Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’expérience que les utilisateurs vivent est récemment devenu un facteur majeur de différenciation entre les entreprises de produits et de services (comme Toyota Motor Europe), menant à des recherches plus approfondies dans les domaines de l’expérience utilisateur et de l’interaction. Ces recherches prônent une plus grande considération de la perception subjective plutôt que les propriétés objectives des produits.Partant de cette approche de la ‘recherche en design’ à travers la perception subjective, cette étude tente de comprendre et de formaliser l’influence réciproque entre interaction et expérience utilisateur, définissant quels paramètres affectent les réactions subjectives. À partir de ces paramètres, cette recherche a isolée les propriétés physiques et digitales d’un produit dans le but de mettre en avant ces effets sur les réactions affectives et cognitives d’un utilisateur.Grâce à cette approche, cette recherche aboutit à des apports à la fois scientifique et industriel: cette recherche a rendu possible la formalisation de l’interdépendance entre l’expérience utilisateur et les interactions; la mise en place d’une taxonomie des produits interactifs à travers l’approche métaphorique des interaction physique et digitale; et la matérialisation d’une méthodologie et d’outils pour à la fois évaluer et créer des interactions à partir de l’approche expérientielle. / Users’ experience with products recently became a major differentiation factor for products and services companies (such as Toyota Motor Europe), leading to deeper researches on both user experience and interaction. These researches preach for a deeper consideration of the subjective perception rather than artifacts’ objective properties.From this approach of ‘design research’ through the subjective perception, this study intends to understand and formalize the reciprocal influence between Interaction and user experience, highlighting which parameters are affecting subjective reactions. From these parameters, this research isolated the artifact’s physical and digital properties in order to highlight its effects on user’s affective and cognitive reactions.By doing so, this research resulted in both academic and industrial contributions. In terms of the former, it made possible to formalize the interdependency between User Experience and Interactions, to define a taxonomy of interactive products through the metaphorical approach of physical and digital interactions and to materialize a methodology with tools for both evaluating and designing interactions from the User Experience perspective.

L'affinage technique et l'adoption récente des technologies tactiles multi-points par les industriels et les utilisateurs ont fixé l'attention des designers d'interaction sur ces technologies. Tandis que de nombreuses études en interaction homme-machine se sont intéressées à comparer la performance de ces interfaces à celle des interfaces WIMP traditionnelles, peu se sont attachées à intégrer dans leur approche les spécificités du canal gestuel et les modalités d'interactions multi-tactiles. Dans cette étude, je défends l'idée que le design de telles interactions ne peut être approché qu'en suivant un modèle d'interaction spécifique intégrant l'ensemble des composantes physiques, cognitives, sensorielles et motrices du geste dans le couplage homme-machine. J'articule ma recherche autour d'un espace de conception, courte analyse sociotechnique de mon objet d'étude, dans lequel je définis un modèle d'interaction descriptif et génératif. Je détermine un ensemble de principes conceptuels et techniques permettant l'évaluation et la conception du design d'interfaces multi-tactiles de manière systémique et extensible. Au cours de cette étude, je précise les limites du paradigme d' " interface naturelle " en nuançant les effets du réalisme des interactions dans l'efficacité de tels systèmes. Enfin, je présente les travaux de conception et de développement d'un environnement de développement réalisé dans le cadre d'un dispositif CIFRE qui a accompagné cette étude et permis d'enrichir le modèle théorique.

