La télévision n’a cessé de se populariser et d’évoluer en proposant de nouveaux services. Ces services de plus en plus interactifs rendent les téléspectateurs plus engagés dans l’activité télévisuelle. Contrairement à l’usage d’un ordinateur, ils interagissent sur un écran distant avec une télécommande et des applications depuis leur canapé peu propice à l’usage d’un clavier et d’une souris. Ce dispositif et les techniques d’interaction actuelles qui lui sont associées peinent à répondre correctement à leurs attentes. Afin de répondre à cette problématique, les travaux de cette thèse explorent les possibilités offertes par la modalité gestuelle pour concevoir de nouvelles techniques d’interaction pour la télévision interactive en tenant compte de son contexte d’usage.
Dans un premier temps, nous présentons le contexte singulier de l’activité télévisuelle. Puis, nous proposons un espace de caractérisation des travaux de la littérature cherchant à améliorer la télécommande pour, finalement, nous focaliser sur l’interaction gestuelle. Nous introduisons un espace de caractérisation qui tente d’unifier l’interaction gestuelle contrainte par une surface, mains libres, et instrumentée ou non afin de guider la conception de nouvelles techniques. Nous avons conçu et évalué diverses techniques d’interaction gestuelle selon deux axes de recherche : les techniques d’interaction gestuelle instrumentées permettant d’améliorer l’expressivité interactionnelle de la télécommande traditionnelle, et les techniques d’interaction gestuelles mains libres en explorant la possibilité de réaliser des gestes sur la surface du ventre pour contrôler sa télévision. / Television has never stopped being popularized and offering new services to the viewers. These interactive services make viewers more engaged in television activities. Unlike the use of a computer, they interact on a remote screen with a remote control from their sofa which is not convenient for using a keyboard and a mouse. The remote control and the current interaction techniques associated with it are struggling to meet viewers’ expectations. To address this problem, the work of this thesis explores the possibilities offered by the gestural modality to design new interaction techniques for interactive television, taking into account its context of use.
More specifically, in a first step, we present the specific context of the television usage. Then, we propose a litterature review of research trying to improve the remote control. Finally we focus on gestural interaction. To guide the design of interaction techniques based on gestural modality, we introduce a taxonomy that attempts to unify gesture interaction constrained by a surface and hand-free gesture interaction.
Therefore, we propose various techniques for gestural interaction in two scopes of research : gestural instrumented interaction techniques, which improves the traditional remote control expressiveness, and hand-free gestural interaction by exploring the possibility o performing gestures on the surface of the belly to control the television set.

L'amélioration des outils informatiques devient davantage tributaire de l'enrichissement et du développement de nouvelles interfaces homme-machines que de l'augmentation de la puissance des machines. Les périphériques et techniques d'interaction font partie intégrante des interfaces homme-machines et sont au coeur de nos travaux. Nos recherches s'inscrivent dans cet axe de développement de l'interaction homme-machine en considérant à la fois les aspects matériels, logiciels et les capacités humaines liés aux interfaces homme-machines. Dans ce cadre, nos travaux ont mis en évidence l'importance des fonctions de transfert pour les périphériques de pointage indirects et montrent qu'il existe une marge d'optimisation de ces fonctions. La prise en compte des caractéristiques physiques des périphériques, des capacités des utilisateurs et d'une reconsidération de la gestion des périphériques dans les systèmes actuels permettent en effet d'améliorer les tâches existantes et d'effectuer des tâches auparavant impossibles à réaliser avec des techniques d'interaction standards. Nous nous sommes également intéressés aux périphériques d'interaction directs pour lesquels nous avons montré que la prise en compte de l'occultation permet d'améliorer l'interaction sur écrans tactiles, tout comme une meilleure compréhension des capacités de séparation et d'intégration des degrés de liberté améliore les tâches de manipulation 3D sur écrans multipoints. Le développement de nouvelles interfaces homme-machine est également au coeur de nos travaux. La compréhension des limites des périphériques isotoniques et élastiques existants nous a conduit à développer le périphérique hybride isotonique-élastique RubberEdge. Nos travaux portent également sur l'utilisation du retour tactile avec frottement programmable pour développer de nouvelles techniques d'interaction, l'amélioration des changements de mode sur écrans tactiles avec le développement du périphérique Conté et l'exploitation de l'interaction sur et au dessus d'une surface tactile avec le système Mockup Builder. Le dernier volet de nos travaux concerne l'estimation de la difficulté perçue d'exécution de gestes et l'analyse de la dynamique de gestes pour distinguer les tâches de sélection de celles de saisie d'objets dans le cadre d'interfaces sans contact.

