Les interactions tactiles avec les écrans tactiles tels que les smartphones et les tablettes sont devenues de plus en plus omniprésentes dans notre vie quotidienne. Ces dispositifs tactiles commerciaux fournissent rarement un retour haptique convaincant aux doigts humains malgré l'utilisation du toucher comme entrée principale; le retour haptique est généralement limité à la vibration. Par conséquent, différentes technologies ont été explorées pour générer un retour haptique dynamique afin d'améliorer la saisie sur les appareils à écran tactile. Dans cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement à une catégorie de retour haptique qui exploite les vibrations ultrasoniques pour créer un film d'air entre le doigt d'un utilisateur et l'écran pour réduire la friction lorsqu'il est activé, ce phénomène est appelé effet squeeze film. En effet, la perception tactile de l'utilisateur joue un rôle crucial dans l'interaction avec les dispositifs haptiques. Dans cette thèse, nous explorons d'abord la limitation de la perception tactile des doigts de l'utilisateur sur les écrans tactiles haptiques ultrasoniques pour des explorations tactiles à un doigt et à plusieurs doigts au moyen d'expériences psychophysiques. Nous proposons ensuite un nouveau concept, appelé taxel, concernant la perception par l'utilisateur des éléments tactiles sur les écrans tactiles haptiques à ultrasons. En outre, nous décrivons comment optimiser les performances d'interaction de l'utilisateur dans des tâches d'interaction communes en utilisant les vibrations ultrasoniques. Enfin, nous étudions comment le signal tactile peut être combiné avec des signaux auditifs pour améliorer la perception de l'utilisateur dans les interactions musicales. / Touch interactions with tactile displays such as smart-phones and tablets, have become more and more ubiquitous in our daily life. These commercial touchscreen devices rarely provide a compelling haptic feedback to human fingers despite the use of touch as primary input; haptic feedback is typically limited to vibration. Therefore, different technologies have been explored to generate dynamic haptic feedback to enhance input on touchscreen devices. In this dissertation, we are are particularly interested in a category of haptic feedback which leverages ultrasonic vibrations to create an air-gap between a user's finger and the display to reduce friction when activated, a phenomenon called the squeeze film effect. Indeed, user's tactile perception plays a crucial role for interacting with haptic displays. In this thesis, we first explore user's fingers limitation of tactile perception on ultrasonic haptic displays for both one-finger and multi-finger touch explorations by means of psychophysical experiments. We then propose a novel concept, called taxel concerning user's perception of tactile elements on ultrasonic haptic touchscreens. Furthermore, we describe how to optimize user's interaction performances in common interaction tasks by leveraging ultrasonic lubrication. Finally, we study how tactile signal can be combined with auditory signals to enhance user's perception in musical interactions.

Cette recherche porte un regard critique sur les interfaces de spatialisation sonore et positionne la composition de musique spatiale, un champ d’étude en musique, à l’avant plan d’une recherche en design. Il détaille l’approche de recherche qui est centrée sur le processus de composition de musique spatiale et les modèles mentaux de compositeurs électroacoustiques afin de livrer des recommandations de design pour le développement d’une interface de spatialisation musicale nommée Centor. Cette recherche montre qu’un processus de design mené à l’intersection du design d’interface, du design d’interaction et de la théorie musicale peut mener à une proposition pertinente et innovatrice pour chacun des domaines d’étude. Nous présentons la recherche et le développement du concept de spatialisation additive, une méthode de spatialisation sonore par patrons qui applique le vocabulaire spectromorphologique de Denis Smalley. C’est un concept d’outil de spatialisation pour le studio qui complémente les interfaces de composition actuelles et ouvre un nouveau champ de possibilités pour l’exploration spatiale en musique électroacoustique. La démarche de recherche présentée ici se veut une contribution au domaine du design d’interfaces musicales, spécifiquement les interfaces de spatialisation, mais propose aussi un processus de design pour la création d’interfaces numériques d’expression artistique. / This research takes a critical look at current sound spatialisation interfaces and places spatial music composition, traditionally studied in music research, at the forefront of a research in design. This thesis presents a research approach focused on understanding the spatial composition process and mental models of electroacoustic music composers in order to build a design brief for a new sound spatialisation software tool : Centor. This research combines the study of interface and interaction design with music theory in order to generate an innovative sound spatialisation method that is meaningful from both an interaction design and musical standpoint. We present the research and development process of additive spatialisation: a pattern based method that integrates aspects of spectromorphology, developed by Denis Smalley. The proposed spatilisation tool for in studio work is meant to complement current digital audio workstations and to offer new opportunities for spatial sound exploration in electroacoustic music. This work is a contribution to the field of new musical interface design, specifically for spatialisation but also, more broadly, suggests a design process that could be used for the creation of new digital tools for artistic expression.

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