Search

Since the emergence of tactile surfaces in recent years, the general public uses them every day for multiple tasks, such as checking email, photo manipulation, and so on. However, very few 3D applications on these devices exist, although such applications may have great potential in various fields, such as culture, architecture, or archeology. The major difficulty for such applications is to interact with a defined space in three dimensions from an interaction modality defined in two dimensions. Work in this thesis explores the association between tactile surfaces and manipulation of 3D content for the general public. The first studies were conducted to understand how the user tends to manipulate a 3D virtual object with a touch surface without imposing specific interaction techniques. Throughout knowledge gained by users, the following works are developing new interaction techniques and their evaluation., Les surfaces tactiles ayant connu un grand essor ces dernières années, le grand public les utilise quotidiennement pour de multiples tâches, telles que la consultation d'e-mail, la manipulation de photos, etc. En revanche, très peu d'applications 3D existent sur ces dispositifs, alors que de telles applications pourraient avoir un grand potentiel dans des domaines variés, telles que la culture, l'architecture, ou encore l'archéologie. La difficulté majeure pour ce type d'applications est d'interagir avec un espace défini en trois dimensions à partir d'une modalité d'interaction définie en deux dimensions. Les travaux effectués dans cette thèse explorent l'association entre surfaces tactiles et manipulation de contenu 3D pour le grand public. Les premières études ont été réalisées afin de comprendre comment l'utilisateur réagit pour manipuler un objet virtuel 3D avec une surface tactile sans lui imposer de techniques d'interaction particulières. De par les connaissances acquises sur les utilisateurs, les travaux suivants présentent l'élaboration de nouvelles techniques d'interaction ainsi que leur évaluation.

An increasing number of systems are exploiting mixed reality but to date there are no systematic methods, techniques or guidelines for the development of such systems. In bringing together contributions on a broad range of mixed reality development issues this book provides a sound theoretical foundation for a disciplined approach to mixed reality engineering. Divided into three parts: interaction design, software design and implementation, the first section covers generic and specific mixed reality design elements and provides an overview of the design method; Part 2 addresses technical solutions for interaction techniques, development tools and a global view of the mixed reality software development process. The final section contains detailed case studies to highlight the application of mixed reality in a variety of fields including aviation, architecture, emergency management, games, and healthcare.

256 pages; This thesis focuses on tangible user interfaces (TUI). The first part of this manuscript is about tangible interaction ontabletop. We first introduce TUIs and tabletops. We validate a hypothesis about the specialization of the form of the tangible objects, and conclude from that consequences on TUIs design. We propose the solution of a button box to deport some operations in the context of tabletop TUI. We present the construction and development of a transportable and lowcost tabletop TUI system that allows rapid TUI prototyping. We end pointing out the special features of user experiments of TUIs. The second part of this manuscript deals with an application case of a TUI for geoscience: GeoTUI. We start presenting the context of the geophysicists work and their need in term of new way of interaction. We present the results ofour design of a TUI for geoscience. We detail the development of our prototype. To finish, we present two user experiments we conducted to validate our design choices.; Cette thèse traite des interfaces utilisateur tangibles (TUI). La première partie de ce manuscrit concerne l'interaction tangible sur table interactive. Nous introduisons tout d'abord les TUIs et les tables interactives. Nous validons une hypothèse concernant la spécialisation de la forme des interacteurs tangibles et nous en tirons les conséquences pour la conception des TUIs. Nous proposons une solution de boîtier à boutons pour y déporter certaines opérations dans le contexte d'une TUI sur table interactive. Nous abordons la construction et le développement d'un système de tables interactives tangibles transportables et à faible coût permettant de faire du prototypage rapide de TUIs. Nous terminons en soulignant les particularités de l'évaluation expérimentale des TUIs. La seconde partie de ce manuscrit traite un cas d'application d'une TUI pour les géosciences : GeoTUI. Nous commençons par présenter le contexte métier des géophysiciens et leurs besoins en termes de nouveaux moyens d'interaction. Nous présentons les résultats de notre conception d'une TUI pour les géosciences. Nous précisons le détail du développement de notre prototype. Pour terminer, nous présentons les deux expérimentations utilisateurs qui ont été conduites pour valider nos choix de conception.

