Virtualia 2016. La réalité virtuelle au service de la recherche: Actes du séminaire organisé par le CIREVE à Caen (19 octobre 2016),

International audienceLe séminaire Virtualia est né en 2006 en même temps que le Centre Interdisciplinaire de Réalité Virtuelle (CIREVE) de l’Université de Caen Normandie. Son objectif est de permettre aux équipes associées au CIREVE d’exposer leurs méthodologies et les résultats de leurs travaux dans le domaine de la Réalité Virtuelle, tout en s’ouvrant à des communications extérieures. Il a connu quatre éditions de 2006 à 2009.2016 fut l’occasion de relancer VIRTUALIA et de concrétiser le partenariat avec les Universités de Rouen et du Havre dans le cadre de la COMUE. Une Structure Fédérative de Recherche « CIREVE » est en effet en cours de labellisation au sein de Normandie Université. 2016 est également une année importante car elle marque à la fois le dixième anniversaire du CIREVE et la finalisation d’une plate-forme de réalité virtuelle normande, unique en son genre sur le territoire français. Elle est composée d’une salle immersive quatre faces de 45 m2, équipée d’un tapis roulant particulièrement adapté pour l’analyse de la marche en temps réel (GRAIL de Motek Medical). Les calculateurs de cette salle immersive sont mutualisés avec un amphithéâtre attenant de 150 places, de manière que les expérimentations effectuées avec un sujet unique dans la salle immersive puissent être suivies par un auditoire nombreux (besoins de formation notamment). Les équipes utilisent le matériel au fur et à mesure des développements informatiques et de nouveaux protocoles d’expérimentation germent dans l’esprit des chercheurs qui voient dans la réalité virtuelle des possibilités de tests jamais atteintes.Une centaine de chercheurs utilise régulièrement le plateau technique CIREVE, dans des visées de recherche qui leur sont propres. Il est toutefois apparu qu’un certain nombre de problématiques concernaient toutes les disciplines et qu’une partie de la réflexion sur les mondes virtuels pouvait être mutualisée. Le séminaire VIRTUALIA permet d’offrir un espace de rencontre à ces chercheurs, issus d’horizons différents, pour discuter de l’utilisation de l’outil d’un point de vue épistémologique. Il est par exemple capital de s’interroger sur la notion de présence. Le sujet se comporte-il de la même façon dans l’environnement virtuel et dans le monde réel ? Les chemins de circulation choisis dans le modèle virtuel sont-ils les mêmes que ceux qui seraient empruntés en réalité ? Les conclusions établies dans le modèle virtuel sont-elles directement transposables à la réalité ? Un des enjeux du travail est d’évaluer la pertinence subjective des modèles virtuels, ce qui est capital avant de généraliser leur utilisation dans des actions de formation par exemple. L’utilisation d’une technologie n’est jamais complètement neutre. Dans le cadre des mondes virtuels, l’interaction de l’homme avec le monde de synthèse n’est possible qu’au travers de logiciels et d’interfaces matérielles. Il faut s’assurer que les processus cognitifs soient adéquats avant de s’interroger sur le résultat des simulations. Naturellement, le