HAL Id: tel-01344418
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méthodes pour la conception du gameplay
Stéphanie Mader
To cite this version:
Stéphanie Mader. Le ”game design” de jeux thérapeutiques : Modèles et méthodes pour la conception du gameplay. Modélisation et simulation. Conservatoire national des arts et metiers - CNAM, 2015.
Français. �NNT : 2015CNAM1011�. �tel-01344418�
ÉCOLE DOCTORALE INFORMATIQUE, TÉLÉCOMMUNICATION ET ÉLECTRONIQUE (PARIS)
ÉQUIPES MIM / ILJ – LABORATOIRE CEDRIC
THÈSE présentée par :
Stéphanie MADER
soutenue le : 06 novembre 2015
pour obtenir le grade de : Docteur du Conservatoire National des Arts et Métiers
Discipline/ Spécialité : Informatique
Le game design de jeux thérapeutiques
Modèles et méthodes pour la conception du gameplay
THÈSE dirigée par :
Monsieur NATKIN Stéphane Professeur du CNAM, HDR, CNAM Co-dirigée par :
Monsieur LEVIEUX Guillaume Maître de Conférences, CNAM RAPPORTEURS :
Monsieur BRANGIER Eric Professeur, HDR, Université de Lorraine
Monsieur CHAMPAGNAT Ronan Maître de Conférences, HDR, IUT de La Rochelle
JURY :
[Monsieur ALVAREZ Julian] Professeur associé, Université de Lille
[Monsieur DESLYS Jean-Philippe] Directeur de recherche, HDR, Commissariat à l’énergie
atomique et aux énergies alternatives (CEA)
The difference - XKCD.com
Remerciements
J’ai toujours eu conscience d’avoir beaucoup de chance dans la vie. L’aboutissement de cette th` ese ne fait pas exception. Si je dois ce r´ esultat ` a mon travail, je le dois aussi ` a de nombreuses personnes qui, tout au long de ma vie, ont fait de moi qui je suis, m’ont sou- tenue dans mes projets, m’ont ouvert les portes et les opportunit´ es pour d´ ebuter ce travail de th` ese, et m’ont accompagn´ ee dans ce travail de recherche en particulier. Ces remercie- ments sont donc l’expression ´ ecrite de ma gratitude envers ces nombreuses personnes, famille, amis, et coll` egues, de France et de Suisse. J’esp` ere n’avoir oubli´ e personne dans ce d´ esordre chronologique et g´ eographique.
Avant d’arriver ` a cette th` ese, il faut remonter quelques ann´ ees en arri` ere, en 2008, lorsque je passais les concours pour int´ egrer le master de l’ENJMIN en game design.
C’est pendant les examens ´ ecrits de ce concours d’admission que j’ai aper¸cu St´ ephane Natkin pour la premi` ere fois. Si j’ai pens´ e qu’il y avait quelque chose de bien particulier dans ce regard, je ne me doutais pas que quelques ann´ ees plus tard, il serait mon directeur de th` ese. Faire une th` ese n’´ etait pas prioritaire dans mon plan de carri` ere, mais cette rencontre avec St´ ephane Natkin et ce sujet de th` ese qui me posait question ´ etaient trop tentants pour que je passe ` a cˆ ot´ e de cette opportunit´ e.
Ainsi c’est non seulement au titre de directeur de th` ese que je remercie St´ ephane Natkin, mais aussi en tant que directeur de l’ENJMIN. Je le remercie tout d’abord d’avoir ´ elargi mon horizon de possibles tant d’un point de vue pratique que d’un point de vue intellectuel. Je le remercie ensuite d’avoir accept´ e d’ˆ etre mon directeur de th` ese et d’avoir guid´ e mes travaux de recherche pendant plus de quatre ann´ ees.
Je remercie aussi mon encadrant Guillaume Levieux, pour son implication dans mon travail, pour ses retours pr´ ecis, et pour nos longues discussions sur ce qu’est un bon travail de recherche scientifique.
Ensuite, je remercie les rapporteurs de cette th` ese : Eric Brangier et Ronan Champagnat, et les examinateurs : Julian Alvarez et Jean-Philippe Deslys.
Merci ` a toute l’´ equipe ILJ, les permanents comme les temporaires pour les coups de main et les discussions. Je tiens particuli` erement ` a remercier Axel Buendia, Simon Chau- vin, Thomas Constant, J´ erˆ ome Dupire, Viviane Gal, Delphine Soriano, Guillaume Tiger, et Alexandre Topol.
Je remercie le Fond National Suisse pour la Recherche Scientifique (FNS) d’avoir financ´ e
ma seconde ann´ ee de th` ese au travers d’une bourse.
Pour leurs conseils avis´ es sur les aspects sant´ e de mes mod` eles, je remercie le Dr Marie- Fran¸coise Rouxel et Charl` ene Hiberty. Je remercie aussi les ´ etudiants du master ENJMIN (2013-2015) et de la licence professionnelle GD/LD de l’IUT de Bobigny (2014-2015) pour leur participation dans mes exp´ erimentations.
Tout particuli` erement, je tiens ` a remercier Catherine Rolland pour son soutien dans mes projets et son amiti´ e depuis notre rencontre sur le projet du Village aux Oiseaux.
Mon admission ` a l’ENJMIN est une ´ etape importante sans laquelle cette th` ese n’aurait pu exister. N’ayant pas suivi un parcours d’´ etude classique, l’ENJMIN a ´ et´ e le moment o` u j’ai pu reprendre des ´ etudes grˆ ace au syst` eme d’acquis l’exp´ erience professionnelle.
Je remercie donc toute l’´ equipe p´ edagogique de l’ENJMIN et notamment ceux qui par- ticipaient au jury d’admission : Emmanuel Guardiola, St´ ephane Natkin et Armelle Prigent.
Je remercie en outre Emmanuel Guardiola de m’avoir recrut´ ee par la suite pour travailler sur le Village aux Oiseaux, ce projet ´ etant ` a l’origine de ce travail de th` ese.
Au travers de l’ENJMIN, de nouvelles amiti´ es se sont aussi forg´ ees et m’ont ouverts de nouvelles perspectives. Merci ` a Julie Stuyck, Aymeric Schwartz, M´ elanie Ginibre, et Audrey Laurent-Andr´ e.
Je remercie aussi tous mon entourage actuellement distant de quelques centaines de ki- lom` etres, famille et amis qui ont d’une mani` ere ou d’une autre soutenu ce travail.
Tout d’abord, je remercie mes parents Evelyne et Ernest, ma soeur Isabelle et mon fr` ere S´ ebastien pour leur ind´ efectible soutien et amour. Vous avez forg´ e ma premi` ere identit´ e et m’accompagnez depuis toujours dans la vie, merci.
Je tiens ` a remercier quelques amis suisses de longue date, ils ont aussi particip´ e ` a la construction de l’individu que je suis pr´ esentement et m’ont soutenue dans mes projets malgr´ e la distance : Tanja Lehmann, Carole Mermoud, Guillaume Fort, Kalou, et David Verdon.
Last but not least, je remercie grandement Philou. Sans son soutien et sa patience de tous
les jours je n’aurai pu terminer cette th` ese. Philou, je te remercie pour tout ce que nous
partageons, pour nos discussions passionn´ ees et pour cette quˆ ete que nous menons ensemble
vers un art de vivre dissident de la normalit´ e, mais heureux et ´ equilibr´ e.
