Depuis de nombreuses années, la recherche dans le domaine du vieillissement s'attache à comprendre ce phénomène complexe et à identifier des solutions aux problématiques médicales, psychologiques, économiques ou sociologiques qui en découlent. Dans ce cadre, le présent travail rend compte des résultats obtenus dans l'identification des facteurs d'utilisation des jeux vidéo comme support de la stimulation cognitive. Afin de répondre à cette question, deux études ont été mises en place : une première expérience s'est attachée à explorer la jouabilité de la console Wii de Nintendo, tandis qu'une seconde visait à déterminer les facteurs d'acceptabilité des jeux vidéo par les seniors. Les travaux portant sur la Wii se sont focalisés sur le critère d'apprenabilité, en s’appuyant sur le cadre théorique de l'utilisabilité dans les Interfaces Homme-Machine. L'objectif était donc d'analyser les données recueillies au terme d'une observation comportementale, afin d'évaluer l'évolution de la maîtrise de l'interaction entre le joueur et le jeu. Les deux jeux retenus étaient le Bowling et le Tennis, auxquels les participants devaient jouer lors de 4 séances comprenant chacune deux parties de chaque jeu. Trois groupes de participants ont été ainsi constitués, comprenant des sujets jeunes, des seniors sans troubles cognitifs, et des seniors souffrant d'un MCI. Trois patients souffrant de la Maladie D'Alzheimer ont également participé à cette étude. Les résultats confirment un effet de l'âge, modéré par l'effet d'apprentissage ; l'effet du profil cognitif s'est avéré plus discret, et l'étude individuelle des trois volontaires souffrant de démence nous encourage à postuler la préservation d'un apprentissage moteur implicite, mais aussi à la présence obligatoire d'un médiateur humain. L'investigation des représentations de nos aînés sur un divertissement « réservé aux jeunes » a été opérationnalisée grâce à la constitution de deux focus groupes. L'objectif était de proposer une prise en main de différents jeux modernes, et d'explorer l'univers des jeux vidéo sous différents aspects, incluant le gameplay, les questions éthiques ou l'investissement financier. Les différentes thématiques étaient abordées de manière à susciter un libre échange entre les participants. Le matériel recueilli a par la suite été soumis à une analyse de contenu thématique : les différents extraits des échanges recueillis lors des deux focus groupes ont été étiquetés au moyen de mots clé, et les étiquettes ainsi obtenues ont permis de construire un arbre thématique. Les résultats de cette étude nous ont permis de mettre en évidence un intérêt très variable pour les jeux vidéo, mais un souci prégnant de préserver ses facultés cognitives. L'amusement est possible mais semble répondre à des critères très hétérogènes ; un consensus sur des jeux impliquant de la réflexion, de la créativité et l'acquisition de nouvelles connaissances s'est néanmoins dégagé. D'un point de vue plus pragmatique, il existe un refus clair d'investir financièrement dans du matériel spécifique (consoles) ou dans les jeux eux-mêmes. Enfin, les jeux de type First Person Shooter, mis en avant pour la sollicitation du réseau visuo-attentionnel, sont massivement rejetés en raison de la violence associée au gameplay. Dans la dernière partie de ce travail, ces résultats sont d'abord mis en relation avec les données de la littérature afin de dégager les apports réalisés et les limites expérimentales des études décrites. Notre réflexion se termine sur une synthèse des recommandations sur l'implémentation du jeu comme support d'entrainement ou de réhabilitation cognitive, mais aussi sur les questions de recherche et les problématiques identifiées au terme de ce cheminement intellectuel et humain. / For many years, research in the field of aging has focused on understanding this complex phenomenon and identifying solutions to medical, economic, psychological or sociological issues linked to it. In this context, the aim of this thesis was to identify factors that facilitate the use of video games as a medium for cognitive stimulation in older adults. To answer this question, two studies were carried out: the first one focused on exploring the gameplay of the Nintendo Wii, and the second one aimed at determining the factors of acceptability for video game in older adults. The work on the Wii was focused on the criterion of learnability, based on the theoretical framework of usability in Human Machine Interfaces. The objective was to analyze the data collected throughout a behavioral experimentation in order to assess the process by which the older adults were able to master the game (either bowling or tennis). Participants had to play four sessions and each session encompassed two sets of each game. Three groups of participants were implemented: younger patients, older adults without cognitive impairment and suffering from Mild Cognitive Impairment respectively. Three patients suffering from Alzheimer's disease also participated in this study. The results confirm an effect of age, which is moderated by the learning effect. The effect of the cognitive profile was more subtle. The analysis of the data for each volunteer with dementia showed that positive results in the games were probably due to the preservation of implicit motor learning, but also required the mandatory presence of a human mediator. The investigation on older adults' representations of entertainments "dedicated to young people" was carried out in two focus groups. The aim was to let older adults play with different modern games, and explore the world of video games from different angles, including gameplay, ethical issues or financial investment. Different themes were brought up in order to encourage free discussion between participants. The collected material was subsequently subjected to thematic content analysis: the different items of material collected during the two focus groups were labeled with key words, and then the tags that we obtained were used to build a theme tree. The results of this study showed that older adults