Nous présentons dans cette thèse les bases d'un dialogue entre le modèle cognitif dit 'incarné' et le développement de styles et techniques d'interaction pour les interfaces graphiques en 3 dimensions. Ce modèle cognitif, structuré entre autres par Lakoff et Johnson, décrit les correspondances métaphoriques que nous construisons naturellement entre des idées abstraites et les modèles mentaux provenant de notre expérience perceptive. Dortier résume la cognition incarnée en disant que les idées ont des formes, des couleurs, suscitent des goûts et des dégoûts. Cette vision intégrée des systèmes perceptifs et cognitifs s'applique non seulement à la représentation mentale des objets ou des personnes, mais aussi aux idées abstraites quelles soient morales, philosophiques ou scientifiques.Ce modèle met en évidence le rôle de ces corrélations en tant que source de compréhension et d'action et a fait émerger le concept d'interfaces énactives. Aujourd'hui elles se présentent comme un regard commun sur les projets émergents d'interfaces homme-machine. Des projets, tels que les interfaces tangibles, les systèmes de capture de gestes et d'autres solutions logicielles et matérielles multimodales, se servent de notre aptitude à structurer métaphoriquement l'information produite par notre action sur le monde, pour créer des interfaces universellement appréhendables.Nous avons illustré l'application de ce modèle sur des projets d'interfaces graphiques pour la réalisation de tâches dans des contextes hétérogènes. Nous avons ciblé les dispositifs multimédia pour le grand public et les stratégies pour la réussite de ces interfaces en tant qu'outil pédagogique pour les musées, expositions et outils de travail collaboratifs. Notre première application est le projet de médiation graphique pour accéder à une base de données d'objets numérisés en 3D pour le Musée des Arts et Métiers. Dans ce projet les objets numérisés sont affichés selon une métaphore de fluides et particules dotés d'électromagnétisme. La navigation dans ce catalogue se veut claire et pervasive. Nous avons analysons la capacité des métaphores de construire des ponts cohérents entre les diverses plateformes d'accès au catalogue. Dans une seconde implémentation nous employons les métaphores liés à la notion visuelle de profondeur et de densité pour proposer une ligne du temps en 3 dimensions pour la visualisation de donnés temporelles pour EDF. Finalement nos synthétisons les relations entre les ensembles de métaphores pour les appliquer aux composantes d'interaction. La structure résultante se présente sous forme d'un Framework conceptuel d'agents et styles d'interaction qui peut servir en tant qu'outil de prototypage mais aussi comme catalyseur pour la conception d'interfaces innovantes.

De nombreux outils interactifs permettent de manipuler efficacement des objets individuellement en appliquant notamment les principes de la manipulation directe. Les interactions avec de multiples objets quant à elles n'ont été que peu étudiées. Notre thèse est qu'il est important de concevoir des interactions permettant la manipulation synchrone d'objets multiples qui soient efficaces, tout en favorisant la conception exploratoire. A partir d'enquêtes menées en contexte, nous décrivons une analyse de besoins ayant permis d'établir un ensemble d'exigences relatives aux interactions sur les ensembles. Nous présentons quatre outils interactifs qui illustrent des concepts d'interaction sur des structures : les liens de délégation, qui s'inspirent du mécanisme de délégation des langages à prototypes en permettant d'établir explicitement des dépendances entre objets (et de créer des clones) et d'étendre la portée des interactions en les propageant ; ManySpector, un nouveau type d'inspecteur de propriétés qui révèle une structuration implicite d'une scène et qui permet de construire, par des interactions instrumentales, des requêtes graphiques et de sélection ; IHR, un outil pouvant créer automatiquement une hiérarchie de propriétés déléguées ; et Histoglass, une lentille déplaçable qui permet de réutiliser localement les propriétés et les actions passées de l'utilisateur. Nous présentons par ailleurs les résultats d'évaluations menées auprès d'utilisateurs afin de mesurer l'intérêt des concepts apportés par les outils conçus. L'ensemble de ce travail nous a conduit à l'ébauche d'un nouveau paradigme d'interaction : " l'interaction structurelle ", qui étend les paradigmes de la manipulation directe et de l'interaction instrumentale.

