La prise en compte des usagers et des usages dans la conception des produits reste un aspect difficile à traiter, en particulier lorsque leur caractérisation est très spécifique (c'est le cas des personnes handicapées ou des situations d'usages dans des environnements contraignants). Dans ce contexte, l'objet de ces travaux est de contribuer à une meilleure prise en compte des usagers et usages par la mise en place d'outils et de méthodes permettant de les caractériser. Cette caractérisation, intégrée dans un processus de conception de produits, a contribué à répondre aux besoins de l'Association AE2M (Adaptation Ergonomique du Matériel Musical). Celle-ci a pour objectif de mettre à disposition de personnes en situation de handicap moteur des aides techniques leur permettant de jouer un ou plusieurs instruments de musique avec le même niveau d'autonomie que les personnes valides. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons tout d'abord proposé une conceptualisation commune de ce qu'est une situation de handicap et avons mis en avant les conditions de bon déroulement des travaux de recherche. Dans un second temps, nous avons effectué une étude bibliographique centrée sur les approches de conception liée au handicap, les interactions Homme Machine dans le contexte musicale et les moyens et méthodes d'analyse des spécificités motrices des sujets. Cette étape nous a permis de proposé une méthode générique de processus de conception adapté au contexte de la conception d'aides techniques pour personnes en situation de handicap. Cette méthode nommée CARACTH est inspirée de la méthodologie de la Conception Centrée Utilisateur à laquelle nous proposons d'insérer : (1) une étape de caractérisation des spécificités motrices des utilisateurs et (2) une étape pour la définition d'une architecture produit modulaire. Ces évolution permettent notamment (3) de simplifier les phases d'itérations à l'intérieur du processus de conception pour permettre une personnalisation efficace et rapide du produit (partie commande et partie opérative). Nous présentons ensuite un ensemble d'expérimentations menées au laboratoire et sur le terrain. Elles ont permis de proposer et de valider la pertinence de l'architecture produit modulaire pour faciliter la conception d'aides techniques pour la pratique musicale, mais aussi de concevoir un système nommé KinecLAB pour la mesure et l'interprétation des possibilités gestuelles des usagers. Ce système KinectLAB a été testé et validé auprès de professionnel kinésithérapeute du CHU Michallon de Grenoble. Enfin, notre processus CARACTH a été appliqué pour la conception d'un système personnalisable aux capacités motrices d'un utilisateur en situation de handicap. Nous avons pu vérifier sa bonne intégration dans une situation d'usage en concert et aussi d'étudier la pertinence de la personnalisation sur les performances et la charge de travail de l'utilisateur. / The users and uses inclusion in product design remains a difficult aspect to be addressed, especially when their characterization is very specific (in the case of disabled people or situations of uses in stressful environments). In this context, the purpose of this work is to contribute to a better consideration of the users and uses by the implementation of tools and methods to characterize them. This characterization integrated into the design process, helped to meet the needs of AE2M Association (Ergonomic Adaptation of Musical Equipments). It aims to provide assistive technologies for people with physical impairments. These systems allow them to play musical instruments with the same level of independence that able-bodied people. In the context of this thesis, we firstly proposed a common conceptualization of "disability situation" in our context and have highlighted the constraints to the success of this thesis. Secondly, we did a bibliography study about design approaches in the disabled context, Human-Machine Interface in the musical context, and means and methods for the analysis of the users' motors specificities. This step allowed us to propose a generic design process approach adapted to the context of the design of assistive technology for people with physical impairments. This CARACTH method is inspired from the User Centered Design methodology to which we propose to insert: (1) a specific users' motor characterization step and (2) a modular architecture product definition step. These proposals permitted (3) to simplifying the iteration phases within the design process to allow a quick and effective personalization of the product (control and operative parts). Next, a set of experiments was conducted in the laboratory and in situ. They allowed offering and validating the modular product architecture pertinence for facilitating the assistive devices design for music practice, but also for proposing a system named KinecLAB to measure and interpret user's gestural capabilities. This KinectLAB system was tested and validated with professional physiotherapists in the Michallon Grenoble Hospital. Finally, our CARACTH process was applied to design a customizable system adapted to the physical capabilities of a disabled user. We confirmed its successful integration into a use situation during musical concert. We also studied the relevance of customization on user performances and workload.