Ces travaux de recherche proposent une nouvelle méthode d'interaction gestuelle. Nous nous intéressons en particulier à deux domaines d'application : la thérapie à domicile par la réalité virtuelle et les arts scéniques numériques. Nous partons du constat que les interfaces standardisées ne sont pas adaptées à ces cas d'usage, car elles font appel à des gestes prédéfinis et imposés. Notre approche consiste à laisser la possibilité à l'utilisateur de faire apprendre ses gestes d'interaction par le système. Cela permet de prendre en compte ses besoins et aptitudes sensorimotrices. L'utilisateur réutilise ensuite son langage gestuel appris par le système pour interagir dans l'environnement virtuel. Cette approche pose des questions de recherche centrées sur la mémorisation, la rétroaction visuelle et la fatigue. Pour aborder ces trois aspects, nous étudions d'abord le rôle de l'affordance visuelle des objets et celui de la colocalisation dans la remémoration d'un corpus de gestes. Ensuite, nous évaluons l'influence de différents types de rétroactions visuelles sur l'évolution des gestes répétés par l'utilisateur dans une série de tâches de manipulation. Nous comparons également les performances entre des gestes d'amplitude réaliste et des gestes d'amplitude faible pour effectuer la même action. Aussi, nous attachons une importance à rendre l'interface accessible en utilisant des dispositifs bas coûts et peu intrusifs. Nous explorons les moyens de pallier les contraintes techniques liées aux systèmes peu performants. Pour cela, nous avons conduit des expériences où plus de six mille gestes proposés par une quarantaine d'utilisateurs ont été étudiés.

Au cours de nos travaux, nous nous sommes intéressés à l’apprentissage de gestes techniques en environnement virtuel. Ces environnements permettent en effet de se former à un geste réalisable dans un environnement réel, en ayant des aides qui ne seraient quant à elle pas disponibles, comme la trace en trois dimensions du geste par exemple, ou la possibilité de voir son geste d’un point de vue différent. Toutefois dans le cadre du guidage de geste, il s’avère que la plupart des métaphores visuelles usuelles ne tiennent pas ou peu compte du problème de dépendance qu’elles génèrent. L’hypothèse de guidage issue des théories sur l’apprentissage moteur, stipule en effet que l’utilisation continue d’aides pendant l’apprentissage génère une dépendance de l’apprenant vis-à-vis de ces aides. Ce dernier n’est alors plus capable de reproduire correctement le geste ou la tâche demandée sans l’aide de ces aides. Néanmoins, en réalité virtuelle l’utilisation d’aides d’apprentissage reste nécessaire pour la formation. Pour répondre à cette problématique nous proposons une nouvelle métaphore dynamique d’interaction 3D en environnement virtuel, basée sur la modalité visuelle. Notre approche consiste à axer l’apprentissage sur le ressenti de l’utilisateur, en nous basant sur une pédagogie essai-erreur dans le cadre théorique du paradigme de l’énaction. Notre métaphore indique à l’apprenant ses erreurs de trajectoire en temps réel, l’incitant implicitement à se corriger. Notre hypothèse est que lorsque l’aide n’est plus affichée, l’apprenant est capable de reproduire le geste convenablement en se basant sur ses sensations passées. Nous avons conduit une première expérimentation afin de vérifier que notre métaphore permet bien de reproduire un geste présenté au préalable tout en corrigeant les erreurs de trajectoire. Puis, dans un second temps une deuxième expérimentation a démontré que la métaphore permettait d’obtenir de meilleures performances et qu’elle réduisait davantage la dépendance que des métaphores usuelles de guidage. / In the light of our work, we were interested in precise gesture learning in virtual environment. In these environments, learners can train in safer and longer training sessions than in real environments, using augmented feedback that wouldn’t be available otherwise—such as a 3D trace of canonical movements or the opportunity to see your gesture from a different point of view. However, in the context of gesture guidance, most of the usual visual metaphors do not tackle the dependency they generate. The guidance hypothesis, from motor learning theories, states that the continuous use of feedback during early phases of learning leads to a dependency on the feedback. Learners are no longer able to properly reproduce the requested gesture or task without the help of this feedback. However, in virtual environments the use of augmented feedback remains necessary for training. To deal with this issue, we propose a new dynamic metaphor for 3D interaction in virtual environments, based on the visual modality. Our approach is focus users’ training on their intrinsic feedback, by using a trial-and-error strategy. Our metaphor shows users’ trajectory errors in real time, implicitly spurring them to correct these errors. We assume that when the metaphor is no longer visible, learners are able to properly reproduce the gesture using their past experiences. We conducted a first experiment to evaluate the capacity of our metaphor to properly guide learners during gesture training. Then, a second experiment showed that the metaphor allowed learners to improve their performance and that it further reduced the dependency than usual guiding metaphors.