had various interests in video games, but a strong desire to preserve their cognitive functions. For older adults, fun is possible when playing videogames but seems to be linked to very heterogeneous criteria. However, our results showed a consensus among older adults on criteria for appropriate games such as stimulating thinking, creativity and new knowledge. From a more pragmatic point of view, there is a clear refusal to invest in specific equipment for games. Finally, games like First Person Shooter, put forward because of their potential benefit on visual and attentional functions, were rejected because of the violence associated with the gameplay. In the last part of this work, we compared our results with those of the literature in order to identify our contributions as well as the experimental limits of our studies. Then our reflection focused on a summary of guidelines for the implementation of games aiming at supporting cognitive training or rehabilitation. We also analyzed the research questions and issues identified at the end of this intellectual and human process.

Simulation en temps réel de scènes audio-visuelles complexes reste difficile en raison du processus de rendu techniquement indépendant mais perceptivement lié à chaque modalité. En raison de la dépendance cross-modale potentiel de la perception auditive et visuelle, l'optimisation de graphiques et de rendu sonore, tels que le niveau de détail (LOD), doit être considéré de manière combinée, mais pas comme des questions distinctes. Par exemple, dans l'audition et de la vision, les gens ont des limites perceptives sur la qualité de l'observation. Techniques de LOD conduit par la perception pour les graphismes ont été grandement progressé depuis des décennies. Cependant, le concept de LOD est rarement pris en compte dans l'évaluation et le rendu crossmodal. Cette thèse porte sur l'évaluation de la perception crossmodale sur le rendu LOD audiovisuel par des méthodes psychophysiques, sur lequel on peut appliquer une méthode fonctionnelle et générale, à terme, d'optimiser le rendu. La première partie de la thèse est une étude des problématiques. Dans cette partie, nous passons en revue les différentes approches LOD et discutons les issues, en particulier du point de vue au niveau de la perception crossmodale. Nous discutons également les résultats principaux sur le design, le rendu et les applications interactives des scènes audio et graphiques dans le cadre du projet ANR Topophonie dont la thèse a eu lieu. Une étude des méthodes psychophysiques pour l'évaluation de la perception audio-visuelle est également présentée afin de fournir une solide connaissance du design expérimentale. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur l'étude de la perception des artefacts d'image dans le rendu LOD audio-visuel. Une série d'expériences a été conçue pour étudier comment la modalité audio supplémentaire peut influer sur la détection visuelle des artefacts produits par la méthode LOD d’imposteur. La troisième partie de la thèse est axée sur le X3D étendu que nous avons conçu pour la modélisation de LOD audio-visuel. Dans la dernière partie, nous présentons le design et l'évaluation du système original par le rendu LOD crossmodal. L'évaluation de la perception audio-visuelle sur le système LOD crossmodal a été atteinte grâce à une série d'expériences psychophysiques. Notre contribution principale est que nous offrons une compréhension originale de LOD crossmodal avec de nouvelles observations, et l'explorer par des expériences et des analyses perceptives. Les résultats de notre travail peuvent être, éventuellement, les preuves empiriques et des lignes directrices pour un système de rendu LOD crossmodale conduit par la perception. / Real-time simulation of complex audio-visual scenes remains challenging due to the technically independent but perceptually related rendering process in each modality. Because of the potential crossmodal dependency of auditory and visual perception, the optimization of graphics and sound rendering, such as Level of Details (LOD), should be considered in a combined manner but not as separate issues. For instance, in audition and vision, people have perceptual limits on observation quality. Techniques of perceptually driven LOD for graphics have been greatly advanced for decades. However, the concept of LOD is rarely considered in crossmodal evaluation and rendering. This thesis is concentrated on the crossmodal evaluation of perception on audiovisual LOD rendering by psychophysical methods, based on that one may apply a functional and general method to eventually optimize the rendering. The first part of the thesis is an overview of our research. In this part, we review various LOD approaches and discuss concerned issues, especially from a crossmodal perceptual perspective. We also discuss the main results on the design, rendering and applications of highly detailed interactive audio and graphical scenes of the ANR Topophonie project, in which the thesis took place. A study of psychophysical methods for the evaluation on audio-visual perception is also presented to provide a solid knowledge of experimental design. In the second part, we focus on studying the perception of image artifacts in audio-visual LOD rendering. A series of experiments was designed to investigate how the additional audio modality can impact the visual detection of artifacts produced by impostor-based LOD. The third part of the thesis is focused on the novel extended-X3D that we designed for audio-visual LOD modeling. In the fourth part, we present a design and evaluation of the refined crossmodal LOD system. The evaluation of the audio-visual perception on crossmodal LOD system was achieved through a series of psychophysical experiments. Our main contribution is that we provide a further understanding of crossmodal LOD with some new observations, and explore it through perceptual experiments and analysis. The results of our work can eventually be used as the empirical evidences and guideline for a perceptually driven crossmodal LOD system.