Nous nous intéressons à l'interaction dans le contexte de la Réalité Augmentée sur dispositifs mobiles. Le dispositif mobile est utilisé comme une lentille magique qui 'augmente' la perception de l'environnement physique avec du contenu numérique. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux relations spatiales entre le contenu affiché à l'écran et l'environnement physique. En effet la combinaison des environnements physique et numérique repose sur ces relations spatiales, comme l'adaptation de l'augmentation numérique en fonction de la localisation de l'utilisateur. Mais ces relations spatiales définissent aussi des contraintes pour l'interaction. Par exemple l'effet des tremblements naturels de la main rend instable la vidéo affichée sur l'écran du dispositif mobile et par conséquent a un impact direct sur la précision d'interaction. La question est alors, comment peut-on relâcher ces contraintes spatiales pour améliorer l'interaction sans pour autant casser la co-localisation physique-numérique. Nous apportons trois contributions. Tout d'abord, nous avons établi un espace de conception décrivant le contenu affiché à l'écran dans le contexte de la Réalité Augmentée sur dispositifs mobiles. Cet espace conceptuel met en exergue les relations spatiales entre les différents repères des composants le structurant. Cet espace permet d'étudier systématiquement la conception de techniques d'interaction dans le contexte de la Réalité Augmentée sur dispositifs mobiles. Deuxièmement, nous avons conçu des techniques de pointage améliorant la précision du pointage en Réalité Augmentée sur supports mobiles. Ces techniques de pointage ont été évaluées lors d'expériences utilisateur. Enfin, dans le cadre du projet en partenariat AIST-Tuskuba, Schneider France et Schneider Japon dans lequel s'inscrit cette thèse, nous avons développé une boîte à outils pour le développement d'applications de Réalité Augmentée sur dispositifs mobiles. Cette boîte à outils a été utilisée pour développer plusieurs démonstrateurs. / We explored interaction within the context of handheld Augmented Reality (AR), where a handheld device is used as a physical magic lens to 'augment' the physical surrounding. We focused, in particular, on the role of spatial relations between the on-screen content and the physical surrounding. On the one hand, spatial relations define opportunities for mixing environments, such as the adaptation of the digital augmentation to the user's location. On the other hand, spatial relations involve specific constraints for interaction such as the impact of hand tremor on on-screen camera image stability. The question is then, how can we relax spatial constraints while maintaining the feeling of digital-physical collocation. Our contribution is three-fold. First, we propose a design space for handheld AR on-screen content with a particular focus on the spatial relations between the different identified frames of reference. This design space defines a framework for systematically studying interaction with handheld AR applications. Second, we propose and evaluate different handheld AR pointing techniques to improve pointing precision. Indeed, with handheld AR set-up, both touch-screen input and the spatial relations between the on-screen content and the physical surrounding impair the precision of pointing. Third, as part of a collaborative research project involving AIST-Tsukuba and Schneider- France and Japan, we developed a toolkit supporting the development of handheld AR applications. The toolkit has been used to develop several demonstrators.