Designing the right User Interface (UI) of an Information System the first time is very unlikely to occur. Instead, UI design is recognized as a process that remains intrinsically open, iterative, and incomplete. Most designers consider hand sketches on paper as one of the most effective means to represent the first drafts of a future UI. This kind of unconstrained approach presents many advantages: sketches can be drawn at any time, it is fast to learn and quick to produce, it lets the sketcher focus on basic structural issues instead of unimportant details, and it encourages creativity. The idea of developing a computer-based tool for sketching UIs naturally emerged from these observations. Such a tool would extend the advantages provided by sketching techniques by: easy creating, deleting, updating or moving of UI elements, thus encouraging typical activities in the design process such as exploratory design, checking and revision. In this thesis, we introduce SketchiXML, a multi-platform interactive application that enable designers and end users to sketch user interfaces with different levels of fidelity and support for different contexts of use. The results of the sketching are analyzed to produce interface specifications independently of any context. These specifications are exploited to progressively produce one or several interfaces, for several contexts of use. Moreover, this tool is integrated in a complete prototyping solution that can provide effective support to most software development methodologies. (PhD in Management Sciences, option "Information Systems") -- UCL, 2007

This thesis focuses on software engineering and implementation of Human-Computer Interfaces. We study three research themes: Mobility, Groupware and Mixed Systems. Our goals are to define, to design (ergonomic and software) and to understand the use of Mobile Collaborative Mixed Systems (MCMS). The main contributions of this thesis correspond to the steps of the life cycle of an Interface. First, for the requirement phase, we define and characterize MCMS. We thus demonstrate that such systems are not a simple juxtaposition of the three themes. We also identify a new timespace taxonomy and the dynamic of links between the physical and digital worlds. Then, for the design phase, we develop a scenario-based design method in collaboration with some psychologists-ergonomists. We define a design notation in order to represent projected scenarios, which describe the use of the future Interface. Next, for the development phase, we describe an architectural model for MCMS. We adapt the PAC-Amodeus model to groupware by identifying the software treatments of contextual data (localization, orientation, etc.). Moreover, we develop three general interaction techniques on a platform dedicated to MCMS. Finally, we develop two MCMS: MAGIC, a system for archaeological excavation, and TROC, a game of exchanges. We also report the results of two series of user experimentations performed with the TROC system., Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'Interaction Homme-Machine (IHM). Nous explorons trois thèmes de recherche : les IHM sur Supports Mobiles, les Collecticiels et les Systèmes Mixtes. Dans ce cadre, nous visons à définir, concevoir (conception ergonomique et logicielle) et comprendre l'usage des systèmes mixtes collaboratifs sur supports mobiles (SMCSM). Les contributions de cette thèse couvrent le cycle de vie des interfaces. Tout d'abord, pour la phase d'analyse des besoins, nous élaborons une définition et une caractérisation des SMCSM. Nous montrons ainsi que de tels systèmes ne sont pas qu'une simple juxtaposition des trois thèmes. Nous identifions alors un nouveau découpage espace-temps et la dynamique des liens entre les mondes physique et numérique. Ensuite, pour la phase de conception ergonomique, nous développons une démarche de conception basée sur les scénarios en collaboration avec des psychologues-ergonomes. Nous définissons une notation de conception afin de représenter les scénarios projetés, qui décrivent l'utilisation de la future interface. Puis, pour la phase de conception logicielle, nous décrivons un modèle d'architecture pour les SMCSM. Nous adaptons le modèle PAC-Amodeus aux les collecticiels en explicitant les traitements informatiques des données contextuelles (localisation, orientation, etc.). De plus, nous développons trois techniques d'interaction générales sur une plate-forme matérielle dédiée aux SMCSM. Enfin, nous réalisons deux SMCSM : MAGIC, un système dédié à la fouille archéologique et TROC, un jeu d'échange. Nous rapportons les résultats de deux séries d'expériences menées avec le système TROC.

