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

Les technologies haptiques, stimulant le sens du toucher, sont utilisées depuis des années dans des applications de réalité virtuelle et de téléopération pour accroître l'immersion de l'utilisateur. Elles sont en revanche très peu employées dans les systèmes audiovisuels comme les cinémas. L'objectif de cette thèse est d'exploiter le potentiel des retours haptiques pour les contenus audiovisuels. Dans la première partie de la thèse, nous nous intéressons au rendu d'effets haptiques lors du visionnage d'une vidéo. Nous présentons tout d'abord un appareil générant des sensations de mouvements à 6 degrés de liberté. Au lieu de mettre tout le corps de l'utilisateur en mouvement, comme cela est fait avec les simulateurs de mouvements traditionnels, seulement la tête et les mains sont stimulées. Ce dispositif permet ainsi d'enrichir l'expérience audiovisuelle. Nous nous intéressons ensuite aux algorithmes de rendu d'effets haptiques dans un contexte audiovisuel. La combinaison de retours haptiques et de séquences vidéo amène de nouveaux problèmes lors du rendu haptique. Nous proposons un nouvel algorithme adapté à ce contexte. Dans la seconde partie de la thèse, nous nous concentrons sur la production d'effets haptiques. Premièrement nous présentons un nouvel outil d'édition graphique. Celui-ci propose trois méthodes d'interaction pour créer des effets de mouvement et pour les synchroniser avec une vidéo. De plus, cet outil permet de ressentir les effets créés. Ensuite nous nous penchons sur les combinaisons haptiques et audiovisuelles. Dans une nouvelle approche nommée Cinématographie Haptique, nous explorons le potentiel des effets haptiques pour créer de nouveaux effets dédiés aux réalisateurs de films. / Haptic technology, stimulating the sense of touch, is used for years in virtual reality and teleoperation applications for enhancing the user immersion. Yet it is still underused in audiovisual systems such as movie theaters. The objective of this thesis is thus to exploit the potential of haptics for audiovisual content. In the first part of this Ph.D. thesis, we address the haptic rendering in video viewing context. We first present a new device providing 6 degrees of freedom motion effects. Instead of moving the whole user's body, as it is traditionally done with motion platform, only the head and hands are stimulated. This device allows thus to enrich the audiovisual experience. Then we focus on the haptic rendering of haptic-audiovisuals. The combination of haptic effects and video sequences yields new challenges for the haptic rendering. We introduce a new haptic rendering algorithm to tackle these issues. The second part of this Ph.D. is dedicated to the production of haptic effects. We first present of novel authoring tool. Three editing methods are proposed to create motion effects and to synchronize them to a video. Besides, the tool allows to preview motion effects thanks to a force-feedback device. Then we study combinations of haptic feedback and audiovisual content. In a new approach, the Haptic Cinematography, we explore the potential of haptic effects to create new effects dedicated to movie makers.

Cette thèse porte sur l’adaptation de l’immersion lors de la simulation de conduite en fauteuil roulant. Il s’agit d’étudier le réalisme des retours sensoriels impliqués dans un environnement virtuel afin de pouvoir adapter l’immersion en fonction des préférences de l’utilisateur et de la tâche à accomplir. Ces travaux ont été effectués dans le cadre du projet AccesSim soutenu par la région Ile–de-France. L'objectif du projet est de développer un simulateur dynamique pour évaluer l'accessibilité d'environnement urbain et également, de procéder à l'entraînement à l’usage de fauteuils roulants.Dans le cadre de la conduite en fauteuil roulant, il est nécessaire que le comportement de conduite soit cohérent entre une situation réelle et une situation simulée. Pour cela, il faut que l’environnement virtuel et les retours sensoriels soient suffisamment immersifs et réalistes. Notre proposition est de spécifier une configuration immersive en adaptant les retours haptiques et visuels du simulateur. Nous avons validé cette hypothèse à l’aide du simulateur développé dans le cadre du projet AccesSim.Dans la première partie de la thèse, la contribution porte sur la conception du simulateur AccesSim. Cette conception porte sur l’environnement logiciel en charge des fonctionnalités innovantes : aide au diagnostic d’accessibilité et navigation 3D en fauteuil roulant à l’aide d’un modèle dynamique de fauteuil roulant. Pour permettre une navigation en fauteuil roulant, le simulateur est couplé à une plateforme robotique intégrant des retours haptiques et vestibulaires.La seconde partie de la thèse porte sur l’analyse du comportement de conduite des utilisateurs. Il s’agit de comparer la conduite en situation réelle et en situation virtuelle en fonction de la configuration du simulateur. Cette analyse montre la sensibilité des résultats vis-à-vis des profils des usagers et de l’immersion.Enfin, nous avons étudié les différents retours sensoriels participant à la qualité de l’immersion. Le premier retour concerne le sens vestibulaire. Il est dépendant des retours haptiques du simulateur robotique. Ce retour sensoriel supplémentaire doit permettre d’améliorer les performances de conduite de l’utilisateur. Nous avons évalué la perception de ce retour sur la base d’une tâche de descente d’une marche à l’aide d’un fauteuil roulant. Dans la thèse, nous avons montré les performances de notre solution ainsi que le besoin d’adapter ce retour haptique pour chaque utilisateur.Le second retour sensoriel étudié concerne les retours visuels. Nous avons proposé une configuration d’immersion visuelle modulable. Elle permet une immersion plus ou moins égocentrée. En analysant les trajectoires d’utilisateurs effectuées avec les différentes configurations d’immersion, nous pouvons évaluer la configuration la plus efficace en fonction de l’environnement et des préférences de chaque utilisateur.Ces deux études sur les retours sensoriels ont été basées sur des évaluations avec deux groupes d’utilisateurs : un groupe d’expert (thérapeutes et ergonomes) et un groupe de personnes en situation de handicap. / This thesis focuses on the adaptation of the immersion in a driving wheelchair simulation. This is the study of sensory feedback realism involved in a virtual environment in order to adapt the immersion according to user preferences and the task to perform. These works were performed within the AccesSim project supported by the Ile de France region. The project objective is to develop a dynamic simulator to evaluate the accessibility and also urban environment, to conduct training in the use of wheelchairs.In the context of wheelchair driving, it is necessary that the driving behavior is consistent between a real situation and a simulated situation. To do this, we need the virtual environment and the sensory feedback to be sufficiently realistic and immersive. Our proposal is to specify an immersive configuration adapting haptic and visual feedback from the simulator. We validated this hypothesis using the simulator developed within the AccesSim project.In the first part of the thesis, the contribution focuses on the design of the AccesSim simulator. This design focuses on the software environment responsible for the innovative features: assistance for accessibility diagnosis and 3D navigation with a wheelchair using a dynamic model. To enable navigation in a wheelchair, the simulator is coupled to a robotic platform integrating haptic and vestibular feedback.The second part of the thesis focuses on the analysis of driving behavior of users. It comes to comparing the driving in real and virtual situation depending on the configuration of the simulator. This analysis shows the sensitivity of results towards profiles of users and immersion.Finally, we studied the different sensory feedback involved in the quality of immersion. The first feedback concerns the vestibular sense. It depends on haptic feedback simulator. This additional sensory feedback should improve driving performance of the user. We evaluated the perception on the basis of a task consisting in going down a step using a wheelchair. In the thesis we have shown the performance of our solution and the need to adapt the haptic feedback for each user.The second sensory feedback investigated concerns visual feedback. We proposed a modular configuration of visual immersion. It allows immersion more or less egocentric. By analyzing the trajectories of users performed with the different configurations of immersion, we can evaluate the most efficient configuration depending on the environment and preferences of each user.These two studies on sensory feedback were based on evaluations with two groups of users: an expert group (therapists and ergonomists) and a group of people with disabilities.