Cette thèse explore comment l’informatique physiologique peut contribuer aux interactions homme-machine (IHM) et encourager l’apparition de nouveaux canaux de communication parmi le grand public. Nous avons examiné comment des capteurs physiologiques,tels que l’électroencéphalographie (EEG), pourraient être utilisés afin d’estimer l’état mental des utilisateurs et comment ils se positionnent par rapport à d’autres méthodes d’évaluation. Nous avons créé la première interface cerveau-ordinateur capable de discriminer le confort visuel pendant le visionnage d’images stéréoscopiques et nous avons esquissé un système qui peux aider à estimer l’expérience utilisateur dans son ensemble, en mesurant charge mentale, attention et reconnaissance d’erreur. Pour abaisser la barrière entre utilisateurs finaux et capteurs physiologiques, nous avons participé à l’intégration logicielle d’un appareil EEG bon marché et libre, nous avons utilisé des webcams du commerce pour mesurer le rythme cardiaque à distance, nous avons confectionné des wearables dont les utilisateurs peuvent rapidement s’équiper afin qu’électrocardiographie, activité électrodermale et EEG puissent être mesurées lors de manifestations publiques. Nous avons imaginé de nouveaux usages pour nos capteurs, qui augmenteraient la présence sociale. Dans une étude autour de l’interaction humain agent,les participants avaient tendance à préférer les avatars virtuels répliquant leurs propres états internes. Une étude ultérieure s’est concentrée sur l’interaction entre utilisateurs, profitant d’un jeu de plateau pour décrire comment l’examen de la physiologie pourrait changer nos rapports. Des avancées en IHM ont permis d’intégrer de manière transparente du biofeedback au monde physique. Nous avons développé Teegi, une poupée qui permet aux novices d’en découvrir plus sur leur activité cérébrale, par eux-mêmes. Enfin avec Tobe, un toolkit qui comprend plus de capteurs et donne plus de liberté quant à leurs visualisations, nous avons exploré comment un tel proxy décalenos représentations, tant de nous-mêmes que des autres. / This thesis explores how physiological computing can contribute to human-computer interaction (HCI) and foster new communication channels among the general public. We investigated how physiological sensors, such as electroencephalography (EEG), could be employed to assess the mental state of the users and how they relate to other evaluation methods. We created the first brain-computer interface that could sense visual comfort during the viewing of stereoscopic images and shaped a framework that could help to assess the over all user experience by monitoring workload, attention and error recognition.To lower the barrier between end users and physiological sensors,we participated in the software integration of a low-cost and open hardware EEG device; used off-the shelf webcams to measure heart rate remotely, crafted we arables that can quickly equip users so that electrocardiography, electrodermal activity or EEG may be measured during public exhibitions. We envisioned new usages for our sensors, that would increase social presence. In a study about human-agent interaction, participants tended to prefer virtual avatars that were mirroring their own internal state. A follow-up study focused on interactions between users to describe how physiological monitoringcould alter our relationships. Advances in HCI enabled us to seam lesslyintegrate biofeedback to the physical world. We developped Teegi, apuppet that lets novices discover by themselves about their brain activity. Finally, with Tobe, a toolkit that encompasses more sensors and give more freedom about their visualizations, we explored how such proxy shifts our representations, about our selves as well as about the others.

Cette thèse s’inscrit dans le thème de la réalité augmentée spatiale (RAS). La RAS permet d’améliorer ou de modifier la perception de la réalité, au travers d’informations virtuelles affichées directement dans l’environnement réel, à l’aide d’un vidéoprojecteur. Bien des domaines peuvent en profiter, tels que le tourisme, le divertissement, l’éducation, la médecine, l’industrie ou le patrimoine culturel. Les techniques informatiques actuelles permettent d’acquérir, d’analyser et de visualiser la géométrie de la surface d’objets réels, comme par exemple pour des artefacts archéologiques. Nous proposons une technique d’interaction et de visualisation en RAS qui combine les avantages de l’étude d’artefacts archéologiques réels et de l’étude d’artefacts archéologiques 3D. Pour cela, nous superposons sur l’objet une visualisation expressive en RAS basée sur les courbures, permettant par exemple de montrer le détail des gravures. Nous simulons ensuite l’utilisation d’une lampe torche grâce à un interacteur à 6 degrés de liberté. L’utilisateur peut ainsi spécifie la zone de l’objet à augmenter et ajuster les nombreux paramètres nécessaires au rendu expressif. L’une des principales caractéristiques de la réalité augmentée spatiale est de permettre à plusieurs utilisateurs de participer simultanément à la même expérience. Cependant, en fonction de l’application souhaitée, cela peut être vu comme un inconvénient. Nous