Dans le domaine des environnements numériques, un enjeu particulier consiste à construire des systèmes permettant aux utilisateurs de partager et de réutiliser leurs expériences. Cette thèse s'intéresse à la problématique générale des recommandations contextuelles pour des applications web dans un contexte particulier : tâche complexes, beaucoup de données, différents types d'utilisateurs (du débutant au professionnel), etc. Nous cherchons à fournir une assistance à l'utilisateur en prenant en compte le contexte et la dynamique des tâches que l'utilisateur effectue. On cherche à fournir des recommandations dynamiques qui sont enrichies au fur et à mesure des expériences. Pour fournir ces recommandations dynamiques, nous nous appuyons sur le Raisonnement à Partir de l'Expérience Tracée (RàPET). Dans le RàPET, les traces d'interaction constituent d'importants conteneurs de connaissances. Ces traces permettent de mieux comprendre le comportement des utilisateurs et leurs activités. Par conséquent, elles représentent également le contexte de l'activité. Les traces peuvent donc venir nourrir un assistant à partir d'expérience en lui fournissant des connaissances appropriées. Dans cette thèse, nous présentons un état de l'art sur les systèmes d'assistances dynamiques et nous rappelons les concepts généraux des systèmes à base de traces. Nous avons proposé une formalisation des traces modélisées et des processus qui permettent de manipuler ces traces. Nous avons notamment défini une méthode pour établir des mesures de similarité afin de comparer des traces modélisées. Nous avons implémenté ces propositions dans un outil appelé TStore. Cet outil permet le stockage, la transformation, la gestion et la réutilisation des traces modélisées. Ensuite, nous avons proposé un mécanisme de rejouage de traces pour permettre aux utilisateurs de revenir à un état précédent de l'application. Enfin, nous avons décrit une approche de recommandations à partir de traces. Le moteur de recommandations est alimenté par les traces d'interactions laissée par les précédents utilisateurs de l'application. Cette approche s'appuie sur les mesures de similarité proposées plus haut. Nous avons validé nos contributions théoriques à l'aide de deux applications web : SAP BusinessObjects Explorer pour l'analyse de données, et Wanaclip pour la génération semi-automatique de clips vidéos. Le mécanisme de rejouage de traces est démontré dans SAP BusinessObjects Explorer. Les recommandations à base de traces sont illustrées dans l'application Wanaclip. Dans la dernière partie du manuscrit, nous mesurons les performances de TStore et la qualité des recommandations et des mesures de similarité qu'il implémente. Nous discutons aussi des résultats du sondage que nous avons appliqué aux utilisateurs de Wanaclip pour mesurer leur satisfaction. Nos évaluations montrent que notre approche offre des recommandations satisfaisantes et un bon temps de réponse. / In the field of digital environments, a particular challenge is to build systems that enable users to share and reuse their experiences. In this thesis, we are interested in the general problem of contextual recommendations for specific web applications in a particular context: complex tasks, huge amount of data, various types of users (from novice to professional), etc. We focus on providing user assistance which takes into account the context and the dynamics of users’ tasks. We seek to provide dynamic recommendations that are enriched by new experiences over time. To provide these dynamic recommendations, we make use of Trace-Based Reasoning (TBR). TBR is a recent artificial intelligence paradigm that draws its inspiration from Case-Based Reasoning. In TBR, interaction traces act as an important knowledge container. They help to understand users’ behaviors and their activities. Therefore, they reflect the context of the activity. Traces can feed an experience-based assistant with the adequate and appropriate knowledge. In this thesis, we introduce a state of the art about dynamic assistance systems and the general concepts of Trace-Based Systems. In order to provide experience-based assistance, we have made several contributions. First, we propose a formal representation of modeled traces and a description of the processes involved in their manipulation. Notably, we define a method for computing similarity measures