Faire directement usage de nos mains pour explorer des environnements virtuels et interagir avec leur contenu permet une interaction à la fois naturelle et convaincante. Dans ce manuscrit de thèse, nous visons à améliorer l’interaction avec les mains dans le contexte de la Réalité Virtuelle en abordant deux défis majeurs : (1) faciliter le contrôle de modèles de mains articulées et (2) fournir des sensations haptiques au travers d’interfaces accessibles. Nous abordons tout d’abord l’interaction au travers de mains virtuelles articulées et proposons deux méthodes pour faciliter leur contrôle. Premièrement, nous réduisons leurs nombreux degrés de liberté de façon à pouvoir exploiter des interfaces tactiles courantes. Le système qui en résulte permet aux utilisateurs de contrôler une main virtuelle en réalisant des gestes sur la surface de la tablette. Ensuite, nous adoptons une autre approche et séparons les degrés de liberté des mains virtuelles entre deux interfaces haptiques contrôlées en parallèle. Par cette distribution des contrôles et des retours de force, les utilisateurs sont exposés à des effets haptiques variés, autrement réservés à des interfaces haptiques coûteuses. Nous abordons ensuite le sujet du retour haptique pour différents types d’interaction avec les mains. Pour cela, nous combinons des retours passifs à des retours pseudo-haptiques en tant qu’alternative à l’usage d’interfaces actives complexes et encombrantes. Dans un premier temps, nous considérons l’interaction avec les bras et proposons une armature élastique attachés à l’utilisateur qui fournit un retour de force égocentrique tout en conservant sa mobilité. Nous abordons ensuite le sujet de la saisie d’objets virtuels et proposons un nouveau paradigme d’interaction basé sur une interface élastique qui reproduit les mouvements de préhension et fournit un retour adapté et modulable par un effet pseudo-haptique. Finalement, nous considérons la manipulation fine avec les doigts et proposons un exosquelette passif qui les contraint séparément, associé à un retour pseudo-haptique multi-doigt simulant l’interaction avec des matériaux hétérogènes. / Directly using our hands to explore virtual environments and interact with their contents produces a natural and compelling interaction. In this thesis, we propose contributions to improve hand-based interaction in the context of Virtual Reality by considering two main challenges: (1) improving the control of articulated hand models, and (2) providing haptic sensations with accessible techniques. We first address the challenge of interacting through realistic, articulated virtual hands and propose two methods for easing their control. As a first step, we reduce the degrees of freedom of complex hand models in order to make multi-finger interaction possible with common multi-touch interfaces. The resulting system allows users to control a virtual hand by performing gestures over a tactile tablet. Then, we take another approach and separate the degrees of freedom of one virtual hand between two haptic interfaces handled in parallel. Through this distribution of controls and feedback, users are exposed to a variety of haptic effects, otherwise restricted to complex haptic workstations. We then address the challenge of providing haptic sensations during hand-based interaction. To do so, we introduce different techniques that combine passive haptic feedback and pseudo-haptics as an alternative to complex and cumbersome active interfaces. We consider various types of interaction at different scales, starting with coarse interaction with the arm through an elastic armature that provides an egocentric and mobile haptic feedback. We then focus on object grasping and manipulation and propose an interaction paradigm that relies on elastic input devices for reproducing grasping gestures and perceiving modulable haptic properties through crossmodal feedback. Finally, we consider fine multi-finger manipulation and we propose a passive exoskeleton that constrains the digits individually, associated to a multi-finger pseudo-haptic feedback for simulating complex interaction with heterogeneous materials.

Cette thèse concerne la construction de formes tridimensionnelles. Nous utilisons une métaphore de sculpture virtuelle, c'est à dire une manipulation directe de la surface, sans structure de contrôle et où la représentation utilisée pour la surface demeure invisible. Notre travail est basé sur une représentation volumique. La surface modelée est représentée comme l'iso-surface d'un champ potentiel scalaire tridimensionnel échantillonné, qui permet de gérer de manière transparente les connexions et déconnexions. Un premier prototype, utilisant un échantillonnage régulier, nous a permis de valider les concepts d'interaction directe avec la surface via un outil contrôlé avec un périphérique d'entrée 3d. La surface évolue de manière indirecte à travers les modifications du champ potentiel induites par l'outil, mais du point de vue utilisateur, l'outil dépose ou repousse de la matière librement dans l'espace. Via la sélection et les opérations de copier/coller, il est possible de construire des outils de formes quelconques. Nous nous sommes également intéressés aux aspects importants de visualisation (stéréovision, reflets) et de retour haptique pour améliorer la perception, donc l'évaluation de la surface en cours de construction. Notre second prototype utilise une représentation hiérarchique adaptative permettant la construction de détails à différentes échelles et assurant l'interactivité de la mise à jour et de l'affichage. L'échantillonnage se raffine ou se simplifie dynamiquement et automatiquement, guidé par l'outil utilisé. La gestion proposée par file d'attente avec priorités autorise des extensions à plusieurs outils simultanés, éventuellement distribués sur des machines distantes.