Nous présentons dans cette thèse les bases d’un dialogue entre le modèle cognitif dit ‘incarné’ et le développement de styles et techniques d’interaction pour les interfaces graphiques en 3 dimensions. Ce modèle cognitif, structuré entre autres par Lakoff et Johnson, décrit les correspondances métaphoriques que nous construisons naturellement entre des idées abstraites et les modèles mentaux provenant de notre expérience perceptive. Dortier résume la cognition incarnée en disant que les idées ont des formes, des couleurs, suscitent des goûts et des dégoûts. Cette vision intégrée des systèmes perceptifs et cognitifs s’applique non seulement à la représentation mentale des objets ou des personnes, mais aussi aux idées abstraites quelles soient morales, philosophiques ou scientifiques.Ce modèle met en évidence le rôle de ces corrélations en tant que source de compréhension et d’action et a fait émerger le concept d’interfaces énactives. Aujourd’hui elles se présentent comme un regard commun sur les projets émergents d’interfaces homme-machine. Des projets, tels que les interfaces tangibles, les systèmes de capture de gestes et d’autres solutions logicielles et matérielles multimodales, se servent de notre aptitude à structurer métaphoriquement l’information produite par notre action sur le monde, pour créer des interfaces universellement appréhendables.Nous avons illustré l’application de ce modèle sur des projets d’interfaces graphiques pour la réalisation de tâches dans des contextes hétérogènes. Nous avons ciblé les dispositifs multimédia pour le grand public et les stratégies pour la réussite de ces interfaces en tant qu’outil pédagogique pour les musées, expositions et outils de travail collaboratifs. Notre première application est le projet de médiation graphique pour accéder à une base de données d'objets numérisés en 3D pour le Musée des Arts et Métiers. Dans ce projet les objets numérisés sont affichés selon une métaphore de fluides et particules dotés d’électromagnétisme. La navigation dans ce catalogue se veut claire et pervasive. Nous avons analysons la capacité des métaphores de construire des ponts cohérents entre les diverses plateformes d’accès au catalogue. Dans une seconde implémentation nous employons les métaphores liés à la notion visuelle de profondeur et de densité pour proposer une ligne du temps en 3 dimensions pour la visualisation de donnés temporelles pour EDF. Finalement nos synthétisons les relations entre les ensembles de métaphores pour les appliquer aux composantes d’interaction. La structure résultante se présente sous forme d’un Framework conceptuel d’agents et styles d’interaction qui peut servir en tant qu’outil de prototypage mais aussi comme catalyseur pour la conception d’interfaces innovantes. / Embodied cognition has emerged over the last decades as a new paradigm of the human reasoning system. Large numbers of researchers agree on the influences of perceptual and motor activity on our thinking and representational mechanisms. The importance of embodied mind theory is growing in the field of cognitive science. It is now the conceptual support for innovative projects in human computer interaction (HCI). The new paradigms of HCI are shifting towards the venue of natural, invisible and pervasive interfaces. Office tasks of the 80s and their related interfaces are now being replaced by multimodal commands (gesture, voice) and contextual or social inputs. From graphical user interfaces to tangible and multimodal devices, new sets of innovative interaction techniques are emerging and these can no longer rely on classic metaphors and visual analogies. To increase the meaning of new commands and representations of post-wimp interaction techniques and to build coherent and consistent metaphors between different platforms and embedded devices in our environment, researchers have turned their attention to the embodied vision of the cognitive system.We present in this thesis the embodied cognitive paradigm and how it has been adopted by the HCI community. We illustrate this model by analyzing several tasks carried out in heterogeneous environments. Thereafter, proposals are made on how museums, exhibitions and collaboration tools may use embodied metaphors as a design strategy to produce innovative multimedia devices. The first application was one of mediating access to a database of digitized 3D objects for the Museum of Arts and Crafts in Paris. In this project the digitized objects are displayed in a metaphor of fluids and particles managed by electromagnetic forces that guide the semantics of the user’s search. Browsing tasks in this catalog are intended to be clear and coherent between different platforms in order to respect the user’s levels of desired engagement. An analysis is made of the ability of metaphors to build bridges between the various platform interfaces. In the second application, metaphors related to the concept of visual depth and density was used to propose a 3D timeline so as to visualize temporal data. Finally, the framework synthesizes the embodied metaphorical mappings in a large set of components which will be applied as building blocks when prototyping interaction techniques. This structure takes the form of a conceptual Framework of interaction agents which might serve not only as a tool for prototyping interfaces but also as a catalyst for generating innovative ideas.

