Etude des liens entre immersion et présence pour la mise au point d'un simulateur de conduite de deux-roues motorisé.

Les environnements virtuels, et en particulier les simulateurs de conduite à plate-forme dynamique, posent la délicate question de la restitution multisensorielle en vue de générer la bonne "illusion" pour leurs utilisateurs. Si la réalité virtuelle est reconnue pour la limitation des coûts, le gain temporel et la contrôlabilité et reproductibilité des situations étudiées, la problématique de la validité de ces outils de recherche (ou de formation) est cruciale pour la transférabilité des connaissances produites.Constituant une première étape dans le processus de validation du simulateur IFSTTAR, ce travail s appuie sur une démarche originale reposant sur une double évaluation, par élément et globale. Il s agit (i) de configurer de manière optimale les caractéristiques immersives et interactives du simulateur liées au mouvement de roulis afin de produire une illusion d inclinaison crédible et acceptée, et (ii) d évaluer, de manière globale, différentes configurations du simulateur (modèles dynamiques de véhicule) au moyen de mesures objectives (temps de familiarisation) et subjectives (présence, mal du simulateur).Prises dans leur ensemble, les sept études menées durant cette thèse ont permis de valider une plage de restitution du mouvement de roulis pertinente pour produire une sensation d inclinaison sans entraîner de déséquilibre critique ou de sensation de chute. Un angle d inclinaison du simulateur au-delà de 11,4 degrés est ainsi déconseillé pour éviter toute sensation de chute, néanmoins cette valeur est susceptible d être influencée par divers facteurs (e.g., présence d informations visuelles, positionnement de l axe de roulis). Ces études ont également permis d identifier, en conduite passive, les paramètres nécessaires ainsi que les contributions relatives des informations visuelle et inertielle pour la production d une sensation d inclinaison crédible. En conduite active, l évaluation du degré de contrôle des participants en fonction du modèle dynamique de véhicule (virtuel) a permis de pointer les faiblesses actuelles du simulateur IFSTTAR afin de proposer plusieurs pistes de développement.Virtual environments, and specifically motion-based driving simulators, raise the delicate question of multisensory cueing in order to produce the good "illusion" to the users. If virtual reality is well acknowledged for cost limitation, validity issue of these research (or training) tools is critical for knowledge transfer of new results.As a first step in the validation process of the IFSTTAR motorcycle simulator, this work relies upon an original design based on a double approach : by element and global. It consists in (i) optimal balancing of simulator s immersive and interactive characteristics linked to roll motion so as to yield a believable and embraced leaning illusion, and (ii) evaluating more generally different simulator configurations (vehicle dynamic models) through objective (training length) and subjective measures (presence, simulator sickness).Taken as a whole, the seven studies conducted during this thesis enable the validation of the relevant range of roll motion cueing to produce a leaning sensation without leading to a critical unbalance or fall sensation. A leaning angle of the simulator beyond 11.4 degrees is not recommended to avoid any fall sensation, however this figure can be influenced by various factors (e.g., visual informations, roll axis location). These studies also allow to identify, in passive driving situations, the necessary parameters as well as the relative contribution of visual and inertial informations for the production of a believable leaning sensation. In an active driving situation, the evaluation of the degree of users control through different (virtual) vehicles dynamic models has permitted to highlight the weaknesses of IFSTTAR simulator in order to set several guidelines for further development.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Etude des liens entre immersion et présence pour la mise au point d'un simulateur de conduite de deux-roues motorisé

