4.3.1 Objectif et activité proposée . . . 117
4.3.2 Environnement Virtuel . . . 120
4.3.3 Participants . . . 122
4.3.4 Mesures . . . 122
4.3.5 Équipement des participants . . . 125
4.3.7 Résultats . . . 127 4.3.8 Analyse et synthèse . . . 145 4.4 Expérimentation complémentaire . . . 151 4.4.1 Objectifs de l’expérimentation . . . 151 4.4.2 Environnement virtuel . . . 151 4.4.3 Participants . . . 151 4.4.4 Mesures . . . 152
4.4.5 Équipement des participants . . . 153
4.4.6 Procédure . . . 153
4.4.7 Résultats . . . 154
Ce chapitre présente le travail d’expérimentation conduit dans le cadre de notre étude empirique visant à étudier l’impact des interactions sociales vocales sur l’expérience utilisateur en 3D-IVE. Nous débuterons par des explications quant au choix du logiciel Minecraft comme environnement virtuel. Puis nous poursuivrons en décrivant nos deux expérimentations quantitatives comparant deux contextes, avec et sans communication vocale. Ensuite, nous décrirons l’expérimentation qualitative qui reprend pour un même panel d’utilisateurs les deux expérimentations précédentes en proposant en plus des mesures quantitatives, une série de groupes de discussion. Chaque expérimentation sera décrite, au travers d’un exposé des objectifs de l’expérimentation, d’une description de l’environnement virtuel, d’un exposé des données afférentes aux participants, des mesures mises en place, de la configuration matérielle utilisée, du protocole expérimental, des résultats obtenus puis, pour finir, d’une analyse et synthèse proposant un regard critique sur les résultats vis-à-vis de la littérature ainsi que des propositions pour la suite du travail. Une discussion sur l’ensemble des résultats de cette étude sera proposée par la suite dans le chapitre discussion (chapitre 5).
4.1 Choix de l’environnement virtuel
4.1.1 Minecraft, bac à sable virtuel
La première étape permettant la construction de cette expérimentation était le choix d’un environ- nement virtuel. Deux choix s’offraient alors, contruire un environnement de toutes pièces, ou choisir une application proposant un environnement existant et suffisement modulable pour répondre à nos exigences. Pour des raisons de temps, de moyens et d’attirance vis-à-vis des futurs particpants (que nous détaillerons dans la section 4.1.2), nous avons choisi la seconde solution, ici par l’utilisation du logiciel Minecraft.
Minecraft est un jeu vidéo 3D créé par Markus Persson et est sorti officiellement le 19 novembre 2011. Précurseur d’un type de jeu vidéo aujourd’hui extrêmement populaire, les « sand boxes » ou en français, bacs à sable, Minecraft fut tout d’abord disponible uniquement sur ordinateur (sur les trois systèmes d’exploitation principaux, Windows, OSX et Lunix, le jeu étant basé sur un langage de progammation multiplateformes, Java). Puis, il s’est vu adapté sur tous les supports existants, consoles de salon, téléphones et tablettes et a atteint en 2014 un total de cinquante-quatre millions de licences vendues (et au moins autant de copies pirates). La popularité du jeu est devenue telle que Microsoft a racheté en 2014 le studio de développement pour un total de deux milliards et demi de dollars, avec pour objectif de faire de Minecraft le logiciel phare de son système de réalité virtuelle l’Hololens. Très récement (19 Janvier 2016) Microsoft a annoncé la sortie d’une nouvelle version de Minecraft dédiée spécifiquement à l’éducation1, démontrant les possibilités de l’application au delà
du jeu et de l’amusement.