Après la Seconde guerre mondiale, plus de 6,5 millions de sujets japonais, dont la moitié était des civils résidant dans les territoires japonais d’outre-mer, ont été rapatriés au Japon. Le Japon n’avait pas prévu l’éventualité d’un rapatriement en cas de défaite, et les Alliés, s’ils avaient planifié le retour des soldats japonais, n’avaient pas préparé le retour des civils. Pourtant, le rapatriement des civils japonais fut, dans sa majeure partie, rapide et efficace. Entre octobre 1945 et décembre 1946, 5,1 millions de Japonais purent rejoindre le Japon. Pour d’autres, le processus put durer jusque la fin des années 1950. Une fois au Japon, les rapatriés, confrontés à un Japon en ruines, se virent imposer une nouvelle identité, celle de hikiagesha, personne rapatriée. La mémoire et l’identité des rapatriés, confrontés à l’hostilité et la méfiance de la population de métropole, connurent plusieurs mutations pour finalement se réintégrer au sein du mémoriel discours dominant sur la guerre. Après une analyse des processus de rapatriement, cette thèse se penchera donc sur la formation de l’identité des rapatriés en tant que groupe, leur mémoire, et comment ce groupe au départ marginalisé est parvenu à intégrer son récit mémoriel au sein du discourra officiel. / After the Second World War, Japan saw the return of more than 6.5 million Japanese nationals, of which about half were civilian overseas residents of Japan’s colonial empire. Japan had no plan for the evacuation of foreign territories in the event of defeat, and but although provisions had been made by the Allies for the repatriation of the military personnel, the return of civilians was initially outside their scope, and left to the Japanese. The Allies would later assign military transports to help with the task of ferrying millions of men, women and children back to the mainland. However, despite this lack of previous planning, the repatriation of Japanese nationals was fast and efficient: between October 1945 and December 1946; over 5.1 million Japanese were brought back to the mainland. Some, however, had to wait until the second half of the 1950s. Once in Japan, the returnees found that a new identity had been imposed on them, one that stemmed from their shared experience as returnees: that of hikiagesha, or repatriates. Joined by their war experiences, they found themselves part of a heterogeneous group with an identity that still awaited definition. The meaning of the memory of their experience was shaped by the very way in which they defined and re-defined themselves and their experience, as they encountered marginalisation, hostility and distrust as they reintegrated to mainland Japanese society. After analysing the process of repatriation, this thesis will attempt to map out the process by which this initially marginalised group became acceptable, by integrating its narrative within an official discourse.

