Un cadre de conception pour les interfaces utilisateur des outils de production audio 3D

A design framework for user interfaces of 3D audio production tools

• Auteur / Autrice : Justin D. Mathew
• Direction : Stéphane Huot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 02/10/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Inria de l'Université de Lille - Laboratoire d'informatique pour la mécanique et les sciences de l'ingénieur (Orsay, Essonne ; 1972-2020)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Pietriga
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Huot, Emmanuel Pietriga, Sylvain Marchand, Thierry Duval, Brian F.G. Katz, Florent Berthaut
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvain Marchand, Thierry Duval

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal

Interfaces utilisateur (informatique)

Acoustique

Interaction humain-machine

Mots clés libres

Interaction homme-machine

Audio 3D

Informatique

Traitement de signal

Human-Computer Interaction

3D Audio

Computer Science

Signal Processing

Résumé

Il y a un intérêt important et croissant à procurer des expériences d’écoute immersives pour une variété d’applications, et les améliorations constantes des technologies de reproduction audio 3D permettent de produire des scènes auditives immersives à la fois créatives et réalistes. Mais bien que ces technologies de rendu audio 3D soient maintenant relativement disponibles pour les consommateurs, la production et la création des contenus adéquats restent difficiles en raison de la variété des techniques de rendu, des considérations perceptives et des limites des interfaces utilisateur disponibles. Cette thèse traite de ces problèmes en développant un cadre de conception basé sur deux points de vue : l’analyse morphologique des méthodes et des pratiques audio 3D, et la conception d’interaction. À partir du recueil de données ethnographiques sur les outils, les méthodes et les pratiques pour la production de contenu audio 3D, de considérations sur la perception spatiale liée à l’audio 3D, et d’une analyse morphologique sur les objets d’intérêt connexes (objets audio 3D, paramètres interactifs et techniques de rendu), nous avons identifié les taches que doivent supporter les interfaces utilisateur audio 3D et proposé un cadre de conception qui caractérise la création et la manipulation des objets audio. Ensuite, nous avons conçu plusieurs techniques d’interaction pour la création audio 3D et avons étudié leurs performances et leur facilité d’utilisation selon différentes caractéristiques des méthodes d’entrée et de ’mapping’ (multiplexage, intégralité, ’directitude’). Nous avons observé des différences de performances lors de la création et de l’édition de trajectoires audio suggérant que l’augmentation de la sensibilité de la technique de ’mapping’ améliore les performances, et qu’un équilibre entre la séparabilité et l’intégralité des méthodes d’entrée peut résulter en un compromis satisfaisant entre la performance de l’utilisateur et la simplicité matérielle de la solution. Plus généralement, à partir de ces perspectives, nous avons identifié les critères de conception requis pour les interfaces utilisateur audio 3D en vue de compléter notre cadre de conception. Ce dernier, associé à nos résultats expérimentaux, sont un moyen d’aider les concepteurs à mieux prendre en compte les dimensions importantes dans le processus de conception, analyser les fonctionnalités et améliorer les interfaces utilisateur pour les outils de production audio 3D.

There has been a significant interest in providing immersive listening experiences for a variety of applications, and recent improvements in audio production have provided the capability for 3D audio practitioners to produce realistic and imaginative immersive auditory scenes. Even though technologies to reproduce 3D audio content are becoming readily available for consumers, producing and authoring this type of content is difficult due to the variety of rendering techniques, perceptual considerations, and limitations of available user interfaces. This thesis examines these issues through the development of a framework of design spaces that classifies how 3D audio objects can be created and manipulated from two different viewpoints : Morphological Analysis of 3D Audio Methods and Practices and Interaction Design. By gathering ethnographic data on tools, methods, and practices of 3D audio practitioners, overviewing spatial perception related to 3D audio, and conducting a morphological analysis on related objects of interest (3D audio objects, interactive parameters, and rendering techniques), we identified the tasks required to produce 3D audio content and how 3D audio objects can be created and manipulated. This work provided the dimensions of two design spaces that identify the interactive spatial parameters of audio objects by their recording and rendering methods, describing how user interfaces provide visual feedback and control the interactive parameters. Lastly, we designed several interaction techniques for 3D audio authoring and studied their performance and usability according to different characteristics of input and mapping methods (multiplexing, integrality, directness). We observed performance differences when creating and editing audio trajectories, suggesting that increasing the directness of the mapping technique improves performance and that a balance between separability and integrality of input methods can result into a satisfactory trade-off between user performance and cost of equipment. This study provided results that inform designers on what they might expect in terms of usability when designing input and mapping methods for 3D audio trajectory authoring tasks. From these viewpoints, we proposed design criteria required for user interfaces for 3D audio user production that developed and improved the framework of design spaces. We believe this framework and the results of our studies could help designers better account for important dimensions in the design process, analyze functionalities in current tools, and improve the usability of user interfaces for 3D audio production tools.