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

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet pluridisciplinaire, le projet DRAMA, qui consiste à générer des scènes virtuelles 3D à partir des descriptions contenues dans les textes théâtraux. L'un des objectifs de ce projet consiste à simplifier au maximum la tâche des utilisateurs finaux en leur offrant un outil simple, rapide, et efficace. Ainsi, la technique adoptée dans cette étude est axée sur la modélisation déclarative d'environnements virtuels qui s'appuie sur trois phases (description, génération et prise de connaissances). La phase de description permet au concepteur de décrire l'environnement à partir d'un ensemble de propriétés, interprétées en un ensemble de contraintes destinées à un système de génération qui produit un ou plusieurs environnements virtuels solutions.Dans le cadre de ce projet DRAMA, des nouvelles méthodes de balisage ont été proposées afin de détecter les éléments essentiels pour la création d'une pièce théâtrale, notamment les informations sur les placements d'objets. Par ailleurs, les utilisateurs peuvent, aussi, lancer des requêtes au niveau du texte à partir de ces balises. Les propriétés sur les placements seront traduites en contraintes spatiales grâce aux données initialement stockées dans une base de connaissance qui utilise le langage XML. Une technique adoptant la méthode des métaheuristiques est ensuite utilisée pour la résolution des contraintes de placements obtenues précédemment. La gestion des propriétés physiques des objets (collision, gravité, friction) a été aussi gérée à partir d'un moteur physique. À la fin, les scènes solutions finales seront proposées à l'utilisateur, en utilisant un moteur de rendu 3D. / This thesis is part of a multidisciplinary project, the DRAMA project, which attempts to generate 3D virtual scenes from the descriptions which are obtained from theatrical text. This project aims to simplify, as soon as possible, the tasks of the end-users by providing simple, fast, and effective tools. Thus, the technique used in this study is focused on the declarative modeling of virtual environments that is based on three phases (description, generation and management of knowledge). The description phase allows the designer to describe the environment from a set of properties, interpreted as a set of constraints for a generation system which produces one or several virtual environments solutions. This project, new tagging methods have been proposed to detect essential for the creation of scene, including information on the placement of objects. In addition, users can also run queries in the text from these tags. Placement properties are translated into spatial constraints with the data originally stored in a knowledge base that uses XML. A technique adopting the method of metaheuristics is then used for solving constraints. The object physical properties (collision, gravity, friction) were also managed from a physics engine. At the end, the finals scenes solutions were be proposed to the user, using a 3D rendering engine.

La thèse traite du problème de la reconnaissance des gestes avec des accents particuliers orientés vers la modélisation des trajectoires de mouvement ainsi que vers l’estimation de la variabilité présente dans l’exécution gestuelle. Les gestes sont acquis dans un scénario typique pour la vision par ordinateur qui approche les particularités des surfaces interactives. On propose un modèle flexible pour les commandes gestuelles à partir d’une représentation par courbes splines et des analogies avec des éléments de la théorie d’élasticité de la physique classique. On utilise les propriétés du modèle pour la reconnaissance des gestes dans un contexte d’apprentissage supervisé. Pour adresser le problème de la variation présente dans l’exécution des gestes, on propose un modèle qui mesure dans une manière quantitative et objective les tendances locales que les utilisateurs sont tentés d'introduire dans leurs exécutions. On utilise ce modèle pour proposer une solution à un problème reconnu comme difficile dans la communauté : la segmentation automatique des trajectoires continues de mouvement et l’identification invariante a l’échelle des commands gestuelles. On démontre aussi l’efficacité du modèle pour effectuer des analyses de type ergonomique pour les dictionnaires de gestes. / We address in this thesis the problem of gesture recognition with specific focus on providing a flexible model for movement trajectories as well as for estimating the variation in execution that is inherently present when performing gestures. Gestures are captured in a computer vision scenario which approaches somewhat the specifics of interactive surfaces. We propose a flexible model for gesture commands based on a spline representation which is enhanced with elastic properties in a direct analogy with the theory of elasticity from classical physics. The model is further used for achieving gesture recognition in the context of supervised learning. In order to address the problem of variability in execution, we propose a model that measures objectively and quantitatively the local tendencies that users introduce in their executions. We make use of this model in order to address a problem that is considered hard by the community: automatic segmentation of continuous motion trajectories and scale invariant identification of gesture commands. We equally show the usefulness of our model for performing ergonomic analysis on gesture dictionaries.