Table des mati` eres
R´ esum´ e 21
Introduction 25
I Etat de l’art ´ 33
1 Jeu, gameplay et motivation 35
1.1 Introduction . . . . 35
1.2 La conception d’exp´ eriences de jeu . . . . 36
1.3 Challenge, Game World, et Interactions sociales . . . . 37
1.3.1 Challenge, gameplay et genres de jeu . . . . 37
1.3.2 Challenge et incertitude . . . . 38
1.3.3 La boucle de gameplay . . . . 39
1.3.4 Jeux et jeux vid´ eo . . . . 41
1.3.5 Game World et Play . . . . 42
1.3.6 Interactions sociales . . . . 43
1.3.7 Synth` ese . . . . 43
1.4 Motivation et plaisirs de jeu : th´ eories en psychologie . . . . 44
1.4.1 Self-Determination Theory . . . . 44
1.4.1.1 Travaux associ´ es . . . . 45
1.4.1.2 SDT et jeux th´ erapeutiques . . . . 45
1.4.2 La th´ eorie du flow . . . . 46
1.4.2.1 La th´ eorie du flow appliqu´ ee aux jeux vid´ eo . . . . 47
1.4.2.2 La difficult´ e des challenges . . . . 48
1.4.3 Synth` ese . . . . 49
1.5 Motivation et plaisirs de jeu : approches en Game Design . . . . 50
1.5.1 La boucle de gameplay en tant que structure motivationnelle des jeux 50
1.5.1.1 Trois niveaux de cycle d’interaction . . . . 51
1.5.1.2 Les sources de motivation du joueur . . . . 52
1.5.1.3 Les exp´ eriences de jeu comme source de motivation . . . . . 53
1.5.1.4 Synth` ese . . . . 54
1.5.2 Les mod` eles du joueur . . . . 55
1.5.2.1 Les typologies issues de l’´ etude des joueurs de jeux massive- ment multi-joueurs . . . . 55
1.5.2.2 Les typologies g´ en´ erales . . . . 56
1.5.2.3 Les typologies de joueurs inspir´ ees de mod` eles en psychologie 56 1.5.2.4 Les mod` eles des syst` emes de profilage et d’adaptation dyna- mique . . . . 56
1.5.2.5 Autres approches de mod` ele du joueur . . . . 57
1.6 Synth` ese . . . . 57
2 La formalisation du gameplay 61 2.1 Introduction . . . . 61
2.2 Formalisations en game design . . . . 61
2.3 La boucle de gameplay de Tetris en sciences cognitives . . . . 64
2.4 Formalisations en intelligence artificielle . . . . 65
2.5 Formalisation en analyse des tˆ aches cognitives . . . . 67
2.6 Synth` ese . . . . 69
3 Du jeu utile au jeu th´ erapeutique 71 3.1 Introduction . . . . 71
3.2 Les jeux utiles . . . . 72
3.2.1 D´ efinitions du jeu utile . . . . 72
3.2.2 Classifications et taxonomies du jeu utile . . . . 75
3.3 Les jeux th´ erapeutiques dans les jeux sant´ e . . . . 75
3.3.1 Les classifications du jeu sant´ e . . . . 76
3.3.2 Analyse des classifications : cat´ egories de jeux th´ erapeutiques . . . . 78
3.4 Synth` ese . . . . 79
4 Conception et d´ eveloppement de jeu : m´ ethodes de game design 81 4.1 Introduction . . . . 81
4.2 M´ ethodes de conception et de d´ eveloppement des jeux de divertissement . . 82
4.2.1 Les ´ etapes de conception et de d´ eveloppement d’un jeu vid´ eo . . . . . 83
4.2.2 Les ´ etapes du prototypage . . . . 84
4.2.3 Les playtests . . . . 85
4.2.4 Synth` ese . . . . 86
TABLE DES MATI `ERES TABLE DES MATI `ERES
4.3 M´ ethode de conception et d´ eveloppement des jeux s´ erieux . . . . 86
4.3.1 Chaˆıne de production des serious games . . . . 86
4.3.2 Framework P-III . . . . 87
4.3.3 Les 6 facettes de conception d’un serious game . . . . 87
4.3.4 Action research adapt´ e aux jeux th´ erapeutiques . . . . 89
4.3.5 Autres m´ ethodes et recommandations . . . . 89
4.4 Synth` ese . . . . 89
5 M´ ethodologie de recherche en design 91 5.1 Introduction . . . . 91
5.2 Introduction au design et ` a la recherche en design . . . . 92
5.2.1 Le design . . . . 92
5.2.2 La recherche en design . . . . 93
5.2.3 Terminologie . . . . 93
5.2.4 Les types d’artefacts et d’activit´ es scientifiques . . . . 94
5.2.5 Design Science vs Design Research . . . . 95
5.3 Cadre de rigueur de la recherche en design . . . . 96
5.3.1 Faible reproductibilit´ e des r´ esultats du design . . . . 96
5.3.2 Crit` eres de qualit´ e des recherches scientifiques en design . . . . 98
5.3.2.1 Processus de recherche . . . . 98
5.3.2.2 Extensibilit´ e . . . . 98
5.3.2.3 Wicked problems . . . . 98
5.3.2.4 Pertinence . . . . 99
5.3.2.5 Equilibre g´ en´ ericit´ e-sp´ ecificit´ e . . . . 99
5.3.2.6 Efficacit´ e . . . . 100
5.3.2.7 Progr` es . . . . 100
5.3.2.8 Synth` ese . . . . 100
5.4 Cadres et m´ ethodes de recherche en design . . . . 101
5.4.1 Cadre pour articuler observation, th´ eorie, et it´ eration pour la recherche en IHM . . . . 101
5.4.2 Les 6 ´ etapes de la recherche en design . . . . 102
5.4.3 Synth` ese . . . . 103
5.5 M´ ethode d’´ evaluation des m´ ethodes de conception . . . . 104
5.5.1 Evaluation contrˆ ol´ ee sur le terrain . . . . 105
5.5.2 Etude des pratiques de l’industrie . . . . 106
5.5.3 Exp´ erimentation en laboratoire avec sujets humains . . . . 106
5.5.4 Simulation d´ etaill´ ee des m´ ethodes de design . . . . 106
5.5.5 Validit´ e th´ eorique . . . . 107
5.5.6 Crit` eres d’´ evaluation des mod` eles et m´ ethodes de design . . . . 107
5.5.7 Synth` ese . . . . 108
5.6 Synth` ese . . . . 109
II Probl´ ematique 111 6 D´ efinir et classifier le jeu th´ erapeutique 113 6.1 Introduction . . . . 113
6.2 Une d´ efinition du jeu th´ erapeutique . . . . 114
6.3 Classification des jeux sant´ e et particularit´ e des jeux th´ erapeutiques . . . . . 115
6.4 Proposition de classification des jeux th´ erapeutiques . . . . 117
6.4.1 Jeux th´ erapeutiques visant l’´ etat psychologique . . . . 117
6.4.2 Jeux th´ erapeutiques visant des fonctions perceptives . . . . 118
6.4.3 Jeux th´ erapeutiques visant des fonctions cognitives . . . . 119
6.4.4 Jeux th´ erapeutiques visant des fonctions motrices . . . . 119
6.5 Jeux th´ erapeutiques : challenge, game world, et interactions sociales . . . . . 120
6.6 Synth` ese . . . . 122
7 Identification des probl` emes de design sp´ ecifiques aux jeux th´ erapeutiques125 7.1 Introduction . . . . 125
7.2 Objectifs du game design de jeux th´ erapeutiques . . . . 126
7.3 Postulats de d´ epart du Village aux Oiseaux . . . . 127
7.4 Gameplay th´ erapeutique . . . . 128
7.4.1 Attentional Network Test . . . . 128
7.4.2 Syst` eme de difficult´ e adaptative . . . . 129
7.5 Gestion de la motivation . . . . 131
7.5.1 Int´ erˆ ets des patients . . . . 131
7.6 Informations m´ edicales (th´ erapie et patients) . . . . 133
7.6.1 Profil des joueurs . . . . 134
7.6.2 Echanges avec les experts sant´ e . . . . 134
7.7 Processus et ´ evaluations . . . . 136
7.8 Synth` ese . . . . 137
8 Probl´ ematique de recherche 139
TABLE DES MATI `ERES TABLE DES MATI `ERES
III M´ ethodologie de design de gameplay th´ erapeutique 143
9 M´ ethode de game design de jeux th´ erapeutiques 145
9.1 Introduction . . . . 145
9.2 Objectifs de la m´ ethode de game design de jeux th´ erapeutiques . . . . 145
9.3 Vue d’ensemble de la m´ ethode . . . . 146
9.4 Etape 1 : Mod´ elisation du probl` eme avec un expert sant´ e . . . . 148
9.4.1 Mod` ele de la th´ erapie . . . . 149
9.4.2 Mod` ele du patient . . . . 150
9.4.2.1 D´ emographie . . . . 150
9.4.2.2 Situation de patient . . . . 150
9.4.2.3 Int´ erˆ ets . . . . 150
9.4.2.4 Capacit´ es de jeu . . . . 151
9.4.3 Mod` ele de la relation patient - th´ erapie . . . . 153
9.5 Etape 2 : Design it´ eratif du gameplay . . . . 154
9.5.1 Mod` ele du jeu . . . . 156
9.5.2 Mod` ele de la relation patient - jeu . . . . 156
9.5.3 Mod` ele de la relation jeu - th´ erapie . . . . 157
9.5.4 M´ ethode de formalisation du gameplay . . . . 159
9.5.5 PGS-EvalTool . . . . 160
9.6 Etape 3 : Design du prototype de pr´ e-production . . . . 160
9.6.1 Liste de recommandations pour la gestion de la motivation . . . . 162
9.7 Suite de la production . . . . 165
9.8 Communication des r´ esultats . . . . 165
9.9 Note concernant l’ordre de d´ efinition des aspects . . . . 165
9.10 Synth` ese . . . . 166
10 M´ ethode de formalisation du gameplay 167 10.1 Introduction . . . . 167
10.2 Mod` ele de la boucle de gameplay . . . . 169