proposons un nouveau dispositif d’affichage permettant de créer des expériences en RAS qui soient multi-utilisateurs et personnalisées, en prenant en compte le point de vue de l’utilisateur. Nous utilisons pour cela un support de projection rétroréfléchissant semi-transparent que l’on positionne en face de l’objet à augmenter. Nous proposons deux implémentations différentes de ce nouveau dispositif, ainsi que deux scénarios d’application. Lorsque l’on veut augmenter des objets déformables, la plupart des techniques de tracking actuelles et la connaissance préalable de la géométrie de l’objet ne suffisent plus. En vue d’être par la suite utilisée pour augmenter un objet, nous proposons une technique de reconstruction de surfaces développables par approximation de cylindres paraboliques, basée sur les MLS. Ce type de surface peut représenter par exemple des vêtements ou des tissus. Nous proposons une solution pour supprimer les problèmes d’approximation dans les zones à forte ambiguïté. / This thesis extends the field of spatial augmented reality (SAR). Spatial augmented reality allows to improve or modify the perception of the reality with virtual information displayed directly in the real world, using video-projection. Many fields such as tourism, entertainment, education, medicine, industry or cultural heritage may benefit from it. Recent computer science techniques allow to measure, analyse and visualise the geometry of the surface of real objects, as for instance archeological artefacts. We propose a SAR interaction and visualisation technique that combines the advantages of the study of both real and 3D archeological artefacts. Thus, we superimpose on the object an expressive rendering based on curvatures with SAR, allowing for example to show details of engravings. Next, we simulate the use of a flashlight with the help of a 6-degree-of-freedom controller. The user can then specify the area on the object to be augmented and adjust the various necessary parameters of the expressive rendering. One of the main caracteristics of SAR is to enable multiple users to simultaneously participate to the same experience. However, depending on the target application, this can be seen as a drawback. We propose a new display device that allows to create experiences in SAR that are both multi-user and personalised by taking into account the user point of view. In order to do so, the projection display, set in front of the object to augment, is made from a material that is both retro-reflective and semi-transparent. We suggest two different uses of this new device, as well as two scenarios of application. Most of recent tracking solutions, even with the knowledge of the geometry of the object beforehand, fail when applied to the augmentation of deformable objects. In order to adress this issue, we propose a reconstruction technique for developable surfaces using parabolic-cylinders based on MLS. This kind of surface may represent cloth or fabric for instance. We show a solution addressing approximation issues in areas where the problem becomes ambiguous.

Notre projet de recherche concerne l’étude de l’interaction homme-machine (H-M) en situation d’enseignement/apprentissage de la traduction de l’italien au français.Notre thèse est centrée notamment sur l’analyse de l’utilité pédagogique issue de l’intégration d’un traducteur automatique basé sur des règles dans un contexte d’apprentissage de la traduction de niveau Master, auprès de l’université de Gênes.Existerait-il une possibilité d’interaction entre la pensée traductionnelle humaine et la pensée traductionnelle machine qui puisse s’avérer efficace dans un contexte de pédagogie de la traduction ?Notre projet de recherche vise à répondre à cette question à travers la mise en place d’une expérimentation pédagogique qui s’appuie sur l’interaction entre l’apprenti traducteur humain et le système Apertium.L’hypothèse émise est qu’une telle interaction entre l’apprenti humain et notre prototype de traducteur automatique puisse favoriser la réflexion méta-traductionnelle chez l’apprenti humain, en encourageant sa prise de conscience des nombreux facteurs impliqués dans l’activité traduisante, et en contribuant à son apprentissage de la traduction au niveau de la systématisation de ses connaissances traductionnelles. / Our project aims at studying human-machine (H-M) interaction in the context of Italian to French translation teaching and learning, at a master degree level in translation and interpretation. More precisely, our focus is on the pedagogical usefulness of such a H-M interaction having been put in place thanks to the integration of a rule-based machine translator, namely the system Apertium , in a prototypical version.Can this interaction between machine translation and human translation strategies represent a useful pedagogical tool for translation training? Our hypothesis is that H-M interaction taking place between human translation learners and our machine translation prototype can encourage learners’ meta-translational reflection. This process would help them in becoming aware of all the factors implied in translating, and would allow the systematisation of their translation knowledge.