Le sentiment de présence, but ultime de la réalité virtuelle, peut être atteint en stimulant ces quatre "piliers" que sont l'immersion, l'interaction, le maintien de la boucle action-perception et les émotions. Notre objectif est de proposer des méthodes visant à améliorer ce sentiment en s'intéressant plus particulièrement à la perception visuelle. Dans cette optique, nous proposons tout d'abord une solution appliquant le rendu stéréoscopique sur carte graphique. Traditionnellement effectué en deux passes, ce rendu se fait maintenant en une passe, grâce aux shaders et au regroupement de certaines phases de calculs. Nous étendons ce processus de rendu aux tout récents écrans auto-stéréoscopiques nécessitant plus de deux vues, améliorant d'autant plus les temps de calcul. Pour assurer l'immersion et l'interaction, voire l'émotion, nous avons aussi cherché à diminuer la fatigue oculaire induite par les images stéréoscopiques, en ajoutant un flou de profondeur de champ. Ce flou, obtenu en temps réel grâce aux shaders, permet également d'inviter l'observateur à focaliser son attention sur des objets précis au lieu de laisser son regard errer. Enfin, un objectif pour obtenir le sentiment de présence est de faire croire à l'utilisateur qu'il existe dans la scène virtuelle. Notre contribution à ce but, est d'intégrer de manière naturelle une représentation virtuelle de l'utilisateur. Pour cela, nous créons par visual hulls un avatar à l'aide de caméras. Finalement, cet avatar est employé pour illustrer la présence de l'utilisateur au travers de surfaces réfléchissantes virtuelles ou de la projection de son ombre / The feeling of presence is the ultimate goal of a virtual reality system. It can be achieved by stimulating its four pillars that are immersion, interaction, consistency of the action-perception loop and emotions. Our objective is submit methods which could increase this feeling of presence. We will especially focus on visual perception. First, we present a solution applying the stereoscopic rendering on GPU. Using the latest shaders extensions, we join the traditional two passes to a single that reduce redundant computation. Our method can also be applied on recent autostereoscopic screens which need about ten different view points. The second contribution refers to eyestrain caused when a user watches stereoscopic images during a long time. We propose to use the graphic cards to render, in real time, a blur on problematic areas thus the user will focus on the others. We also use blur to point out some objects of the virtual scene that we considerate as important and avoid to let user's eye wander. Finally, we propose a method to increase the presence of the user into the virtual environment. An avatar, based on images taken from several cameras and visual hull method, is first build. In a second stage, the avatar is integrated into the virtual scene so it seems natural to the user. Thus we use reflective surfaces like mirrors or virtual lights interactions like shadows

La question principale de cette thèse est la pertinence de l’utilisation d’humains virtuel pour l’enseignement de geste moteur. Une première étude explore la question de la faisabilité d’un apprentissage par l’imitation d’un humain virtuel. Pour ce faire, l’amélioration de performance de trois gestes de karaté par trois groupes s’entraînant dans différents environnements est évaluée. Une classe traditionnel de karaté, un enseignement par vidéo et un enseignement en réalitévirtuel sont comparé. Une seconde étude évalue l’influence d’une représentation de soi dans l’environnement virtuel sur la réalisation de la tâche d’apprentissage. Les participants à cette étude ont un retour visuel de leur action sous la forme d’un avatar cylindrique représenté dans un miroir de l’environnement virtuel. L’influence de cet avatar sur la tâche d’apprentissage est évalué de deux façon : 1) par l’évaluation externe de la performance 2) par le biais d’entretiens d’explicitation qui permettentd’obtenir le point de vue du participant. Ces deux études sont complétées par une troisième étude qui évalue un outil d’évaluation automatique de la performance. Cet outil est conçue dans le but d’éliminer les biais créés par un évaluateur humain. Un tel outil est nécessaire afin de pouvoir comparer les quatre environnements d’apprentissage présentés dans cette thèse ainsi que ceux qui seront créé dans le futur. En effet, seul un évaluateur automatique peut être parfaitement consistent sur toute la durée des études.En conclusion, ces études ont permit d’établir que l’apprentissage par l’imitation d’un humain virtuel est possible. En conséquence, l’utilisation d’humains virtuels pour l’enseignement de gestes moteurs est pertinente. Ces environnements peuvent être utiles à plusieurs fins. Ils peuvent servir d’environnements contrôles pour l’étude de