Embodied avatar movement distortions in virtual reality: effects on gait symmetry and goal-directed reaching movements of the upper and lower limbs

Résumé

Dans la réalité virtuelle immersive, lorsque le suivi du corps entier est activé, un avatar peut reproduire les mouvements de l’utilisateur en vue à la première personne et ainsi servir de représentation du corps de l’utilisateur dans l’environnement virtuel. Si les mouvements de l’avatar sont suffisamment synchronisés avec ceux de l’utilisateur, ce dernier peut ressentir un sentiment d’incarnation envers l’avatar. Des études récentes ont montré que ce sentiment peut persister même lorsque les mouvements de l’avatar s’écartent spatialement de ceux de l’utilisateur. Toutefois, ces études se sont principalement concentrées sur les mouvements du membre supérieur, qui sont généralement délibérés, guidés visuellement et orientés vers un but, tandis que la marche est un comportement moteur rythmique et automatique. Il reste donc à déterminer si de telles distorsions spatiales auraient le même effet dans ce contexte. Par ailleurs, dans ces études antérieures, les mouvements de l’avatar étaient dirigés vers une cible visible, ce qui pourrait avoir contribué à l’alignement moteur observé, traduisant une réponse influencée par la cible et la structure de la tâche, plutôt qu’une tendance à suivre les mouvements déformés de l’avatar. L’objectif principal de cette thèse est de mieux comprendre comment les distorsions spatiales appliquées à un avatar incarné influencent la tendance des individus à suivre les mouvements de l’avatar, ainsi que la manière dont le sentiment d’incarnation est affecté et modulé par ces ajustements moteurs. Pour mieux comprendre comment la marche réagit à ces distorsions, nous avons développé un algorithme permettant de manipuler en temps réel la longueur d’un pas de l’avatar, en augmentant ou diminuant progressivement la distorsion. La première étude a évalué le seuil à partir duquel la distorsion devenait consciemment perceptible, ainsi que son impact sur le sentiment d’incarnation. Les résultats ont montré que des distorsions allant jusqu’à 12% pouvaient passer inaperçues lorsqu’elles augmentaient progressivement, tandis qu’elles n’étaient plus détectées lorsqu’elles descendaient en dessous de 9%. Le sentiment d’incarnation diminuait avec l’ampleur de la distorsion, mais n’était pas rompu par la simple détection consciente. De plus, l’incarnation pouvait être induite à des niveaux élevés de distorsion lorsqu’elle était réduite progressivement, plutôt que par la méthode traditionnelle consistant à induire l’incarnation sans distorsion avant de l’augmenter graduellement. Une analyse secondaire des mêmes données expérimentales a examiné si les participants ajustaient leur démarche pour suivre la longueur de pas déformée de l’avatar, et si ces ajustements étaient influencés par la détection consciente ou les variations du sentiment d’incarnation. Cependant, malgré la perception de la distorsion, aucun changement de symétrie de la marche n’a été observé, ce qui suggère que la marche pourrait être résistante à la manipulation par retour visuel. En revanche, les études antérieures montrant un effet d’alignement avec un avatar déformé concernaient généralement des mouvements discrets du membre supérieur, qui diffèrent de la marche par leur nature plus volontaire et visuellement guidée. De plus, ces études impliquaient souvent des mouvements vers des cibles visibles, laissant incertain si un alignement persisterait en l’absence de repères visuels. Pour vérifier si les participants suivraient l’avatar dans des actions plus délibérées, sans repères visuels explicites, nous avons conçu une troisième étude portant sur des mouvements de portée du membre supérieur et inférieur réalisés sans cibles visuelles. Un algorithme a été développé pour introduire progressivement une déviation latérale dans la trajectoire de l’avatar, relative à une direction de référence droite vers l’avant, la distorsion augmentant après chaque mouvement. Contrairement à notre hypothèse, les participants ne se sont pas alignés sur la trajectoire déformée de l’avatar, mais ont activement contre-réagi à la distorsion. Ensemble, ces résultats apportent un éclairage nouveau sur les limites de l’incarnation et les mécanismes sous-jacents à l’adaptation motrice. Ils montrent qu’un fort sentiment d’incarnation peut persister en présence de distorsions spatiales, mais que cela ne conduit pas nécessairement à un alignement comportemental avec l’avatar. Lors de la marche, les participants ont largement ignoré les distorsions, probablement en raison du caractère automatique et rythmique de la locomotion. En revanche, dans une tâche de portée dirigée, lorsque la distorsion contredisait les attentes liées au déroulement du mouvement, les participants ont activement contre-réagi.

Date	15 oct. 2025
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	David Labbé (Directeur(-trice)) & Rachid Aissaoui (Codirecteur(-trice))