Soutenance d'HDR Jean-Marie Normand - 17/12/2021 à 13h

Bonjour,

j’ai le plaisir de vous inviter à ma soutenance d’HDR (en français) qui aura lieu le vendredi 17 décembre 2021 à 13h en Amphithéâtre S à l’École Centrale de Nantes.

Au vu des conditions sanitaires, il est recommandé de privilégier d’assister à la soutenance, pour celles et ceux qui le souhaiteraient, via un moyen de visioconférence. Ainsi, le lien suivant vous permettra de suivre la soutenance à distance :

https://ec-nantes.zoom.us/s/97283900834

Titre : Contribution à l’étude de la perception en Réalité Mixte

Jury :

- Dominique BECHMANN, Professeure des Universités, ICube, Université de Strasbourg (Rapporteure)

- Géry CASIEZ, Professeur des Universités, CRISTaL, Université de Lille (Rapporteur)

- Thierry DUVAL, Professeur des Universités, Lab-STICC, IMT Atlantique, Brest (Rapporteur)

- Damien CHABLAT, Directeur de Recherche, LS2N, CNRS, Nantes (Examinateur)

- Pascal GUITTON, Professeur des Universités, LaBRI, Université de Bordeaux (Examinateur)

- Guillaume MOREAU, Professeur des Universités, Lab-STICC, IMT Atlantique, Brest (Examinateur)

- Nassir NAVAB, Professor, Computer Aided Medical Procedures & Augmented Reality, Technische Universität München (Examinateur)

Bien cordialement,

Jean-Marie Normand

Résumé :

La Réalité Virtuelle (RV) et la Réalité Augmentée (RA), ou plus largement la Réalité Mixte (RM) qui, pour nous, regroupe ces deux notions, soulèvent des questions sur la perception qu’ont les utilisateurs à la fois des éléments virtuels qui leurs sont présentés mais également sur leur propre corps, qui peut être remplacé par celui d’un avatar. En effet, dans les environnements mixtes, l’utilisateur reçoit des stimulus sensoriels traités par son cerveau qui, en fonction de ses expériences passées et de sa connaissance du monde, va choisir l’interprétation la plus plausible.

De par l’utilisation des dispositifs de Réalité Mixte, la perception de l’utilisateur des environnements mixtes diffère de sa perception de « la réalité ». Ces différences peuvent être dues à des limitations technologiques mais aussi à des conflits sensoriels entre ce que l’utilisateur vit dans la réalité et ce qu’il perçoit dans l’environnement mixte. Dans ce contexte, un des objectifs de nos travaux est de pouvoir caractériser les modifications perceptives induites par les environnements mixtes, concernant (i) les objets virtuels et (ii) le propre corps de l’utilisateur remplacé par celui d’un avatar virtuel, et ce à plusieurs niveaux (psycho-physique, cognitif). Afin de pouvoir caractériser ces différences, nous avons mené des études utilisateurs qui ont mis en évidence (i) un biais perceptif dans les environnements virtuels, ainsi que (ii) certains facteurs expliquant les biais perceptifs existants en Réalité Augmentée.

Nous avons également étudié l’incarnation virtuelle (IV, lorsque l’utilisateur perçoit et traite l’avatar virtuel comme son propre corps) et son impact sur la perception. Nos travaux ont montré qu’il était possible d’induire cette illusion même lorsque le corps virtuel est très différent du corps réel de l’utilisateur, voire même lorsque le corps virtuel est anatomiquement irréaliste. Ce phénomène donnait lieu à la fois à des modifications de perception du corps réel du participant mais également à des modifications comportementales. Toutefois, un problème majeur concerne encore l’évaluation précise et objective du phénomène d’IV qui est par essence même très subjectif. C’est dans ce contexte que nous présentons des pistes de recherche visant à proposer (i) un cadre d’évaluation plus objectif de l’Incarnation Virtuelle, ainsi qu’une (ii) extension de ce phénomène à un cadre générique de l’Incarnation Mixte. Nous terminons ce manuscrit en présentant des pistes pour trois domaines d’applications pouvant bénéficier de l’utilisation de ce phénomène d’incarnation mixte : (i) les applications urbaines, (ii) les applications liées au marketing et (iii) les applications médicales.

Abstract:

Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (AR), or more broadly Mixed Reality (RM) which, for us, brings together these two notions, raise questions about the perception that users have of virtual elements presented to them but also on their own body, which can be replaced by that of an avatar. Indeed, in Mixed Environments, the user receives sensory stimuli processed by his brain which, based on his past experiences and his knowledge of the world, will choose the most plausible interpretation.

Through the use of Mixed Reality devices, the user's perception of mixed environments differs from their perception of "reality". These differences may be due to technological limitations but also to sensory conflicts between what the user experiences in reality and what he perceives in the mixed environment. In this context, one of the objectives of our work is to be able to characterize the perceptual modifications induced by mixed environments, concerning (i) virtual objects and (ii) the user's own body replaced by that of a virtual avatar, and this at several levels (psycho-physical, cognitive). To characterize these differences in perception, we conducted a set of user studies that highlighted (i) a perceptual bias in virtual environments, as well as (ii) certain factors explaining the existing perceptual biases in Augmented Reality.

We also studied Virtual Embodiment (VEmb i.e., when the user perceives and treats the virtual avatar as his own body) and its impact on perception. Our work has shown that it is possible to induce this illusion even when the virtual body is very different from the user's real body, or even when the virtual body is anatomically unrealistic. This phenomenon gave rise both to modifications of perception of the participant's real body but also to behavioral modifications. However, a major problem still exists regarding VEmb: being able to precisely and objectively assessing this phenomenon. In this context, we present avenues of research to more objectively evaluate Virtual Embodiment, as well as towards the extension of embodiment to a generic framework of Mixed Embodiment.

Finally, we conclude this manuscript by presenting avenues for three areas of applications that may benefit from the use of Mixed Embodiment: (i) urban applications, (ii) applications linked to marketing and (iii) medical applications.