for comparing modeled traces. These proposals have been implemented in a framework named TStore for the storage, transformation, management, and reuse of modeled traces. Next, we describe a trace replay mechanism enabling users to go back to a particular state of the application. This mechanism supports impact propagation of changes during the replay process. Last, we define a recommendation approach based on interaction traces. The recommendation engine is fed by interaction traces left by previous users of the application and stored in a manager, such as TStore. This approach facilitates knowledge sharing between communities of users and relies, among other things, on the similarity measures mentioned above. We have validated our theoretical contributions on two different web applications: SAP BusinessObjects Explorer for data reporting and Wanaclip for generating video clips. The trace replay mechanism is demonstrated in SAP BusinessObjects. Trace-Based Reasoning recommendations are illustrated with Wanaclip to guide users in both video selection, and the actions to perform in order to make quality video clips. In the last part of this manuscript, we measure the performances of TStore and the quality of recommendations and similarity measures implemented in TStore. We also discuss the results of the survey that the users of Wanaclip answered in order to measure their satisfaction. Our evaluations show that our approach offers satisfactory recommendations and good response time.

Au-delà des outils d’analyse statistique traditionnellement mobilisés par les chercheurs en humanités numériques, il existe de nombreux instruments de visualisation (bases de données 3D, moteurs de jeu vidéo, réalité virtuelle et augmentée, etc.) qui ont gagné ces dernières années une importance croissante, ceux-là permettant de spatialiser les connaissances de façon intuitive, de donner à voir des vestiges en lien avec les enquêtes humanistes ou encore de toucher un public dépassant le strict milieu universitaire. Cette thèse a pour but de préciser sur la base de quels modèles heuristiques et épistémologiques, les ingénieurs travaillant dans le domaine des interactions homme-machine ont pensé ces dispositifs. En Europe et jusqu’à l’époque baroque, plusieurs méthodes, désignées du nom d’arts de la mémoire, reposant sur l’immersion dans des espaces mentaux, avaient été mobilisées pour organiser les connaissances. Leur centralité dans la vie intellectuelle leur a donné une postérité double : elles ont structuré tant la manière de penser l’organisation des savoirs (logique et computation) que de les donner à voir (avènement du paradigme perspectif et de la muséologie). Cet héritage hybride les a constituées comme des repères pour le développement des nouveaux médias, notamment de l’infographie tridimensionnelle. Pour saisir les enjeux socio-économiques et esthétiques liés à l’utilisation de ces technologies dans le champ universitaire, leur mise au point dans les secteurs industriels du cinéma et du jeu vidéo, qui ont nourri leur évolution, est resituée dans la thèse. Cette enquête permet de définir des prescriptions utiles à leur déploiement au sein des humanités numériques. / Beyond the instruments of statistical analysis enlisted by researchers working in the field of digital humanities, a growing number of visual and spatial tools (3D databases, video game engines, virtual and augmented reality, etc.) have gained in interest over the past few years. These new approaches allow for the spatialized presentation of knowledge in novel and intuitive ways that increasingly appeal to a public beyond academia. The goal of this thesis is to pinpoint and explore the various heuristic and epistemological models engineers working in the field of human-computer interaction have used to develop these tools. Up until the Baroque period in Europe, a suite of methods grouped under the rubric of “the arts of memory” relied on similar modes of spatialization of immersive mental spaces in order to activate memory and to organize knowledge. The centrality of these arts in the formation of intellectual life has granted them a double posterity: they at once structured the way one organized knowledge – thus becoming instrumental in the refinement of logic and computation; while also serving as means to exhibit and present knowledge – allowing for the advent of the perspective paradigm and museology. This hybrid heritage establishes the arts of memory as landmarks for the further development of new media, and notably computer-generated images. To understand the stakes involved with the use of these technologies in scholarly practice, this thesis also addresses how the film and video game industries gradually shaped their evolution. Finally, this inquiry provides useful prescriptions for their deployment within the growing interdisciplinary field of digital humanities.