l’apprentissage par imitation. Le protocole développé dans cette étude peut être utilisé dans une boucle itérative pour le développementde version subséquentes d’environnements virtuel ou d’accélérateurs d’entraînement virtuel. Ce protocole peut également être utilisé pour le développement de jeux vidéos actifs plus efficaces pour combattre la sédentarité et la crise mondiale d’obésité qui y est rattachée / The main question of that thesis is on the relevance of using virtual humans to teach complex motor skills. The first study explores the question of the feasibility of learning by imitation of a virtual human by comparing the improvement of the performance on three karate gestures for three groups, namely a traditional class, a video-based group and a virtual reality group. The second study investigates the influence on the learning task of having a self representation in the virtual environment. The participants have a feedback of their movements represented on a mirrored cylindrical gray avatar. The impact of that avatar on the learning task of the participants is assessed by two means. Performance evaluations are performed and give an external perspective on the learning. Evocation interview are also performed to get an insight of the learning task from the participants point of view. Finally, these two studies are completed by a third one investigating the possibility to have an automatic performance evaluator in order to reduce grading discrepancies generated by humans graders. Such a tool would be required to have an objective performance evaluation of all the participants in order to compare the four learning environments presented in that thesis and eventual further iteration of these environments. The conclusion our the studies presented in that thesis are that learning motor skills from the imitation of a virtual human is possible. Consequently, virtual learning environments for motorskills teaching are relevant. Furthermore, these environments can be used in various types of applications. They can be used as a study tool for standard and controlled investigation of teaching by demonstration. They can also be used in an engineering loop for the development of further learning environments and training accelerators. They also have a potential usage in the development of exergames in response to the international obesity crisis

Notre recherche s’inscrit dans le domaine du génie industriel et se positionne plus précisément dans le design. L’objet général de cette thèse est d’intégrer la Réalité Virtuelle immersive comme outil de représentation dans le processus de conception des produits nouveaux, afin d’améliorer la boîte à outils du designer, de le comparer et d’analyser son influence par apport aux outils de représentation Traditionnels (T) et Numériques (N), d’aide à la création et à la communication des idées utilisés en Design. Pour les outils T et N, nous analyserons plus particulièrement le dessin, la maquette physique et les logiciels de Conception Assisté par Ordinateur (CAO). Notre but est de proposer une méthode destinée à aider plus particulièrement deux acteurs de la conception (le designer et l’architecte) à mieux choisir leur outil de représentation durant le processus de design. Nous montrerons l’utilité d’intégrer la Réalité Virtuelle RV comme une nouvelle technologie à leur démarche de travail. Les expérimentations menées nous permettent ainsi de dégager les rapports de la RV dans le processus de design. Ainsi, de montrer : - une influence positive de la RV sur l’évaluation esthétique (selon la vision du designer) et technique (selon la vision des acteurs de la conception) du produit nouveau. - une meilleure compréhension de l’objet par les intervenants spécialistes (industriels, décideurs..) et les non-spécialistes (utilisateurs, consommateurs..). Notre recherche ouvre des perspectives pour élargir l’application de la RV dans d’autres projets et d’améliorer l’outil à travers de la naissance d’une série d’applications réservées au designer / Our research is in the field of industrial engineering and it is positioned specifically in the design. The general purpose of this thesis is to integrate the immersive Virtual Reality as a tool of representation in the process of new products design to enhance the toolkit of the designer, to compare and analyze its influence by providing the tools of traditional (T) and digital (N) and to support the creation and communication of ideas used in Design. For these tools of T and N, we will analyze in particular drawing, mock-up and software for computer aided design (CAD). Our goal is to propose a method to help especially the two actors of design (the designer and the architect) to choose the best tool for representation during the design process. We show the usefulness of integrating Virtual Reality VR technology as a new approach to their work. The experiments conducted allow us to identify the relationship of VR in the design process. Thus, to show: - A positive influence of VR on the aesthetic evaluation (according to the vision of the designer) and technology (according to the vision of those involved in design) of new product. - A better understanding of the subject specialists by stakeholders (industry, policy makers ...) and non-experts (users, consumers ...). Our research offers a potential to broaden the application of VR in other projects and improve the tool through the birth of a number of applications available to the designer

