Improving Visuo-haptic Illusions in Virtual Reality - Thèses de Sorbonne Université Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Improving Visuo-haptic Illusions in Virtual Reality

Illusions visuo-haptiques en Réalité Virtuelle : design et apprentissage

Résumé

In this thesis, I investigate a visuo-haptic illusion, the hand redirection, consisting in injecting a position mismatch between the representation of the users' virtual hand and their real hand. This illusion may help to expand and improve haptic feedback in Virtual Reality (VR). I explore the design and implementation of the hand redirection as well as their use for learning with a focus on transfer of learning of motor control tasks. I propose a new hand redirection technique that changes how the hand redirection is applied. In an empirical study, I evaluated the detectability of the illusion and compared it with a widely accepted technique. The interval of non-detection defines the maximum amplitude of redirection that can be applied to the users' hand without they noticing it. I also report on the difference in trajectories followed by the users with the new and previous technique. Results indicate the proposed new technique giving more flexibility to designers has a similar detection rate. I also report on an empirical study measuring the amount of proactive transfer of learning from VR with the hand redirection to the unaltered real world. Proactive transfer is the influence a previously learned task has on users' performance a new task. Users had to pick and place cubes to imposed positions with a correct orientation while avoiding obstacles. Results show a strong positive transfer of learning and encourage the use of visuo-haptic illusions for skill learning in VR. Based on the findings of this thesis, the design space of visuo-haptic illusions should receive more attention with two objectives: increase their interval of non-detection and offer more possibilities for designers.
Dans cette thèse, j'étudie une illusion visio-haptique, la redirection de la main, qui consiste à introduire un décalage en position entre la main réelle d'un utilisateur et sa représentation virtuelle. Cette illusion permet d'étendre l'espace de design et d'améliorer le retour haptique. J'explore l'espace de design et l'implémentation de la redirection de la main, ainsi que leur utilisation pour la formation, en me concentrant sur le transfert d'apprentissage de tâches motrices. Je propose une nouvelle technique de redirection de la main en changeant comment la redirection est appliquée à la main virtuelle de l'utilisateur. Dans une étude empirique, j'évalue sa détectabilité et la compare à une autre technique largement acceptée. L'intervalle de non-détection de l'illusion définit l'amplitude maximal de redirection que l'on peut appliquer à l'utilisateur sans qu'elle soit détectée. Je rapporte aussi des différences de trajectoires suivies par les utilisateurs entre la technique proposée et la précédente. Les résultats indiquent que cette nouvelle technique offrant plus de flexibilité aux designers a un intervalle de détection similaire à la technique comparée. Je décris également une étude empirique mesurant la quantité de transfert d'apprentissage proactif de la réalité virtuelle lorsque l'utilisateur est exposé à la redirection de la main vers le monde réel non modifié. Le transfert proactif est l'influence qu'une tâche apprise précédemment a sur la performance de l’utilisateur sur une nouvelle tâche. Les utilisateur devait prendre et placer des cubes correctement dans une position et orientation imposées, tout en évitant des obstacles. Les résultats montrent un large transfert d'apprentissage positif et encourage l'utilisation d'illusions visuo-haptique pour l'apprentissage de compétences en réalité virtuelle. D'après les contributions de cette thèse, le design space devrait recevoir plus d'attention avec deux objectifs: augmenter l'intervalle de non-détection et offrir plus de libertés aux designeurs.
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GESLAIN_Benoit_these_2022.pdf (119.29 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04043107 , version 1 (23-03-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04043107 , version 1

Citer

Benoît Geslain. Improving Visuo-haptic Illusions in Virtual Reality. Human-Computer Interaction [cs.HC]. Sorbonne Université, 2022. English. ⟨NNT : 2022SORUS495⟩. ⟨tel-04043107⟩
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