Il y a un intérêt important et croissant à procurer des expériences d’écoute immersives pour une variété d’applications, et les améliorations constantes des technologies de reproduction audio 3D permettent de produire des scènes auditives immersives à la fois créatives et réalistes. Mais bien que ces technologies de rendu audio 3D soient maintenant relativement disponibles pour les consommateurs, la production et la création des contenus adéquats restent difficiles en raison de la variété des techniques de rendu, des considérations perceptives et des limites des interfaces utilisateur disponibles. Cette thèse traite de ces problèmes en développant un cadre de conception basé sur deux points de vue : l’analyse morphologique des méthodes et des pratiques audio 3D, et la conception d’interaction. À partir du recueil de données ethnographiques sur les outils, les méthodes et les pratiques pour la production de contenu audio 3D, de considérations sur la perception spatiale liée à l’audio 3D, et d’une analyse morphologique sur les objets d’intérêt connexes (objets audio 3D, paramètres interactifs et techniques de rendu), nous avons identifié les taches que doivent supporter les interfaces utilisateur audio 3D et proposé un cadre de conception qui caractérise la création et la manipulation des objets audio. Ensuite, nous avons conçu plusieurs techniques d’interaction pour la création audio 3D et avons étudié leurs performances et leur facilité d’utilisation selon différentes caractéristiques des méthodes d’entrée et de ’mapping’ (multiplexage, intégralité, ’directitude’). Nous avons observé des différences de performances lors de la création et de l’édition de trajectoires audio suggérant que l’augmentation de la sensibilité de la technique de ’mapping’ améliore les performances, et qu’un équilibre entre la séparabilité et l’intégralité des méthodes d’entrée peut résulter en un compromis satisfaisant entre la performance de l’utilisateur et la simplicité matérielle de la solution. Plus généralement, à partir de ces perspectives, nous avons identifié les critères de conception requis pour les interfaces utilisateur audio 3D en vue de compléter notre cadre de conception. Ce dernier, associé à nos résultats expérimentaux, sont un moyen d’aider les concepteurs à mieux prendre en compte les dimensions importantes dans le processus de conception, analyser les fonctionnalités et améliorer les interfaces utilisateur pour les outils de production audio 3D. / There has been a significant interest in providing immersive listening experiences for a variety of applications, and recent improvements in audio production have provided the capability for 3D audio practitioners to produce realistic and imaginative immersive auditory scenes. Even though technologies to reproduce 3D audio content are becoming readily available for consumers, producing and authoring this type of content is difficult due to the variety of rendering techniques, perceptual considerations, and limitations of available user interfaces. This thesis examines these issues through the development of a framework of design spaces that classifies how 3D audio objects can be created and manipulated from two different viewpoints : Morphological Analysis of 3D Audio Methods and Practices and Interaction Design. By gathering ethnographic data on tools, methods, and practices of 3D audio practitioners, overviewing spatial perception related to 3D audio, and conducting a morphological analysis on related objects of interest (3D audio objects, interactive parameters, and rendering techniques), we identified the tasks required to produce 3D audio content and how 3D audio objects can be created and manipulated. This work provided the dimensions of two design spaces that identify the interactive spatial parameters of audio objects by their recording and rendering methods, describing how user interfaces provide visual feedback and control the interactive parameters. Lastly, we designed several interaction techniques for 3D audio authoring and studied their performance and usability according to different characteristics of input and mapping methods (multiplexing, integrality, directness). We observed performance differences when creating and editing audio trajectories, suggesting that increasing the directness of the mapping technique improves performance and that a balance between separability and integrality of input methods can result into a satisfactory trade-off between user performance and cost of equipment. This study provided results that inform designers on what they might expect in terms of usability when designing input and mapping methods for 3D audio trajectory authoring tasks. From these viewpoints, we proposed design criteria required for user interfaces for 3D audio user production that developed and improved the framework of design spaces. We believe this framework and the results of our studies could help designers better account for important dimensions in the design process, analyze functionalities in current tools, and improve the usability of user interfaces for 3D audio production tools.