10.3 Actions explicites et implicites . . . . 170
10.4 Objectifs de la formalisation . . . . 171
10.5 Les ´ etapes de formalisation . . . . 172
10.5.1 Etape 1 : Description textuelle synth´ etique du gameplay . . . . 173
10.5.2 Etape 2 : Division du gameplay en actions principales . . . . 173
10.5.3 Etape 3 : Identification et hi´ erarchisation des actions du joueur . . . 174
10.5.4 Etape 4 : Identification des actions li´ ees au b´ en´ efice th´ erapeutique . . 175
10.5.5 Etape 5 : Identification des variables de difficult´ e . . . . 176
10.5.6 Composition d’un gameplay . . . . 177
10.6 Ebauche de sch´ ematisation du gameplay . . . . 178
10.6.1 Introduction . . . . 178
10.6.2 Difficult´ es et propositions de solutions . . . . 178
10.6.3 Vue g´ en´ erale du gameplay du Village aux Oiseaux . . . . 179
10.6.4 Structuration et hi´ erarchisation . . . . 180
10.6.4.1 Niveaux hi´ erarchiques . . . . 180
10.6.4.2 Structure de la vue d’ensemble . . . . 181
10.6.4.3 Structure d’une d´ ecomposition d’action . . . . 183
10.6.5 Discussion et perspectives . . . . 184
10.7 Conclusion . . . . 186
11 PGS-EvalTool : Outil d’´ evaluation des capacit´ es de jeu 187 11.1 Introduction . . . . 187
11.2 Vision d’ensemble . . . . 188
11.3 Conception du prototype : gameplay des mini-jeux . . . . 190
11.3.1 Jeu de balle . . . . 190
11.3.2 FPS . . . . 191
11.3.2.1 Actions explicites . . . . 192
11.3.2.2 Objectif . . . . 192
11.3.3 Level Design du FPS . . . . 193
11.3.3.1 Niveau 17 . . . . 194
11.3.3.2 Niveau 20 et 21 . . . . 194
11.3.3.3 Niveau 28 et 29 . . . . 194
11.3.4 Architecture et d´ eveloppement . . . . 195
11.3.4.1 Gameplay et m´ ecaniques . . . . 196
11.3.4.2 Traces . . . . 197
11.3.4.3 Param´ etrisation de la session . . . . 198
11.4 Evaluation du prototype . . . . 198
11.4.0.1 Retours des ´ etudiants en ergonomie . . . . 199
11.4.0.2 Analyse de traces de joueurs . . . . 199
11.5 Am´ eliorations et corrections vers une version deux du prototype . . . . 201
11.5.1 G´ en´ eral . . . . 201
11.5.2 Jeu de balle . . . . 202
11.5.3 FPS . . . . 203
11.5.4 Autres outils . . . . 203
11.6 Discussion et conclusion . . . . 204
TABLE DES MATI `ERES TABLE DES MATI `ERES
12 Processus de construction des mod` eles 205
12.1 Introduction . . . . 205
12.2 Etapes principales du processus de recherche . . . . 205
12.2.1 Etude du champ d’application . . . . 205
12.2.2 Identification des probl` emes . . . . 206
12.2.3 Construction des mod` eles et m´ ethodes . . . . 206
12.2.4 Evaluations . . . . 208
12.2.5 Conclusion . . . . 208
12.3 Etude et organisation des facteurs motivationnels li´ es aux jeux vid´ eo . . . . . 209
12.3.1 Challenge, game world, et interactions sociales . . . . 209
12.4 Etude et organisation du domaine de la sant´ e . . . . 211
12.4.1 Fonctions perceptives, cognitives, et motrices . . . . 211
12.5 It´ erations sur le mod` ele des capacit´ es de jeu . . . . 213
12.5.1 Entretiens avec des experts sant´ e . . . . 213
12.5.2 Les informations m´ edicales demand´ ees intuitivement par les game de- signers . . . . 214
12.5.2.1 Introduction . . . . 214
12.5.2.2 Population 1 - M´ ethode 1 . . . . 215
12.5.2.3 Am´ elioration du protocole pour la deuxi` eme population . . 215
12.5.2.4 Population 2 - M´ ethode 2 . . . . 215
12.5.2.5 Traitement des r´ esultats . . . . 216
12.5.2.6 R´ esultats . . . . 217
12.5.2.7 Discussion . . . . 218
12.5.3 Impact du mod` ele sur des ´ etudiants en game design . . . . 219
13 Evaluations 221 13.1 Introduction . . . . 221
13.2 Mod` ele des capacit´ es de jeu pour ´ echanger avec un expert sant´ e . . . . 221
13.2.1 Support d’´ echanges directs avec une neuropsychologue . . . . 222
13.2.2 Support de pr´ eparation des ´ echanges avec l’expert sant´ e . . . . 222
13.2.2.1 M´ ethode . . . . 223
13.2.2.2 R´ esultats . . . . 224
13.2.2.3 Discussion . . . . 225
13.3 Mod` ele des capacit´ es et m´ ethode de formalisation du gameplay en game design226 13.3.1 Exercice en binˆ ome . . . . 226
13.3.2 Iron Designer Challenge en groupe . . . . 227
13.3.3 Analyse de projets ´ etudiants en cours de conception . . . . 228
13.3.4 M´ eta-analyse . . . . 230
13.3.4.1 M´ ethode . . . . 230
13.3.4.2 Discussion et conclusion . . . . 232
13.4 Discussion . . . . 233
Conclusion et perspectives 235 Glossaire 243 Bibliographie 244 A Annexes 259 A.1 Classification jeux sant´ e . . . . 259
A.1.1 P´ erim` etre de classification . . . . 259
A.1.2 Le cas des jeux accessibles . . . . 260
A.1.3 Crit` eres de classification des jeux sant´ e . . . . 260
A.1.3.1 Public joueur et b´ en´ eficiaire . . . . 260
A.1.3.2 Objectifs g´ en´ eriques . . . . 261
A.1.4 Classification du jeu sant´ e . . . . 262
A.1.4.1 Jeux pour diagnostiquer . . . . 263
A.1.4.2 Jeux pour apprendre ` a g´ erer sa condition m´ edicale . . . . . 263
A.1.4.3 Jeux pour s’adapter ` a la condition m´ edicale d’un proche . . 263
A.1.4.4 Jeux pour former les professionnels sant´ e . . . . 264
A.1.4.5 Jeux pour faciliter la recherche m´ edicale . . . . 265
A.1.4.6 Jeux pour pr´ evenir (pr´ evention sant´ e) . . . . 265
A.1.4.7 Jeux pour soigner, jeux th´ erapeutiques . . . . 266
A.2 Sch´ ema gameplay . . . . 266
A.3 Mod` ele capacit´ es de jeu . . . . 269
A.3.1 Ecouter / Analyser . . . . 269
A.3.2 R´ efl´ echir / D´ ecider . . . . 271
A.3.3 Parler / Impl´ ementer . . . . 273
Table des figures
1 Le Village aux Oiseaux . . . . 25
1.1 Rocket Jump dans Quake (idSoftware, 1996) . . . . 36
1.2 Orc Must Die ! (Robot Entertainment, 2011) . . . . 38
1.3 Interaction jeu-joueur (Djaouti et al. 2008) . . . . 39
1.4 Explosion strat´ egique dans CounterSpy (Dynamighty, 2014) . . . . 40
1.5 Borderlands (GearBox Software, 2009), un jeu au game world particuli` erement riche . . . . 42
1.6 Flow - Etat optimal . . . . 46
1.7 Saut dans Super Mario World (Nintendo, 1990) . . . . 51
1.8 Affrontement pour des ressources, Starcraft (Blizzard Entertainment, 1998) . 53 2.1 Game Grammar (Koster 2005) . . . . 62
2.2 Micro-Machination (Rozen et Dormans 2014) . . . . 63
2.3 Finite State Machine (Fabricatore 2007) . . . . 63
2.4 Mod` ele classique du traitement de l’information appliqu´ e ` a Tetris (Kirsh et Maglio 1994) . . . . 64
2.5 Actions du joueur de Tetris v1 (Kirsh et Maglio 1994) . . . . 65
2.6 Exemple de Behavior Tree . . . . 66
2.7 Human Centered Information Processing (Wei et Salvendy 2004) . . . . 68
3.1 Le jeu utile, un hybride aux fronti` eres floues . . . . 72
3.2 Papers, please (Lukas Pope, 2013) . . . . 74
3.3 WiiFit, le c´ el` ebre jeu d’exercices physiques de Nintendo (2007) . . . . 77
4.1 Cycle it´ eratif pendant les ´ etapes de production (Fullerton, 2008) . . . . 82
4.2 Objectifs de game design pendant les ´ etapes de production (Fullerton, 2008) 83 4.3 Chaˆıne de production des serious games (Marfisi-Schottman et al. 2010) . . . 86
4.4 Workflow conception serious games (Marne et al. 2011 . . . . 88
5.1 S´ eparation entre Design Science et Design Research appliqu´ ee aux m´ ethodes
de game design . . . . 96
5.2 Int´ egration du design et des deux mod` eles scientifiques en IHM, (Mackay et al. 1997) . . . . 102
6.1 Virtual Irak : jeu pour soigner le stress post-traumatique de soldats revenus de la guerre en Irak . . . . 118
6.2 Dig Rush jouer avec lunettes de st´ er´ eoscopie pour entraˆıner l’oeil paresseux . 119 6.3 Gabarello : jeu pour r´ e´ eduquer les membres inf´ erieurs . . . . 120
6.4 Brick ’a’ break : jeux pour r´ e´ eduquer les membres sup´ erieurs apr` es un AVC . 121 6.5 Snow World : un jeu pour g´ erer la douleur des grands brˆ ul´ es . . . . 122
6.6 Arbre des cat´ egories du jeu sant´ e et des jeux th´ erapeutiques . . . . 123
7.1 Le Village aux Oiseaux . . . . 127
7.2 Capture ´ ecran de l’ANT . . . . 128
9.1 M´ ethode de game design de jeu th´ erapeutique . . . . 147
