Gladiateurs en réalité mixte : évaluation multidimensionnelle de la fidélité de l’environnement pour un usage couplé pour l’archéologie expérimentale et l'entraînement

Contexte & Objectifs

264 avant J.-C., le premier combat de gladiateurs est organisé par Decimus Junius Brutus pour honorer la mémoire de son défunt père, Decimus Junius Brutus. Ce combat a marqué le début d'une pratique qui a perduré jusqu'au 4e siècle de notre ère. L'origine de cette pratique est à chercher dans la tradition homérique, et plus particulièrement dans la cérémonie funéraire de Patrocle. Cette tradition martiale a été étudiée dans diverses disciplines, comme l'archéologie expérimentale ou l'histoire du geste, pour n'en citer que quelques-unes. Depuis 2018, des travaux antérieurs ont cherché à mieux comprendre les techniques de combat utilisées par les gladiateurs lors des combats par une approche biomécanique combinée à la capture de mouvement [1,2].

Dans un travail plus récent [3], l'objectif était de concevoir, de mettre en œuvre et d'évaluer un environnement virtuel multisensoriel représentant un contexte d'entraînement proposant une séance d'entraînement à la gladiature dans une représentation de l'amphithéâtre en bois installé dans le Forum romain au milieu du 1er siècle avant Jésus-Christ. Le Provocator a été choisi pour initier les premières expérimentations. Cette armure est la première à être enseignée dans le cursus d'un gladiateur, permettant l'acquisition de techniques qui peuvent ensuite permettre l'appropriation de techniques martiales plus complexes utilisées avec d'autres équipements (Rétiaire, Homoplaque...).

Cette approche couplant biomécanique, réalité mixte et archéologie expérimentale est une piste très pertinente pour venir tester des hypothèses sur les techniques de combat par la mise en place de conditions contrôlées et ainsi proposer un éclairage différent des textes antiques et du corpus iconographique auxquels ont accès les chercheurs en histoire ancienne et les archéologues de la période antique, pour contextualiser et expliquer la pratique de la gladiature dans le cadre socio-culturel du monde romain.

De plus, cette approche permet la mise en pratique de connaissances sur le geste du gladiateur dans un cadre contrôlé et favorable à l’apprentissage de compétences. Utiliser de tels outils pour faciliter la pratique de la gladiature est un moyen prometteur de démocratiser le développement des troupes “sport-spectacle” proposant des spectacles de gladiature dans des conditions écologiques proches de notre connaissance des sports antiques. La pratique en environnement virtuel, en particulier dans les sports d’opposition, est un moyen de mise en situation sécurisé et contrôlé, vecteur d’amélioration pertinent pour l'entraînement sportif [4].

Enfin, le développement d’un environnement virtuel interactif, immersif, et fidèle est aussi un moyen majeur de favoriser la diffusion du patrimoine culturel et la muséologie interactive. L’intérêt dans ce cas est de proposer des contextes d’interprétation multiples [10] qui mettent le visiteur en situation de découverte, d’expérimentation, et de réflexion dans un cadre ludique. De plus, la possibilité offerte par la réalité virtuelle de réaliser les gestes d’une activité passée entraîne un engagement plus important du visiteur [11]

Ces trois objectifs applicatifs nous amènent à formuler la problématique scientifique pluridisciplinaire qui sera le centre du sujet proposé: nous voulons développer des environnements de réalité mixte modulaires, et multisensoriels permettant aux historiens, archéologues et praticiens de la gladiature romaine de répondre à des questions scientifiques, tester des hypothèses et s'entraîner aux gestes de la gladiature. L’élément scientifique central sur lequel le sujet va insister est la fidélité de l’environnement mixte. La fidélité (biomécanique) de l’interaction [5] pose des questions centrales sur l’apprentissage du geste, tandis que la fidélité visuelle est un élément fondamental de l’immersion et de la présence, et qu’elle revêt une importance encore différente dans un cadre historique.

Ainsi la thèse se propose de développer un environnement de réalité mixte multisensoriel simulant les conditions de combat de la gladiature romaine dans un contexte historique, et de l’évaluer en vue des objectifs ci-dessus en définissant des critères d’utilisabilité adaptés, centrés autour des notions de fidélité biomécanique et historique de l’environnement.

Sujet

Le sujet de la thèse tourne autour des dimensions centrales à évaluer dans un contexte de développement d’outils de réalité mixte pour l'archéologie expérimentale et l'entraînement sportif. La notion la plus classique concernant les environnements virtuels reste la présence, qui a été définie de différentes façons au fil du temps [6] mais qui globalement représente la sensation “d’être dans l’environnement virtuel” et participe de manière majeure à l’exécution des tâches à réaliser dans l’environnement. Le développement des casques de réalité virtuelle a également demandé le développement de nouvelles dimensions comme l’incarnation (embodiment) dans ce qui nous représente dans le monde virtuel (notre avatar) [7].
Enfin, et c’est là le concept qui nous intéresse  le plus ici, la fidélité de l’environnement revêt de nombreux aspects qui garantissent que i) les gestes réalisés sont comparables à ceux que l’on ferait dans l’environnement réel (interaction) ii) les observations sont comparables à celles que l’on ferait dans l’environnement réel (graphique) iii) l’environnement se comporte de manière similaire à l’environnement réel (simulation) [8]. Ces dimensions sont souvent décrites de manière parcellaire et généralement complétées par de nombreux concepts interdépendants, et sont généralement dépendantes de l’application visée.