La sélection de cibles en mouvement a été peu abordée dans la littérature scientifique, car les facteurs qui caractérisent ce mouvement sont nombreux. Si certains modèles tels que la loi de Fitts permettent d’estimer le temps de sélection de cibles statiques, ils en sont incapables pour des cibles mobiles, et l’influence de la nature des mouvements d’une cible sur les performances de sélection reste à déterminer. Nous proposons un état de l’art des techniques de sélection de cibles, dont nous avançons une proposition de taxinomie, ainsi qu’une classification des cibles mobiles et de leurs environnements. Nous avons proposé un modèle de description et de génération de mouvement, et l’avons exploité pour extraire les paramètres de mouvement essentiels de cibles mobiles, afin d’estimer la difficulté de les sélectionner. Ce modèle (VFA) comprend la vitesse(V), la période entre chaque changement de direction et la fréquence (F) correspondante, ainsi que l’amplitude angulaire maximale (A) de ces changements de direction. Le modèle VFA nous a permis de mesurer l’influence de ces paramètres sur les performances de sélection, les impressions subjectives des utilisateurs, et leurs stratégies d’anticipation. Ces résultats ont conduit à rechercher des critères dépendant des paramètres VFA, comme l’aire de l’enveloppe convexe de la trajectoire de la cible sur une période donnée, permettant de prédire les performances de sélection. Nous observons que la distance du modèle de Fitts n’a que peu d’influence sur les performances de sélection de cibles mobiles vives et imprévisibles, et validons notre prédiction des performances de sélection en montrant qu’il est possible de les améliorer en ajustant les tailles des cibles selon la difficulté prédite, ou d’utiliser celle-ci pour biaiser l’heuristique d’une technique de prédiction de l’intention. Nous étudions également l’apport d’une assistance pseudo-haptique ajoutée à une technique de prédiction de l’intention, et observons qu’il dépend du compromis vitesse-précision choisi par l’utilisateur. Nous montrons enfin qu’une technique fondée sur l’ élimination manuelle des distracteurs en parallèle de la prédiction de l’intention permet d’obtenir d’excellentes performances de sélection avec un effort physique très réduit. Ces résultats conduisent à la proposition de recommandations pour la conception de nouvelles techniques de sélection plus adaptées aux cibles mobiles. / The selection of moving targets has received little attention in the literature, as the factors that influence motion are numerous and complex. Though models such as Fitts’ Law can estimate selection time for static targets, they fail to do so for moving ones, and the influence of a target’s movements on its associated selection performance remains to be determined. Here we propose a state of the art of moving target selection techniques, a taxonomy thereof, as well as a classification of moving targets and their environments. We propose a model for the description and generation of movement, a use it to extract essential motion parameters from moving targets, in order to estimate their selection difficulty. This model (SFA) includes speed (S), the period between each change in direction and its associated frequency (F), as well as the maximum angular amplitude of these changes (A).Thanks to the SFA model, we measured the influence of these parameters on selection performance, the subjective impressions of users, and their anticipation strategies. These results led us to look for SFA dependent criteria, such as the area of the target’s trajectory’s convex hull over a given period of time, which can predict selection performance. We note that Fitts’s distance has little influence on selection performance for quick, unpredictable moving targets, and validate our estimate of selection performance by showing that this estimate can be used to improve selection performance by adjusting the size of targets accordingly, or by using it to bias an intention prediction heuristic. We also assess the benefits of pseudo-haptic assistance coupled with intention prediction, and show that it depends on the speed accuracy trade-off chosen by a given user. We finally show that a technique based on the manual elimination of distractors running concurrently with intention prediction allows for excellent selection performance, and drastically reduced physical effort. We conclude by offering advice on the design of new selection techniques that would be better suited to moving targets.

Les modèles d’aptitude et maturité de processus logiciel (AMPL) sont actuellement largement utilisés dans l’industrie. Pour exécuter les pratiques définies dans ces modèles, des approches d’ingénierie logicielle sont appliquées. On constate également une grande définition en termes de méthodes, techniques, patrons et normes pour l’analyse, la conception, la mise en œuvre et l’évaluation de systèmes interactifs, axés sur les questions d’Interaction Homme-Machine (IHM). Néanmoins, il est bien connu que les approches d’IHM ne sont pas largement utilisées dans l’industrie. Afin de profiter de l’utilisation des modèles AMPL, cette thèse propose d’intégrer les questions d’IHM (concepts de conception, mise en œuvre et évaluation de systèmes interactifs) dans le modèle international le plus connu (CMMI-DEV – Capability Maturity Model Integration for Development) et dans le modèle brésilien (MR-MPS-SW – MPS for Software reference model). À cette fin, nous avons travaillé sur (i) l’identification des approches de l’IHM appropriées pour chaque pratique