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Theses Year : 2015

Full Body Interaction : Toward an integration of Individual Differences

Interaction Corps Entier : Vers une intégration des différences interindividuelles

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Abstract

In human computer interaction, virtual humans are now established as a specific object of research. They build on human to human interaction routines to serve various application goals. Although Virtual Humans (VH) have bodies, current researches suffer from two major limitations which impair the experienced credibility: modeled bodily behaviors lack of social interactivity and do not account for individual differences. Recent developments in human sciences call for a more integrative approach with at its heart the constitutive role of social interaction. Of particular importance is the central and interdisciplinary position of virtual humans in this new research agenda: they are both a way to better investigate the various socially interactive phenomena (VH as experimental tools) and potential solutions for societal challenges (VH as applications). The main goal of this PhD thesis is to contribute to both computer and human sciences by studying together bodily interaction and individual differences. Central to this study is the long term objective to develop interactive virtual humans at the interface of these domains, with the idea that requirements from both fields would constrain positively future propositions. To limit the scope of the thesis, we focused on body movements (not considering static bodily aspects or other modalities), low level coupling mechanisms and the moderating role of individual differences with the aim to propose proof of concept of virtual human prototypes (rather than complete functional software) embedding full body dyadic interaction models. Our research methodology can be summarized in four main steps. First, models and hypotheses linking social interaction processes and individual differences emerged from a review of the literature in both computer and human sciences. As the identified relevant individual differences appeared barely theoretically associated, our second step aimed at investigating their interrelatedness in a large scale study. Thirdly, bodily interactions were analyzed in two case studies which present application and experimental interests. In both cases, corpuses were collected with full body interacting dyads and individual differences measured. The final phase was to develop virtual human prototypes inspired by previous analyses and based on the collected data. The proposed general model of individual differences was shown to be consistent with real word data (collected by self-report questionnaires): dispositions in pro-social orientations, empathy and emotion regulation were closely related. The two case studies partially confirmed our initial hypotheses: various individual differences modulated the bodily interactive processes. These studies enabled the definition of parsimonious virtual human interactive models. The main critical contribution of the two case studies to the proposed model of individual differences is the clear necessity to take into consideration the task context before drawing any hypotheses. Future directions of research are proposed including an integration of individual differences identified in case studies.
Les humains virtuels en interaction homme machine sont aujourd’hui établis comme un objet de recherche à part entière. Leurs comportements pensés pour différentes applications sont basés sur les routines d’interaction entre humains. Bien que les humains virtuels aient souvent un corps représenté graphiquement, les recherches actuelles souffrent de deux limitations majeures qui dégradent la crédibilité de l’expérience des utilisateurs : les comportements corporels modélisés manquent d’interactivité sociale et ne prennent pas en compte les différences interindividuelles. Les développements récents en Sciences Humaines promeuvent une approche plus intégrative avec en son cœur le rôle constitutif de l’interaction sociale. La position centrale et interdisciplinaire des humains virtuels dans ce nouvel agenda de recherche est particulièrement importante : ils sont à la fois une manière de mieux étudier les différents phénomènes d’interactions sociales (comme outil expérimental) et une solution potentielle à des défis sociétaux (comme applications). L’objectif principal de cette thèse est de combiner les apports et valoriser les synergies établies entre les sciences de l’informatique et les sciences humaines, afin d’appréhender le rôle modérateur des différences interindividuelles dans le contrôle et la régulation des interactions corporelles. L’objectif à plus long terme de cette contribution vise à développer des humains virtuels interactifs à l’interface de ces domaines, avec l’idée que les besoins des deux champs de recherches contraindraient de manière positive les propositions futures. Pour limiter le cadre de cette thèse, nous nous sommes concentrés sur les mouvements du corps (les aspects statiques du corps ou les autres modalités ne sont pas considérées), sur les mécanismes de couplages bas niveaux et le rôle modérateur des différences interindividuelles avec comme objectif de proposer des prototypes d’humains virtuels comme preuve de concept (plutôt que des logiciels fonctionnels complets) incluant des modèles d’interaction corporelle dyadique. Notre méthodologie peut être résumée en quatre étapes principales. Premièrement, les modèles et hypothèses liant les processus d’interaction sociale aux différences interindividuelles résultent d’une double revue de littérature en sciences de l’informatique et sciences humaines. Ces différences interindividuelles identifiées comme pertinentes apparaissant faiblement associées théoriquement, notre seconde étape consista à étudier leurs associations lors d’une étude à grande échelle. Troisièmement, les interactions corporelles ont été analysées dans deux études de cas qui présentent des intérêts applicatifs et expérimentaux. Dans les deux cas, des corpus multimodaux d’interactions corporelles dyadiques ont été collectés et associés à des mesures de différences interindividuelles. La phase finale fut de développer des prototypes d’humains virtuels inspirés par les analyses précédentes et basés sur les données collectées. Le modèle général portant sur la prise en compte des différences interindividuelles se révèle en accord avec les données collectées (questionnaires d’auto-évaluation) : les relations entre dispositions d’orientations pro-sociales, d’empathie et de régulation émotionnelle furent confirmées. Les deux études de cas validèrent partiellement les hypothèses initiales : certaines différences interindividuelles modulèrent les processus d’interaction corporelle. Ces études contribuent à la définition de modèles d’humains virtuels interactifs parcimonieux. La principale contribution critique de ces deux études de cas au rôle modérateur des différences interindividuelles dans le modèle proposé est la nécessité de prendre en considération le contexte de la tâche avant de définir les hypothèses. L’intégration de ces différences interindividuelles identifiées dans les études de cas aux modèles informatiques interactifs est incluse dans les directions de recherches futures.
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Format : Other

Dates and versions

tel-01170627 , version 1 (02-07-2015)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01170627 , version 1

Cite

Tom Giraud. Full Body Interaction : Toward an integration of Individual Differences. Human-Computer Interaction [cs.HC]. Université Paris Sud - Paris XI, 2015. English. ⟨NNT : 2015PA112044⟩. ⟨tel-01170627⟩
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