L'entrée multi-points offre un canal d'interaction très expressif pour les dispositifs équipés d'une technologie tactile multi-points. Cependant, alors que la taille du canal de communication est, en théorie, très grande, la plupart des systèmes n'en font, en pratique, qu'un usage très limité. Cet état de fait est probablement dû à la difficulté de gérer un grand nombre de gestes multi-points pour deux raisons principales: (1) les limites cognitives et motrices des humains et (2) les difficultés techniques pour l'élaboration de systèmes de reconnaissance robustes. Cette thèse étudie une nouvelle technique d'entrée, TouchTokens, pour enrichir le vocabulaire de gestes multi-points, en se basant sur la position relative des points de contact et des objets (tokens) passifs. Un TouchToken est un "token" passif avec des encoches qui indiquent à l'utilisateur comment l'attraper, et qui est donc associé à une configuration de doigts qui lui est propre. Ainsi, lorsque les utilisateurs tiennent un token tout en étant en contact avec la surface, le système reconnaît le schéma de points de contact correspondant avec une grande robustesse. Nous commençons par présenter le principe avec des tokens rigides de forme basique. L'algorithme de reconnaissance et la conception des tokens sont issus des conclusions d'une étude formative dans laquelle nous avons collecté et analysé des schémas de points de contact lorsque les utilisateurs tiennent des tokens de taille et de forme variable. Cette première étude montre que les utilisateurs ont des stratégies individuelles cohérentes, mais que ces stratégies dépendent de l'utilisateur. Ces conclusions nous ont menés à l'élaboration de tokens avec des encoches afin que les utilisateurs attrapent un même token toujours de la même façon. L'expérience que nous avons menée sur ce nouvel ensemble de tokens démontre que nous pouvons les reconnaître avec un niveau de robustesse supérieur à 95%. Nous discutons les rôles que peuvent jouer les TouchTokens dans les systèmes interactifs, et nous présentons un échantillon d'applications de démonstration. La conception initiale des TouchTokens ne supporte qu'un ensemble d'interactions se limitant au modèle à deux états de l'interaction directe. Dans un second projet, nous décrivons une technique de fabrication avec une découpeuse laser qui permet de faire des tokens flexibles que les utilisateurs peuvent, par exemple, courber ou compresser en plus de les faire glisser sur la surface. Nous augmentons notre reconnaisseur pour analyser les micro-mouvements des doigts pendant la manipulation du token afin de reconnaître ces manipulations. Cette approche basée sur l'analyse des micro-mouvements des doigts nous permet également de discriminer, lorsque l'utilisateur enlève ses doigts de la surface, le cas où il enlève le token de la surface, du cas où le token est resté sur la surface. Nous rapportons sur les expériences que nous avons menées pour déterminer la valeur des paramètres de nos différents reconnaisseurs, et tester leur robustesse. Nous obtenons des taux de reconnaissance supérieurs à 90% sur les données collectées. Nous finissons cette thèse par la présentation de deux outils qui permettent de construire et reconnaître des tokens de forme arbitraire, TouchTokenBuilder and TouchTokenTracker. TouchTokenBuilder est une application logicielle qui permet de placer des encoches sur des contours vectoriels de forme arbitraire, et qui alerte en cas de conflit de reconnaissance entre tokens. TouchTokenBuilder produit deux fichiers en sortie: une description vectorielle des tokens pour leur construction, et une description numérique servant à leur reconnaissance. TouchTokenTracker est une librairie logicielle qui prend cette description numérique en entrée, et qui permet aux développeurs de traquer la géométrie (position, orientation et forme) des tokens au cours de leur manipulation sur la surface. / This thesis investigates a novel input technique for enriching the gesture vocabulary on a multi-touch surface based on fingers' relative location and passive tokens. The first project, TouchTokens, presents a novel technique for interacting with multi-touch surfaces and tokens. The originality is that these tokens are totally passive (no need for any additional electronic components) and their design features notches that guide users' grasp. The purpose of the notches is to indicate a finger spatial configuration (touch pattern) that is specific to the token. When users hold a token and place it on the surface, touching them simultaneously, the system can recognize the resulting touch patterns with a very high level of accuracy (>95%). This approach works on any touch-sensitive surface and makes it possible to easily build low-cost interfaces that combine no-conductive tangibles and gestural input. This technique supports a new multi-touch input that the system can recognize. However, the interaction is limited to the