Bien que de plus en plus de données sonores et audiovisuelles soient disponibles, la majorité des interfaces qui permettent d'y accéder reposent uniquement sur une présentation visuelle. De nombreuses techniques de visualisation ont déjà été proposées utilisant une présentation simultanée de plusieurs documents et des distorsions permettant de mettre en relief l'information plus pertinente. Nous proposons de définir des équivalents auditifs pour la présentation de plusieurs fichiers sonores en concurrence, et de combiner de façon optimale les stratégies audio et visuelles pour la présentation de documents multimédia. Afin d'adapter au mieux ces stratégies à l'utilisateur, nous avons dirigé nos recherches sur l'étude des processus perceptifs et attentionnels impliqués dans l'écoute et l'observation d'objets audiovisuels concurrents, en insistant sur les interactions entre les deux modalités.Exploitant les paramètres de taille visuelle et de volume sonore, nous avons étendu le concept de lentille grossissante, utilisée dans les méthodes focus+contexte visuelles, aux modalités auditive et audiovisuelle. A partir de ce concept, une application de navigation dans une collection de documents vidéo a été développée. Nous avons comparé notre outil à un autre mode de rendu dit de Pan&Zoom à travers une étude d'utilisabilité. Les résultats, en particulier subjectifs, encouragent à poursuivre vers des stratégies de présentation multimodales associant un rendu audio aux rendus visuels déjà disponibles.Une seconde étude a concerné l'identification de sons d'environnement en milieu bruité en présence d'un contexte visuel. Le bruit simule la présence de plusieurs sources sonores simultanées telles qu'on pourrait les retrouver dans une interface où les documents audio et audiovisuels sont présentés ensemble. Les résultats de cette expérience ont confirmé l'avantage de la multimodalité en condition de dégradation. De plus, au-delà des buts premiers de la thèse, l'étude a confirmé l'importance de la congruence sémantique entre les composantes visuelle et sonore pour la reconnaissance d'objets et a permis d'approfondir les connaissances sur la perception auditive des sons d'environnement.Finalement, nous nous sommes intéressée aux processus attentionnels impliqués dans la recherche d'un objet parmi plusieurs, en particulier au phénomène de " pop-out " par lequel un objet saillant attire l'attention automatiquement. En visuel, un objet net attire l'attention au milieu d'objets flous et certaines stratégies de présentation visuelle exploitent déjà ce paramètre visuel. Nous avons alors étendu la notion de flou aux modalités auditives et audiovisuelles par analogie. Une série d'expériences perceptives a confirmé qu'un objet net parmi des objets flous attire l'attention, quelle que soit la modalité. Les processus de recherche et d'identification sont alors accélérés quand l'indice de netteté correspond à la cible, mais ralentis quand il s'agit d'un distracteur, mettant ainsi en avant un phénomène de guidage involontaire. Concernant l'interaction intermodale, la combinaison redondante des flous audio et visuel s'est révélée encore plus efficace qu'une présentation unimodale. Les résultats indiquent aussi qu'une combinaison optimale n'implique pas d'appliquer obligatoirement une distorsion sur les deux modalités.