9.2 Capture d’´ ecran de l’interface en ligne pour le mod` ele des capacit´ es de jeu . 153 9.3 Mod` ele P/G/T . . . . 166
10.1 Mod` ele de la boucle de gameplay . . . . 170
10.2 Aide ` a l’acquisition d’information dans Hearthstone (Blizzard, 2014) . . . . . 171
10.3 Le Village aux Oiseaux : Observer - niveau 2 . . . . 174
10.4 Sch´ ematisation du gameplay ”photographie” du Village aux Oiseaux . . . . . 179
10.5 Sch´ ema du gameplay du mode Deathmatch UT3 : Vue d’ensemble . . . . 181
10.6 Sch´ ema d´ ecomposant l’action esquiver un projectile . . . . 184
10.7 Sch´ ema d´ ecomposant l’action d´ etecter / identifier . . . . 185
11.1 Fonctionnement de l’outil d’´ evaluation des capacit´ es de jeu . . . . 189
11.2 Outil ´ evaluation des capacit´ es de jeu : Jeu de balle . . . . 191
11.3 Niveau 17 : Vue dans le jeu et vue du dessus du niveau . . . . 194
11.4 Niveau 20 : Vue du dessus du niveau . . . . 195
11.5 Niveau 28 et 29 : Vues du dessus (point blanc = position de d´ epart du joueur) 195 11.6 Prefabs pour les niveaux de type FPS . . . . 196
11.7 Outil ´ evaluation : Passer au niveau suivant . . . . 197
11.8 D´ elai de capture moyen par utilisateur . . . . 200
11.9 Temps de compl´ etion moyen des niveaux au gameplay FPS . . . . 201
12.1 Nombre de questions par formulaire selon la population . . . . 217
TABLE DES FIGURES TABLE DES FIGURES
13.1 Drive Another Day (groupe 5) : Vue g´ en´ erale du gameplay . . . . 229
13.2 M´ ethode de game design de jeu th´ erapeutique . . . . 237
A.1 Re-Mission : incarner un nano-robot pour comprendre le traitement du cancer 264 A.2 Bipolife : S’occuper d’un Sims bipolaire pour comprendre . . . . 264
A.3 UDock : Docking de prot´ eines . . . . 265
A.4 Sch´ ematisation du gameplay ”photographie” du Village aux Oiseaux . . . . . 267
A.5 Sch´ ematisation du gameplay Deathmatch de UT3 . . . . 268
Liste des tableaux
5.1 Types de preuves inspir´ ees par la recherche m´ edicale (Frey et Dym 2006) . . 104
10.1 Esquiver un projectile : exemples de variables de difficult´ e et aides . . . . 184
12.1 Challenge, Game World, et Interactions sociales . . . . 210
12.2 Liste des travaux sur les plaisirs de jeu et la motivation . . . . 210
12.3 Nombre de facteurs motivationnels par composante . . . . 210
12.4 Nombre de questions pos´ ees sur les groupes de fonctions par version . . . . . 218
12.5 Pourcentages de sujets par version n’ayant pas abord´ e un groupe de fonction 219 12.6 R´ esultats auto-analyse de la population 1 (IUT) . . . . 219
13.1 Crit` eres de qualit´ es selon acc` es au mod` ele et ` a la m´ ethode . . . . 231
R´ esum´ e de la th` ese
Le principe de combiner jeu et th´ erapie a pour but d’utiliser la facult´ e des jeux ` a motiver les joueurs durant de longues heures pour augmenter la r´ egularit´ e de suivi des protocoles th´ erapeutiques par les patients. En effet, lorsque les activit´ es th´ erapeutiques sont r´ ep´ etitives, ennuyeuses, et p´ enibles, les patients se d´ emotivent, suivent irr´ eguli` erement le protocole quand ils ne l’abandonnent pas compl` etement.
Les jeux th´ erapeutiques sont donc vus comme une solution prometteuse. Transformer ces exercices en jeu permet de les rendre plus attractifs pour le patient, voir de susciter chez ce dernier une forme de motivation ”intrins` eque”, c’est ` a dire li´ ee au plaisir procur´ e par l’exercice lui-mˆ eme et non pas uniquement par son b´ en´ efice th´ erapeutique.
L’objectif de cette th` ese est de proposer des m´ ethodes et outils pour le game design de jeux th´ erapeutiques. Le game designer con¸coit le gameplay et les r` egles du syst` eme de jeu.
Il r´ efl´ echit la motivation du joueur afin que celui-ci ait envie de continuer ` a jouer, de finir le jeu. Tout au long du d´ eveloppement du jeu, le game designer est la personne en charge de s’assurer que l’exp´ erience de jeu pr´ evue soit effectivement d´ elivr´ ee au joueur.
Les jeux th´ erapeutiques ont une utilit´ e au-del` a du divertissement, ce sont des jeux dits
”utiles”. Les jeux th´ erapeutiques ont pour particularit´ e de produire un effet th´ erapeutique, direct, attendu, et mesurable sur la condition m´ edicale d’un patient.
Le game designer doit donc cr´ eer un jeu ` a la fois motivant et efficace d’un point de vue th´ erapeutique. La conception et le d´ eveloppement de jeux th´ erapeutiques pr´ esentent ainsi de nombreux d´ efis de conception. Parmi ces probl` emes de game design, le plus fondamental et le plus particulier aux jeux th´ erapeutiques est le design d’un gameplay th´ erapeutique. Le gameplay regroupe l’ensemble des interactions entre le jeu et le joueur, il peut ˆ etre d´ ecrit sous la forme de challenge et d’actions que le joueur doit ex´ ecuter pour atteindre l’objectif correspondant ` a ce challenge. Dans le cadre d’un jeu th´ erapeutique, le gameplay est souvent le vecteur de la th´ erapie. Sa conception est donc contrainte non seulement par les objectifs ludiques et motivationnels, mais aussi par les objectifs th´ erapeutiques.
Pour parvenir ` a concevoir un tel gameplay, plusieurs sous-probl` emes ´ emergent. Tout d’abord, comme le game designer est rarement un m´ edecin, il est amen´ e ` a travailler avec des experts sant´ e. Comme l’expert sant´ e est ´ egalement rarement expert en game design, personne ne sait pr´ ecis´ ement quelles sont les informations importantes ` a ´ echanger, notamment au sujet du patient et de la th´ erapie.
L’importance de cet ´ echange d’information est renforc´ ee par la n´ ecessit´ e d’´ etudier en
d´ etails la cible d’un jeu th´ erapeutique. D’une part, le patient pr´ esente souvent des capacit´ es perceptives, cognitives, et motrices diff´ erentes de celles d’un joueur en bonne sant´ e, et d’autre part, la cible d´ emographique est souvent hors des cibles habituelles et connues du game designer.
Ces connaissances sur le patient servent notamment ` a int´ egrer des m´ ecaniques de jeux pour renforcer la motivation du joueur et ` a effectuer correctement la calibration de la dif- ficult´ e des challenges. La difficult´ e des challenges correspond ` a la difficult´ e des exercices th´ erapeutiques et ils doivent donc ˆ etre bien calibr´ es pour des raisons d’efficacit´ e th´ erapeutique et de motivation. Des exercices trop faciles ne seront ni efficaces, ni motivants, tandis que des exercices trop difficiles pourront frustrer le patient, le d´ emotiver, et dans le pire des cas le mener ` a se blesser.
En dernier lieu, le game designer doit trouver un bon ´ equilibre entre le plaisir de jeu et l’efficacit´ e th´ erapeutique. Ce m´ elange entre plaisir et utilit´ e est particuli` erement difficile
`
a obtenir dans le domaine des jeux utiles en g´ en´ eral et doit faire partie int´ egrante de leur
´
evaluation. Pour ˆ etre consid´ er´ e comme r´ eussi, un jeu th´ erapeutique doit ˆ etre ´ evalu´ e en terme d’exp´ erience de jeu et de motivation, mais aussi au travers d’´ etudes m´ edicales pour valider son efficacit´ e th´ erapeutique.
Plus particuli` erement, les ´ evaluations pr´ eliminaires des qualit´ es ludiques et th´ erapeutiques ne peuvent ˆ etre effectu´ ees r´ eguli` erement ` a cause des difficult´ es, financi` eres, comme adminis- tratives, des recrutements de cohortes de patients. Comme le gameplay est habituellement d´ evelopp´ e par it´ erations tr` es courtes, incluant des tests aupr` es de joueurs, ce changement de proc´ ed´ e de conception ajoute une complexit´ e suppl´ ementaire dans le conception des jeux th´ erapeutiques.
Nous avons donc pu identifier que les probl` emes de conception fondamentaux des jeux th´ erapeutiques ´ etaient : 1. conception d’un gameplay th´ erapeutique, 2. impossibilit´ e d’effec- tuer des ´ evaluations th´ erapeutiques et ludiques r´ eguli` erement, 3. ´ echanges de savoirs avec les experts sant´ e.
