Contribution to the Study of 3D Interaction Techniques and Sensory Feedbacks for Improving Navigation and Walking in Virtual Reality - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Contribution to the Study of 3D Interaction Techniques and Sensory Feedbacks for Improving Navigation and Walking in Virtual Reality

Contribution à l'Étude des Techniques d'Interaction 3D et des Retours Sensoriels pour Améliorer la Navigation et la Marche en Réalité Virtuelle.

Résumé

First-person navigation in Virtual Environments (VE) is essential to many Virtual Reality (VR) application such as training simulation or virtual visits of museum or architectural projects. Navigation techniques must provide an efficient and ecological way to explore the VE. Moreover, as in any VR application, the immersion of the users is also a primordial component of a successful simulation. In this Ph.D. thesis, we proposed new 3D interaction and sensory feedback techniques to improve the navigation in VR. Therefore, our contribution can be decomposed into two main parts: (1) a new interaction technique for efficient and ecological navigation in VR and (2) new sensory feedback techniques designed to improve the immersion and sensation of walking of the users during the navigation. For each of the proposed techniques, we conducted extensive evaluations to validate that their objectives were completely fulfilled. In the first part, we proposed the Shake-Your-Head (SYH) technique as a new navigation technique for VR. This technique tracks the movements of the user head when walking-in-place in front of the screen to produce a navigation simulating the walk, as well as jumping or crawling. We found that our technique can be used efficiently on complex trajectories and is easy to learn. Moreover, this technique was highly appreciated by the users. In the second part, we proposed the King Kong Effects (KKE) technique to simulate visual and vibrotactile information produced at each step. We also proposed improved Camera Motions (CM) to simulate the head motions when walking, running and sprinting. Moreover, our CM are adapted to the virtual human age, gender, weight and fitness, as well as the slope of the VE. The KKE increase the sensation of walking in VE and was also highly appreciated by the users. Moreover, the different parameters of the CM were correctly perceived by the participants.
La navigation à la première personne en Environnement Virtuel (EV) est essentielle à beaucoup d'applications de Réalité Virtuelle (RV), comme les simulations d'entraînement ou les visites virtuelles de musées ou de projets architecturaux. Les techniques de navigation doivent fournir un moyen efficace et écologique d'explorer les EV. De plus, comme dans toute autre application de RV, l'immersion des utilisateurs est aussi primordiale pour obtenir une bonne simulation. Dans cette thèse, nous avons proposé des nouvelles techniques d'interaction 3D et de retour sensoriel pour améliorer la navigation. Ainsi, nos contributions peuvent être découpées en deux parties : (1) une nouvelle technique d'interaction pour une navigation efficace et écologique en RV et (2) de nouvelles techniques de retour sensoriel conçues pour améliorer l'immersion et la sensation de marche des utilisateurs durant la navigation. Pour chacune des techniques proposées, nous avons conduit des évaluations poussées afin de valider que nos techniques atteignent leurs objectifs. Dans la première partie, nous avons proposé une nouvelle technique de navigation pour la RV, le Shake-Your-Head (SYH). Cette technique suit les mouvements de la tête de l'utilisateur lorsqu'il marche sûr place devant son écran afin de produire une navigation simulant la marche, ainsi que les sauts ou ramper. Nous avons trouvé que notre technique peut être utilisée efficacement sur des trajectoires complexes et est simple d'apprentissage. De plus, cette technique a été très appréciée par les utilisateurs. Dans la seconde partie, nous avons proposé une technique, les King Kong Effects (KKE), pour simuler les informations visuelles et vibrotactiles produites à chaque pas. Nous avons également proposé de nouveaux Mouvements de Caméra (MC) améliorés pour simuler les mouvements de la têtes lors de la marche, de la course et du sprint. De plus, nos MC sont adaptés à l'âge, au genre, au poids et à la condition physique de l'humain virtuel, ainsi qu'à la pente dans l'EV. Les KKE améliorent la sensation de marcher dans l'EV et ont également été très appréciés des utilisateurs. De plus, nous avons montrés que les différents paramètres des MC sont correctement perçus par les utilisateurs.
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Dates et versions

tel-00767488 , version 1 (20-12-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00767488 , version 1

Citer

Léo Terziman. Contribution to the Study of 3D Interaction Techniques and Sensory Feedbacks for Improving Navigation and Walking in Virtual Reality. Graphics [cs.GR]. INSA de Rennes, 2012. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00767488⟩
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