Virtual environments, and specifically motion-based driving simulators, raise the delicate question of multisensory cueing in order to produce the good "illusion" to the users. If virtual reality is well acknowledged for cost limitation, validity issue of these research (or training) tools is critical for knowledge transfer of new results.As a first step in the validation process of the IFSTTAR motorcycle simulator, this work relies upon an original design based on a double approach : by element and global. It consists in (i) optimal balancing of simulator’s immersive and interactive characteristics linked to roll motion so as to yield a believable and embraced leaning illusion, and (ii) evaluating more generally different simulator configurations (vehicle dynamic models) through objective (training length) and subjective measures (presence, simulator sickness).Taken as a whole, the seven studies conducted during this thesis enable the validation of the relevant range of roll motion cueing to produce a leaning sensation without leading to a critical unbalance or fall sensation. A leaning angle of the simulator beyond 11.4 degrees is not recommended to avoid any fall sensation, however this figure can be influenced by various factors (e.g., visual informations, roll axis location). These studies also allow to identify, in passive driving situations, the necessary parameters as well as the relative contribution of visual and inertial informations for the production of a believable leaning sensation. In an active driving situation, the evaluation of the degree of users control through different (virtual) vehicles dynamic models has permitted to highlight the weaknesses of IFSTTAR simulator in order to set several guidelines for further development.Les environnements virtuels, et en particulier les simulateurs de conduite à plate-forme dynamique, posent la délicate question de la restitution multisensorielle en vue de générer la bonne "illusion" pour leurs utilisateurs. Si la réalité virtuelle est reconnue pour la limitation des coûts, le gain temporel et la contrôlabilité et reproductibilité des situations étudiées, la problématique de la validité de ces outils de recherche (ou de formation) est cruciale pour la transférabilité des connaissances produites.Constituant une première étape dans le processus de validation du simulateur IFSTTAR, ce travail s’appuie sur une démarche originale reposant sur une double évaluation, par élément et globale. Il s’agit (i) de configurer de manière optimale les caractéristiques immersives et interactives du simulateur liées au mouvement de roulis afin de produire une illusion d’inclinaison crédible et acceptée, et (ii) d’évaluer, de manière globale, différentes configurations du simulateur (modèles dynamiques de véhicule) au moyen de mesures objectives (temps de familiarisation) et subjectives (présence, mal du simulateur).Prises dans leur ensemble, les sept études menées durant cette thèse ont permis de valider une plage de restitution du mouvement de roulis pertinente pour produire une sensation d’inclinaison sans entraîner de déséquilibre critique ou de sensation de chute. Un angle d’inclinaison du simulateur au-delà de 11,4 degrés est ainsi déconseillé pour éviter toute sensation de chute, néanmoins cette valeur est susceptible d’être influencée par divers facteurs (e.g., présence d’informations visuelles, positionnement de l’axe de roulis). Ces études ont également permis d’identifier, en conduite passive, les paramètres nécessaires ainsi que les contributions relatives des informations visuelle et inertielle pour la production d’une sensation d’inclinaison crédible. En conduite active, l’évaluation du degré de contrôle des participants en fonction du modèle dynamique de véhicule (virtuel) a permis de pointer les faiblesses actuelles du simulateur IFSTTAR afin de proposer plusieurs pistes de développement

Study of the relationship between immersion and presence to develop a powered two-wheelers simulator

Les environnements virtuels, et en particulier les simulateurs de conduite à plate-forme dynamique, posent la délicate question de la restitution multisensorielle en vue de générer la bonne "illusion" pour leurs utilisateurs. Si la réalité virtuelle est reconnue pour la limitation des coûts, le gain temporel et la contrôlabilité et reproductibilité des situations étudiées, la problématique de la validité de ces outils de recherche (ou de formation) est cruciale pour la transférabilité des connaissances produites.Constituant une première étape dans le processus de validation du simulateur IFSTTAR, ce travail s’appuie sur une démarche originale reposant sur une double évaluation, par élément et globale. Il s’agit (i) de configurer de manière optimale les caractéristiques immersives et interactives du simulateur liées au mouvement de roulis afin de produire une illusion d’inclinaison crédible et acceptée, et (ii) d’évaluer, de manière globale, différentes configurations du simulateur (modèles dynamiques de véhicule) au moyen de mesures objectives (temps de familiarisation) et subjectives (présence, mal du simulateur).Prises dans leur ensemble, les sept études menées durant cette thèse ont permis de valider une plage de restitution du mouvement de roulis pertinente pour produire une sensation d’inclinaison sans entraîner de déséquilibre critique ou de sensation de chute. Un angle d’inclinaison du simulateur au-delà de 11,4 degrés est ainsi déconseillé pour éviter toute sensation de chute, néanmoins cette valeur est susceptible d’être influencée par divers facteurs (e.g., présence d’informations visuelles, positionnement de l’axe de roulis). Ces études ont également permis d’identifier, en conduite passive, les paramètres nécessaires ainsi que les contributions relatives des informations visuelle et inertielle pour la production d’une sensation d’inclinaison crédible. En conduite active, l’évaluation du degré de contrôle des participants en fonction du modèle dynamique de véhicule (virtuel) a permis de pointer les faiblesses actuelles du simulateur IFSTTAR afin de proposer plusieurs pistes de développement.Virtual environments, and specifically motion-based driving simulators, raise the delicate question of multisensory cueing in order to produce the good "illusion" to the users. If virtual reality is well acknowledged for cost limitation, validity issue of these research (or training) tools is critical for knowledge transfer of new results.As a first step in the validation process of the IFSTTAR motorcycle simulator, this work relies upon an original design based on a double approach : by element and global. It consists in (i) optimal balancing of simulator’s immersive and interactive characteristics linked to roll motion so as to yield a believable and embraced leaning illusion, and (ii) evaluating more generally different simulator configurations (vehicle dynamic models) through objective (training length) and subjective measures (presence, simulator sickness).Taken as a whole, the seven studies conducted during this thesis enable the validation of the relevant range of roll motion cueing to produce a leaning sensation without leading to a critical unbalance or fall sensation. A leaning angle of the simulator beyond 11.4 degrees is not recommended to avoid any fall sensation, however this figure can be influenced by various factors (e.g., visual informations, roll axis location). These studies also allow to identify, in passive driving situations, the necessary parameters as well as the relative contribution of visual and inertial informations for the production of a believable leaning sensation. In an active driving situation, the evaluation of the degree of users control through different (virtual) vehicles dynamic models has permitted to highlight the weaknesses of IFSTTAR simulator in order to set several guidelines for further development