Ce type de jeu propose bien sûr une partie narrative, bien que minimaliste dans le cas de Minecraft,
avec des personnages, des objectifs et un semblant de récit, mais offre surtout aux joueurs — et c’est là la grande différence avec la plupart des jeux vidéo — une liberté presque sans limites quant à la transformation des mondes qu’ils ont créés. En effet, lors de la création d’un nouveau monde, Minecraft génère un environnement tridimensionnel procédural unique, d’une taille telle qu’il est impossible d’en atteindre les limites sans l’utilisation d’un logiciel externe. La taille standard d’une carte et de 30 000 km de côté proposant donc une surface de 900 millions de km2 (pour comparaison la terre a une
superficie d’un peu plus de 510 millions de km2) pour une profondeur et une altitude de 128 mètres
(soit 256 mètres de la limite haute à la limite basse) (Persson, 2010), représentant un volume totalement éditable par le ou les joueurs. Bien qu’il soit possible de créer des mondes plats et totalement vides, un monde par défaut se compose de différents biomes, forêts, déserts, zones enneigées (taïga), savanes (voir figure 4.2) et diverses variations sur chaque biome ainsi que des biomes spéciaux les enfers et l’Ender. Chacun de ces biomes est constitué d’une faune, d’une flore, d’un relief spécifique ainsi que de villages peuplés par des PNJ.
Mais la particularité de Minecraft se situe dans la matière constituant ces mondes et les éléments les composant. En effet, tout (à quelques exceptions près) se base sur des blocs cubiques d’un même format qui, par leurs assemblages, composent tout les éléments du jeu vidéo et donnent son aspect visuel — dont la figure 4.1 donne un aperçu — si reconnaissable à Minecraft. Un bloc mesure 1 m3
(Persson, 2010), et un personnage mesure deux blocs de haut, ainsi, les proportions du monde réel quant à la taille d’un arbre ou d’un bâtiment sont globalement respectées. Les blocs ont donc une taille unique, en revanche, ils proposent une très grande variété de matériaux aux propriétés différentes. Ainsi on trouvera du bois pour les blocs composant les arbres, de la terre, de la pierre, du sable ou encore de l’argile pour le sol, de l’eau, de la lave, des minerais comme le charbon, le fer, l’argent, l’or et une multitude d’autres encore. Le joueur devra pour obtenir ces différents blocs aller les extraire (miner) dans l’environnement, pour par la suite les combiner sous différentes formes, tel un artisan, afin de produire des outils, des armes, des armures ou des éléments d’architecture. Les termes anglais désignant ces deux actions, miner (mine) et fabriquer (artisanalement) (craft) ont donné son nom au jeu, Minecraft, et sont les pivots de son gameplay2.
Figure4.1 – Vue d’un monde Minecraft à l’aube.
2. Gameplay : anglicisme ayant pour équivalent français le terme jouabilité. Il désigne les éléments d’interaction avec l’utilisateur d’un produit vidéo ludique.
(a) Biome marais (b) Biome plaine fleurie (c) Biome desert (d) Biome savane
Figure4.2 – Différents types de biomes dans Minecraft.
Afin de mieux comprendre ce fameux gameplay, parlons à présent des modes de jeu. Minecraft pro- pose deux modes, le premier le mode survie qui comme son nom l’indique invite le joueur à survivre. Il débute alors en un point aléatoire du monde généré et devra, à partir de cet instant, tout faire pour sur- vivre, c’est-à-dire se nourrir, se construire un abri et se défendre des monstres qui peuplent les nuits mi- necraftiennes. Afin d’illustrer ce mode survie sans de longues explications écrites, une vidéo créée par nos soins est disponible à l’adresse suivante : http:// www.remy-eynard.net/ minecraft-exp/ gameplay.html . Malgré sa complexité et son contenu très fourni, le mode survie n’est pas le mode le plus joué sur Minecraft. En effet, le mode créatif est beaucoup plus populaire. Ce mode a pour unique objectif de laisser les joueurs construire tout ce qu’ils désirent. Pour faciliter la construction, ils sont en mesure de voler, mais surtout ont un accès illimité à tous les types de blocs disponibles dans le jeu. Depuis la sortie du jeu, les joueurs ont créé nombre de productions plus incroyables les unes que les autres, allant de la construction architecturale monumentale à la création de systèmes interactifs en utilisant la redstone. La redstone est une catégorie de blocs particuliers qui permettent de créer des circuits semblables aux circuits électroniques simples que nous utilisons dans la vie réelle. Ainsi cette catégorie se compose de sources d’alimentation (bloc ou torche) de fils conducteurs et deux éléments singuliers que sont le répéteur pouvant servir de retardateur ou de diode et le comparateur agissant comme un transistor. La combinaison de ces quelques éléments avec les leviers et autres actionneurs proposés par le jeu permet la création simple et intuitive de portes logiques ouvrant ainsi le champ des possi- bilités de création sur un univers nouveau. La liste suivante propose un petit échantillon de création impressionnantes n’utilisant que les fonctionnalités offertes par Minecraft, car comme nous allons le voir, le jeu étant développé en Java et de manière ouverte, une très grande communauté de joueurs / développeurs s’est employée à étendre les possibilités déjà immenses du logiciel.