Le retour d'expérience (REX), sous la forme d'analyses d'accident le plus souvent, constitue un instrument privilégié de management de la sécurité dans les organisations industrielles à hauts risques. Cette recherche s'inscrit dans le domaine de la sécurité dans les tunnels routiers et vise à proposer une approche intégrée du REX, qui repose sur le travail quotidien de gestion de la sécurité par les opérateurs en s'appuyant sur les espaces collectifs de construction de l'expérience. La thèse défendue est que la sécurité dans les environnements dynamiques tels que les tunnels routiers repose sur la capacité des collectifs de travail transverses à faire face aux imprévus, les perturbations quotidiennes comme les évènements. Cette capacité se construit notamment à travers les discussions entre opérateurs et avec leurs managers sur les difficultés de leur travail. Les dispositifs de REX doivent favoriser l'existence de débats sur l'activité pour améliorer la gestion de la sécurité et favoriser ainsi le développement de l'individu et de l'organisation. Cependant cela implique des conditions d'organisation pour que le débat soit possible et pérenne.Une intervention-recherche visant la conception d'un dispositif de REX fondé sur l'activité individuelle et collective a été réalisée chez un exploitant de tunnels routiers pour éclairer cette problématique. Les analyses menées en collaboration avec les opérateurs de l'exploitation avaient pour objectifs d'aider les opérateurs à mettre en relation la manière dont ils gèrent la sécurité sur le terrain avec la manière dont le REX traite les évènements. L'analyse du REX existant montre dans un premier temps qu'il est centré sur les évènements de trafic majeurs, faisant l'objet de procédures et de règles formelles, alors que les incidents critiques pour les opérateurs sont majoritairement des incidents d'exploitation, peu cadrés. Dans un second temps, l'analyse de l'activité montre que les opérateurs développent de façon informelle des instances d'échange collectif pour anticiper les aléas, s'organiser et analyser les évènements. Une démarche de simulation organisationnelle avec les opérateurs, les managers et les partenaires de la recherche a été engagée pour transformer le dispositif de REX. Elle débouche sur un REX élargi en termes de définition des évènements et d'acteurs impliqués. Le nouveau dispositif s'appuie sur les processus-métiers existants, tout en développant les instances collectives d'analyse inter-métiers et inter-organisations. Il structure les pratiques informelles d'organisation et de partage d'expérience des opérateurs. Des espaces de discussion inter-métiers sur les pratiques réelles ont pu s'élaborer à partir de simulations d'évènement, animés par des managers de proximité. L'expérimentation de cette méthodologie montre que ces espaces favorisent la confrontation des représentations, des pratiques et la transmission des connaissances. Ils permettent aussi l'élaboration de règles opérationnelles transverses et font émerger les besoins de règles formelles à relayer aux managers. Ils sont constructifs car ils participent au développement de l'organisation formelle autant que de l'activité des opérateurs. Cette méthodologie a favorisé la construction de l'expérience à partir de l'analyse des évènements.L'intervention-recherche a permis de revenir sur les classifications officielles des évènements dans les tunnels routiers. Les conditions et modalités de mise en place d'un REX intégré sont définies et discutées, ainsi que celles des espaces de discussion par simulation. L'ingénierie de l'intervention ergonomique de conception organisationnelle et la place de l'intervenant sont aussi revisitées à l'aune de nos résultats. / Operating experience feedback, mainly through accident analysis is a method of choice for safety management in high risk organizations. The present research takes place in the field of road tunnel safety, proposing an integrated approach of experience feedback from the daily management of safety by tunnel monitoring staff through collective spaces for discussion and experience building.Our hypothesis is that safety in such dynamic environments as road tunnels depends on the capacity of operating teams to face the unexpected events, disturbances and accidents. This capacity is built through discussions between operating staff and with the management about the difficulties encountered during work. The return on operating experience should allow the debate on work activity in order to reach a better safety management, foster individual development and a better organization. However, there are organizational conditions for the debate to be possible and sustainable.A research and intervention protocol was set up with a road tunnel operator to test and improve a scheme for the return on operating experience based on individual and collective activity. Analyses were conducted to help operational staff link the way events are treated in day to day security management with the processing in the operational experience feedback scheme. An analysis of the current scheme showed that it is focussed on major traffic events, comprising of a set of procedures and formal rules, while the operational events, felt as critical by operators do not have a framework for discussion. Further, work activity analysis shows that operational staff develops informal spaces of collective exchanges to organize work, anticipate hazards and analyse events.Organizational simulations including operating staff, managers and the research partners were set up to transform the feedback scheme. The simulation led to an enlarged framework for feedback, defining the events to be analysed and participants to be included. The new scheme roots in the existing professional processes, develops inter-professional as well as inter-organization discussion spaces. The new scheme facilitates the sharing of experience among operating staff and structures the informal organizational practices we observed.Inter-professional discussion spaces, conducted by the team managers, were set up based on the analysis of simulated events. These structured discussion spaces proved to be effective in the confrontation of work practices, events and roles representations as well as conducive for knowledge transmission. The discussion space allows setting transverse operational rules and highlights the need for formal rules to be set by the management. The inter-professional discussion spaces are operant in improving the formal organisation as well as developing the activity of operational staff. This methodology favoured the building of experience from event analysis.This research-intervention was an opportunity to review the official classification of road tunnel events. The conditions for an integrated operating experience feedback scheme are set and discussed, as well as the implementation of simulation-based discussion spaces.From our results, we re-consider the design of interventions in organizational design, as well as the role of the intervening ergonomist.