Pour r´ epondre ` a ces probl` emes, nous avons d´ efini une m´ ethode de game design de jeu th´ erapeutique se concentrant sur les ´ etapes de concept et de pr´ e-production. Cette m´ ethode it´ erative est compos´ ee de trois phases principales : 1. mod´ elisation du probl` eme avec un expert sant´ e, 2. design it´ eratif du gameplay th´ erapeutique, 3. design et ´ evaluation du prototype de jeu. Les diff´ erentes phases stipulent des objectifs ` a atteindre pour passer aux suivantes et plusieurs sous-´ etapes, ainsi que la mani` ere de les aborder, notamment en utilisant le mod` ele P/G/T et la m´ ethode de formalisation du gameplay.
Le mod` ele player / game / therapy (P/G/T) est utilis´ e tout au long des trois ´ etapes.
Ce mod` ele est compos´ e d’un mod` ele du patient, d’un mod` ele du jeu, et d’un mod` ele de la
th´ erapie, ainsi que de trois mod` eles relationnels (jeu-th´ erapie, jeu-patient, patient-th´ erapie)
pour mettre en ´ evidence les liens entre les trois aspects. Ce mod` ele guide le travail du
game designer, notamment pendant les ´ echanges avec l’expert sant´ e en proposant une liste
d’informations importantes ` a obtenir. Ensuite, le mod` ele sert ` a analyser la coh´ erence du game
design grˆ ace aux mod` eles relationnels. Un des aspects les plus riches du mod` ele P/G/T est
une sous-partie du mod` ele du patient : le mod` ele des capacit´ es de jeux. Ce mod` ele contient
R ´ESUM ´E
une liste des capacit´ es les plus souvent mobilis´ ees par les jeux vid´ eo. En ayant une meilleure connaissance de l’´ etat des capacit´ es du patient, le game designer pourra mieux d´ efinir quel type de gameplay peut ˆ etre mis en œuvre selon ce qu’un type de patient donn´ e sera capable ou non d’effectuer.
La premi` ere ´ etape de notre m´ ethode de game design de jeu th´ erapeutique consiste ` a d´ efinir le probl` eme de design en mod´ elisant le patient et la th´ erapie avec l’expert sant´ e. Durant cette premi` ere ´ etape, le mod` ele P/G/T sert donc ` a obtenir une premi` ere mod´ elisation suffisante pour guider la suite de la conception. Ensuite, lors des ´ etapes suivantes, cette mod´ elisation sera pr´ ecis´ ee par l’acquisition de donn´ ees issues de diverses ´ evaluations.
La seconde ´ etape vise le design du gameplay ` a proprement parler. D’une part, nous pro- posons une m´ ethode de formalisation du gameplay visant ` a d´ ecrire le gameplay en actions du joueur que ces actions soient explicites, c’est-` a-dire connues du syst` eme de jeu (par exemple : presser un bouton) ou implicites, donc non-connues du syst` eme de jeu (par exemple : d´ etecter la pr´ esence d’une cible ou r´ efl´ echir). En d´ ecrivant ainsi le gameplay, le game designer peut plus pr´ ecis´ ement d´ efinir quelles actions de son gameplay sont th´ erapeutiques et quelles sont les capacit´ es du patient mobilis´ ees. Nous proposons aussi un outil d’´ evaluation des capa- cit´ es de jeu. Cet outil est compos´ e de mini-jeux ` a faire jouer ` a un groupe de patients et ` a un groupe de joueurs. Les donn´ ees r´ ecolt´ ees permettent de comparer les r´ esultats des deux groupes pour comprendre les diff´ erences de capacit´ es effectives des patients. Ces ´ evaluations pr´ eliminaires permettent aussi de v´ erifier que le gameplay est effectivement adapt´ e aux pa- tients et ` a obtenir des donn´ ees objectives pour am´ eliorer la mod´ elisation des patients.
La troisi` eme ´ etape est consacr´ ee au d´ eveloppement d’un prototype de pr´ e-production et
`
a l’´ evaluation m´ edicale et ludique de celui-ci. A cette ´ etape, le game designer est amen´ e
`
a r´ efl´ echir la gestion ` a long-terme de la motivation en incluant des m´ ecaniques de jeu suppl´ ementaire, par exemple une histoire ou un game world riche ` a explorer. Nous proposons pour cette ´ etape une liste de recommandations pour la gestion de la motivation.
La m´ ethode de formalisation du gameplay et le mod` ele des capacit´ es de jeu ont ´ et´ e ´ evalu´ es lors d’une exp´ erimentation sur des ´ etudiants en jeux vid´ eo. Si l’ensemble des r´ esultats nous permet de penser que cette m´ ethode et ce mod` ele sont utilisables et remplissent partiellement leur rˆ ole, des ´ evaluations de plus grandes envergures sont n´ ecessaires pour ´ evaluer de mani` ere plus pr´ ecise l’ensemble de la m´ ethode.
La suite de ce travail consiste ` a d´ evelopper un outil pour guider le game designer dans l’utilisation de la m´ ethode de game design de jeux th´ erapeutiques. Cet outil int` egrerait donc diff´ erents modules : module mod` ele P/G/T, module sp´ ecifique pour le mod` ele des capacit´ es de jeu du mod` ele patient, module de formalisation du gameplay, module PGS-EvalTool et module tableau de bord.
Outre guider le game designer d’´ etape en ´ etape et lui permettre d’utiliser facilement nos
mod` eles et m´ ethodes, l’outil pourrait donner des indications suppl´ ementaires en analysant
l’ensemble des donn´ ees du projet. Par exemple, dans le module de formalisation du gameplay,
l’outil pourrait afficher sur chaque action ` a quel niveau de performance l’expert sant´ e a ´ evalu´ e
la capacit´ e pour ce patient, ainsi que les r´ esultats de tests effectu´ es avec le PGS-EvalTool.
Apr` es ´ evaluation, cet outil sera mis en ligne en acc` es libre. L’objectif est de pouvoir analyser les donn´ ees de tous les projets con¸cus avec l’outil afin d’alimenter une base de connaissance libre sur le game design de jeux th´ erapeutiques. En particulier, l’outil pourra transmettre au game designer des donn´ ees pertinentes provenant d’autres projets similaires, par exemple des r´ esultats de tests effectu´ es avec le PGS-EvalTool sur le mˆ eme type de patients.
En particulier, cette base de connaissance est une ´ etape vers un changement de paradigme
pour la conception de jeu th´ erapeutique. En effet, avec une meilleure formalisation du ga-
meplay et de leurs effets, il deviendra ` a terme possible de d´ efinir quelle boucle ou ensemble
de boucles de gameplay produit quel b´ en´ efice th´ erapeutique. Ceci faciliterait grandement
la conception des jeux th´ erapeutiques, et ouvrirait la voie vers la g´ en´ eration de gameplay
personnalis´ e.
Introduction
Contexte
Ce travail de th` ese est n´ e d’un constat apparu lors de la conception du jeu th´ erapeutique Le Village aux Oiseaux : le manque de m´ ethodes de game design d´ edi´ ees aux jeux th´ erapeutiques nous obligeait ` a d´ efinir et inventer nos m´ ethodes en mˆ eme temps que nous relevions les d´ efis de conception exigeants de ce type de projet.
Le Village aux Oiseaux (figure 1) est un projet port´ e par un consortium de six partenaires, deux laboratoires de recherche : l’´ equipe ILJ
1du laboratoire d’informatique CEDRIC
2du CNAM
3de Paris et l’INSERM
4, et quatre entreprises : Tekneo, Seaside Agency, SpirOps et NeoFactory. Le projet a dur´ e trois ans, de 2009 ` a 2011 et avait pour but le d´ eveloppement d’un prototype de jeu th´ erapeutique. Le Village aux Oiseaux vise ` a stimuler les fonctions attentionnelles de seniors souffrant de la maladie d’Alzheimer dans l’objectif de ralentir le d´ eclin cognitif dˆ u ` a la maladie.
Figure 1 – Le Village aux Oiseaux
Dans Le Village aux Oiseaux, le joueur prend le rˆ ole d’un photographe arrivant dans un village pour un reportage animalier. Il d´ ecouvre rapidement que le village sera bientˆ ot
1. Interactivit´e pour Lire et Jouer
2. Centre d’Etude et De Recherche en Informatique et Communications 3. Conservatoire National des Arts et M´etiers
4. Institut national de la sant´e et de la recherche m´edicale
d´ etruit par un projet immobilier et d´ ecide d’aider les habitants ` a arrˆ eter le projet. Comme cet endroit rec` ele de nombreuses races d’oiseaux, le joueur doit les photographier pour alimenter une demande de statut de r´ eserve naturelle. Le gameplay de photographie a ´ et´ e choisi pour ce projet car il a ´ et´ e d´ emontr´ e que les jeux de tir en vue ` a la premi` ere personne am´ eliorent diff´ erentes fonctions de l’attention de leurs joueurs [Green 03]. Le Village aux Oiseaux est donc une adaptation de ce genre de jeux pour un public de seniors souffrant de la maladie d’Alzheimer.