Membres du jury : Président : Mr Yves Chiaramella Rapporteur : Mme Jocelyne Nanard Rapporteur : Mr Jacques Le Maitre Examinateur : Mr Eric Lecolinet Examinateur : Mr Pierre Dumolard; Temporal data are frequently manipulated in multiple application domains (banking, clinical, geographical, etc.). Despite the diversity of techniques proposed to visualize such data, we note a lack of appropriate design approaches and methods. In this thesis, we propose an approach to visualization design and more generally to the formulation interaction techniques with temporal data. To guarantee the usability of these techniques, we focus on the characteristics of the manipulated data and user tasks. This work is multi-disciplinary and contributes to two research domains in computer science: Human-Computer Interaction and Databases. This research work contributes to the design of interactive systems for visual analysis of temporal data. In this context, we propose a taxonomy that characterizes existing visualization techniques in terms of their visualization processes. This taxonomy is based on the visualization process proposed by Chi. In collaboration with geographers, we identified a list of pertinent user tasks in terms of temporal data manipulation. Based on this list, we designed and implemented five interaction techniques adapted to the identified user tasks. We integrated these techniques to implement INVEST (Interactive Visualization and Explorative System of Temporal data) which is a multi-technique framework for visual analysis of temporal data. Each technique is a view of the same data space. INVEST implements a tool for selecting suitable techniques according to given user tasks; Les données temporelles sont fréquemment manipulées dans plusieurs domaines d'application (bancaire, clinique, géographique, etc.). Malgré la diversité des techniques proposées pour visualiser ce type de données, nous constatons un manque d'approches et de méthodes de conception. Dans cette thèse, nous proposons une approche de conception de techniques de visualisation et plus généralement d'interaction avec des espaces de données temporelles. Pour garantir l'utilisabilité de ces techniques, nous proposons de prendre en compte les caractéristiques des données manipulées et les tâches utilisateur, nous situant ainsi à la jonction de deux domaines de l'informatique : les Bases de Données et les Interfaces Homme-Machine. Ce travail contribue donc à la conception de systèmes interactifs pour l'analyse visuelle de données temporelles. Dans ce contexte, nous proposons une taxonomie qui organise les travaux existants de visualisation de données temporelles selon leur processus de visualisation. Cette taxonomie est construite à partir du processus de visualisation proposé par Chi. En collaboration avec des utilisateurs géographes, nous avons identifié une liste de tâches utilisateur pertinentes pour la manipulation de données temporelles. A partir de cette liste, nous avons conçu et implémenté cinq techniques d'interaction adaptées aux tâches identifiées. Nous avons intégré ces techniques pour développer INVEST (Interactive Visualization and Explorative System of Temporal data) qui est une plate-forme multi-techniques pour l'analyse visuelle de données temporelles. Chaque technique de visualisation est une vue du même espace de données. INVEST inclut un moteur de sélection de techniques de visualisation en fonction des tâches utilisateur spécifiées.

My work belongs to the Human-Computer Interaction research field and contributes to the field of multi-user interactive applications or groupware applications engineering. The software design and development of a groupware application raise specific problems more complex than those raised by single-user interactive applications. For example, in a groupware application, it is necessary (i) to manage multiple sources of events which generate concurrency situations, (ii) to face new technological constraints raised by networks and (iii) to take into account new kinds of human factors such as privacy. This complexity of development shows the importance of tools such as architectural models or software toolkits and infrastructures for groupware. In this context, the main contributions of this thesis are an architectural model for groupware applications, the Clover architecture model, and a generic platform, the Clover platform, for the development of groupware applications centered on group activity. The Clover model, which defines three classes of services that a groupware application may support (production, communication and coordination), serves as a conceptual guide to design our architectural model and our platform. Most of the work done focuses on technical solutions such as merging and versioning. Our approach is complementary since we focus on group activity. Our requirements are to offer functionnalities of a high level of abstraction centered on group activity (vs technical solutions) and covering the three functional spaces defined by the Clover model. The study of a set of existing development tools shows that most of them focus only on coordination.We show the limit of the latter approach based on coordination. The CoVitesse system, a groupware application that enables collaborative navigation on the WWW, and a shared whiteboard have been developed with this platform as illustrative examples., Mes travaux appartiennent au domaine de l'Interaction Homme-Machine et contribuent à l'ingénierie des systèmes interactifs multi-utilisateurs ou collecticiels. La conception et la réalisation logicielles d'un collecticiel soulèvent des problèmes propres à ce type de systèmes interactifs, plus complexes