Dans le cadre de cette thèse, on s’intéresse particulièrement à développer un environnement et d’évaluer des dimensions de la fidélité cohérentes avec l’usage visé.

En particulier, l’objectif de réalisme d’un point de vue de la représentation historique des bâtiments, des protagonistes, du comportement de la foule, etc. nous amène à évaluer la fidélité dite “historique” de l’environnement. Évaluer et quantifier cette fidélité, qui est une fidélité “composite” revêtant de nombreux aspects d’interaction, de visualisation et de simulation, passera par le développement de protocoles expérimentaux adaptés, mettant en situation des historiens spécialistes de la période romaine dans des expériences immersives. Les critères retenus pourront être exploités à des fins d’amélioration de cette fidélité dans un objectif archéologique ou muséologique. La scénarisation des scènes pour faciliter l’exploration immersive sera également un élément important à prendre en compte [9].

De surcroît, l’objectif d'entraînement à la gladiature nous amène à poser la question de la fidélité biomécanique de l’environnement, qui est elle aussi une dimension composite incluant des problématiques d’interaction, de simulation et de représentation graphique. Evaluer cette dimension dans un objectif d'entraînement nous amène à développer des protocoles expérimentaux adaptés incluant des retours aux utilisateurs adaptés (biofeedback), nécessitant des cohortes de sujets entraînées en art martial antiques, et permettant la mesure et l’estimation de quantités biomécaniques d’intérêt pour évaluer la fidélité biomécanique de l’environnement. L’évaluation de cette fidélité devrait nous amener à l’améliorer dans ce cadre applicatif également. La scénarisation dans l’environnement sera également centrale pour faciliter l’apprentissage.

Plan de travail

Dans un premier temps, le.a doctorant.e devra

1. S’emparer d’un point de vue bibliographique du sujet, en intégrant notamment les questions d'archéologie expérimentale et d'entraînement,  et les éléments centraux à évaluer dans le cadre du développement d’un environnement de réalité mixte au vu de ces objectifs, avec la fidélité de l’environnement en cadre central
2. Proposer, définir et quantifier les fidélités historiques et biomécaniques des environnements mixtes au vu des objectifs applicatifs
3. Développer, sur la base d’un environnement déjà existant (voir ci-dessous), un environnement mixte permettant de mettre en situation des historiens et des gladiateurs modernes dans des scénarios d’exploration de l’environnement et d'entraînement. Il faudra notamment prévoir la mesure et le traitement de données pertinentes pour l’évaluation des fidélités mentionnées ci-dessus.
4. Prévoir une expérimentation d’exploration de l’environnement à destination d’historiens spécialistes de l’époque romaine et permettant d’évaluer la fidélité historique de l’environnement et possiblement l’améliorer de manière itérative.
5. Prévoir un expérimentation d'entraînement incluant un groupe contrôle et un groupe test permettant d’évaluer la fidélité biomécanique de l’environnement et possiblement l’améliorer de manière itérative

Un stage de master 1 ayant eu lieu en 2024 a permis de mettre en place les premières pierres d’un environnement virtuel immersif, déployable en salle immersive et en casque de réalité virtuelle. Un contexte d'entraînement proposant une séance d'entraînement à la gladiature dans une représentation de l'amphithéâtre en bois installé dans le Forum romain au milieu du 1er siècle avant Jésus-Christ. Un premier gladiateur (le provocator, qui est le débutant dans l’apprentissage de la gladiature antique et moderne) a été implémenté et une preuve de concept d’apprentissage en environnement virtuel a été faite sur la base de l’attaque de base au glaive et la défense de base au bouclier. Un instructeur donne au protagoniste des indications sur les gestes à réaliser, et le protagoniste peut exécuter les instructions contre un adversaire sur lequel les cibles visées sont représentées.  

Lieu et collaboration au sein de la thèse

Le travail de thèse se déroule dans un contexte interdisciplinaire, entre Réalité Virtuelle, Histoire. C’est une collaboration entre les équipes Seamless et ComBO à l’IRISA/Inria à Rennes et un docteur en histoire actuellement en mission dans l’équipe ComBO.

Le travail s’appuie sur des travaux de recherche en cours autour de la gladiature, qui portent notamment sur l’analyse biomécanique de la représentation historique de cette discipline martiale [1,2], ainsi que sur des travaux portant sur la représentation d’activités sportives du patrimoine historique intangible en réalité virtuelle [3].

Seamless et ComBO sont deux équipes de recherche rattachées conjointement au Centre Inria de l’Université de Rennes, et à l'IRISA (UMR CNRS 6074).

Seamless suit une approche multidisciplinaire dans les domaines scientifiques de la réalité virtuelle et augmentée, de la perception humaine, de l'interaction homme-machine et des facteurs humains. La révolution actuelle dans le domaine de la réalité virtuelle ne nécessite pas seulement des avancées technologiques, mais aussi de placer l'utilisateur au centre de cette révolution.

L'équipe ComBO a pour objectif de développer des modèles biomécaniques et des méthodes numériques pour analyser et simuler l'interaction homme-système sur le terrain, avec un large spectre d'applications dans les domaines du sport, de l'ergonomie et de la clinique. Nous nous définissons comme des biomécaniciens numériques, tout en ayant des liens étroits avec les domaines de la robotique et de la réalité virtuelle.

Une collaboration internationale est envisagée avec l’EPFL à Lausanne (suisse). Nous envisageons en particulier un travail autour de la déclinaison de l’environnement virtuel développé en muséologie expérimentale avec Daniel Jacquet.