two-state model of touch interaction as the system only knows the tokens' position and cannot detect tokens that are not touched. In the second project of the thesis, we introduce a laser-cut lattice hinge technique for making the tokens flexible. We then develop a new recognizer that analyzes the micro-movements of the fingers while user are holding and deforming those tokens on the surface. We run three experiments to design and calibrate algorithms for discriminating the three following types of manipulations: (1) when a token is left on the surface rather than taken off it (On/Off); (2) when a token has been bent, and (3) when it is squeezed. Our results show that our algorithms can recognize these three manipulations with an accuracy of: On/Off 90.1%, Bent 91.1% and Squeezed 96,9%.The thesis concludes with the presentation of two tools, TouchTokenBuilder and TouchTokenTracker, for facilitating the development of tailor-made tangibles using a simple direct-manipulation interface. TouchTokenBuilder is a software application that assists interface designers in placing notches on arbitrarily-shaped vector contours for creating conflict-free token sets and warning them about potential conflicts. It outputs two files: a vector-graphics description of all tokens in the set and a numerical description of the geometry of each token. TouchTokenTracker is a software library that takes as input the numerical description produced by TouchTokenBuilder, and enables developers to track the tokens' full geometry (location, orientation and shape) throughout their manipulation on the multi-touch surface.

La montée en puissance des écrans tactiles offre de nouvelles possibilités d'interactions gestuelles de plus en plus riches. De nos jours, les utilisateurs se contentent souvent de gestes mono-point ou multipoints simples pour exécuter des manipulations telles que la rotation, le déplacement ou la mise à l'échelle d'objets graphiques, la plupart du temps dans un contexte mono-utilisateur. Le travail décrit ici concerne l'utilisation avancée des gestes multipoints, comportant à la fois plus de commandes de raccourci (appelées commandes indirect es) et de commandes de manipulation (appelées commandes directes) dans un contexte d'utilisateurs multiples sur le même écran. Pour cela, nous analysons la forme des trajectoires composant le geste multipoints et les relations temporelles et spatiales entre ces trajectoires afin de caractériser ce geste. Nous proposons une modélisation par graphes et développons un système complet d'analyse et de reconnaissance. Pour résoudre le conflit entre la reconnaissance des gestes de manipulation et ceux de commande (directes versus indirectes), nous proposons une stratégie de reconnaissance précoce pour les gestes multipoints basée sur une option de rejet combinant plusieurs classifieurs pour reconnaître ces gestes au plus tôt. Pour valider nos approches, nous avons construit la base MTGSet composée de 7 938 gestes isolés multi points de 41 classes différentes et MUMTDB une base de gestes collectés dans un contexte réel d'interaction multiutilisateurs pour l'édition de diagrammes. Les résultats expérimentaux attestent que nos approches peuvent reconnaître les gestes multipoints dans ces différentes situations. / Due to the popularization of the touch screen devices, nowadays people are used to conduct the human-computer interactions with touch gestures. However, limited by current studies, users can use only simple multi-touch gestures to execute only simple manipulations such as rotation, translation, scaling, with most of time one user even if adapted devices are now available. The work reported here concerns the expanding usage of multi-touch gestures, that make them available at the same time for more shortcut commands (called indirect commands, as copy, past, ... ), more manipulation commands (called direct commands like zoom or rotation) and in the context of multiple users on the same screen. For this purpose, we analyze the shape of the gesture's motion trajectories and the temporal and spatial relations between trajectories in order to characterize a multi-touch gesture. We propose a graph modeling to characterize these motion features and develop a graph based analysis and recognition system. To resolve the conflict between interface manipulation and shortcut command inputs, we study and validate an early recognition strategy for multi-touch gesture. We built a reject option based multi-classifier early recognition system to recognize multi-touch gestures in early stage. To set-up, train and validate our systems, we built MTGSet, a multi-touch gesture dataset formed by 7938 gestures from 41 different classes collected in isolated contexts and MUMTDB a dataset of gestures collected in a real multi-user usage case of diagram drawing. The experimental results prove that our system can well recognize multi-touch gestures in these different situations.