Le projet ´ etait tr` es ambitieux et nous avons rencontr´ e de nombreux ´ ecueils pour lesquels nous avons mis au point nos propres solutions ` a d´ efaut de pouvoir nous appuyer sur m´ ethodes et mod` eles existants.
Ce constat ´ etait partag´ e par tous les partenaires, mais nous y avons ´ et´ e particuli` erement confront´ es car nous ´ etions Lead Game Designer sur le projet dans le cadre de notre travail avec Seaside Agency. De cette exp´ erience est n´ ee une volont´ e partag´ ee avec St´ ephane Natkin, directeur de cette th` ese, de commencer un travail de recherche pour cr´ eer des outils visant ` a faciliter la conception et le d´ eveloppement de jeux th´ erapeutiques.
Les jeux th´ erapeutiques sont actuellement ´ etudi´ es par de nombreux chercheurs et indus- triels pour plusieurs raisons.
Une des raisons principales est la gestion de la motivation du patient. En effet, l’obser- vance du protocole th´ erapeutique de la part des patients est un probl` eme majeur dans de nombreuses th´ erapies. D` es lors que les exercices th´ erapeutiques sont r´ ep´ etitifs, p´ enibles et ennuyeux, les patients ont tendance ` a suivre irr´ eguli` erement leur protocole, et parfois aban- donnent compl` etement la th´ erapie [Burke 09]. Maximiser la motivation du patient est une solution ` a ce probl` eme. Les jeux sont reconnus pour motiver leurs joueurs, pour leur donner envie de jouer pendant de longues heures et il est possible d’adapter de nombreuses activit´ es pour les transformer en jeu sans en perdre leur objectif initial.
Les jeux th´ erapeutiques apportent d’autres avantages comme la personnalisation de la th´ erapie, notamment par l’adaptation dynamique de la difficult´ e des exercices aux capacit´ es du patient.
Le game design de jeux de divertissement et de jeux utiles est une activit´ e exigeante, pour laquelle de nombreux auteurs proposent des m´ ethodes et mod` eles pour en faciliter le processus. Les jeux utiles sont tr` es ´ etudi´ es actuellement et de nombreux projets de recherche visent ` a comprendre comment les concevoir efficacement. Mais les jeux th´ erapeutiques ont de nombreuses particularit´ es qui font d’eux des objets difficiles ` a concevoir.
A titre d’exemple, nous sommes impliqu´ es dans le r´ eseau JamToday
5, un vaste consor- tium europ´ een de 25 partenaires (chercheurs et industriels). Ce consortium a pour objectif de mettre au point une m´ ethodologie de conception de jeux s´ erieux sous forme de game jams
6. Le th` eme de l’ann´ ee 2015 ´ etait les jeux sant´ e et la premi` ere d´ ecision de la r´ eunion d’experts a
´
et´ e d’exclure les jeux th´ erapeutiques du th` eme, car ceux-ci sont trop complexes ` a concevoir.
Cet exemple illustre que la conception de jeux th´ erapeutiques est estim´ ee comme parti-
5. http://www.jamtoday.eu
6. une game jam est un week-end d´edi´e `a la conception et au d´eveloppement de jeux vid´eo
INTRODUCTION
culi` erement complexe par les experts du domaine. En effet, ce type de jeu s’inscrit dans le domaine de la sant´ e, et le game designer doit donc, au del` a de l’aspect ludique, ˆ etre capable d’appr´ ehender de nombreuses informations m´ edicales, tant du point de vue de la condition du patient que des nombreuses normes li´ ees au d´ eveloppement d’une application m´ edicale.
De ces normes m´ edicales provient un probl` eme de conception fondamental : pour ˆ etre consid´ er´ e comme efficace, un jeu th´ erapeutique doit suivre un processus d’´ evaluation m´ edicale strict et coˆ uteux similaire ` a celui des m´ edicaments. Pour des raisons pratiques, mais aussi principalement financi` eres, ces ´ evaluations ne peuvent ˆ etre effectu´ ees r´ eguli` erement lors de la conception et de la production du projet. De plus, au-del` a des ´ evaluations effectu´ ees pendant la conception pour affiner le jeu th´ erapeutique, une ´ evaluation compl` ete du produit final est n´ ecessaire pour d´ eterminer le niveau d’efficacit´ e th´ erapeutique du jeu. Plus particuli` erement, les jeux th´ erapeutiques sont destin´ es ` a des patients, et il est bien plus complexe de recruter une cohorte de patients alzheimer que de jeunes joueurs de jeux d’action, autant du point de vue pratique qu’administratif.
Ce probl` eme est d’autant plus important que la conception de jeux est un processus fondamentalement it´ eratif, l’´ evaluation du jeu aupr` es de joueurs faisant partie int´ egrante du processus de conception et de d´ eveloppement. En effet, malgr´ e les nombreuses recherches men´ ees en th´ eorie du game design et en esth´ etique du jeu, un jeu vid´ eo reste un objet interactif complexe, particuli` erement difficile ` a ´ evaluer ”` a priori” : ce n’est que lorsqu’on peut effectivement interagir avec le syst` eme qu’on constate r´ eellement ses propri´ et´ es ludiques.
L’obtention des savoirs m´ edicaux est un autre enjeu particulier. Les game designers ayant peu de connaissances m´ edicales, ils doivent en g´ en´ eral travailler avec des experts sant´ e. Ces derniers n’´ etant pas des game designers, les ´ echanges de savoirs peuvent d’ˆ etre partiels et mener ` a des erreurs de conception nuisant, par exemple, ` a l’accessibilit´ e du jeu.
De plus, en n’ayant pas la possibilit´ e de tester le design du jeu r´ eguli` erement aupr` es de patients, ces ´ echanges de savoirs sont d’autant plus critiques. En effet, le gameplay, l’ac- cessibilit´ e, la gestion de la motivation du joueur, tout comme la gestion de la difficult´ e des challenges seront con¸cus essentiellement sur la base des informations obtenues aupr` es des experts sant´ e.
Ces deux probl` emes d´ ej` a identifi´ es ont un effet important sur le design du gameplay th´ erapeutique. Le gameplay est l’ensemble des interactions potentielles entre le joueur et le jeu, et plus particuli` erement les objectifs qui sont assign´ es au joueur et les actions qu’il peut ex´ ecuter pour atteindre ces objectifs. Nous appelons ici gameplay th´ erapeutique tout gameplay qui, en plus de ses qualit´ es ludiques et motivationnelles, a pour objectif de produire un effet th´ erapeutique. Ceci signifie que certaines actions que le joueur est amen´ e ` a effectuer pour atteindre les objectifs du jeu, sont des actions qui produisent un effet th´ erapeutique.
Cette tˆ ache de conception est probablement la plus complexe et le plus sp´ ecifique au game design de jeux th´ erapeutiques.
Habituellement con¸cu par it´ erations courtes, le gameplay doit ici ˆ etre davantage formalis´ e
en amont, ` a la fois pour pallier ` a cette absence d’´ evaluation, mais aussi pour inclure les
particularit´ es du protocole th´ erapeutique et des capacit´ es des patients. Le game designer
doit pouvoir analyser chaque action de son gameplay pour questionner l’utilit´ e de celle-ci
pour la th´ erapie, la possibilit´ e pour le patient d’effectuer cette action, et ceci, tout en essayant d’obtenir un gameplay globalement agr´ eable et motivant pour le patient. Les r´ eponses ` a la plupart de ces questions sont d´ etenues par l’expert sant´ e, il est donc n´ ecessaire que le game designer puisse lui pr´ esenter le gameplay en d´ etails.
Malgr´ e toutes ces difficult´ es particuli` eres de conception des jeux th´ erapeutiques, nous n’avons pas trouv´ e de m´ ethode compl` ete, ni de mod` ele sp´ ecifique aux jeux th´ erapeutiques, alors que nous avons trouv´ e de nombreuses m´ ethodes de game design g´ en´ eralistes, ou d´ edi´ ees
`
a des cat´ egories du jeu utile comme les jeux ´ educatifs. Ce dernier constat nous m` ene donc directement ` a notre probl´ ematique de recherche.
Probl´ ematique
Nous avons identifi´ e plusieurs probl` emes de conception n´ ecessitant d’ˆ etre r´ esolu pour faciliter la conception de jeu th´ erapeutique, dans l’objectif indirect d’am´ eliorer la qualit´ e finale des jeux produits.
La conception d’un gameplay th´ erapeutique est une tˆ ache de design particuli` erement compliqu´ ee et qui cristallise les autres difficult´ es. En cons´ equence, nous pouvons formuler notre probl´ ematique de recherche g´ en´ erale au travers de la question suivante :
• Etant donn´ ´ e qu’un jeu th´ erapeutique ne peut ˆ etre con¸ cu selon une m´ ethode it´ erative classique de d´ eveloppement de jeu, c’est-` a-dire en testant r´ eguli` erement le jeu aupr` es de patients pour en ´ evaluer l’effi- cacit´ e th´ erapeutique et ludique, pouvons-nous proposer une m´ ethode pour guider les ´ etapes de conception et de pr´ e-production pour aboutir
`
a un prototype gameplay permettant de faire de premi` eres ´ evaluations ludiques et th´ erapeutiques et de valider le passage en production du jeu ?