que les systèmes mono-utilisateur. Par exemple, il convient de gérer des sources d'événements différentes impliquant un phénomène de concurrence, de prendre en compte des nouvelles contraintes technologiques induites par les réseaux informatiques et de vérifier des nouvelles propriétés ergonomiques telles que le protection de la vie privée. Face à la complexité de réalisation logicielle, il est donc crucial de disposer d'outils telles que des modèles d'architecture logicielle et des plates-formes de développement. Dans ce contexte, les contributions de ma thèse sont un modèle d'architecture pour les collecticiels et une infrastructure générique, la plate-forme Clover, pour le développement des collecticiels centré sur l'humain. Le modèle du trèfle, décrivant la couverture fonctionnelle d'un collecticiel (production, communication et coordination), a été retenu comme guide conceptuel pour l'élaboration de ce modèle d'architecture et de cette infrastructure. Une large majorité des travaux se sont concentrés sur la résolution de problèmes techniques tels que la fusion de données. L'approche retenue est complémentaire puisque centrée sur l'activité de groupe. Les requis retenus sont : offrir un niveau d'abstraction centré sur l'activité de groupe, opposé à centré sur la technique, et offrir une couverture fonctionnelle générique, couvrant tous les espaces du modèle du trèfle. L'étude d'un ensemble d'outils de développement a permis de montrer que les plates-formes de haut niveau d'abstraction n'offraient que des services de coordination, dont j'ai montré les limitations. Le système CoVitesse, logiciel de navigation collaborative sur le WWW, et un système de tableau blanc partagé ont été développés pour illustrer cette infrastructure.

The multi-disciplinary work of this thesis results in its contributing to two research domains: Human-Computer Interaction (HCI), in particular Augmented Reality (AR), and Computer Assisted Medical Intervention (CAMI), a concrete application domain of AR. The contribution is twofold: on the one hand, it enriches the HCI design concepts and methods of AR by adopting a task centered point of view; on the other hand it improves the clinical usability of CAMI systems. Merging real and virtual worlds opens a wide range of possibilities for the design of AR systems, such as CAMI systems. However, there is currently no consensus either on a precise definition of AR or on a design space. Within this context, we have identified intrinsic characteristics of AR systems and then developed a classification space. In order to gain an understanding of the duality of interaction, (users interacting with part of the real world and simultaneously with part of the virtual world) we have developed the ASUR notation that describes the interaction. ASUR identifies entities involved in the system, in particular the adapters. The adapters constitute one type of ASUR component, which establishes a bridge between the real and virtual worlds. The notation ASUR constitutes the basis of our ergonomic and software design method for AR systems. Our ergonomic design method is grounded on the translation of ergonomic properties in terms of ASUR, while our software design method is based on the specialization of the PAC-Amodeus software architecture model for AR systems. In collaboration with a surgeon, we have applied and tested our methodological results on a cardiac surgery application, CASPER. It provides the surgeon with on-screen guidance information while performing a pericardial puncture. A new version of CASPER has been designed that implements a see-through head-mounted display, which enables the perception of the guidance information superimposed on the patient.; Les travaux pluridisciplinaires de cette thèse, contribuent à deux domaines : les Interfaces Homme-Machine (IHM), en particulier la Réalité Augmentée (RA), et les Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur (GMCAO), domaine concret de mise en oeuvre de la RA. La contribution est double : d'une part elle enrichit et organise les concepts d'IHM pour la RA en adoptant un point de vue centré sur la tâche, et d'autre part elle améliore l'utilisabilité par les cliniciens des systèmes de GMCAO. La fusion du monde réel et du monde virtuel ouvre des voies nouvelles pour la conception de systèmes de RA, comme les systèmes de GMCAO. Mais les limites sont mal cernées. Dans ce contexte, nous avons identifié des caractéristiques intrinsèques des systèmes de RA et établi un espace taxinomique. Afin de caractériser plus finement la dualité de l'interaction (Utilisateur-Monde Réel et Utilisateur-Monde Virtuel), nous avons défini la notation ASUR. Pour décrire l'interaction, ASUR identifie les entités intervenant dans le système, en particulier les adaptateurs, composants ASUR réalisant le lien entre les deux mondes. L'utilisation d'ASUR, par ces aspects descriptifs, taxinomiques et conceptuels constitue la base de notre démarche de conception ergonomique et logicielle de systèmes de RA. Cette démarche se fonde en outre sur l'étude de propriétés ergonomiques au sein de la description ASUR d'un système et sur l'adaptation du modèle d'architecture PAC-Amodeus aux systèmes de RA. En collaboration avec le chirurgien, nous avons appliqué et testé nos résultats méthodologiques sur une application concrète de chirurgie cardiaque. Cette application, CASPER, assiste le chirurgien lors de la réalisation d'une ponction péricardique, en lui procurant des informations de guidage du geste clinique sur un écran. Une re-conception de CASPER nous a amené à implémenter un casque semi-transparent permettant de visualiser ces informations directement sur le patient.

