Techniques d'interaction pour environnement multi-dispositifs : application à la formation sur simulateurs ferroviaires

Interaction techniques for multi-device environments : application to railway simulation training

• Auteur / Autrice : Elio Keddisseh
• Direction : Emmanuel Dubois, Marcos Serrano
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et Télécommunications
• Date : Soutenance le 19/07/2021
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Pourang Irani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Dubois, Marcos Serrano, Pourang Irani, Stéphane Huot, Céline Coutrix, Theophanis Tsandilas
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Huot, Céline Coutrix

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation, Méthodes de

Interfaces utilisateur (informatique)

Macro-instructions (informatique)

Mots clés libres

Techniques d'interactions

Sélection de commandes

Menu

Interaction techniques

Command selection

Menu

Résumé

Ce doctorat dans le domaine de l'interaction homme-machine se concentre sur l'amélioration des techniques d'interaction de sélection des commandes dans les environnements multi dispositifs pour les applications comportant un grand nombre de commandes. Malheureusement, malgré le nombre croissant de commandes disponibles, les mécanismes pour y accéder et les exécuter n'évoluent pas autant. Par conséquent, les utilisateurs doivent parcourir des menus et des sous-menus plus vastes avant de sélectionner finalement la commande ciblée, se rappeler où trouver les commandes et passer un temps précieux à faire des allers-retours entre la tâche principale et la sélection des commandes. Grâce à une collaboration avec Oktal Sydac, un leader du marché de la simulation de formation ferroviaire, cette thèse se concentre sur deux défis résultant de l'analyse du contexte professionnel de l'entreprise 1) l'interaction avec les barres d'outils sur les ordinateurs de bureau, et 2) l'interaction avec les grands menus sur les tablettes. Nous décrivons d'abord le contexte professionnel d'Oktal Sydac, les méthodologies centrées sur l'utilisateur que nous avons utilisées pour la collecte de données, et une analyse des données recueillies. Notre analyse caractérise les contextes dans lesquels nous avons étudié la nécessité d'améliorer la découvrabilité des commandes et les performances de sélection des commandes. Le premier contexte était la préparation du scénario du monde simulé sur des ordinateurs de bureau, et le second était la supervision des élèves conducteurs à l'aide d'un dispositif mobile. Notre première contribution consiste à proposer de nouvelles techniques d'interaction pour améliorer la sélection des commandes sur les ordinateurs de bureau en tirant parti des smartphones. Avec notre solution, appelée KeyTch, nous explorons l'avantage de coupler le clavier traditionnel avec un smartphone. Nous concevons des techniques de sélection de commandes particulièrement bien adaptées à de telles configurations. Nous démontrons que notre solution améliore les temps de sélection jusqu'à 30 % par rapport à une souris ordinaire. Nous établissons également que notre solution permet de maximiser le nombre de commandes en supportant la sélection de jusqu'à 720 commandes. Dans notre deuxième contribution, nous concevons une technique d'interaction bimanuelle pour la sélection de commandes sur un appareil mobile, plus précisément une tablette. Notre objectif dans ce projet est de permettre des techniques de sélection de commandes plus efficaces sur les tablettes lors de l'interaction loin d'une configuration de bureau. Nous profitons de la prise en main de la tablette, et nous nous inspirons des traditionnels pie menus, pour concevoir des techniques de sélection de commandes basées sur les pouces, appelées BiThumbs. Notre solution explore une combinaison originale de deux pie, redessinés pour s'adapter à leur utilisation sur une tablette à deux mains et respecter la dextérité du pouce de l'utilisateur. Nos contributions sont deux solutions originales basées sur l'utilisation d'un dispositif mobile et tactile qui fournissent un support efficace de sélection de commandes. KeyTch et BiThumbs sont des techniques d'interaction complémentaires étant donné que l'une est dédiée à l'environnement de bureau tandis que la seconde est conçue pour être utilisée en dehors d'un environnement de bureau.

This PhD in the field Human-Computer Interaction focuses on enhancing command selection interaction techniques in multi-device environments for applications with a large number of commands. Unfortunately, despite the growing number of available commands, mechanisms to access and execute them are not evolving as much. As a result, users have to browse larger menus and submenus before finally selecting the targeted command, recall where to find commands, and spend precious time moving back and forth between the primary task in hand and command selection. Thanks to a collaboration with Oktal Sydac, a market leader in railway training simulation, this PhD focuses on two challenges resulting from the analysis of the professional context of the company 1) interaction with toolbars on desktop computers, and 2) interaction with large menus on tablets. We first describe the professional context of Oktal Sydac, the user-centered methodologies we used for data gathering, and an analysis of the gathered data. Our analysis characterized the contexts in which we investigated the need to improve command discoverability and command selection performance. The first context was the scenario preparation of the simulated world on desktop computers, and the second was supervising driving students using a mobile device. As a first contribution, we propose novel interaction techniques to enhance command selection on desktop computers by taking advantage of smartphones. With our solution, called KeyTch, we explore the benefit of coupling the traditional keyboard with a smartphone. We design command selection techniques particularly well suited to such setups. We demonstrate that our solution improves selection times up to 30 % in comparison to a regular mouse. We also establish that our solution allows to maximize the number of commands by supporting the selection of up to 720 commands. In our second contribution, we design a bimanual interaction technique for command selection on a mobile device, more specifically a tablet. Our goal in this project is to enable more efficient command selection techniques on tablets when interacting away from a desktop setup. We take advantage of the tablet hold, and get inspired by the traditional pie menus, so we design thumbs-based command selection techniques called BiThumbs. Our solution explores an original combination of two pie-menus, redesigned to fit their use on a two-handed tablet and complies with user's dexterity of their thumb. Our contributions are two original solutions based on the use of a mobile and tactile device that provide efficient command selection support. KeyTch and BiThumbs are complementary interaction techniques given that one is dedicated to desktop environment while the second is thought to be used away from a desktop environment.