Cette probl´ ematique g´ en´ erale permet de d´ efinir l’objectif final de la m´ ethode ` a proposer.
Mais celle-ci doit aussi permettre de r´ esoudre les autres difficult´ es de conception identifi´ ees.
Nous proposons trois sous-probl´ ematiques plus pr´ ecises pour exprimer nos objectifs.
Tout d’abord, il est important pour le game designer d’avoir toutes les informations m´ edicales n´ ecessaires pour guider l’´ elaboration du gameplay th´ erapeutique. La premi` ere sous-probl´ ematique concerne donc l’obtention de savoirs aupr` es de l’expert sant´ e :
• Est-il possible de construire des mod` eles et/ou des m´ ethodes pour aider le game designer ` a obtenir aupr` es d’experts sant´ e les informations m´ edicales n´ ecessaires ` a la conception d’un jeu th´ erapeutique ?
Ensuite, le game designer doit parvenir ` a concevoir ce gameplay et ` a le pr´ esenter de mani` ere
claire ` a l’expert sant´ e pour obtenir ses retours (validation a priori du design). La seconde sous-
probl´ ematique concerne donc la mise en forme des savoirs du game designer, en particulier
du gameplay :
INTRODUCTION
• Est-il possible de construire des mod` eles et/ou des m´ ethodes pour aider le game designer ` a concevoir le gameplay, notamment en le for- malisant pour le pr´ esenter ` a un expert sant´ e ?
Finalement, ´ etant donn´ e que les ´ evaluations interm´ ediaires ou pr´ eliminaires seront peu nom- breuses durant les phases de concept et de pr´ e-production, la derni` ere sous-probl´ ematique concerne l’optimisation de ces ´ evaluations :
• Est-il possible d’apporter un outil d’´ evaluation permettant de r´ eduire le nombre d’´ evaluations pr´ eliminaires n´ ecessaires ` a l’´ etablissement d’un gameplay th´ erapeutique efficace ?
Contributions
Notre th` ese s’inscrivant dans le domaine de la recherche en design et plus particuli` erement l’´ etablissement de mod` eles, m´ ethodes et outils de conception, nos grandes ´ etapes g´ en´ erales de recherche sont standards ` a ce domaine : 1. ´ etude du domaine d’application, 2. identification des probl` emes sp´ ecifiques de conception, 3. constructions des mod` eles, m´ ethodes et outils, 4.
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evaluation des m´ ethodes, mod` eles et outils.
Concernant l’´ etude du domaine d’application, c’est-` a-dire les jeux th´ erapeutiques, nous avons identifi´ e qu’il n’existait ni d´ efinition, ni classification du jeu th´ erapeutique. Ces ´ el´ ements th´ eoriques sont pourtant n´ ecessaires pour cerner le domaine d’application, mais aussi pour guider le game designer. En effet, ces outils th´ eoriques servent ` a la fois ` a mieux comprendre ce qui doit ˆ etre con¸cu, mais aussi ` a trouver plus facilement des jeux th´ erapeutiques similaires pour s’en inspirer. La premi` ere contribution de cette th` ese est donc la construction d’une d´ efinition et d’une classification du jeu th´ erapeutique.
Pour l’´ etape 2, si nous avons d´ ej` a pr´ esent´ e les probl` emes de conception fondamentaux dans notre probl´ ematique, ceux-ci ont ´ et´ e identifi´ es au travers de notre ´ etat de l’art et par une analyse r´ eflexive de notre exp´ erience sur Le Village aux Oiseaux. Nous avons aussi
´
etudi´ es ces probl` emes de conception afin de d´ eterminer s’ils ´ etaient sp´ ecifiques aux jeux th´ erapeutiques, mais aussi s’ils correspondaient ` a des probl` emes g´ en´ eraux ` a de nombreux jeux th´ erapeutiques. Finalement, nous avons aussi v´ erifi´ e qu’il n’existait pas d´ ej` a des solu- tions pour ces probl` emes. Nous avons donc pu identifier que les probl` emes de conception fon- damentaux des jeux th´ erapeutiques ´ etaient : 1. la conception d’un gameplay th´ erapeutique, 2. l’impossibilit´ e d’effectuer des ´ evaluations th´ erapeutiques et ludiques r´ eguli` erement, 3. les
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echanges de savoirs avec les experts sant´ e.
Pour r´ epondre ` a la probl´ ematique g´ en´ erale, nous avons d´ efini une m´ ethode de game design de jeu th´ erapeutique se concentrant sur les ´ etapes de concept et de pr´ e-production. Cette m´ ethode encapsule les sous-probl´ ematiques dans la mesure o` u les ´ etapes d´ efinies, ainsi que les mod` eles et outils ` a utiliser sont les contributions que nous amenons pour les diff´ erentes sous-probl´ ematiques d´ efinies.
Cette m´ ethode it´ erative est compos´ ee de trois phases principales : 1. mod´ elisation du
probl` eme avec un expert sant´ e, 2. design it´ eratif du gameplay th´ erapeutique, 3.
design et ´ evaluation du prototype de jeu. Les diff´ erentes phases stipulent des objec- tifs ` a atteindre pour passer aux suivantes et plusieurs sous-´ etapes, ainsi que la mani` ere de les aborder, notamment en utilisant le mod` ele P/G/T et la m´ ethode de formalisation du gameplay.
Le mod` ele player / game / therapy (P/G/T) est utilis´ e durant les trois ´ etapes. Ce mod` ele contient un mod` ele du patient, un mod` ele du jeu, et un mod` ele de la th´ erapie, ainsi que trois mod` eles relationnels (jeu-patient, patient-th´ erapie, th´ erapie-jeu). Le mod` ele P/G/T et ses sous-mod` eles ont pour principaux objectifs : 1. guider les ´ echanges avec l’expert sant´ e, 2.
proposer une liste des aspects importants ` a mod´ eliser concernant le jeu, le patient, et la th´ erapie, 3. souligner les enjeux et contraintes de conception au travers des mod` eles de rela- tions th´ erapie-jeu, th´ erapie-patient, et patient-jeu. En particulier, les mod` eles de la th´ erapie et du patient r´ epondent ` a la sous-probl´ ematique 1 (obtention d’information aupr` es de l’ex- pert sant´ e), mais aussi ` a la sous-probl´ ematique 2 (aide ` a la conception) en aidant ` a cadrer le design du gameplay. Le mod` ele du jeu et les mod` eles relationnels par contre adressent essentiellement la sous-probl´ ematique 2 (aide ` a la conception).
Concernant la sous-probl´ ematique li´ es ` a l’aide ` a la conception du gameplay, nous avons identifi´ e que la formalisation du gameplay ´ etait un aspect critique. Outre l’analyse et l’af- finage du design du gameplay par le game designer, ce type de formalisation est n´ ecessaire pour pr´ esenter efficacement et en d´ etail le gameplay ` a un expert sant´ e pour obtenir ses re- tours. En effet, si l’expert sant´ e peut d´ eterminer si le patient cible est capable de
≪d´ etecter une cible dans un espace 3D
≫et si cette action pr´ ecise peut avoir un effet th´ erapeutique, il aura plus de difficult´ e ` a se projeter dans les d´ etails d’un gameplay de jeu de tir si celui-ci n’est pas d´ ecrit dans le d´ etail par le game designer.
Pourtant, nous avons identifi´ e qu’il n’existait aucune m´ ethode visant, pour un gameplay donn´ e, ` a formaliser le d´ etail de toutes les actions effectu´ ees par un joueur. En cons´ equence, nous proposons une m´ ethode de formalisation du gameplay visant ` a d´ ecrire toutes les actions que le joueur doit ex´ ecuter pour atteindre les objectifs de jeu. Cette d´ ecomposition en actions sert ` a identifier quelles fonctions perceptives, cognitives et motrices sont mobilis´ ees par le gameplay, quelles actions de jeu apportent le b´ en´ efice th´ erapeutique, ainsi que les diff´ erentes variables de difficult´ es reli´ ees ` a chaque action.
Afin de r´ epondre ` a la sous-probl´ ematique d’optimisation des ´ evaluations pr´ eliminaires, nous pr´ esentons un exemple d’outil d’´ evaluation des capacit´ es de jeu du patient (PGS- EvalTool) bas´ e sur la technique des traces. Cet outil a ´ et´ e con¸cu en utilisant conjointement le mod` ele des capacit´ es de jeu du patient et la m´ ethode de formalisation du gameplay afin d’identifier des boucles de gameplay g´ en´ eriques. En effet, ` a partir de ces connaissances, il est possible de cr´ eer des mini-jeux int´ egrant ces boucles de gameplay pour pouvoir ´ evaluer les performances des patients auxquels le jeu th´ erapeutique est destin´ e. L’objectif est d’obtenir des donn´ ees objectives sur ce que le patient parvient ou non ` a faire dans un jeu en analysant les traces de sessions de jeu. Ces donn´ ees objectives permettent d’am´ eliorer la mod´ elisation du patient, notamment en comprenant mieux les difficult´ es du patient, et de v´ erifier si un gameplay pr´ ecis est accessible et agr´ eable pour un groupe de patient.