The multi-disciplinary work of this thesis results in its contributing to two research domains: Human-Computer Interaction (HCI), in particular Augmented Reality (AR), and Computer Assisted Medical Intervention (CAMI), a concrete application domain of AR. The contribution is twofold: on the one hand, it enriches the HCI design concepts and methods of AR by adopting a task centered point of view; on the other hand it improves the clinical usability of CAMI systems. Merging real and virtual worlds opens a wide range of possibilities for the design of AR systems, such as CAMI systems. However, there is currently no consensus either on a precise definition of AR or on a design space. Within this context, we have identified intrinsic characteristics of AR systems and then developed a classification space. In order to gain an understanding of the duality of interaction, (users interacting with part of the real world and simultaneously with part of the virtual world) we have developed the ASUR notation that describes the interaction. ASUR identifies entities involved in the system, in particular the adapters. The adapters constitute one type of ASUR component, which establishes a bridge between the real and virtual worlds. The notation ASUR constitutes the basis of our ergonomic and software design method for AR systems. Our ergonomic design method is grounded on the translation of ergonomic properties in terms of ASUR, while our software design method is based on the specialization of the PAC-Amodeus software architecture model for AR systems. In collaboration with a surgeon, we have applied and tested our methodological results on a cardiac surgery application, CASPER. It provides the surgeon with on-screen guidance information while performing a pericardial puncture. A new version of CASPER has been designed that implements a see-through head-mounted display, which enables the perception of the guidance information superimposed on the patient., Les travaux pluridisciplinaires de cette thèse, contribuent à deux domaines : les Interfaces Homme-Machine (IHM), en particulier la Réalité Augmentée (RA), et les Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur (GMCAO), domaine concret de mise en oeuvre de la RA. La contribution est double : d'une part elle enrichit et organise les concepts d'IHM pour la RA en adoptant un point de vue centré sur la tâche, et d'autre part elle améliore l'utilisabilité par les cliniciens des systèmes de GMCAO. La fusion du monde réel et du monde virtuel ouvre des voies nouvelles pour la conception de systèmes de RA, comme les systèmes de GMCAO. Mais les limites sont mal cernées. Dans ce contexte, nous avons identifié des caractéristiques intrinsèques des systèmes de RA et établi un espace taxinomique. Afin de caractériser plus finement la dualité de l'interaction (Utilisateur-Monde Réel et Utilisateur-Monde Virtuel), nous avons défini la notation ASUR. Pour décrire l'interaction, ASUR identifie les entités intervenant dans le système, en particulier les adaptateurs, composants ASUR réalisant le lien entre les deux mondes. L'utilisation d'ASUR, par ces aspects descriptifs, taxinomiques et conceptuels constitue la base de notre démarche de conception ergonomique et logicielle de systèmes de RA. Cette démarche se fonde en outre sur l'étude de propriétés ergonomiques au sein de la description ASUR d'un système et sur l'adaptation du modèle d'architecture PAC-Amodeus aux systèmes de RA. En collaboration avec le chirurgien, nous avons appliqué et testé nos résultats méthodologiques sur une application concrète de chirurgie cardiaque. Cette application, CASPER, assiste le chirurgien lors de la réalisation d'une ponction péricardique, en lui procurant des informations de guidage du geste clinique sur un écran. Une re-conception de CASPER nous a amené à implémenter un casque semi-transparent permettant de visualiser ces informations directement sur le patient.