Bien que la recherche ait fait progresser la traduction automatique depuis plusieurs années, la sortie d’un système automatisé ne peut être généralement publiée sans avoir été révisée humainement au préalable, et corrigée le cas échéant. Forts de ce constat, nous avons voulu exploiter ces retours utilisateurs issus du processus de révision pour adapter notre système statistique dans le temps, au moyen d’une approche incrémentale.Dans le cadre de cette thèse Cifre-Défense, nous nous sommes donc intéressés à la postédition, un des champs de recherche les plus actifs du moment, et qui plus est très utilisé dans l’industrie de la traduction et de la localisation.L’intégration de retours utilisateurs n’est toutefois pas une tâche aussi évidente qu’il n’y paraît. D’une part, il faut être capable d’identifier l’information qui sera utile au système, parmi l’ensemble des modifications apportées par l’utilisateur. Pour répondre à cette problématique, nous avons introduit une nouvelle notion (les « Actions de Post-Édition »), et proposé une méthodologie d’analyse permettant l’identification automatique de cette information à partir de données post-éditées. D’autre part, concernant l’intégration continue des retours utilisateurs nous avons développé un algorithme d’adaptation incrémentale pour un système de traduction statistique, lequel obtient des performances supérieures à la procédure standard. Ceci est d’autant plus intéressant que le développement et l’optimisation d’un tel système de traduction estune tâche très coûteuse en ressources computationnelles, nécessitant parfois jusqu’à plusieurs jours de calcul.Conduits conjointement au sein de l’entreprise SYSTRAN et du LIUM, les travaux de recherche de cette thèse s’inscrivent dans le cadre du projet ANR COSMAT 1. En partenariat avec l’INRIA, ce projet avait pour objectif de fournir à la communauté scientifique un service collaboratif de traduction automatique de contenus scientifiques. Outre les problématiques liéesà ce type de contenu (adaptation au domaine, reconnaissance d’entités scientifiques, etc.), c’est l’aspect collaboratif de ce service avec la possibilité donnée aux utilisateurs de réviser les traductions qui donne un cadre applicatif à nos travaux de recherche. / Although machine translation research achieved big progress for several years, the output of an automated system cannot be published without prior revision by human annotators. Based on this fact, we wanted to exploit the user feedbacks from the review process in order to incrementally adapt our statistical system over time.As part of this thesis, we are therefore interested in the post-editing, one of the most active fields of research, and what is more widely used in the translation and localization industry.However, the integration of user feedbacks is not an obvious task. On the one hand, we must be able to identify the information that will be useful for the system, among all changes made by the user. To address this problem, we introduced a new concept (the “Post-Editing Actions”), and proposed an analysis methodology for automatic identification of this information from post-edited data. On the other hand, for the continuous integration of user feedbacks, we havedeveloped an algorithm for incremental adaptation of a statistical machine translation system, which gets higher performance than the standard procedure. This is even more interesting as both development and optimization of this type of translation system has a very computational cost, sometimes requiring several days of computing.Conducted jointly with SYSTRAN and LIUM, the research work of this thesis is part of the French Government Research Agency project COSMAT 2. This project aimed to provide a collaborative machine translation service for scientific content to the scientific community. The collaborative aspect of this service with the possibility for users to review the translations givesan application framework for our research.