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'interaction homme-machine (IHM) et s'intéresse à l'adaptation dynamique des systèmes interactifs dans le cadre de l'informatique ubiquitaire. Dans ce cadre, les interfaces utilisateurs doivent devenir plastiques, c'est-à-dire être capables de s'adapter ou d'être adaptées au contexte de l'interaction tout en préservant leur utilisabilité. L'objectif de cette thèse est de comprendre la problématique de la plasticité des IHM à l'exécution et de la traiter sous l'angle du génie logiciel. L'étude de cette problématique montre qu'un système interactif plastique est un logiciel réparti, reconfigurable dynamiquement et constitué d'entités logicielles hétérogènes. Or, aucune proposition de l'état de l'art des systèmes interactifs plastiques ne couvre totalement l'espace problème de la plasticité à l'exécution. De même, aucune solution du génie logiciel pour la construction de logiciels répartis reconfigurables dynamiquement ne prend en compte les spécificités des IHM plastiques. Cette thèse propose une décomposition logicielle de référence qui identifie l'ensemble des fonctions nécessaires à la plasticité des systèmes interactifs, ainsi qu'Ethylene, un modèle à composants dynamiques issu d'une combinaison des approches à composants et à services. Ethylene est conçu pour répondre aux spécificités de l'IHM, et permet de constituer dynamiquement des assemblages reconfigurables de composants IHM de nature hétérogène. Enfin, un langage XML et un cadre de développement incarnent le modèle Ethylene sur un plan technique.

Ces travaux de recherche se situent dans le domaine des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH) et s'intéressent plus spécifiquement au tutorat, activité fondamentale dans les formations mais pourtant encore aujourd'hui mal définie et peu institutionnalisée. Ainsi, il n'existe que très peu de formations au tutorat et peu d'outils pour aider à la réalisation de cette activité alors que paradoxalement de plus en plus d'enseignements médiés informatiquement sont proposés et nécessitent l'accompagnement des apprenants par un ou des tuteurs.<br />Partant d'une analyse des besoins des tuteurs, à partir d'une étude théorique et d'une étude de terrain, nous proposons de traiter cette problématique en concevant la plate-forme TE-Cap (« Tutoring Experience Capitalization »), fondée sur le concept de Communautés de Pratique (CoP). Nous adoptons une démarche de conception co-adaptative qui tend à faire évoluer la plate-forme en même temps que se précisent les besoins. Cette plate-forme a pour objectif de supporter les échanges, la confrontation et la mutualisation des expériences et des pratiques de ses utilisateurs afin de les amener à développer, de manière informelle et créative par l'entraide et la collaboration, des compétences et expertises, et à créer de nouvelles approches pour résoudre des problèmes. Construite sur la base d'un modèle d'Interconnexion de CoPs (ICP), proposé comme extension du concept de Constellation de CoPs (CCP), la plate-forme utilise une classification des connaissances s'inspirant de principes du Knowledge Management et du Web 2.0.<br />Ce modèle d'ICP est appliqué au tutorat dans la plate-forme TE-Cap mais concerne tout ensemble d'acteurs exerçant une même activité. Il vise à favoriser la création et le partage de connaissances à la fois dans le contexte local de pratique des acteurs (l'institution ou l'entreprise) et au niveau global de l'activité. L'interface homme-machine représente la base de connaissances de manière spatiale et interactive, de façon à rendre rapide l'ajout et la recherche de connaissances, grâce à un modèle d'indexation adapté aux thèmes liés à la communauté identifiée. Deux expérimentations ont été menées dans le cadre du tutorat afin d'évaluer la plate-forme avec des tuteurs de disciplines et pays différents.