Computer-based emotion recognition is a growing field which develops new needs in terms of software modeling and integration of existing models. This thesis describes a conceptual framework for designing emotionally-aware interactive software. Our approach is based upon conceptual results from the field of multimodal interaction: we redefine the concepts of modality and multimodality within the frame of passive emotion recognition. We then describe a component-based conceptual model relying on this redefinition. The emotion branch facilitates the design, development and maintenance of emotionally-aware systems. A multimodal, interactive, gesture-based emotion recognition software based on the emotion branch was developed. This system was integrated within an augmented reality system to augment a ballet dance show according to the dancer's expressed emotions., La reconnaissance d'émotions est un domaine jeune mais dont la maturité grandissante implique de nouveaux besoins en termes de modélisation et d'intégration dans des modèles existants. Ce travail de thèse expose un modèle conceptuel pour la conception d'applications interactives sensibles aux émotions de l'utilisateur. Notre approche se fonde sur les résultats conceptuels issus de l'interaction multimodale: nous redéfinissons les concepts de modalité et de multimodalité dans le cadre de la reconnaissance passive d'émotions. Nous décrivons ensuite un modèle conceptuel à base de composants logiciels s'appuyant sur cette redéfinition: la branche émotion, facilitant la conception, le développement et le maintien d'applications reconnaissant l'émotion de l'utilisateur. Une application multimodale de reconnaissance d'émotions par la gestuelle a été développée selon le modèle de la branche émotion et intégrée dans un système d'augmentation de spectacle de ballet sensible aux émotions d'un danseur.

Jean Caelen (président) Michel Beaudoin-Lafon (rapporteur) Michel Riveill (rapporteur) Joëlle Coutaz (examinateur) Nicholas Graham (examinateur) Daniel Salber (examinateur); My work belongs to the Human-Computer Interaction research field and contributes to the field of multi-user interactive applications or groupware applications engineering. The software design and development of a groupware application raise specific problems more complex than those raised by single-user interactive applications. For example, in a groupware application, it is necessary (i) to manage multiple sources of events which generate concurrency situations, (ii) to face new technological constraints raised by networks and (iii) to take into account new kinds of human factors such as privacy. This complexity of development shows the importance of tools such as architectural models or software toolkits and infrastructures for groupware. In this context, the main contributions of this thesis are an architectural model for groupware applications, the Clover architecture model, and a generic platform, the Clover platform, for the development of groupware applications centered on group activity. The Clover model, which defines three classes of services that a groupware application may support (production, communication and coordination), serves as a conceptual guide to design our architectural model and our platform. Most of the work done focuses on technical solutions such as merging and versioning. Our approach is complementary since we focus on group activity. Our requirements are to offer functionnalities of a high level of abstraction centered on group activity (vs technical solutions) and covering the three functional spaces defined by the Clover model. The study of a set of existing development tools shows that most of them focus only on coordination.We show the limit of the latter approach based on coordination. The CoVitesse system, a groupware application that enables collaborative navigation on the WWW, and a shared whiteboard have been developed with this platform as illustrative examples.; Mes travaux appartiennent au domaine de l'Interaction Homme-Machine et contribuent à l'ingénierie des systèmes interactifs multi-utilisateurs ou collecticiels. La conception et la réalisation logicielles d'un collecticiel soulèvent des problèmes propres à ce type de systèmes interactifs, plus complexes que les systèmes mono-utilisateur. Par exemple, il convient de gérer des sources d'événements différentes impliquant un phénomène de concurrence, de prendre en compte des nouvelles contraintes technologiques induites par les réseaux informatiques et de vérifier des nouvelles propriétés ergonomiques telles que le protection de la vie privée. Face à la complexité de réalisation logicielle, il est donc crucial de disposer d'outils telles que des modèles d'architecture logicielle et des plates-formes de développement. Dans ce contexte, les contributions de ma thèse sont un modèle d'architecture pour les collecticiels et une infrastructure générique, la plate-forme Clover, pour le développement des collecticiels centré sur l'humain. Le modèle du trèfle, décrivant la couverture fonctionnelle d'un collecticiel (production, communication et coordination), a été retenu comme guide conceptuel pour l'élaboration de ce modèle d'architecture et de cette infrastructure. Une large majorité des travaux se sont concentrés sur la résolution de problèmes techniques tels que la fusion de données. L'approche retenue est complémentaire puisque centrée sur l'activité de groupe. Les requis retenus sont : offrir un niveau d'abstraction centré sur l'activité de groupe, opposé à centré sur la technique, et offrir une couverture fonctionnelle générique, couvrant tous les espaces du modèle du trèfle. L'étude d'un ensemble d'outils de développement a permis de montrer que les plates-formes de haut niveau d'abstraction n'offraient que des services de coordination, dont j'ai montré les limitations. Le système CoVitesse, logiciel de navigation collaborative sur le WWW, et un système de tableau blanc partagé ont été développés pour illustrer cette infrastructure.