Ces travaux de recherche proposent une nouvelle méthode d'interaction gestuelle. Nous nous intéressons en particulier à deux domaines d'application : la thérapie à domicile par la réalité virtuelle et les arts scéniques numériques. Nous partons du constat que les interfaces standardisées ne sont pas adaptées à ces cas d'usage, car elles font appel à des gestes prédéfinis et imposés. Notre approche consiste à laisser la possibilité à l'utilisateur de faire apprendre ses gestes d'interaction par le système. Cela permet de prendre en compte ses besoins et aptitudes sensorimotrices. L'utilisateur réutilise ensuite son langage gestuel appris par le système pour interagir dans l'environnement virtuel. Cette approche pose des questions de recherche centrées sur la mémorisation, la rétroaction visuelle et la fatigue. Pour aborder ces trois aspects, nous étudions d'abord le rôle de l'affordance visuelle des objets et celui de la colocalisation dans la remémoration d'un corpus de gestes. Ensuite, nous évaluons l'influence de différents types de rétroactions visuelles sur l'évolution des gestes répétés par l'utilisateur dans une série de tâches de manipulation. Nous comparons également les performances entre des gestes d'amplitude réaliste et des gestes d'amplitude faible pour effectuer la même action. Aussi, nous attachons une importance à rendre l'interface accessible en utilisant des dispositifs bas coûts et peu intrusifs. Nous explorons les moyens de pallier les contraintes techniques liées aux systèmes peu performants. Pour cela, nous avons conduit des expériences où plus de six mille gestes proposés par une quarantaine d'utilisateurs ont été étudiés. / In this thesis, we propose and evaluate new gestural interfaces for 3DUI. This work is motivated by two application cases: the first one is dedicated to people with limited sensory-motor abilities for whom generic interaction methods may not be adapted. The second one is artistic digital performances, for which gesture freedom is part of the creative process. For those cases, a standardized approach is not possible and thus user-specific or dedicated interfaces are needed. We propose a user-defined gestural interaction that allows the user to make the system learn the gestures that he has created, in a specific phase, prior to using the system. Then, the user reuses his created gestures to interact in the virtual environment. This approach raises research questions about memorization of gestures, effects of fatigue and effects of visual feedbacks. To answer those questions, we study the memorization of user created gestures regarding the role of affordances and colocalization on gesture recall. Then, we study the role of different visual feedbacks on gesture repetitions for a set of manipulation tasks. We also compare full-collocated gestures to loose gestures with lower amplitude. Also, the approach has been designed to be affordable using low-cost devices. We explore solutions to deal with the lower data quality of such devices. The results of the user-studies are based on the analysis of six thousand gestures performed by forty subjects.

