Interfaces tangibles et réalité duale pour la résolution collaborative de problèmes autour de tables interactives distribuées.

Tangible interfaces and dual reality for collaborative problems solving around distributed tabletops

• Auteur / Autrice : Walid Merrad
• Direction : Alexis Heloir, Christophe Kolski, Antonio Kruger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 18/05/2020
• Etablissement(s) : Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord ; 1994-...)
• Jury : Président / Présidente : Nadine Rouillon-Couture
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexis Heloir, Christophe Kolski, Antonio Kruger, Franck Poirier, Jean Vanderdonckt
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Franck Poirier, Jean Vanderdonckt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Design

Tablettes numériques

Interfaces utilisateur (informatique)

Interaction humain-machine

Mots clés libres

Interaction tangible

Table interactive

Réalité duale

Conception

Performancesutilisateur

Rfid

Tangible interaction

Tabletop

Dual reality

Design

User performances

Rfid

Résumé

De nouvelles modalités d’interactions reposant sur les postures et les gestes complètentprogressivement les modalités couramment employées par les ordinateurs de bureau, lestablettes et les surfaces interactives. Ces modalités peuvent être enrichies par l’adjonctiond’objets tangibles, directement tirés de la vie quotidienne ou représentant de manièresymbolique des concepts abstraits de l’interface. Les tables interactives, de par leurhorizontalité et leurs cadres d’utilisation, souvent collaboratifs voire conviviaux, sont unterritoire privilégié d’exploration des usages des objets tangibles et de la manière dont ilssont capables d’enrichir les modalités classiques d’interaction avec ces tables que sont lepointage et le toucher.Le sujet de cette thèse porte sur l’étude des interactions utilisateur avec des tablesinteractives tangibles, dans un contexte d’utilisation en environnement de réalité dualeconstitué de deux mondes symétriques, interconnectés et d’influence mutuellement. Lesinterfaces utilisateur tangibles offrent aux utilisateurs la possibilité d’appréhender et desaisir la signification des informations numériques en manipulant des représentations tangiblesjudicieuses de notre monde physique. Ces métaphores d’interaction établissent unpont entre les deux environnements qui constituent la réalité duale : le monde physiqueet le monde virtuel.Dans cette perspective, ce travail présente une contribution théorique, ainsi que sesapplications. Nous proposons de combiner l’interaction tangible sur table interactiveavec la réalité duale dans un cadre conceptuel, essentiellement destiné aux concepteursd’applications, qui modélise et explique les interactions et les représentations, quifonctionnent dans des configurations de réalité duale. Nous exposons tout d’aborddifférents travaux réalisés dans le domaine de l’interaction tangible en général, puis nousnous concentrons sur des travaux menés sur les tables interactives. Nous proposonségalement de recenser et répertorier 112 tables interactives, classées et caractérisées selonplusieurs critères. Ensuite, nous présentons le concept de la réalité duale et ses domainesd’application possibles. Ensuite, nous proposons un framework de conception, illustronset expliquons ses éléments constitutifs, et comment il peut s’adapter à diverses situationsde réalité duale, notamment avec des tables interactives équipées de la technologie RFID.Enfin, quant à nos contributions applicatives, nous montrons des études de cas que nousavons conçues sur la base de notre proposition, qui illustrent les mises en oeuvre deséléments de notre framework proposé. Les perspectives de recherche sont enfin mises enévidence à la fin du manuscrit.

In everyday life, new interactions are gradually replacing the standard computer keyboardand mouse, by using the human body gestures (hands, fingers, head, etc.) as alternativesof interactions on surfaces and in-air. Another type of interaction resides within the manipulationof everyday objects to interact with digital systems. Interactive tabletops haveemerged as new platforms in several domains, offering better usability and facilitatingmulti-user collaboration, thanks to their large display surface and different interactiontechniques on their surfaces, such as multi-touch and tangible. Therefore, improving interaction(s) on these devices and combining it (respectively them) with other conceptscan prove more useful and helpful in the everyday life of users and designers.The topic of this thesis focuses on studying user interactions on tangible interactivetabletops, in a context of use set in a dual reality environment. Tangible User Interfacesoffer users the possibility to apprehend and grasp the meaning of digital information bymanipulating insightful tangible representations in our physical world. These interactionmetaphors are bridging both environments that constitute the dual reality: the physicalworld and the virtual world.In this perspective, this work presents a theoretical contribution along with itsapplications. We propose to combine tangible interaction on tabletops and dual realityin a conceptual framework, basically intended for application designers, that models andexplains interactions and representations, which operate in dual reality setups. First ofall, we expose various works carried out in the field of tangible interaction in general,then we focus on existing work conducted on tabletops. We also propose to list 112interactive tabletops, classified and characterized by several criteria. Next, we presentthe dual reality concept and its possible application domains. Second, we design ourproposal of the framework, illustrate and explain its composing elements, and how itcan adapt to various situations of dual reality, particularly with interactive tabletopsequipped with RFID technology. Finally, and as application contributions, we show casestudies that we designed based on our proposal, which illustrate implementations ofelements from our proposed framework. Research perspectives are finally highlighted atthe end of the manuscript.