Most of our waking hours are now spent staring at a screen. While the advances in touch screens have enabled a more expressive interaction space with our devices, by using our fingers to interact with digital content, what we see and manipulate on screen is still being kept away from us, locked behind a glassy surface. The range of capabilities of the human senses is much richer than what screens can currently offer. In order to be sustainable in the future, interaction with the digital world should leverage these human capabilities instead of letting them atrophy. One way to provide richer interaction and visualization modalities is to rely on the physical world itself as a host for digital content. Spatial Augmented Reality provides a technical mean towards this idea, by using projectors to shed digitally controlled light onto real-world objects to augment them and their environment with features and content. This paves the way to a future where everyday objects will be embedded with rich and expressive capabilities, while still being anchored in the real world. In this thesis, we are interested in two main aspects related to these tangible augmented objects. In a first time, we are raising the question on how to interact with digital content when it is hosted on physical objects. As a basis for our investigation, we studied interaction modalities that leverage traditional input and output devices found in a typical desktop environment. Our rationale for this approach is to leverage the experience of users with traditional digital tools – tools which researchers and developers spent decades to make simpler and more efficient to use – while at the same time steering towards a physically enriched interaction space. In a second time, we go beyond theinteraction with the digital content of augmented objects and reflect on their potential as a humane medium support. We investigate how these augmented artifacts, combined with physiological computing, can be used to raise our awareness of the processes of our own bodies and minds and, eventually, foster introspection activities. This took the form of two different projects where we used tangible avatars to let users explore and customize real-time physiological feedback of their own inner states., La plupart des métiers du travail de l’information requièrent maintenant de passer la majeure partie de nos journée devant un écran. Ceci s’ajoute au temps déjà consacré à ce médium dans nos temps libres pour le divertissement et la communication, que ce soit en utilisant des téléphones intelligents, tablettes ou ordinateurs. Alors que les avancées technologiques dans le domaine des écrans tactiles nous ont permis d’interagir avec ces appareils de manière plus expressive, par exemple en utilisant nos doigts pour interagir directement avec le contenu numérique, ce que nous voyons et manipulons sur écran reste “intouchable” ; nos doigts ne pouvant pénétrer la surface de l’écran pour toucher le contenu numérique qui se trouve derrière. Pour que l’interaction avec le monde numérique soit écologique dans le futur, elle doit mettre à profit l’ensemble des différentes capacités de l’humain au lieu de ne se concentrer que sur certaines d’entre elles (comme le toucher et la vision), laissant les autres sens s’atrophier. Une façon de considérer le problème est d’utiliser le monde réel physique comme support pour le monde numérique, permettant d’imaginer un futur où les objets du quotidien auront de riches et expressives fonctions numériques, tout en étant ancrés dans le monde réel. La réalité augmentée spatiale est une modalité permettant d’aller dans cette direction. Cette thèse s’intéresse principalement à deux aspects en lien avec ces objets tangibles augmentés. Dans un premier temps, nous soulevons la question de comment interagir avec du contenu numérique lorsqu’il est supporté par des objets physiques. Comme point de départ de notre investigation, nous avons étudié différentes modalités qui utilisent des dispositifs d’entrée/sortie typiquement retrouvés dans un environnement de bureau. Cette approche est justifiée par le désir d’utiliser au maximum l’expérience que les utilisateurs ont déjà acquise avec leurs outils numériques tout en se dirigeant vers un espace d’interaction comprenant des éléments physiques. Dans un second temps, nous sommes allés au delà du thème de l’interaction avec le contenu numérique pour se questionner sur le potentiel des objets tangibles augmentés comme support pour un médium plus humain. Nous avons investigué comment ces artéfacts augmentés, combinés à différents capteurs physiologiques, pourraient permettre d’améliorer notre conscience des processus internes de notre corps et de notre esprit, pour éventuellement favoriser l’introspection. Cette partie a pris la forme de deux projets où un avatar tangible a été proposé pour laisser les utilisateurs explorer et personnaliser le retour d’information sur leurs propres états internes en temps réel.