— Construction du château de « Laputa » extrait de l’œuvre d’animation « Le château dans le ciel » de Hayao Miyazaki par adybuddy_ : http:// goo.gl/ hDdkLH
— Construction de monuments historiques par divers joueurs : https:// youtu.be/ lixEvWNEOh8 — Calculatrice scientifique fonctionnelle, construite uniquement grâce aux circuits de redstone par
— Construction du monde de « Westeros » issu de la série « Game of Thrones » par l’équipe Wes- terosCraft : https:// youtu.be/ 5wOc-N2NuEM
Nous parlions d’étendre les possibilités du jeu, c’est ici qu’interviennent les mods, qui est un terme désignant des contenus additionnels, des scripts ou des programmes développés par la communauté des joueurs pour un jeu vidéo. Pour Minecraft, le nombre de mods existant est très important. Ils proposent par exemple l’ajout de lignes de commande permettant de poser une surface complète de bloc en quelques secondes, l’ajout de nouveaux éléments de gameplay (nouveaux blocs, nouvelles fonctionnalités), l’ajout de shaders, ou encore de nouvelles textures afin d’améliorer le rendu visuel. Nous reviendrons sur les mods de manière plus spécifique lors de la description des environnements créés pour nos expérimentations, et nous décrirons alors leurs fonctionnalités.
Pour finir cette section, nous souhaitons ajouter que Minecraft comporte bien sûr des fonctionnali- tés multijoueurs. Le grand intérêt de ces fonctionnalités réside dans le fait qu’il est possible d’héberger soi-même son serveur de jeu. Ainsi, le poste serveur héberge le monde auquel les joueurs vont venir se connecter. Cette possibilité d’auto hébergement permet de jouer à Minecraft sur un réseau local supprimant ainsi les effets néfastes des connexions distantes (ralentissements, pertes de paquet).
En définitive, Minecraft est un logiciel unique, en raison de sa conception et des nombreux déve- loppements ultérieurs : les frontières du jeu sont sans cesse repoussées, et la seule limite admise est la créativité de l’utilisateur.
4.1.2 Pourquoi Minecraft ?
La première raison ayant motivé l’utilisation de Minecraft pour nos expérimentations est pure- ment « logistique ». La création d’un 3D-IVE demande beaucoup de temps et de ressources humaines. Modéliser, texturer, animer puis rendre interactif un environnement même limité n’est pas l’affaire de quelques jours, mais plutôt de quelques mois. Dans le cadre d’une thèse de doctorat, le temps est un élément précieux qu’il est préférable pour le doctorant de dépenser en réflexion et en tâches afférentes à la résolution des hypothèses émises plutôt qu’en développement. D’un autre côté, l’équipe dans laquelle cette thèse s’est tenue n’est pas une grande équipe du point de vue des ressources humaines, aucun ingénieur de recherche n’était disponible pour participer à la création d’un tel environnement. Il semble donc pertinent de penser que, pour une personne seule dans un laps de temps limité, se lancer dans une phase de développement longue et complexe présente des risques importants, soit de ne pas produire un environnement virtuel suffisamment abouti, soit de se voir pris par le temps.
Convaincus du fait qu’il nous fallait utiliser l’existant pour mener à bien nos travaux, nous avons alors réfléchi au type d’activité à proposer afin de générer une expérience intéressante et satisfaisante pour nos participants, mais surtout favorisant l’occurrence d’interactions sociales vocales. Contrainte supplémentaire, afin d’être en mesure de comparer nos deux contextes, avec et sans communication vo- cale, l’activité proposée devait être réalisable par au moins deux participants dans ces deux contextes, excluant ainsi les activités de type jeu de questions / réponses ou jeu de guide d’aveugle. L’idée d’une
tâche de construction nous a alors semblé la plus pertinente. En effet, si tant est que les participants possèdent tous un niveau d’information (plan) leur permettant de construire quelque chose, il n’est dans ce cas pas absolument nécessaire de communiquer vocalement pour atteindre l’objectif fixé.