Cette thèse traite de la problématique générale des traces numériques liées à la réalisation d'une activité documentaire instrumentée. Elle s'inscrit dans le cadre de l'approche des Systèmes à Base de Traces modélisée (SBTm) pour laquelle elle développe pour la première fois une méthodologie complète de modélisation des traces numériques qui lui est propre. L'approche des SBTm propose de définir a priori les objets de l'observation automatique dans un modèle de trace. La conception de la méthodologie proposée repose sur des fondements théoriques tirés de domaines de recherche impliquant des formes de modélisation de l'activité instrumentée (IHM, IC, CSCW), et sur une mise en pratique dans deux situations d'activités réelles, l'une d'apprentissage collaboratif à distance, l'autre de production de contenus de formation. Dans le cadre du second terrain d'application, un développement technique de visualisation de traces a permis la tenue d'une expérimentation spécialement conçue pour évaluer le potentiel des traces modélisées en tant que support de réflexivité d'une activité documentaire complexe. Les premiers résultats de ce travail exploratoire dans des situations d'activités collectives ont conduit à étendre le cadre conceptuel des SBTm. L'apport de la notion de trace conjointe, qui désigne des traces générées et réutilisées par des collectifs d'utilisateurs, offre de nouvelles perspectives d'usages étendant la problématique générale les traces modélisées.

La planification est essentielle pour la réussite des projets d'Architecture, Ingénierie et Construction (AIC). La simulation 4D de la construction est une approche innovante qui s'inscrit dans le développement de la maquette numérique BIM. Elle associe un modèle 3D de l'ouvrage au planning des activités de manière à en simuler la réalisation à travers le temps. Plusieurs travaux ont montré que la simulation 4D est particulièrement intéressante pour la comparaison de la constructibilité des ouvrages et des méthodes de travail, pour l'identification des conflits et des chevauchements, mais aussi comme un outil de collaboration pour les différents acteurs afin de discuter et planifier l'avancement du projet. La planification de la construction est aujourd'hui une activité nécessairement collaborative. Pourtant, l'usage collaboratif de la simulation 4D reste limité, notamment à cause du manque d'adaptation des vues manipulées. En effet, la plupart des outils 4D actuels, même s'ils proposent cette " simulation collaborative " comme argument commercial, se contentent de proposer les mêmes vues " standards " à tous les acteurs (3D associé au Gantt). Pourtant les méthodes de travail traditionnelles dans le secteur s'appuient sur différentes représentations visuelles (ex. plans 2D, modèle 3D " blanc ", modèle 3D " photoréaliste ", tableaux de quantités) que les professionnels ont l'habitude de choisir en fonction de leurs besoins particuliers. L'hypothèse de cette recherche doctorale considère que les vues proposées dans les outils de simulation collaborative 4D devraient être adaptées aux besoins de chacun des acteurs impliqués. L'objectif est de proposer une méthode de conception de vues multiples adaptées aux réels besoins métiers des participants à une simulation collaborative 4D. À cet effet, la recherche étudie les pratiques de planification dans le secteur de la construction, les théories de visualisation de l'information et de conception de vues, ainsi que le travail collaboratif assisté par ordinateur. La proposition définit d'abord une conceptualisation originale de la simulation collaborative 4D de la construction. Elle se traduit ensuite par une structuration des besoins pour l'adaptation des vues, et une méthode structurée pour la composition de vues multiples 4D adaptées aux besoins de différents acteurs impliqués dans une simulation collaborative. Des métamodèles sont également conçus et fournissent aux utilisateurs de la méthode un langage structuré pour la conception progressive des multi-vues 4D. L'approche méthodologique propose dans un premier temps de définir le problème " métier " sur base d'une revue de la littérature et d'entretiens avec des professionnels. Puis, un recul théorique dans le champ de la visualisation d'information et du travail coopératif assisté par ordinateur conduit à formaliser des métamodèles initiaux de situation collaborative, de tâches de visualisation, de vues métiers et de vues multiples coordonnées. Ces métamodèles sont ensuite confrontés à des visualisations 4D réelles déjà produites dans le cadre de projets de construction, afin d'affiner progressivement leur contenu ainsi que la cohérence des étapes de la méthode. Enfin, une expérimentation finale développe et valide la méthode dans son ensemble. Elle est complétée d'une enquête auprès de professionnels afin de valider les résultats obtenus.