séminaire permet également à chaque discipline d’exposer les résultats des dernières recherches réalisées grâce à la réalité virtuelle.Les domaines scientifiques concernés par la réalité virtuelle sont multiples : les civilisations et les patrimoines culturels, la médecine, les neurosciences, la psychologie, les sciences du mouvement et du sport, l’ingénierie, l’informatique. L’Université de Caen Normandie étant pluridisciplinaire, le spectre des utilisations est très large. Elles se répartissent en trois axes principaux et un axe en émergence :LA REPRÉSENTATION : la réalité virtuelle permet de représenter et de visualiser, interactivement et en trois dimensions, des environnements disparus, dégradés, inaccessibles, ou des environnements futurs.Domaines concernés : civilisations, patrimoine, linguistique...L'EXPÉRIMENTATION : en permettant d'interagir en temps réel avec un monde numérique 3D, la réalité virtuelle offre de nouvelles perspectives d'expérimentations dans des environnements de plus en plus proches du réel et en même temps parfaitement contrôlables.Domaines concernés : santé, neuropsychologie, psychologie, activités physiques et sportives...LA CREATION ET LE DEVELOPPEMENT D’OUTILS : les informaticiens créent et testent des applications concernant les méthodes de navigation en monde virtuel, de restitution de la réalité.Domaine concerné : informatique.LA FORMATION (axe en émergence) : par la représentation de la connaissance, par les diverses possibilités d'expérimentation, la réalité virtuelle est un formidable outil de formation.Domaines concernés : sciences du langage, médecine, informatique (serious game, simulation...).Une partie importante de la réflexion développée lors du séminaire Virtualia 2016 a été consacrée aux enjeux sociétaux liés à la réalité virtuelle : notions de mémoire, d’apprentissage des gestes techniques, d’être humain « augmenté » etc. Les articles publiés attestent du savoir-faire, bien réel cette fois, que le CIREVE a acquis en termes de création de mondes virtuels pour représenter, expérimenter et former. La publication des actes du séminaire Virtualia vise à mettre en lumière des recherches particulièrement innovantes qui s’effectuent dans un cadre technologique exceptionnel.- S. Madeleine, Virtualia 2016. Introduction (et direction de l'édition)- J. Grieu, F. Lecroq, Th. Galinho, H. Boukachour, Environnements industriels virtualisés et processus d’apprentissage- Ph. Brunet, J. Dehut, Images 3D et humanités numériques : modélisation et restitution du geste théâtral- G. Lecouvey, J. Gonneaud, N. Legrand, G. Rauchs, F. Eustache, B. Desgranges, Réalité virtuelle et mémoire- N. Benguigui, C. Mandil, M. Mallek, L. Lejeune, R. Thouvarecq, Étude des liens entre perception et action dans des environnements virtuels- E.-G. Dupuy, A. Maneuvrier, E. Vlamynck, S. Besnard, B. Bienvenu, L.-M. Decker, Le syndrome d’Ehlers-Danlos type hypermobile : évolution des stratégies posturales en réponse à un programme de rééducation à visée somesthésique- C. Weismann-Arcache, Réalité virtuelle et humain augmenté : subjectivation, désubjectivation ?- L. Haddouk, Réalité psychique en visioconsultatio

