Les environnements virtuels (EVs) sont de plus en plus utilisés dans le domaine de la recherche et de la clinique avec pour avantage que chaque environnement peut être adapté au besoin du participant mais avec pour inconvénient que la pluralité des variables mesurées lors des tests virtuels rend la performance du sujet de plus en plus difficile à expertiser. L’objectif de la thèse est de proposer une approche permettant de qualifier, de façon la plus pertinente possible, la performance du participant dans un EV en tentant de comprendre la charge mentale associée à chaque technique d’interaction et comment celle-ci peut venir influencer la performance du participant. Cinquante-trois participants ont réalisé des tâches dans un EV avec une des cinq techniques d’interaction disponible : la souris, le gamepad, le Razer Hydra, le Razer Hydra avec un tracking de tête et le Razer Hydra avec un casque de RV. Ils étaient attribués à une des deux conditions de difficulté de la tâche : une facile et une difficile avec des tâches additionnelles. Le rythme cardiaque du participant était enregistré et ceux-ci ont renseigné des questionnaires de charge mentale, présence et cybermalaise. L’expérimentation a permis de mettre en avant que la différence de charge mentale entre les différentes techniques d’interaction est faible et que celle-ci se manifeste plus sensiblement lorsque les techniques sont regroupées par leurs caractéristiques. Ainsi les techniques avec une sélection en 3D et un steering effectué par les mouvements de la tête demande plus de charge mentale. Le degré d’expertise avec l’utilisation d’une technique d’interaction n’est pas lié à une modulation de la charge mentale. Cependant les utilisateurs qualifiés d’experts sont plus à même d’explorer le VMT que les novices. De plus, la charge mentale est plus perçue dans les conditions où la difficulté de la tâche est faible alors que dans le cas où la difficulté de la tâche est élevée, ce sont les problèmes d’utilisabilité des techniques d’interaction qui s’expriment. Les participants qui ont une charge mentale élevée ont un score plus faible que les participants qui ont une faible charge mentale, en particulier lors des tâches qui réclament des fonctions cognitives variées. / Virtual environments (Ves) can be modulated and be adapted to the need of each user but the several variables used during cognitiv assessment during virtual tests give the user’s performance uneasy to expertise. The objective of the thesis is to propose an approach to qualify user performance taking acount of his/her workload during the task realization. Fifty-three participants realiazed tasks in a VE with one of five interaction technique: mouse, gamepad, Razer Hydra, Razer Hydra and head tracking and Razer Hydra and HMD. They participate in one of the two conditions: the easy one or the more difficult with additionnal tasks. Heart rate, workload, presence and cybersickness were measured. Results showed that there is only a weak difference of workload accross the several interaction technique and the difference is stronger when interaction technique are grouped according their similiarities. Interaction with 3D selection and with head steering ask for more workload. User habilities with the use of an interaction technique is not related to workload but experts are more likely to explore the VE. What’s more the perceived workload is higher in easy condition whereas usability issues are perceived higher in hard condition. Users with high workload have lower score than those with low workload especially for tasks with high cognitiv demand.

Les travaux de cette thèse en informatique s’inscrivent dans le domaine de l’interaction homme-machine (IHM). Le sujet de ce mémoire concerne l’utilisation d’une nouvelle forme d’ordinateur appelée table interactive. Il s’agit d’une table dont le plateau est à la fois un écran et une surface de détection multi-tactile. Les tables interactives ouvrent de nouveaux usages de l’informatique en permettant des applications multi-utilisateurs en coprésence. Les utilisateurs d’une même table interactive ont naturellement envie d’interagir simultanément sur la surface partagée. Cette simultanéité est toutefois difficile à observer dans un contexte collaboratif et non artificiel. Les études existantes n’ont pas suffisamment analysé les problèmes rencontrés ni cherché comment le système peut aider à gérer les accès simultanés.Notre approche a consisté à étudier les interactions simultanées en nous orientant vers des situations originales où la couche applicative du système exerce une forte pression sur le rythme d’utilisation. Nous justifions ainsi l’utilisation d’un jeu vidéo comme outil d’exploration et d’expérimentation. Ce mémoire retrace la conception et le développement de RealTimeChess, un jeu pour 2 à 4 joueurs, adapté aux caractéristiques des tables interactives, et inspiré des échecs dans une version s’affranchissant du tour par tour. Nous rapportons les résultats d’expériences menées sur des groupes de 2 à 4 participants en situations de coopération et de compétition, qui ont permis de mettre en évidence des problèmes de gênes physiques et d’accessibilité aux objets distants ; de perception des informations importantes en contexte dynamique ; et de contrôle du rythme de l’interaction.Ce mémoire expose en outre les leçons apprises au niveau de l’interaction simultanée de plusieurs utilisateurs, des aspects de territorialité, des comportements collaboratifs et enfin en proposant des recommandations de Game Design pour tables interactives. / This thesis presents our work in computer science in human-computer interaction (HCI). The subject concerns the use of a new kind of computer called the interactive tabletop display. It is a table whose top is both a screen and a multi-touch detection device. Interactive tabletops open up new uses of computer applications by allowing several co-located users to work or play together on the same system. Tabletop’s users naturally want to interact simultaneously on the shared surface. This simultaneity is difficult to observe in a collaborative and not artificial environment. Existing studies have not sufficiently analyzed the problems nor sought how the system can help manage concurrency.Our approach was to exploring simultaneous interactions by studying original situations where the system puts pressure on users. We explain how we used a video game as an exploration and experimentation tool. This thesis traces the design and development of RealTimeChess, a game for 2-4 players, a real-time version of Chess adapted to tabletops. We report the results of experiments on groups of 2 to 4 participants in situations of cooperation and competition, which helped to highlight problems and physical discomfort of access to remote objects, awareness in dynamic context, and control the pace of interaction.This thesis also presents lessons learned on simultaneous interactions of multiple users, territoriality aspects, collaborative behavior, and finally gives tabletop Game Design guidelines.