Nous nous intéressons à l'interaction dans le contexte d'environnements physiques augmentés, plus précisément avec les objets physiques qui les composent. Bien que l'augmentation de ces objets offre de nouvelles possibilités d'interaction, notamment celle d'interagir à distance, le monde physique possède des caractéristiques propres rendant difficile l'adaptation de techniques d'interaction existantes en environnements virtuels. Il convient alors d'identifier ces caractéristiques afin de concevoir des techniques d'interaction à la fois efficaces et plaisantes dédiées à ces environnements physiques augmentés. Dans nos travaux, nous décomposons cette interaction à distance avec des objets physiques augmentés en deux étapes complémentaires : la sélection et le contrôle. Nous apportons deux contributions à chacun de ces champs de recherche. Ces contributions sont à la fois conceptuelles, avec la création d'espaces de conception, et pratiques, avec la conception, la réalisation logicielle et l'évaluation expérimentale de techniques d'interaction :- Pour l'étape de sélection, nous explorons la désambiguïsation potentielle après un geste de pointage à distance définissant un volume de sélection comme avec une télécommande infrarouge par exemple. En effet, bien que ce type de pointage sollicite moins de précision de la part de l'utilisateur, il peut néanmoins impliquer la sélection de plusieurs objets dans le volume de sélection et donc nécessiter une phase de désambiguïsation. Nous définissons et utilisons un espace de conception afin de concevoir et évaluer expérimentalement deux techniques de désambiguïsation visant à maintenir l'attention visuelle de l'utilisateur sur les objets physiques.- Pour l'étape de contrôle, nous explorons le guidage de gestes 3D lors d'une interaction gestuelle afin de spécifier des commandes à distance. Ce guidage est nécessaire afin d'indiquer à l'utilisateur les commandes disponibles ainsi que les gestes associés. Nous définissons un espace de conception capturant les caractéristiques comportementales d'un large ensemble de guides ainsi qu'un outil en ligne facilitant son utilisation. Nous explorons ensuite plusieurs options de conception afin d'étudier expérimentalement leurs impacts sur la qualité du guidage de gestes 3D. / We explore interaction with augmented physical objects within physical environments. Augmented physical objects allow new ways of interaction, including distant interaction. However, the physical world has specificities making difficult the adaptation of interaction techniques already existing in virtual environments. These specificities need to be identified in order to design efficient and enjoyable interaction techniques dedicated to augmented physical environments. In our work, we split up distant interaction into two complementary stages: the selection and the control of augmented physical objects. For each of these stages, our contribution is two-fold. These contributions are both theoretical, with the establishment of design spaces, and practical, with the design, the implementation and the experimental evaluation of interaction techniques:- For the selection stage, we study the disambiguation potentially needed after a distal pointing gesture using a volume selection such as an infrared remote controller. Indeed, although the volume selection can facilitate the aiming action, several objects can fall into the selected volume. Thus, users should disambiguate this coarse pointing selection. We define and use a design space in order to design and experimentally evaluate two disambiguation techniques that maintain the user's focus on the physical objects.- For the control stage, we study the guidance of 3D hand gestures in order to trigger commands at a distance. Such guidance is essential in order to reveal available commands and the associated gestures. We define a design space capturing specificities of a wide range of guiding systems. We also provide an online tool, easing the use of such a large design space. We then explore the impact of several design options on the quality of 3D gestures guidance.