Suite à quelques recherches préliminaires, nous avons eu la confirmation que Minecraft, outre le fait de nous permettre très facilement de mettre en place une activité de construction (étant la base même du jeu), nous donnerait un contrôle total de l’environnement. Par l’utilisation de mods et de blocs spécifiques — que nous détaillerons dans les sections environnement virtuel de chaque expérimentation — nous serions en mesure par exemple de remplir les inventaires des participants avec la variété et le nombre de blocs voulus. De plus, par l’utilisation d’un serveur local nous aurions la possibilité de conserver tous les environnements utilisés pour analyse ultérieure afin d’observer a posteriori les performances des participants.
Avant de nous décider à l’utilisation de Minecraft pour notre étude empirique, nous avons mené un rapide état de l’art afin de déterminer si l’utilisation de ce logiciel dans un contexte scientifique avait des précédents et ainsi valider son utilisation dans un tel contexte. Nous avons été surpris par l’évolution des publications comprenant le terme Minecraft entre 2010 (date de sortie de la bêta) et aujourd’hui (voir figure 4.3). Cette évolution atteste d’un intérêt certain de la part de la communauté scientifique pour le logiciel. Nous avons constaté que la plupart des utilisations de Minecraft donnant lieu à une publication concernent l’éducation, l’apprentissage d’une langue étrangère (Koichi, 2014), de concepts scientifiques comme la table des éléments périodiques (Short, 2012) ou encore de la programmation (Finley, 2014). Tous ces travaux se basent sur le concept de l’edutainement, autrement dit l’inclusion dans un jeu d’activités ou de fonctionnalités permettant d’apprendre en s’amusant. Nous avons aussi pu lire un article concernant l’utilisation de Minecraft dans le cadre de soins psychologiques aux soldats victimes de chocs post-traumatiques (Neltz, 2014), ainsi qu’une revue de littérature proposant son utilisation dans la cadre de psychothérapie dédiée aux enfants et aux adolescents (Steadman et al., 2014). 2 010 2 011 2 012 2 013 2 014 2 015 0 500 1 000 59 198 403 707 1 300 1 200 Années N om br e
Figure4.3 – Evolution du nombre de publications d’après la recherche "Minecraft" -patent sur
Google Scholar
Dès lors, l’utilisation de Minecraft dans un contexte tel que le nôtre s’avérait pertinent. Nous avons alors entrepris une évaluation du logiciel selon la QoS proposée dans le modèle de Wu et al. (2009)
(voir figures 2.15 en section 2.3) afin de nous assurer que Minecraft était techniquement en mesure de générer une expérience utilisateur satisfaisante.
Qualité de Service
▸ Interactivité : nous avons défini l’interactivité, selon Steuer (1992), comme étant la « mesure dans laquelle les utilisateurs peuvent participer à la modification de la forme et du contenu d’un environnement médiat en temps réel » [notre traduction]. Un environnement en temps-réel dont tous les éléments sont destructibles et modulaires sans limites ou presque pourrait être qualifié de pinacle de l’interactivité. La variété des interactions n’est quant à elle pas très élevée, puisque basée sur trois actions principales, miner, récolter, construire. Néanmoins, les possibilités d’applications de ces trois actions pallient largement à ce manque de variété et les risques de voir les participants s’ennuyer lors d’une immersion courte sont assez réduits. Vis-à-vis des variables vitesse et correspondance (voir page 46), elles dépendent uniquement de la puissance des machines utilisées, il est donc de notre ressort de nous servir de machines suffisamment puissantes ou d’optimiser Minecraft afin d’atteindre les 60 images par seconde préconisées dans l’utilisation des 3D-IVEs ainsi que la réactivité des contrôles nécessaire pour que le participant ne soit pas perturbé par des ralentissements.
▸ Vivacité Sensorielle : comme la plupart des 3D-IVEs, l’étendue de la vivacité sensorielle que propose Minecraft se résume au canal visuel et auditif. Quant à sa profondeur et à son intru- sivité, cela dépendra des matériels d’affichage et de transmission vocale que nous utiliserons (HMD, lunettes 3D, écrans, microphone, casque audio).