Le sentiment de présence en réalité virtuelle : rôle modérateur des facteurs humains sur la performance

Virtual reality has emerged as a new paradigm for research and scientific applications. The ability of this technology to simulate complex custom-made situations offers researchers the opportunity to study behaviours with a laboratory methodological control and an ecological dimensions. The latter is made possible by the emergence of the feeling (or “sense”) of presence, the sensation of "being there", a phenomenon at the heart of in virtuo studies. The present work is part of a meth-odological and fundamental framework aimed at advancing the emergence of a body of knowledge on virtual reality and its sense of presence. The global understanding of the sense of presence remains very limited, especially with regard to its links with performance in virtual reality. Whether it is for diagnostic purposes or for the investigation of human behaviour, the question of the relationship between the sense of presence and performance is crucial: if presence promotes performance, for example by increasing scores during a neuropsychological test, it becomes a systematic bias inherent to the tool that must be controlled in any rigorous experiment. This ques-tion remains little studied in the literature, mostly because it is complexified by the interactions between a whole set of adjacent variables – gender, cybersickness, cognitive style, video game experience – but also because performance can take many different forms, making it particularly difficult to infer directional causality. In order to explore this question, the present work proposes three experiments on three different types of evaluation: executive functions, spatial cognition, semantic learning. The data collected in this way is also the object of transversal analyses de-signed to compare the experiments. Together, these results seem to suggest the existence of two components of virtual reality. The first, the cognitive profile, is made up of individual human factors interacting with system factors – notably the degree of integration of the task into the virtual envi-ronment – to build the second, the user experience. The sense of presence and performance, but also their relationship depends on the user experience. This model, presented in conclusion, is discussed with regard to different theoretical approaches to cognition, notably the ecological and computational theories. This discussion makes it possible to draw up a list of recommendations and perspectives for virtual reality users, including the possibilities of estimating a priori the user experience of an individual immersed in virtual reality.La réalité virtuelle s’est imposée comme un nouveau paradigme de la recherche et des applications scientifiques. La capacité de cette technologie à simuler des situations complexes sur mesure offre aux chercheurs la possibilité d’étudier des comportements possédant contrôle méthodologique et dimension écologique. Cette dernière est rendue possible par l’émergence du sentiment de présence, la sensation « d’être là », phénomène au cœur des études in virtuo. Le présent travail s’inscrit dans un cadre méthodologique et fondamental visant à faire avancer l’émergence d’un corps de connaissances sur la réalité virtuelle et son sentiment de présence. En effet, la compréhension globale de ce dernier demeure très limitée, notamment au regard de ses liens avec la performance en réalité virtuelle. Que ce soit dans un but de diagnostic ou d’investigation du comportement humain, la question de la relation entre sentiment de présence et performance est pourtant cruciale : si la présence favorise la performance, par exemple la performance à un test neuropsychologique, celle-ci devient un biais systématique inhérent à l’outil qu’il est nécessaire de contrôler pour toute expérimentation rigoureuse. Si cette question demeure peu étudiée dans la littérature c’est parce qu’elle est largement complexifiée par les interactions entre tout un ensemble de variables adjacentes – genre, cybermalaises, style cognitif, expérience des jeux vidéo –, mais aussi parce que la performance peut prendre des myriades de formes différentes et qu’il est ainsi particulièrement ardu d’inférer une causalité directionnelle. Afin d’explorer cette question, le présent travail propose trois expérimentations sur trois différents types d’évaluation : fonctions exécutives, cognition spatiale, apprentissage sémantique. Les données ainsi recueillies font également l’objet d’analyses transversales destinées à comparer les expérimentations. Ensemble, ces résultats semblent distinguer l’existence de deux composants de la réalité virtuelle. Le premier, le profil cognitif, est constitué par les facteurs humains individuels interagissant avec les facteurs systèmes – notamment le degré d’intégration de la tâche – pour moduler le deuxième, l’expérience utilisateur. De cette expérience utilisateur dépendent le sentiment de présence, la performance, mais aussi leur relation. Ce modèle, présenté en conclusion, est discuté au regard d’approches théoriques différentes de la cognition et permet de dresser une liste de recommandations et de perspectives pour les utilisateurs de la réalité virtuelle, notamment les possibilités d’estimer a priori l’expérience utilisateur d’un individu

The sense of presence in virtual reality : the moderating role of human factors on performance