de l’ingénierie préconisée par ces modèles, (ii) l’évaluation et l’amélioration des approches de l’IHM identifiées avec des experts en IHM, (iii) la validation de la proposition dans un environnement académique, et (iv) la réalisation de deux études empiriques sur la perception de la connaissance et l’utilisation des approches de l’IHM dans l’industrie. En conséquence, nous avons obtenu 14 catégories d’approches de l’IHM avec des exemples de méthodes, techniques, patrons et normes propres à réaliser chaque pratique des activités d’ingénierie des deux modèles lors du développement de systèmes interactifs. De plus, l’étude empirique avec l’industrie brésilienne a confirmé statistiquement que les consultants de ces modèles AMPL ne connaissent et n’utilisent pas ou peu les approches de l’IHM, comme ils connaissent et utilisent des approches d’ingénierie logicielle. / Software process capability maturity (SPCM) models are currently widely used in industry. To perform the practices defined in these models, software engineering approaches are applied. We also have experienced a large definition of methods, techniques, patterns, and standards for the analysis, design, implementation, and evaluation of interactive systems focusing on Human-Computer Interaction (HCI) issues. Nevertheless, it is well known that HCI approaches are not largely used in industry. In order to take advantage of the widespread use of SPCM models, this thesis proposes to integrate HCI issues (concepts of design, implementation, and evaluation of interactive systems) in the most known international SPCM model (CMMI-DEV – Capability Maturity Model Integration for Development) and in the Brazilian SPCM model (MR-MPS-SW – MPS for Software reference model). To that end, we have worked on (i) the identification of appropriate HCI approaches for each practice of the engineering advocated by these models, (ii) the evaluation and improvement of the identified HCI approaches with HCI experts, (iii) the validation of the proposition in an academic environment, and (iv) the conduction of two empirical studies about the perception of knowledge and use of HCI approaches in the industry. As a result, we got 14 categories of HCI approaches with examples of methods, techniques, patterns, and standards adequate to perform each practice of engineering activities of the both models when developing interactive systems. Moreover, the empirical study, in Brazilian industry, confirmed statistically that consultants of those SPCM models do not know and do not use HCI approaches as well as they know and use software engineering approaches.

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.

La théorie de l'information a influencé un grand nombre de domaines scientifiques depuis son introduction par Claude Shannon en 1948. A part la loi de Fitts et la loi de Hick, qui sont apparus lorsque les psychologues expérimentaux étaient encore enthousiastes à l'idée d'appliquer la théorie de l'information aux différents domaines de la psychologie, les liens entre la théorie de l'information et l'interaction humain-machine (IHM) ont été peu explorés. L'objectif de cette thèse est de combler le fossé entre la théorie de l'information et l'IHM en considérant que l'interaction entre les humains et les machines peut être considérée comme un processus de communication et peut donc être caractérisée à l'aide des concepts de la théorie de l'information. Les trois principales contributions de cette thèse sont : (1) une perspective historique détaillée sur la manière dont la théorie de l'information a influencé la psychologie et l'IHM, avec en particulier une discussion approfondie et une analyse de la pertinence de la loi de Hick pour l'IHM, (2) le cadre formel Gain d'Information Bayésienne (BIG pour Bayesian Information Gain) qui quantifie et exploite les informations envoyées par l'utilisateur à l'ordinateur pour exprimer son intention et (3) une illustration des avantages de l'utilisation des mesures de la théorie de l'information pour évaluer la performance des entrées et pour caractériser une tâche d'interaction. Cette thèse démontre ainsi que la théorie de l'information peut être utilisée comme un outil unifié pour comprendre et concevoir la communication et l'interaction humain-machine. / Information theory has influenced a large number of scientific fields since its first introduction in 1948. Apart from Fitts' law and Hick's law, which came out when experimental psychologists were still enthusiastic about applying information theory to various areas of psychology, the relation between information theory and human-computer interaction (HCI) has rarely been explored. This thesis strives to bridge the gap between information theory and HCI by taking the stance that human-computer interaction can be considered as a communication process and therefore can be characterized using information-theoretic concepts. The three main contributions are: (1) a detailed historical perspective on how information theory influenced psychology and HCI, particularly an in-depth discussion and analysis of how relevant Hick's law is to HCI; (2) a Bayesian Information Gain (BIG) framework that quantifies the information sent by the user to the computer to express her intention; and (3) a further illustration of the advantages of using information-theoretic measures to evaluate input performance and to characterize the rich aspects of an interaction task. This thesis demonstrates that information theory can be used as a unified tool to understand and design human-computer communication.