Conception et évaluation de techniques d'interaction pour l'exploration de données complexes dans de larges espaces d'affichage
- Saidi, Houssem Eddine (2018)
Thèse de doctorat
- Type de document
- Thèse de doctorat
- Diffusion
- Accès libre
- Titre
- Conception et évaluation de techniques d'interaction pour l'exploration de données complexes dans de larges espaces d'affichage
- Auteur
- Saidi, Houssem Eddine
- Date de soutenance
- 2018-10-16
- Structure de recherche
- Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (IRIT), UMR 5505
- Discipline
- Informatique et Télécommunications
- Sujet
- Informatique
- Mots-clés en français
- Interaction Homme-Machine
- Données complexes
- Ecrans larges
- Environnements multi-surfaces
- Environnements immersifs
- Dispositif à plusieurs degrés de liberté
- Résumé en français
- Les données d'aujourd'hui deviennent de plus en plus complexes à cause de la forte croissance de leurs volumes ainsi que leur multidimensionnalité. Il devient donc nécessaire d'explorer des environnements d'affichage qui aillent au-delà du simple affichage de données offert par les moniteurs traditionnels et ce, afin de fournir une plus grande surface d'affichage ainsi que des techniques d'interaction plus performantes pour l'exploration de données. Les environnements correspondants à cette description sont les suivants : Les écrans large ; les environnements multi-écrans (EME) composés de plusieurs écrans hétérogènes spatialement distribués (moniteurs, smartphones, tablettes, table interactive ...) ; les environnements immersifs. Dans ce contexte, l'objectif de ces travaux de thèse est de concevoir et d'évaluer des solutions d'interaction originales, efficaces et adaptées à chacun des trois environnements cités précédemment. Une première contribution de nos travaux consiste en Split-focus : une interface de visualisation et d'interaction qui exploite les facilités offertes par les environnements multi-écrans dans la visualisation de données multidimensionnelles au travers d'une interface overview + multi-detail multi-écrans. Bien que plusieurs techniques d'interaction offrent plus d'une vue détaillée en simultané, le nombre optimal de vues détaillées n'a pas été étudié. Dans ce type d'interface, le nombre de vues détaillées influe grandement sur l'interaction : avoir une seule vue détaillée offre un grand espace d'affichage mais ne permet qu'une exploration séquentielle de la vue d'ensemble?; avoir plusieurs vues détaillées réduit l'espace d'affichage dans chaque vue mais permet une exploration parallèle de la vue d'ensemble. Ce travail explore le bénéfice de diviser la vue détaillée d'une interface overview + detail pour manipuler de larges graphes à travers une étude expérimentale utilisant la technique Split-focus. Split-focus est une interface overview + multi-détails permettant d'avoir une vue d'ensemble sur un grand écran et plusieurs vues détaillées (1,2 ou 4) sur une tablette. Une seconde contribution de nos travaux consiste en TDome : un dispositif d'interaction en entrée et sortie conçu pour pallier le manque de techniques d'interaction dédiées aux environnements multi- écrans. Sa base semi-sphérique lui permet d'offrir plusieurs degrés de liberté sous la forme de manipulations physiques (inclinaison, rotation, translation). Le dispositif est augmenté d'un écran tactile qui lui permet d'afficher de l'information et de détecter des entrées tactiles. La combinaison de manipulations physiques et de gestes tactiles fait de lui un dispositif robuste et augmente l'espace de gestes qu'il offre. Ceci lui permet de répondre aux multiples besoins des environnements multi-écrans tout en évitant la multiplication de dispositifs dans l'espace de travail et, notamment, la détection des écrans dans l'espace de travail, la sélection d'écrans, le transfert de données entre écrans et l'interaction avec des écrans distants. Enfin, une troisième contribution de ces travaux consiste en l'introduction d'une nouvelle approche d'interaction avec des visualisations immersives. L'approche combine 1) l'usage d'un dispositif sans-fils de type souris multi-DOF, alliant la précision inhérente à une souris, la souplesse d'utilisation du tangible et les larges capacités de contrôle propres aux dispositifs à multiples degrés de liberté et 2) l'utilisation du corps de l'utilisateur pour guider les déplacements du dispositif et exploiter ainsi la proprioception de l'utilisateur, tout en limitant la fatigue musculaire propre aux interactions en l'air. Tout au long de ce travail de recherche, les techniques d'interaction conçues ont été concrètement illustrées pour l'exploration de données de consommation énergétique dans le contexte de neOCampus, un projet de l'université Paul Sabatier qui a pour objectif d'améliorer le confort au quotidien pour la communauté universitaire tout en diminuant l'empreinte écologique des bâtiments et en réduisant les coûts de fonctionnement (fluide, eau, électricité...).
- Résumé en anglais
- Today's ever-growing data is becoming increasingly complex due to its large volume and high dimensionality: it thus becomes crucial to explore interactive visualization environments that go beyond the traditional desktop in order to provide a larger display area and offer more efficient interaction techniques to manipulate the data. The main environments fitting the aforementioned description are: large displays, i.e. an assembly of displays amounting to a single space; Multi-display Environments (MDEs), i.e. a combination of heterogeneous displays (monitors, smartphones/tablets/wearables, interactive tabletops...) spatially distributed in the environment; and immersive environments, i.e. systems where everything can be used as a display surface, without imposing any bound between displays and immersing the user within the environment. The objective of our work is to design and experiment original and efficient interaction techniques well suited for each of the previously described environments. First, we focused on the interaction with large datasets on large displays. We specifically studied simultaneous interaction with multiple regions of interest of the displayed visualization. We implemented and evaluated an extension of the traditional overview+detail interface to tackle this problem: it consists of an overview+detail interface where the overview is displayed on a large screen and multiple detailed views are displayed on a tactile tablet. The interface allows the user to have up to four detailed views of the visualization at the same time. We studied its usefulness as well as the optimal number of detailed views that can be used efficiently. Second, we designed a novel touch-enabled device, TDome, to facilitate interactions in Multi- display environments. The device is composed of a dome-like base and provides up to 6 degrees of freedom, a touchscreen and a camera that can sense the environment. Having a unique device for interaction in these environments limits the homing effect when switching from one device to another and leads to a coherent set of interactions with the MDE, contributing to a more fluid task flow, a key element in such environments. Finally, we introduced a new approach to interact in immersive environments with complex data. It is based on the use of the forearm as a physical support to assist tangible interactions with a multi- degrees of freedom device. We proposed a design space for this approach and we validated its feasibility through an experiment aimed at establishing the range, stability and comfort of gestures performed in this new paradigm. All along this research work, resulting interaction techniques and environments have been concretely illustrated for exploring energy consumption data in the context of neOCampus, a project of the University of Toulouse 3 that aims at exploring the Campus of the Future, i.e. a smart, innovative and sustainable campus.
- Numéro national de thèse
- 2018TOU30252
- Date de publication
- 2019-03-15T10:01:32
Citation bibliographique
Saidi, Houssem Eddine (2018), Conception et évaluation de techniques d'interaction pour l'exploration de données complexes dans de larges espaces d'affichage [Thèse de doctorat]