La réalité virtuelle s’est imposée comme un nouveau paradigme de la recherche et des applications scientifiques. La capacité de cette technologie à simuler des situations complexes sur mesure offre aux chercheurs la possibilité d’étudier des comportements possédant contrôle méthodologique et dimension écologique. Cette dernière est rendue possible par l’émergence du sentiment de présence, la sensation « d’être là », phénomène au cœur des études in virtuo. Le présent travail s’inscrit dans un cadre méthodologique et fondamental visant à faire avancer l’émergence d’un corps de connaissances sur la réalité virtuelle et son sentiment de présence. En effet, la compréhension globale de ce dernier demeure très limitée, notamment au regard de ses liens avec la performance en réalité virtuelle. Que ce soit dans un but de diagnostic ou d’investigation du comportement humain, la question de la relation entre sentiment de présence et performance est pourtant cruciale : si la présence favorise la performance, par exemple la performance à un test neuropsychologique, celle-ci devient un biais systématique inhérent à l’outil qu’il est nécessaire de contrôler pour toute expérimentation rigoureuse. Si cette question demeure peu étudiée dans la littérature c’est parce qu’elle est largement complexifiée par les interactions entre tout un ensemble de variables adjacentes – genre, cybermalaises, style cognitif, expérience des jeux vidéo –, mais aussi parce que la performance peut prendre des myriades de formes différentes et qu’il est ainsi particulièrement ardu d’inférer une causalité directionnelle. Afin d’explorer cette question, le présent travail propose trois expérimentations sur trois différents types d’évaluation : fonctions exécutives, cognition spatiale, apprentissage sémantique. Les données ainsi recueillies font également l’objet d’analyses transversales destinées à comparer les expérimentations. Ensemble, ces résultats semblent distinguer l’existence de deux composants de la réalité virtuelle. Le premier, le profil cognitif, est constitué par les facteurs humains individuels interagissant avec les facteurs systèmes – notamment le degré d’intégration de la tâche – pour moduler le deuxième, l’expérience utilisateur. De cette expérience utilisateur dépendent le sentiment de présence, la performance, mais aussi leur relation. Ce modèle, présenté en conclusion, est discuté au regard d’approches théoriques différentes de la cognition et permet de dresser une liste de recommandations et de perspectives pour les utilisateurs de la réalité virtuelle, notamment les possibilités d’estimer a priori l’expérience utilisateur d’un individu.Virtual reality has emerged as a new paradigm for research and scientific applications. The ability of this technology to simulate complex custom-made situations offers researchers the opportunity to study behaviours with a laboratory methodological control and an ecological dimensions. The latter is made possible by the emergence of the feeling (or “sense”) of presence, the sensation of "being there", a phenomenon at the heart of in virtuo studies. The present work is part of a meth-odological and fundamental framework aimed at advancing the emergence of a body of knowledge on virtual reality and its sense of presence. The global understanding of the sense of presence remains very limited, especially with regard to its links with performance in virtual reality. Whether it is for diagnostic purposes or for the investigation of human behaviour, the question of the relationship between the sense of presence and performance is crucial: if presence promotes performance, for example by increasing scores during a neuropsychological test, it becomes a systematic bias inherent to the tool that must be controlled in any rigorous experiment. This ques-tion remains little studied in the literature, mostly because it is complexified by the interactions between a whole set of adjacent variables – gender, cybersickness, cognitive style, video game experience – but also because performance can take many different forms, making it particularly difficult to infer directional causality. In order to explore this question, the present work proposes three experiments on three different types of evaluation: executive functions, spatial cognition, semantic learning. The data collected in this way is also the object of transversal analyses de-signed to compare the experiments. Together, these results seem to suggest the existence of two components of virtual reality. The first, the cognitive profile, is made up of individual human factors interacting with system factors – notably the degree of integration of the task into the virtual envi-ronment – to build the second, the user experience. The sense of presence and performance, but also their relationship depends on the user experience. This model, presented in conclusion, is discussed with regard to different theoretical approaches to cognition, notably the ecological and computational theories. This discussion makes it possible to draw up a list of recommendations and perspectives for virtual reality users, including the possibilities of estimating a priori the user experience of an individual immersed in virtual reality

L'angle Phi: un essai théorique sur le sentiment de présence, les facteurs humains et la performance en réalité virtuelle

International audienceAbstract The question of the relationship between the sense of presence and performance in virtual reality is fundamental for anyone wishing to use the tool methodologically. Indeed, if the sense of presence can modify performance per se, then individual factors affecting the human–computer interaction might have repercussions on performance, despite being unrelated to it. After a discussion on the sense of presence and the particularities it provokes, this work studies the psychophysiology of virtual reality. This in virtuo experience is understood according to a constitutive and reciprocal relationship with the subject's cognitive profile, made up of all the human, contextual, and motivational factors impacting the processing of immersion. The role and importance of performance in virtual reality is described in this framework in such a way as to be studied methodologically. The presence–performance relationship is discussed based on previous works and analyzed in terms of attentional resources. Finally, the degree of ecological validity of the performance is described as the factor modulating the relationship between the sense of presence and performance (the Phi Angle). Limitations, applications, and test hypotheses of the model are presented. This work not only aims to help explain the conceptualization of virtual reality, but also to improve its methodological framework

