Soutenance de thèse de Thomas ROUSSET

Cette thèse vise à avoir une meilleure compréhension des mécanismes qui sous-tendent la perception visuelle spatiale, et plus particulièrement la perception de la distance égocentrique. Pour ce faire, nous nous intéressons de près au phénomène couramment observé qui est que cette perception diffère selon que l’observateur se trouve en environnement réel ou en environnement virtuel. En effet, nous cherchons à déterminer les raisons qui font que la distance égocentrique est, en général, fortement sous-estimée lorsque l’observateur est placé dans un dispositif de réalité virtuelle par rapport au monde réel, en nous penchant sur le cas particulier de la simulation de conduite. Dans un premier temps nous montrons que l’étude de l’influence des indices de profondeur sur la perception de la distance égocentrique conduit fréquemment à des résultats contradictoires mais que certains indices, comme la parallaxe et la vision binoculaire, semble avoir une importance particulière. Nous y détaillons aussi les autres éléments tels que les facteurs techniques, les facteurs humains et les méthodes de mesure qui jouent un rôle considérable dans la construction de cette distance perçue. Dans une première étude, nous montrons que la présence d’indice visuels liés à la parallaxe du mouvement de la tête impacte le comportement de suivi de véhicule des conducteurs en simulateur de conduite de manière différente selon qu’elle est couplée à une vision stéréoscopique ou non. Dans le seconde étude, nous montrons que l’étude de la variabilité interpersonnelle peut se révéler extrêmement informative et conduit à penser que le phénomène de sous-estimation de la distance égocentrique en réalité virtuelle n’est certainement pas généralisable à tous les participants. Enfin dans la troisième étude, par le biais d’un modèle d’identification de facteur de gains, nous proposons une méthode afin de distinguer l’effet des erreurs de perceptions de distance égocentrique de celui des erreurs de perception de la distance parcourue. Globalement, les résultats de ces études montrent que la variabilité inter-individuelle doit être prise en compte dans l’évaluation de la perception spatiale, en particulier en réalité virtuelle. Ils apportent de plus des éléments de preuve en faveur d’une utilisation de différents référentiels spatiaux dépendant de la tâche demandée et pouvant varier significativement d’un individu à l’autre. Ces résultats sont à prendre en compte dès lors qu’on cherche à généraliser au monde réel les résultats d’études effectuées grâce à la réalité virtuelle.

The goal of the present thesis was to better understand the mechanisms underlying spatial scale perception, and particularly the perception of egocentric distances. We were closely interested in the commonly observed phenomenon, that perception differs according to whether the observer is in a real or in a virtual environment. More precisely, we tried to determine the reasons leading to strong underestimations of egocentric distances when the observer is placed in a device using virtual reality compared to the real world, by addressing the specific case of driving simulation. The numerous studies on the influence of depth cues on perception of egocentric distances frequently lead to contradictory results but some cues, such as parallax and binocular vision, seem to play a specific role. In the state-of-the-art section, we detailed other elements such as technical factors, human factors and measurement methods that play a significant role in the construction of distance perception. In a first study, we showed that the presence of visual cues related to head movement parallax affects driver’s performance in car-following task in driving simulator, according to the availability of stereoscopic vision and/or motion parallax. In the second experimental study, we showed that the interpersonal variability can be extremely informative and leads us to claim that underestimation of egocentric distances in virtual reality is certainly not a feature generalizable to all participants. Finally, in the third study, using a gain factor identification model, we proposed a method to distinguish the effect of errors in egocentric distance perception from the errors in travelled distance perception. Overall, the results of these studies show that inter-individual variability must be considered in the evaluation of spatial perception, especially in virtual reality. They bring more evidences for the use of different spatial reference frames depending on the task and can significantly vary from one individual to another. These results are to be considered when one attempts to generalize the results of studies carried out using Virtual Reality to the real world.