L’affinage technique et l’adoption récente des technologies tactiles multi-points par les industriels et les utilisateurs ont fixé l’attention des designers d’interaction sur ces technologies. Tandis que de nombreuses études en interaction homme-machine se sont intéressées à comparer la performance de ces interfaces à celle des interfaces WIMP traditionnelles, peu se sont attachées à intégrer dans leur approche les spécificités du canal gestuel et les modalités d’interactions multi-tactiles. Dans cette étude, je défends l’idée que le design de telles interactions ne peut être approché qu’en suivant un modèle d’interaction spécifique intégrant l’ensemble des composantes physiques, cognitives, sensorielles et motrices du geste dans le couplage homme-machine. J’articule ma recherche autour d’un espace de conception, courte analyse sociotechnique de mon objet d’étude, dans lequel je définis un modèle d’interaction descriptif et génératif. Je détermine un ensemble de principes conceptuels et techniques permettant l’évaluation et la conception du design d’interfaces multi-tactiles de manière systémique et extensible. Au cours de cette étude, je précise les limites du paradigme d’ « interface naturelle » en nuançant les effets du réalisme des interactions dans l’efficacité de tels systèmes. Enfin, je présente les travaux de conception et de développement d’un environnement de développement réalisé dans le cadre d’un dispositif CIFRE qui a accompagné cette étude et permis d’enrichir le modèle théorique. / The technical refinement and the recent adoption of multi-touch technologies by both the industry and users made these technologies a major concern for interaction designers. While many studies on human-computer interaction have started to compare this type of interface with traditional WIMP interfaces performance-wise, few have included in their approach the gestural and system mapping specificities of multi-touch interactions. In this study, I defend the idea that such interaction design should follow a specific interaction model taking into account physical, cognitive, sensitive and motor aspects of gestures in the human-computer relation. I define a design space, sort of socio-technical approach, which participates in the definition of a descriptive and generative interaction model. I establish a set of conceptual and technical principles that allow the evaluation and conception of multi-touch interfaces, in a systemic and extensible way. Throughout this study, I emphasize the limits of the « natural user interface » paradigm by having a better understanding of how interaction realism affects system efficiency. Finally, I present a multi-touch framework developed as part of a CIFRE collaboration, which helped this study in the design and the extension of the conceptual model.

Notre recherche se concentre sur la conception d’interfaces pour la communication émotionnelle à distance. Notre travail s’inscrit notamment dans le cadre de l’élaboration d’espaces numériques d’interactions tactiles, rendus possibles par la connexion en réseau de dispositifs de suppléance perceptive. Nous adoptons une approche énactive et interactionniste de la cognition sociale. Nous utilisons de plus la méthodologie minimaliste, qui offre une opportunité originale d’étudier la constitution des rencontres interpersonnelles au sein d’espaces mettant en place des couplages sensori-Moteurs inédits. Nous déroulons deux méthodologies, en articulant les domaines de la recherche fondamentale, de l’étude expérimentale et du design.Dans un premier temps, nous partons de la théorie autour du thème du toucher, avant de proposer une solution d’interface : l’application smartphone Touch Through. Elle permet une suppléance perceptive du toucher en se basant sur des propriétés fonctionnelles de ce sens. Touch Through sert ensuite à une expérimentation basée autour d’un test de Turing minimaliste, afin de tester la possibilité d’un sentiment de présence à distance avec notre application et de la mettre entre les mains d’utilisateurs.Dans un second temps, nous adressons la question de l’attention conjointe avant de mettre en place une étude expérimentale autour de ce thème (tâche de distinction entre des objets privés et des objets communs). Forts des résultats, nous proposons alors un prototype d’interface pour le réseau social facebook, en mettant en avant des possibilités d’attention conjointe au sein du site et en offrant une interaction inédite autour des posts. / Our research is aimed at designing interfaces for the remote communication of emotions. In particular our work is part of the development of tactile interaction digital spaces. These are made possible by a network connection between perceptual supplementation devices. We consider an enactive and interactionist approach of social cognition. In addition, we use a minimalist methodology. This offers an original opportunity to study the very constitution of interpersonal encounters within spaces where unprecedented sensorimotor couplings happen. We work through two methodologies, each articulating the fields of fundamental research, experimental study and design.In a first phase, we start from theory around the theme of touch, before proposing an interface solution – the smartphone application ‘Touch Through’. This application allows a perceptual supplementation of touch using its functional properties. ‘Touch Through’ is then used in a experimental study based on a minimalist Turing test. This experiment is about testing the possibility of a presence in absence feeling through our application. It was also an opportunity to have users handling it.In the second phase we address the question of joint attention. After a study of this question, we design an experiment where we propose a task of discrimination between private and common objects. Based on the outcome of this experiment, we then propose an interface prototype for the social network ‘facebook’. With this prototype interface, the facebook website is enhanced with possibilities of joint attention. In addition, facebook users can take part in an original interaction around posts.