Dans les mondes virtuels, une des tâches les plus complexes est l'intégration de personnages virtuels réalistes et le visage est souvent considéré comme l'élément le plus important car il concentre les canaux de communications humains les plus essentiels. La création de personnages virtuels convaincants passe ainsi par une meilleure compréhension et une meilleure reproduction de l'expressivité faciale naturelle. Dans ces travaux, nous nous concentrons sur les expressions faciales émotionnelles, qui selon nous représente le plus intéressant aspect de la communication non-verbale. Nous proposons une approche qui apprend les caractéristiques des expressions faciales directement sur des visages humains, et utilise cette connaissance pour générer des animations faciales réalistes pour des visages virtuels. Nos contributions sont les suivantes: - Une méthode capable d'extraire de données brutes un espace simple et pertinent pour la représentation des expressions faciales émotionnelles. Cet espace de représentation peut ensuite être utilisé pour la manipulation intuitive des expressions sur les visages de n'importe quel personnage virtuel. - Un système d'animation, basé sur une collection de modèles de mouvement, qui pilote l'aspect dynamique de l'expressivité faciale. Les modèles de mouvement apprennent la signature dynamique des expressions naturelles à partir de données, et reproduisent cette signature lors de la synthèse de nouvelles animations. Le système global d'animation issu des ces travaux est capable de générer des animations faciales réalistes et adaptatives pour des applications temps-réel telles que les jeux vidéos ou les agents conversationnels. En plus de ses performances, le système peut être associé aux notions plus abstraites d'émotions humaines. Ceci rend le processus d'animation faciale plus intuitif, en particulier pour les utilisateurs non-experts et les applications d''affective computing' qui travaillent généralement à un niveau sémantique.

Les visualisations de données permettent de transmettre de l’information aux utilisateurs. Pour explorer et comprendre les données, les utilisateurs sont amenés à interagir avec ces visualisations.Toutefois, l’interaction avec les visualisations modifie le visuel. Pour éviter des changements brusques et garder l’utilisateur focalisé sur les objets graphiques d’intérêt, des transitions visuelles sont nécessaires pour accompagner les modifications de la visualisation. Ces transitions visuelles peuvent être codées sous la forme d’animations, ou de techniques qui permettent de faire des correspondances, ou des liens avec des données représentées sur plusieurs affichages. Le premier objectif de cette thèse était d’étudier les bénéfices et les propriétés des animations pour l’exploration et la compréhension de grandes quantités de données multidimensionnelles. Nous avons établi en conséquence une taxonomie des transitions animées en visualisation d’information basée sur les tâches des utilisateurs. Cette taxonomie a permis de constater qu’il n’existe pas de contrôle utilisateur sur la direction des objets durant l’animation. Nous avons donc proposé des interactions pour le contrôle de la direction des objets graphiques lors d’une transition animée. D’autre part, nous avons étudié une technique de transition animée mettant en jeu une rotation 3D entre visualisations. Nous avons identifié les avantages qu’elle pouvait apporter et en avons proposé une amélioration.Le second objectif était d’étudier les transitions visuelles dans le domaine du Contrôle du Trafic Aérien. En effet, les contrôleurs utilisent de nombreuses visualisations qui comportent des informations étalées et dupliquées sur plusieurs affichages: l’écran Radar, le tableau de strips, des listes spécifiques d’avions (départ, arrivées) etc. Ainsi dans leur activité, les Contrôleurs Aériens réalisent des transitions visuelles en recherchant et en reliant de l’information à travers les différents affichages. Nous avons étudié comment les animations pouvaient être utilisées dans le domaine du contrôle aérien en implémentant un prototype d’image radar regroupant trois visualisations usuelles pour instrumenter l’activité de supervision du trafic aérien. / Data visualizations allow information to be transmitted to users. In order to explore and understand the data, it is often necessary for users to manipulate the display of this data. When manipulating the visualization, visual transitions are necessary to avoid abrupt changes in this visualization, and to allow the user to focus on the graphical object of interest. These visual transitions can be coded as an animation, or techniques that link the data across several displays. The first aim of this thesis was to examine the benefits and properties of animated transitions used to explore and understand large quantities of multidimensional data. In order to do so, we created a taxonomy of existing animated transitions. This taxonomy allowed us to identify that no animated transition currently exists that allows the user to control the direction of objects during the transition. We therefore proposed an animated transition that allows the user to have this control during the animation. In addition, we studied an animated transition technique that uses 3D rotation to transition between visualizations. We identified the advantages of this technique and propose an improvement to the current design. The second objective was to study the visual transitions used in the Air Traffic Control domain. Air Traffic Controllers use a number of visualizations to view vast information which is duplicated in several places: the Radar screen, the strip board, airplane lists (departures/arrivals) etc. Air traffic controllers perform visual transitions as they search between these different displays of information. We studied the way animations can be used in the Air Traffic Control domain by implementing a radar image prototype which combines three visualizations typically used by Air Traffic Controllers.