Cette thèse traite de l’utilisation des technologies de Réalité Virtuelle (RV) dans les activités de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Plus précisément, les travaux de recherche portent sur une approche pour la modification directe et interactive d’objets CAO, notamment adaptée aux processus de conception en industrie. Généralement, les logiciels de CAO requièrent des compétences (expérience et connaissance), à la fois sur les fonctionnalités même du logiciel et les représentations utilisées, ainsi que sur les objets CAO concernés (principalement sur leur historique de construction, savoir de quelle façon ils ont été construits). D’un autre coté, la RV apporte de nouveaux paradigmes d’interaction 3d, tels que l’immersion et la perception multi-sensorimotrice (stéréoscopie, audio 3d, haptique, etc.), et il apparaît nécessaire de disposer de middleware intelligents pour gérer les objets CAO dans ces Environnements Virtuels (EV) immersifs. De précédents travaux ont proposé un mécanisme d’édition implicite d’objets CAO permettant la modification du Graphe d’Historique de Construction (GHC) de ces objets à partir de la manipulation de la représentation visuelle 3d de ces objets. Basé sur un processus d’étiquetage des éléments de frontière (B-Rep), et couplé avec un moteur d’inférence, ce mécanisme décrit un chaînage arrière entre ces éléments de frontières et les opérateurs d’un GHC. Cependant, cette approche avait pour limite majeure de proposer un modèle particulier de GHC, ce qui l’empêchait d’être intégrée à des systèmes CAO fermés ou commerciaux tels que ceux utilisés dans l’industrie et en particulier l’industrie automobile. Notre première contribution consiste donc en la proposition d’un modèle et d’une architecture permettant de généraliser ce mécanisme de chaînage arrière à n’importe quel système CAO basé sur les représentations de type B-Rep et GHC. Pour ce faire, nous avons spécifié plusieurs structures d’encapsulation pour la gestion des opérateurs du GHC ainsi que de leurs paramètres, et des composants de B-Rep. Deuxièmement, le précédent étiquetage, désormais attaché à ces structures d’encapsulation et non plus aux éléments de B-Rep directement, a été étendu pour permettre un chaînage arrière multiple. Certains éléments de frontières peuvent en effet être le résultat de plusieurs opérateurs du GHC, être liés à plusieurs éléments "parents", et ainsi plusieurs décisions peuvent être inférées à partir de leur manipulation. Ces avancées rendent possible la modification directe et intuitive d’objets CAO déjà existants (i.e. via le parcours et l’analyse de base de données CAO précédemment créées), en analysant leur GHC et en remplissant nos structures avec les données nécessaires. De plus, le mécanisme de chaînage arrière multiple renforce la capacité du moteur d’inférence, à libérer les utilisateurs, et spécialement les non-experts, de connaissances trop complexes à propos des modèles CAO. Comme preuve de concept de notre modèle, nous présentons un exemple détaillé de notre approche sur le noyau géométrique de CATIA et montrons comment notre modèle permet d’envisager un nouveau concept d’interaction en revue de projet immersive : permettre aux participants de modifier directement les modèles CAO sans quelque interaction sur station de travail. / This thesis addresses the use of Virtual Reality (VR) technologies in the activities of Computer-Aided Design (CAD). More precisely, this research focuses on an approach for direct and interactive modifications of CAD objects, an approach which might be adapted to the conception process in industry. Usually, CAD software requires some skills (experience and knowledge), on the software’s functionalities and representations, as well as on CAD objects (principally on their design history, on the way they were built). Moreover, VR technologies bring new interactive paradigms of 3D interaction, such as immersion and multi-sensorimotor perception stereoscopy, 3D audio, haptics, and so on), and one needs intelligent middleware to manage CAD objects in these immersive Virtual Environments (VE). Some previous work proposed a mechanism allowing implicit edition of CAD objects, from the manipulation of their 3D visual representations. Based