La présente thèse a pour but d'approfondir l'étude du geste dans le cadre de l'interaction Homme Machine. Il s'agit de créer de nouveaux paradigmes d'interaction qui offrent à l'utilisateur de plus amples possibilités d'expression basées sur le geste. Un des vecteurs d'expression du geste, très rarement traité en Interaction Homme Machine, qui lui confère sa coloration et son aspect, est ce que les théoriciens et praticiens de la danse appellent " les qualités de mouvement ". Nous mettons à profit des collaborations avec le domaine de la danse pour étudier la notion de qualités de mouvement et l'intégrer à des paradigmes d'interaction gestuelle. Notre travail analyse les apports de l'intégration des qualités de mouvement comme modalité d'interaction, fournit les outils propices à l'élaboration de cette intégration (en termes de méthodes d'analyse, de visualisation et de contrôle gestuel), en développe et évalue certaines techniques d'interaction.Les contributions de la thèse se situent d'abord dans la formalisation de la notion de qualités de mouvement et l'évaluation de son intégration dans un dispositif interactif en termes d'expérience utilisateur. Sur le plan de la visualisation des qualités de mouvement, les travaux menés pendant la thèse ont permis de démontrer que les modèles physiques masses-ressorts offrent de grandes possibilités de simulation de comportements dynamiques et de contrôle en temps réel. Sur le plan de l'analyse, la thèse a permis de développer des approches novatrices de reconnaissance automatique des qualités de mouvement de l'utilisateur. Enfin, à partir des approches d'analyse et de visualisation des qualités de mouvement, la thèse a donné lieu à l'implémentation d'un ensemble de techniques d'interaction. Elle a appliqué et évalué ses techniques dans le contexte de la pédagogie de la danse et de la performance.

La présente thèse a pour but d’approfondir l’étude du geste dans le cadre de l’interaction Homme Machine. Il s’agit de créer de nouveaux paradigmes d’interaction qui offrent à l’utilisateur de plus amples possibilités d’expression basées sur le geste. Un des vecteurs d’expression du geste, très rarement traité en Interaction Homme Machine, qui lui confère sa coloration et son aspect, est ce que les théoriciens et praticiens de la danse appellent « les qualités de mouvement ». Nous mettons à profit des collaborations avec le domaine de la danse pour étudier la notion de qualités de mouvement et l’intégrer à des paradigmes d’interaction gestuelle. Notre travail analyse les apports de l’intégration des qualités de mouvement comme modalité d’interaction, fournit les outils propices à l’élaboration de cette intégration (en termes de méthodes d’analyse, de visualisation et de contrôle gestuel), en développe et évalue certaines techniques d’interaction.Les contributions de la thèse se situent d’abord dans la formalisation de la notion de qualités de mouvement et l’évaluation de son intégration dans un dispositif interactif en termes d’expérience utilisateur. Sur le plan de la visualisation des qualités de mouvement, les travaux menés pendant la thèse ont permis de démontrer que les modèles physiques masses-ressorts offrent de grandes possibilités de simulation de comportements dynamiques et de contrôle en temps réel. Sur le plan de l’analyse, la thèse a permis de développer des approches novatrices de reconnaissance automatique des qualités de mouvement de l’utilisateur. Enfin, à partir des approches d’analyse et de visualisation des qualités de mouvement, la thèse a donné lieu à l’implémentation d’un ensemble de techniques d’interaction. Elle a appliqué et évalué ses techniques dans le contexte de la pédagogie de la danse et de la performance. / The thesis studies gesture in the context of Human-Computer interaction. It aims at creating new interaction paradigms that offer the user further expressive possibilities based on gestures. The theorists and practitioners of the dance call "movement qualities” (MQ), a notion that conveys expressive content describing the way a gesture is performed. This notion has been rarely taken into consideration in the field of HCI. Our work draws on collaborations with the field of dance to explore the notion of movement qualities and to integrate it as interaction modality. 

The contributions of the thesis are in the formalism of the notion of movement qualities and evaluation of its integration as interaction modality in terms of user experience. 

We also provide computational tools for considering MQ in interactive systems in terms of analysis, representation and gesture control methods. On the representational level, our work have demonstrated that physical models based on masses and springs systems offer great opportunities for simulating dynamics related to MQs and for real-time gesture control. On the analysis level, we developed innovative approaches to automatic real time recognition of movement qualities. Finally, we implemented of a set of interaction techniques based on movement qualities that we applied and evaluated in the context of dance pedagogy and performance.