L'expérience de l'utilisateur (UX) est devenue une préoccupation majeure pour la conception de produits. Aujourd'hui, il existe différents outils pour l'évaluation de l'expérience de l'utilisateur sur l'apparence des produits finaux. Très peu d'outils et de méthodes permettant d'anticiper l'expérience de l'utilisateur au cours de la conception amont existent. Cette thèse explore le large éventail de dimensions en conception qui constituent potentiellement l'expérience de l'utilisateur. Les propriétés dynamiques des produits apparaissent comme un facteur important. Dans les expérimentations, un logiciel basé sur des mots et des liens d'inspiration, ainsi que la technique ‘body storming' sont testés comme un moyen de génération de l'expérience utilisateur. Les concepts et les gestes d'interaction produits sont ensuite évalués par une combinaison de questionnaires et de mesures comportementales et physiologiques. Les résultats des expérimentations montrent premièrement qu'une large gamme de dimensions de conception doit être considérée dès la conception amont, deuxièmement qu'il est possible d'appliquer les évaluations UX sur les premiers concepts et troisièmement que les évaluations UX peuvent également être effectuées sur les propriétés dynamiques comme les gestes d'interaction. Cette thèse apporte aussi un nouveau modèle sur l'expérience de l'utilisateur et une liste de dimensions en conception pour la recherche en design et pour les designers. / The User Experience (UX) has become a major concern for the design of consumer products. Today exist various tools for the evaluation of static properties of final products on their User Experience value. However, very few tools and methods are available that allow anticipating the future User Experience during the first stages of product conception. This thesis explores the wide range of design dimensions that potentially form the experience of the user. Dynamic product properties emerge as an important factor for User Experience. In the studies a software based on inspiration words and links, as well as the technique body storming are tested as a new means of User Experience generation. The produced early concepts and interaction gestures are then evaluated through a combination of questionnaires, behavioural and physiological measurements. The study results show firstly that a wide range of design dimension needs to be regarded to design for User Experience, secondly that it is possible to apply UX evaluations on early concepts and thirdly that UX evaluations can also be done on dynamic properties like interaction gestures. This thesis furthermore contributes design research and practice with a new model on the mechanism of User Experience and a list of design dimensions for early product conception.

Les interfaces mobiles actuelles permettent aux utilisateurs de manipuler directement les objets affichés à l’écran avec de simples gestes, par exemple cliquer sur des boutons ou des menus ou pincer pour zoomer. Pour accéder à un espace de commande plus large, les utilisateurs sont souvent forcés de passer par de nombreuses étapes, rendant l’interaction inefficace et laborieuse. Des gestes plus complexes sont un moyen puissant d’accéder rapidement à l’information ainsi que d’exécuter des commandes plus efficacement [5]. Ils sont en revanche plus difficiles à apprendre et à contrôler. Le “Gesture Typing” (saisie de texte par geste) est une alternative intéressante au texte tapé: il permet aux utilisateurs de dessiner un geste sur leur clavier virtuel pour entrer du texte, depuis la première jusqu’à la dernière lettre d’un mot. Dans cette thèse, j’augmente le pouvoir d’expression de l’interaction mobile en tirant profit de la forme et la dynamique du geste et de l’espace d'écran, pour invoquer des commandes ainsi que pour faciliter l’appropriation dans différents contextes d’usage. Je conçois "Expressive Keyboard", qui transforme la variation du geste en un résultat riche et je démontre plusieurs applications dans le contexte de la communication textuelle. Et plus, je propose "CommandBoard", un clavier gestuel qui permet aux utilisateurs de sélectionner efficacement des commandes parmi un vaste choix tout en supportant la transition entre les novices et les experts. Je démontre plusieurs applications de "CommandBoard", dont chacune offre aux utilisateurs un choix basé sur leurs compétences cognitives et moteur, ainsi que différentes tailles et organisations de l’ensemble des commandes. Ensemble, ces techniques donnent un plus grand pouvoir expressif aux utilisateurs en tirant profit de leur contrôle moteur et de leur capacité à apprendre, à contrôler et à s’approprier. / Current mobile interfaces let users directly manipulate the objects displayed on the screen with simple stroke gestures, e.g. tap on soft buttons or menus or pinch to zoom. To access a larger command space, the users are often forced to go through long steps, making the interaction cumbersome and inefficient. More complex gestures offer a powerful way to access information quickly and to perform a command more efficiently [5]. However, they are more difficult to learn and control. Gesture typing [78] is an interesting alternative to input text: it lets users draw a gesture on soft keyboards to enter text, from the first until the final letter in a word. In this thesis, I increase the expressive power of mobile interaction by leveraging the gesture’s shape and dynamics and the screen space to produce rich output, to invoke commands, and to facilitate appropriation in different contexts of use. I design "Expressive Keyboard" that transforms the gesture variations into rich output, and demonstrate several applications in the context of textbased communication. As well, I propose "CommandBoard", a gesture keyboard that lets users efficiently select commands from a large command space while supporting the transition from novices to experts. I demonstrate different applications of "CommandBoard", each offers users a choice, based on their cognitive and motor skills, as well as the size and organization of the current command set. Altogether, these techniques give users more expressive power by leveraging human’s motor control and cognitive ability to learn, to control, and to appropriate.