on a technique of Boundary Representations (B-Rep) elements labelling, and coupled with an inference engine, this mechanism describes a backward chaining of B-Rep elements towards the operators of a dedicated model of Constructive History Graphs (CHG). However, this approach had a major limitation: since it was based on a specific model of CHG, its integration within commercial CAD softwares used in industry (and especially in automotive industry) was far from obvious. Our first contribution is then to propose a data model and an architecture to generalize this backward chaining mechanism to any of CAD system based on B-Rep and CHG representations. In order to do that, we have designed several encapsulations structures, to manage CHG operators and their parameters, and the B-Rep components. Secondly, the previous labelling, now attached to these structures, has been extended to enable a multi backward chaining. Actually, some B-Rep elements may be the result of several CHG operators, and thus, several decisions may be inferred from their manipulation. These improvements make possible to have direct and interactive modifications of existing CAD objects by parsing their CHG to fill our structures with useful data. Moreover, the multi backward chaining mechanism reinforces the ability of the inference engine to free users, especially non-expert ones, from too complex understandings on CAD models. As a proof of concept of our model, we present an detailed example of our approach on the geometric kernel of CATIA and we show how one can consider new concepts of interaction during immersive project reviews: to allow participants to directly modify CAD objects without any interaction on desktop workstation.

Cette thèse vise à avoir une meilleure compréhension des mécanismes qui sous-tendent la perception visuelle spatiale, et plus particulièrement la perception de la distance égocentrique. Nous cherchons à déterminer les raisons qui font que la distance égocentrique est, en général, sous-estimée lorsque l’observateur est placé dans un dispositif de réalité virtuelle par rapport au monde réel. Dans une première étude, nous montrons que la présence d’indice visuels liés à la parallaxe du mouvement de la tête impacte le comportement de suivi de véhicule des conducteurs en simulateur de conduite de manière différente selon qu’elle est couplée à une vision stéréoscopique ou non. Dans la seconde étude, nous montrons que l’étude de la variabilité interpersonnelle peut se révéler très informative et conduit à penser que le phénomène de sous-estimation de la distance en réalité virtuelle n’est pas généralisable à tous les participants. Dans la troisième étude, par le biais d’un modèle d’identification de facteur de gains, nous proposons une méthode afin de distinguer l’effet des erreurs de perceptions de distance égocentrique de celui des erreurs de perception de la distance parcourue. Les résultats de ces études montrent que la variabilité inter-individuelle doit être prise en compte dans l’évaluation de la perception spatiale. Ils apportent de plus des éléments de preuve en faveur d’une utilisation de différents référentiels spatiaux dépendant de la tâche demandée et pouvant varier significativement d’un individu à l’autre. Ces résultats sont à prendre en compte dès lors qu’on cherche à généraliser au monde réel les résultats d’études effectuées grâce à la réalité virtuelle. / This thesis aims to better understand the mechanisms that underlie spatial visual perception, and more particularly the perception of egocentric distance. We seek to determine the reasons that egocentric distance is, in general, underestimated when the observer is placed in a virtual reality device in relation to the real world. In a first study, we show that the presence of visual cues related to the head motion parallax impacts the drivers behavior in driving simulator differently depending on whether it is coupled to a stereoscopic vision or not. In the second study, we show that the analyse of interpersonal variability can be very informative and leads us to believe that the phenomenon of underestimation of distance in virtual reality is not generalizable to all participants. In the third study, using a gain factor identification model, we propose a method to distinguish the effect of egocentric distance perceptual errors from the perception of distance traveled. The results of these studies show that inter-individual variability must be taken into account in the evaluation of spatial perception. In addition, its provide evidence for the use of different spatial referenceframe that depend on the task requested and can vary significantly from one individual to another. These results are to be taken into account when one seeks to generalize to the real world the results of studies carried out thanks to the virtual reality.

