Récemment, sont apparus de nouveaux casques grand public de réalité virtuelle (RV) aux capacités comparables à ceux utilisés en laboratoire. L'usage de ces technologies est devenu plus courant et les sessions d'utilisation sont devenues plus longues (jeux vidéo, expression artistique, travail à distance, sport, rééducation...). Durant ces temps d'interaction, les utilisateurs ont leurs bras dans les airs parfois sans repos possible. Aussi, ce type d'interaction dans l'air, qualifié de ``mid-air'', est connu pour provoquer de la fatigue au niveau des bras que l'on nomme ``effet Bras de Gorille'' en interaction humain-machine (IHM). Comprendre ce phénomène pour la conception des applications en RV devient un élément essentiel afin d'assurer un confort d'utilisation et aussi d'éviter des blessures. D'abord, nous discuterons les travaux antérieurs traitant le sujet des interactions mid-air puis de la fatigue musculaire avant de présenter des études portant sur ces deux sujets. Puis, au travers de plusieurs expériences, nous avons cherché à étendre notre compréhension de cette fatigue lors de divers exercices en RV. En particulier, nous nous sommes intéressés à différentes synchronisations des mains, au rythme et au rapport contrôle-affichage (CDR), en nous appuyant sur les contextes d'applications pouvant occasionner de longues sessions d'utilisations comme le jeu vidéo et l'expression artistique. Premièrement, nous avons étudié les différences entre interactions uni et bi-manuelles en terme de fatigue au cours de différentes tâches répétitives de sélection de cibles. Il est apparu que la synchronicité de main devait être choisie au regard de la tâche à effectuer pour optimiser le rapport entre fatigue et efficacité. De plus, il semblerait préférable de laisser à l’utilisateur la possibilité d’utiliser ses mains comme il le souhaite afin qu'il auto-régule sa fatigue. En outre, il se pourrait que les changements de postures des utilisateurs soient des indicateurs de la fatigue. Enfin, nous avons pu vérifier que certaines directions de mouvements étaient plus fatigantes, en particulier celle verticale et certaines diagonales. Secondement, suite notamment à l'analyse des retours des participants, nous avons exploré l'impact d'un rythme imposé aux gestes sur la fatigue des bras et l'expérience de l'utilisateur (UX), lors d'un exercice de suivi de cibles. Ce rythme, en particulier s’il est irrégulier et lent, semblerait pouvoir réduire la sensation de fatigue et améliorer l’expérience de l’utilisateur. De plus, si le rythme est souligné par un son simple, le participant pourrait percevoir la tâche comme étant plus fatigante mais également plus engageante qu'en l'absence de son. Enfin, nous avons voulu observer les effets de variations du CDR sur la fatigue et l'UX. Cette expérience a pris place dans un instrument de musique virtuel immersif (IVMI) afin de motiver les gestes mid-air des participants. Ils ont dû explorer un cube musical alors que leurs gestes étaient visuellement amplifiés ou réduits, plus ou moins fortement. Quand le CDR est modérément modifié, il pourrait avoir un impact bénéfique sur l'UX lors de l’interaction avec un IVMI. Aussi, étonnamment, nous n'avons observé aucun impact significatif sur la fatigue alors que, pour une grande variation du CDR, les utilisateurs parcouraient moins de distance avec leur main et que cette distance était corrélée à la fatigue. Étudier le CDR sur des temps d'interaction plus longs nous permettra peut-être d'observer un impact sur la fatigue. En conclusion, nous avons pu retirer des implications intéressantes sur les choix de conceptions les plus judicieux à effectuer lorsque l'on veut proposer des applications peu fatigantes en RV. Nous avons également proposé des idées de futurs travaux qu'il serait intéressant d'étudier, comme l'utilisation de la manipulation redirigée entre des zones de CDR différenciées ou l'étude des changements de postures comme indicateur de la fatigue.
M. Laurent GRISONI Université de Lille Directeur de Thèse Mme Dominique BECHMANN Université de Strasbourg Rapporteure M. Frédéric MERIENNE ENSAM Rapporteur Mme Valérie GOURANTON Université de Rennes Examinatrice M. Luigi LANCIERI Université de Lille Examinateur M. Florent BERTHAUT université de Lille Examinateur
Thesis of the team MINT defended on 25/11/2021
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