Retour thermique pour la réalité virtuelle hautement immersive : conception, intégration et évaluation d'interfaces non-intrusives

La réalité virtuelle (RV) est de plus en plus reconnue comme un média puissant, qui trouve de nombreuses applications dans divers domaines. Mais son plein potentiel dépend de sa capacité à offrir aux utilisateurs des expériences multisensorielles vraiment crédibles et captivantes. Alors que les aspects visuels et auditifs font l'objet de nombreuses recherches, la diffusion de stimuli thermiques reste une modalité relativement peu développée dans ce domaine. Cette thèse vise à combler cette lacune et se concentre sur la conception, l'intégration et l'évaluation de nouveaux dispositifs thermiques destinés à être utilisés dans des applications de RV hautement immersives.Cette recherche s'articule autour de trois axes principaux : le développement et la caractérisation psychophysique de nouveaux dispositifs thermiques adaptés à la RV 6DoF hautement immersive, l'exploration des paramètres de fidélité du rendu thermique et leur influence sur la qualité de l'expérience en RV, ainsi que le développement d'une boîte à outils pour faciliter la collecte et l'analyse de données multimodales pour les études utilisateur en RV.Notre premier dispositif pour le retour thermique a été conçu pour simuler l'ambiance thermique des environnements virtuels et utilise un transfert de chaleur sans contact via des lampes infrarouges et des ventilateurs. Le deuxième dispositif procure une sensation thermique locale via un transfert de chaleur par contact alimenté par un dispositif thermoélectrique. Notre contrôleur compact pour les dispositifs thermoélectriques qui permet un contrôle précis des sensations thermiques lors du toucher et de la préhension d'objets virtuels. Pour les deux dispositifs, nous avons développé un logiciel afin de faciliter l'intégration dans les applications VR 6DoF développées avec le moteur Unity.Les deux systèmes ont été soumis à un processus de caractérisation psychophysique afin de faire le lien entre les paramètres sur lesquels le développeur peut agir et les sensations thermiques ressenties par l'utilisateur. À l'aide de notre dispositif ambiant, nous avons étudié l'impact du dynamisme, c'est-à-dire la réactivité du retour thermique aux actions de l'utilisateur, sur l'agentivité, la présence et l'expérience haptique. En tirant parti de notre affichage thermique localisé, nous avons comparé les commandes par consigne de température et par consigne de flux thermique afin de comprendre leur impact sur la sensation thermique, la latence, ainsi que sur l'expérience haptique.Enfin, nous présentons deux projets qui intègrent nos dispositifs thermiques dans la mise en œuvre de leur expérience de RV multisensorielle. Cela souligne notre engagement à rendre cette recherche accessible et réplicable, en utilisant du matériel abordable, en proposant des logiciels open source et en fournissant une documentation utilisateur.Ces travaux représentent une contribution significative à l'exploration continue de la réalité virtuelle multisensorielle, jetant les bases de futures recherches visant à combiner le retour thermique avec d'autres modalités (tactile, gustative, olfactive, etc.) dans des scénarios de réalité virtuelle hautement immersifs et captivants.