Nous pr´ esentons donc une application de cette technique et une premi` ere version d’un
INTRODUCTION
outil facilitant sa mise œuvre. Pour cette th` ese, nous nous sommes concentr´ es sur les boucles de gameplay g´ en´ eriques des jeux de tir en vue subjective. Nous apportons donc une premi` ere version de l’outil d’´ evaluation int´ egrant plusieurs mini-jeux con¸cu pour cet objectif.
Plan de la th` ese
Notre ´ etat de l’art explore diff´ erentes questions pr´ eliminaires : Qu’est-ce qu’un jeu th´ erapeutique ? Le game design des jeux th´ erapeutiques pr´ esente-t-il des probl` emes sp´ ecifiques et complexes ?
Existe-t’il d´ ej` a des mod` eles et m´ ethodes adapt´ es ?
De plus, cet ´ etat de l’art vise aussi ` a obtenir les connaissances n´ ecessaires pour guider la construction de nos m´ ethodes, mod` eles et outils. En cons´ equence, notre ´ etat de l’art aborde plusieurs domaines en cinq chapitres, organis´ es de mani` ere th´ ematique.
Durant le chapitre 1, nous ´ etudions les jeux en g´ en´ eral afin de mieux d´ efinir leurs parti- cularit´ es. Nous y ´ etudions particuli` erement la boucle de gameplay, car nous avons identifi´ e que celle-ci joue un rˆ ole fondamental dans de nombreux jeux th´ erapeutiques.
La seconde partie du chapitre se concentre sur la motivation du joueur, ´ el´ ement central de conception des jeux et d’autant plus important pour les jeux th´ erapeutiques, car il s’agit d’une des raisons de leur existence. Comme de nombreuses th´ eories et propositions existent
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a ce sujet, nous les ´ etudions en d´ etails pour pouvoir proposer dans le chapitre 9, une liste de recommandations de gestion de la motivation. Cette liste vise ` a aider les game designers ` a adresser cet aspect de la conception en lui fournissant une vue relativement exhaustive des outils ` a sa disposition pour maximiser la motivation du joueur.
En derni` ere partie de ce chapitre, nous abordons les mod` eles du joueur, en tant qu’outil de conception d’un jeu, ainsi que les mod` eles de joueurs dynamiques permettant de caract´ eriser les joueurs directement au travers de l’analyse des traces des sessions de jeu. Cette derni` ere partie nous apporte ` a la fois des connaissances pour ´ etablir un mod` ele du joueur / patient pour notre m´ ethode, mais aussi pour la conception de notre outil d’analyse du joueur (PGS- EvalTool).
Le chapitre 2 aborde en particulier la formalisation de la boucle de gameplay. Comme celle-ci est fondamentale ` a la fois pour la motivation et pour l’efficacit´ e th´ erapeutique, cet
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el´ ement de la conception doit pouvoir ˆ etre analys´ e dans le d´ etail, mais aussi pr´ esent´ e ` a un expert sant´ e pour en ´ evaluer la validit´ e ` a priori. Nous identifierons dans l’´ etat de l’art qu’aucun format actuel n’est satisfaisant et en retirerons des connaissances importantes pour proposer dans le chapitre 10 une ´ ebauche de format sp´ ecifiquement con¸cu pour les jeux th´ erapeutiques.
Utiliser les jeux pour atteindre un autre objectif que le divertissement n’est pas r´ eserv´ e aux th´ erapies, nous explorons le domaine des jeux utiles dans le chapitre 3. Nous y ´ etudions les jeux utiles en g´ en´ eral, puis plus particuli` erement les jeux sant´ e et les jeux th´ erapeutiques.
Cette exploration a pour but de d´ efinir la singularit´ e des jeux th´ erapeutiques dans l’ensemble
des jeux sant´ e et d’´ etudier les cat´ egories de jeux th´ erapeutiques d´ ej` a existantes. Ces connais-
sances nous serviront ` a construire une d´ efinition et une classification du jeu th´ erapeutique
(pr´ esent´ ees en chapitre 6).
Dans le chapitre 4, nous pr´ esentons les m´ ethodes de game design existantes pour les jeux de divertissement comme pour les jeux utiles. Ce chapitre nous permet de confirmer l’absence de m´ ethodes de conception r´ epondant ` a nos objectifs, mais aussi de d´ eterminer plusieurs aspects m´ ethodologiques du game design comme la conception centr´ ee joueur et le processus it´ eratif.
Comme cette th` ese vise l’apport de solutions ` a des probl` emes de design, elle s’inscrit dans les recherches en design. Nous ´ etudions ce champ de recherche dans le chapitre 5 afin de d´ efinir les crit` eres de rigueur de nos recherches et ´ etudier les m´ ethodes d’´ evaluation que nous pourrions utiliser.
Le chapitre 6 pr´ esente notre proposition de d´ efinition et de classification du jeu th´ erapeutique.
Le chapitre 7 propose une analyse r´ eflexive de notre exp´ erience de game designer sur le projet de jeu th´ erapeutique Le Village aux Oiseaux pour en identifier et ´ etudier les principaux probl` emes de conception auxquels nous avons ´ et´ e confront´ e.
Le chapitre 8 expose les premi` eres r´ eponses apport´ ees par l’´ etat de l’art pour la probl´ ematique.
Les chapitres 9, 10, et 11 pr´ esentent respectivement notre m´ ethode de conception et les mod` eles qui s’y rattachent, une ´ ebauche de m´ ethode de formalisation du gameplay, et l’outil d’´ evaluation des capacit´ es de jeu du patient (PGSEvalTool).
La quatri` eme ´ etape de nos recherches concerne l’´ evaluation des m´ ethodes, mod` eles et ou- tils propos´ es. ´ Evaluer et valider une m´ ethode de conception est un exercice difficile qui n´ ecessite des moyens, notamment temporels et financiers, au-del` a du cadre d’une th` ese (cf. chapitre 5). Ainsi, nous nous concentrons dans un premier temps sur les fondements th´ eoriques : d´ efinition des objectifs de conception, identification des probl` emes de concep- tion ` a r´ esoudre, et processus de construction de la m´ ethode.
C’est pourquoi dans le chapitre 7 nous argumentons et discutons les probl` emes de concep- tion que nous avons identifi´ es. Nous illustrons notamment chaque probl` eme avec des exemples issus d’une analyse r´ eflexive de notre travail de game designer sur Le Village aux Oiseaux.
Ensuite, dans le chapitre 12 nous d´ etaillons le processus de construction que nous avons suivi pour proposer cette m´ ethode et ses composants.
Concernant l’´ evaluation, nous proposons au chapitre 13 une ´ evaluation partielle de deux outils composant notre m´ ethode. Nous avons d´ efini quels effets nous souhaitions produire sur la conception des game designers et ´ evalu´ e aupr` es d’´ etudiants en game design dans quelle mesure ces outils produisaient ces effets.
Enfin, dans le dernier chapitre, nous discutons notre travail de recherche, nos apports et
r´ esultats, puis pr´ esentons plusieurs perspectives.
Premi` ere partie
Etat de l’art ´
Chapitre 1
Jeu, gameplay et motivation
1.1 Introduction
Les jeux th´ erapeutiques sont vus comme une solution prometteuse pour motiver les pa- tients ` a adh´ erer ` a leur protocole th´ erapeutique. Il est en effet possible de transformer de nombreuses activit´ es th´ erapeutiques en jeu. Une r´ e´ education est souvent compos´ ee d’une s´ erie d’exercices, dans l’univers vid´ eoludique ces exercices sont transform´ es en challenges et peuvent par leur forme motiver le joueur.
C’est le rˆ ole du game designer de d´ ecider ce que sera l’exp´ erience de jeu et de la mettre en oeuvre [Fullerton 08, Salen 03]. Salen et Zimmerman d´ efinissent le game design comme
´
etant
≪le processus par lequel un game designer con¸ coit un jeu, qui en interaction avec un joueur, produit une exp´ erience de jeu signifiante (”meaningful play”)
1 ≫[Salen 03].
Le game designer de jeux th´ erapeutiques doit atteindre un double objectif. Non seulement il doit concevoir un jeu proposant une exp´ erience int´ eressante et motivante pour le joueur, mais il doit aussi concevoir un jeu qui produit un effet th´ erapeutique.
Les challenges sont fondamentaux aux jeux, mais le game world et les interactions sociales sont deux autres aspects que le game designer manipule pour cr´ eer l’exp´ erience de jeu. Le game world et les interactions sociales sont d’autant plus importants qu’ils peuvent ici, au mˆ eme titre que les challenges, produire des effets th´ erapeutiques et motiver le joueur.
Avant d’aborder les particularit´ es de la conception de jeux th´ erapeutiques, nous ´ etudions les bases n´ ecessaires ` a la conception d’une exp´ erience de jeu int´ eressante et motivante.
Nous commen¸cons donc par expliquer la conception des exp´ eriences de jeu, puis ´ etudions le challenge, le game world et les interactions sociales. Ensuite, nous abordons la question de la motivation et du plaisir de jeu au travers de travaux de psychologie, puis d’approches en game design.
1. Traduction de l’auteur