Les travaux entrepris dans le cadre de cette thèse de doctorat portent sur l'impact de différentes modalités perceptives et graphiques pouvant affecter l'expérience utilisateur en environnement virtuel immersif. Le positionnement de nos recherches s'inscrit dans un contexte où une majorité d’applications de réalité virtuelle reposent sur une reconduction de la vision à la première personne induisant un transfert naturel de nos mécanismes perceptifs. Cependant, il est fréquent que ces applications recourent à une représentation partielle, voire omettent l'intégration d'entités visuelles figurant la présence de l'utilisateur et limitant dès lors l'induction d'un sentiment d'incarnation au sein de l'environnement virtuel.Dans ce contexte, notre étude contribue à étendre les connaissances concernant l'influence du point de vue et de la fidélité visuelle des avatars sur l'expérience utilisateur. Sur un plan théorique, nos travaux proposent une articulation des notions de présence et d'incarnation au travers d'un méta-modèle reposant sur des intrications identifiées entre ces concepts lors de notre revue de littérature. Sur un plan expérimental, les trois études menées dans le cadre de nos recherches permettent d'identifier plusieurs facteurs impactant les sentiments de présence et d'incarnation, le comportement des utilisateurs ainsi que les performances en ce qui concerne la navigation et les interactions. Notre première expérimentation démontre la possibilité d'avoir recours au point de vue à la troisième personne en réalité virtuelle tout en conservant un sentiment d'incarnation élevé. Nos résultats permettent également d'identifier les potentialités octroyées par les points de vue à la première et à la troisième personne en matière de perception, de navigation et d'interaction. Nous avons conduit par la suite des études portant sur la fidélité visuelle qui démontrent l'impact positif de la similarité entre l'apparence des utilisateurs et celle de leur avatar sur l'évaluation de l'attractivité des modèles et sur le processus de sélection de personnages. Enfin, les résultats de notre troisième expérimentation démontrent l'impact positif de la véracité des avatars sur le sentiment d'incarnation, ainsi que son effet sur l'expérience subjective et le comportement des utilisateurs en environnement virtuel immersif. / The work undertaken in this doctoral thesis focuses on the impact of different perceptual and graphical modalities that can affect user experience in immersive virtual environment. Our research takes position in a context where a majority of virtual reality applications are based on a first-person perspective leading to a natural transfer of our perceptual mechanisms. However, these applications often use partial representation or even omit the integration of visual entities representing the presence of the user and thus limiting the induction of a sense of embodiment within the virtual environment.In this context, our study contributes to expanding the knowledge concerning the influence of perspective and avatar visual fidelity on user experience. On a theoretical level, our work proposes an articulation of the notions of presence and embodiment through a meta-model based on intrications identified between these concepts during our literature review. On an experimental level, the three studies conducted as part of our research make it possible to identify several factors impacting the sense of presence and embodiment, user behavior and performance in terms of navigation and interaction. Our first experiment demonstrates the possibility of using a third-person perspective in virtual reality while maintaining a high sense of embodiment. Our results also make it possible to identify the potentialities enabled by first- and third-person in terms of perception, navigation and interaction. Afterward, we conducted studies on visual fidelity that demonstrate the positive impact of the similarity between users' appearance and that of their avatar on the evaluation of models' attractiveness and on the character selection process. Finally, the results of our third experiment demonstrate the positive impact of avatars' truthfulness on the sense of embodiment, as well as its effect on the subjective experience and behavior of users in immersive virtual environment.