Riding a Motorcycle Simulator: How Do Visual and Non-Visual Cues Contribute to the Illusion of Leaning in a Bend

Since all motion bases of simulator involve intrinsic physical limits, the lack of coupling between visual and inertial cues may be responsible for visuo-vestibular conflict, lowering presence in the virtual environment and increasing simulator sickness. In order to proportion the movements of the motion base and of the visual scenery, the present study aimed at characterizing the coupling between visual and inertial cues that generates a believable and realistic illusion of roll movement in a motorcycle simulator. In the experiment, participants (n=29) actively tuned the visual and physical tilt to achieve the best sensation of leaning, while the theoretical tilt of a real motorcycle (in a similar situation), the road curvature as well as the horizontal field of view (ie,, 60deg vs. 180deg) were manipulated. The results revealed different patterns of use of the visual scenery among riders (eg,, in tilting the visual horizon in the same or in the opposite direction of the displayed curve, or in keeping the visual horizon straight). The results are discussed in terms of the differential roles of tilting the visual and physical dimensions in creating a reliable illusion of riding among motorcyclists

Virtual Reality and Physical Activity: Attentional and Behavioral Aspects

International audienceThe present study tested the effects of sensorial inputs on performance and attentional focus during physical training on a computerized ergometer. 18 students were involved in this study. The experimental procedure consisted in a 3x3x4 mixed design, with 3 practice modalities (virtual feedback, virtual feedback and music, virtual and heart rate feedback) 3 course phases (e.g., flat, uphill, downhill) and 4 sessions. The virtual feedback was a video film of the course subjects had to complete. Video display speed was proportional to the subject's pedalling speed. Results show a training effect on the subjects' overall performance and a reduction of the time spent gazing at video feedback across sessions. The results are discussed in terms of the functional status of sensorial stimulation and its interactions with exercise intensity and subject performance

Towards identifying the roll motion parameters of a motorcycle simulator

International audienceThis study aimed at identifying the roll motion parameters of a motorcycle simulator prototype. Experienced motorcyclists tuned the angular physical movement of the mock-up and that of the visual scene to achieve an optimal riding experience during curves. The participants exceeded the rolling angles that would be required in real-world riding, while avoiding leaning the mock-up beyond 10°. In addition, they were more influenced by the speed of the virtual motorcycle than by road curvature, especially in a wide field of view. Heterogeneity was found in the roll applied to the visual scene. The overall patterns suggest that at least when washout is not applied to remove the side forces that in real-world riding are compensated by a centrifugal force, greater roll of the visual at the expense of the mock-up is mandatory to avoid performance biases that might be enhanced due to fear of falling off the simulator. Future roll motion models must take into consideration factors such as riding postures, which might not only influence the forces operating on the rider-motorcycle system, but also how motorcyclists perceive the visual world