▸ Cohérence : Minecraft respecte les règles basiques de la physique qui régissent notre environ- nement réel. Un objet lâché tombe, le temps passe, un bloc frappé par l’utilisateur finit par être détruit, un arbre dépouillé de son tronc verra ses feuilles disparaître, le relief malgré son aspect cu- bique ne présente pas de formes totalement irréelles. Le premier « choc » visuel passé, le logiciel ne présente aucun élément pouvant frapper l’utilisateur par son manque de cohérence avec le monde réel ou les représentations mentales qu’il pourrait s’être fait du fonctionnement de ce monde virtuel par anticipation de son utilisation.
▸ Qualité Visuelle : comme nous venons de le dire, l’aspect cubique de Minecraft peut être quelque peu déroutant de prime abord et les textures par défaut, de type pixélisé et de basse résolution (16 x 16px) (voir images et vidéo dans la section 4.1.1), renforcent cet aspect qui peut déranger. Néanmoins, il est possible de changer ces éléments pour des textures de plus haute résolution et présentant un graphisme plus lisse, plus agréable à l’œil. Il faut néanmoins être vigilant sur deux points, conserver des ressources matérielles suffisantes pour assurer un bon niveau d’interactivité et rester cohérent avec les modélisations. En effet, l’utilisation de textures photo réalistes sur les modélisations cubiques de Minecraft pourrait être plus perturbante que les textures par défaut (voir figure 4.4a). Vis-à-vis de ce facteur, ce que nous venons de dire au sujet de l’environnement s’applique aussi aux avatars dont les textures sont là aussi modifiables. Malgré leur aspect cubique, les avatars possèdent, un tronc, une tête et les quatre membres qui caractérisent l’humain ; ils présentent donc un niveau d’anthropomorphisme élevé.
▸ Réalisme Comportemental : nous avons déjà parlé du réalisme comportemental de l’en- vironnement lorsque nous avons traité le facteur cohérence de la QoS. Nous ajoutons qu’il est aussi possible d’utiliser des shaders afin d’améliorer le rendu graphique de l’eau ou de la lumière, accentuant ainsi la ressemblance entre les mondes virtuels et réels. Par exemple, il est possible d’ajouter aux éten- dues d’eau de la réfraction ou la réflexion des sources de lumière sur les matériaux (voir figure 4.4b). Vis-à-vis des avatars représentant les utilisateurs, leur comportement est cohérent avec ce que nous pouvons voir dans la réalité, lorsqu’ils se déplacent leurs jambes et leurs bras bougent, il en va de même lorsqu’ils font une action, casser, poser un bloc ou actionner un levier. En revanche, ils ne font par défaut montre d’aucune expression faciale ni ne bougent les lèvres quand l’utilisateur parle. Nous avons tenté de corriger ce défaut majeur grâce à un mod, mais malheureusement sans succès car ce dernier n’était pas compatible avec la version de Minecraft que nous étions contraint d’utiliser (voir section 4.2.2).
(a) Exemple de textures photoréalistes∗. (b) Exemple de shader∗∗.
∗Capture d’écran issue du S&K Photo Realism Resource Pack 1.8.8 par SavageStyle. ∗∗Capture d’écran issue du Realistico Resource Pack 1.8.8 par matteorizzo.
Figure4.4 – Exemple de modifications de la qualité visuelle de Minecraft.
Un dernier point a entériné notre choix, la popularité de Minecraft. En effet, il est difficile de trouver des participants pour les expérimentations, et nous avons pensé que l’évocation de Minecraft saurait motiver les joueurs invétérés comme les néophytes curieux. Ce postulat s’est confirmé lors des courts échanges que nous avons eu avec les participants de nos expérimentations. Le choix de notre 3D-IVE arrêté, il nous restait alors à définir la tâche à proposer aux participants ainsi que les matériels et mesures à mettre en place. Ces points seront détaillés dans les sections liées à chaque expérimentation.
4.2 Première expérimentation
4.2.1 Objectif et activité proposée
L’objectif de ces travaux de thèse est d’étudier l’impact des interactions sociales vocales sur l’ex- périence utilisateur dans les 3D-IVEs. Par cette première expérimentation, nous proposons, grâce à