Les objets connectés ont aujourd’hui pénétré les foyers et, poussés par une société tournée de plus en plus vers le bien-être, ces capteurs mesurent et proposent dorénavant une grande variété de données physiologiques. L’arrivée à maturité des technologies de la réalité virtuelle, couplée avec l’avènement des objets connectés, permet et favorise dès lors de nouvelles perspectives dans la proposition d’expériences immersives enrichies. De nombreux travaux dans le domaine de la réalité virtuelle rapportent l’exploitation des signaux physiologiques. Ceux-ci se basent principalement sur du matériel médical, qui possède des contraintes d’utilisation forte, reste souvent encombrant et limite de fait la mobilité des utilisateurs. Pour tenter de pallier ces limites, nos travaux se concentrent donc sur l’utilisation originale des wearables (objets connectés portés) comme substituts aux capteurs physiologiques traditionnels dans le cadre d’applications immersives. Ce travail de thèse se positionne à mi-chemin entre une étude de faisabilité technologique et une étude fondamentale sur l’expérience utilisateur (UX).Dans ce contexte, l’objectif de nos recherches est de contribuer à la connaissance concernant l’impact de l’utilisation des données physiologiques dans des environnements virtuels immersifs. Nous étudierons en particulier l’influence d’un biofeedback cardiaque, via des capteurs connectés grand public, sur l’engagement utilisateur et le sentiment d’agentivité. Nous avons ainsi mené deux expérimentations nous permettant d’étudier l’impact des différentes modalités de biofeedback sur l’expérience utilisateur. Notre première expérimentation met en place un biofeedback cardiaque dans un jeu d’horreur en réalité virtuelle, permettant d’augmenter le sentiment de peur. Les résultats de cette expérimentationconfortent l’intérêt de l’utilisation de capteurs connectés comme moyen de captation physiologique dans des expériences de réalité virtuelle immersive. Ils mettent également en avant l’impact positif de ce biofeedback sur la dimension d’engagement de l’expérience utilisateur. La deuxième expérience porte sur l’utilisation de l’activité cardiaque comme une mécanique d’interaction obligatoire. Elle est découpée en deux parties, la première permettant de quantifier le niveau de compétence des participants dans le contrôle de leur activité cardiaque et la seconde les plongeant dans une suite de tâches en réalité virtuelle ; le contrôle cardiaque est de fait nécessaire pour les réussir. Les résultats de cette expérience démontrent la possibilité d’utiliser la dite mécanique pour des expériences virtuelles immersives et indiquent un impact positif sur le sentiment d’agentivité, lié au niveau de compétence des participants. Sur un plan théorique, cette thèse propose une synthèse des modèles de l’expérience utilisateur en environnement virtuel et soumet par ailleurs les bases d’un modèle que nous nommons « l’immersion physiologique ». / The internet of things has now entered every home and, with a society more and more focused towards wellness, these sensors measure and offer henceforth a wide variety of physiological data. Virtual reality technologies reaching maturity, coupled with the advent of the internet of things, allow consequently new opportunities to propose improved immersive experiences. If we identify nowadays many virtual reality studies reporting the usage of physiological data, they mainly use medical equipment, which poses strong usability constraints, is often cumbersome and limits mobility. In an attempt to overcome these limitations, this study therefore focuses on the original usage of smart wearables as substitutes for traditional sensors in immersive applications. Thus, this thesis is positioned halfway between a technological feasibility study and a fundamental user experience study.In this context, the objective of our study is to contribute to knowledge about the impact of the use of physiological data in immersive virtual environments. More precisely, the impact of biofeedback, via off-the-shelf smart wearables, on user engagement and the sense of agency. We have thus carried out two experiments allowing us to study the impacts of the different biofeedback modalities on user experience. Our first experiment implements a biofeedback based on heart rate in a virtual reality horror game, allowing to enhance the feeling of fear. The results of this experiment confirm the interest of using smart wearables to capture physiological data for immersive virtual reality experiences. They also highlight the positive impact of this biofeedback on user engagement. The second experiment focuses on the use of cardiac activity as a mandatory interaction mechanism. This experiment is divided into two parts, the first one quantifying the participants’ level of competency in heartrate control and the second one immersing them in a series of tasks in virtual reality ; heartrate control is necessary to complete the different steps of the experience. The results of this experiment demonstrate the possibility of using the said interaction mechanic for virtual reality experiences and indicate a positive impact on the sense of agency, linked with the level of competency of the participants. On a theoretical level, this thesis proposes a synthesis of user experience models in virtual environment and submit the foundations of a model that we call "physiological immersion".