Apport de la réalité virtuelle pour l’appropriation de l’aléa submersion marine

In the coastal towns of Normandy affected by marine flooding, new challenges are imposed on the stakeholders. Indeed, the latter must coordinate these environmental constraints, the complexity of development or protection procedures, while maintaining the attractiveness of the territories. In this context, the social acceptance of risk management projects becomes a fundamental issue that depends on the appropriation of knowledge. Acceptability requires a co-constructed reflection between scientists, decision-makers and populations, the starting point of which is the sharing of a common scientific culture. This is why, beyond the improvement of knowledge, the originality of the REVE Cot project lies in the dissemination of results through virtual reality. The aim is to allow stakeholders to experience historical hazards and those estimated for the year 2100 in a so-called immersive room. In order to determine the contribution of this new technology, a questionnaire was filled in by the stakeholders (50) before and after having lived this experience. A large majority (78 % for the elected representatives) reported feeling more concerned and better able to estimate the extent of sea level rise in their area after having lived through this experience. 98 % of people said that this tool is a good communication tool for the appropriation of knowledge

Predicting VR cybersickness and its impact on visuomotor performance using head rotations and field (in)dependence

Introduction: This exploratory study aims to participate in the development of the VR framework by focusing on the issue of cybersickness. The main objective is to explore the possibilities of predicting cybersickness using i) field dependence-independence measures and ii) head rotations data through automatic analyses. The second objective is to assess the impact of cybersickness on visuomotor performance. Methods: 40 participants completed a 13.5-min VR immersion in a first-person shooter game. Head rotations were analyzed in both their spatial (coefficients of variations) and temporal dimensions (detrended fluctuations analyses). Exploratory correlations, linear regressions and clusters comparison (unsupervised machine learning) analyses were performed to explain cybersickness and visuomotor performance. Traditional VR human factors (sense of presence, state of flow, video game experience, age) were also integrated. Results: Results suggest that field dependence-independence measured before exposure to VR explains ¼ of the variance of cybersickness, while the Disorientation scale of the Simulator Sickness Questionnaire predicts 16.3% of the visuomotor performance. In addition, automatic analyses of head rotations during immersion revealed two different clusters of participants, one of them reporting more cybersickness than the other. Discussion: These results are discussed in terms of sensory integration and a diminution of head rotations as an avoidance behavior of negative symptoms. This study suggests that measuring field dependence-independence using the (Virtual) Rod and Frame Test before immersion and tracking head rotations using internal sensors during immersion might serve as powerful tools for VR actors

Presence Promotes Performance on a Virtual Spatial Cognition Task: Impact of Human Factors on Virtual Reality Assessment

The use of virtual reality in spatial cognition evaluation has been growing rapidly, mainly because of its potential applications in the training and diagnosis of cognitive impairment and its ability to blend experimental control and ecological validity. However, there are still many gray areas on virtual reality, notably on the sense of presence and its complex relationship to task performance. Performance in VR is often suggested to be influenced by other human factors including, amongst others, cybersickness, gender, video game experience, and field dependence. Would an individual experiencing more presence systematically show better performance? This study aimed to be part of a framework of virtual reality as this question is fundamental for rigorous assessment and diagnostics, and particularly in the spatial cognition field. Forty-eight healthy young subjects were recruited to take part in a virtual spatial cognition evaluation. Spatial cognition performance, along with their level of presence, cybersickness, video game experience, gender and field dependence, were measured. Matrix correlations were used, along with linear regressions and mediation analysis. Results show that presence promoted performance on the spatial cognition evaluation, while cybersickness symptoms hindered it, notably among women. The presence—performance relationship was not mediated by other human factors. Video game experience significantly predicted both sense of presence and cybersickness, the latter two being negatively correlated. Even if women experienced more negative symptoms than men, gender appears less informative than cybersickness and video game experience. Field dependence was not associated with any other variable. Results are discussed by confronting two theories of cognition (representational vs. ecological), highlighting that virtual reality is not a simple transposition of reality but truly a new paradigm with its own biases favoring some individuals more than others, and that some human factors have to be controlled for rigorous uses of virtual environments, particularly for spatial cognition evaluation