of virtual reality as a therapeutic means. Modeling the functioning of AT has brought to light the dynamic of the lever which favorably modulates the acting power of the participating patient, this process being akin to participatory design. The current properties of AT open to future research where the integration of a participatory approach at all stages of the AT process would verify its relevance on a larger scale. Especially since the institutional guidelines, including the mental health action plan, require recognition of the patient as a partner of caregivers and actor of his recovery.