Etude de l'infuence de la séparation des degrés de liberté pour la manipulation 3-D à l'aide de surfaces tactiles multipoints

Study of the influence of the separation of degrees of freedom for 3-D manipulation using multitouch displays

• Auteur / Autrice : Anthony Martinet
• Direction : Laurent Grisoni, Géry Casiez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 03/10/2011
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique fondamentale de Lille (2002-2014)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Terminaux (informatique)

Interfaces graphiques (informatique)

Réalité virtuelle

Systèmes homme-machine

Mots clés libres

Écrans tactiles

Manipulation 3-D

Degrés de liberté

Résumé

Inventées au milieu des années 1980, nous assistons actuellement au développement à grande échelle des interfaces tactiles multipoints. Par comparaison avec la souris, les écrans multipoints nécessitent un nouveau processus d'étude afin de comprendre les changements apportés par cette technologie. Le travail déjà effectué avec d'autres périphériques d'entrée doit être repris à zéro afin de formuler de nouvelles théories pour la création d'interfaces tactiles multipoints. La manipulation à trois dimensions (3-D) d'un objet nécessite le contrôle de six degrés de liberté. Trois sont responsables de la position de l'objet et trois contrôlent son orientation. Dans ce mémoire, nous nous focalisons sur la manipulation 3-D d'un objet à l'aide de surfaces tactiles multipoints. Plus précisément, nous avons étudié le lien entre le périphérique d'entrée (ici la surface multipoint) et la tâche à effectuer (ici la manipulation 3-D). En premier lieu, nous avons introduit une taxonomie pour la représentation des techniques d'interaction 3-D spécifiques aux écrans multipoints. Cette taxonomie nous a permis de mettre en avant l'influence des stratégies de conception des techniques en termes d'intégration de degrés de liberté. Par la suite, nous avons mené une étude concernant les techniques d'interactions permettant le positionnement 3-D d'un objet. Nous avons présenté deux nouvelles techniques, tirant profit des capacités offertes par les écrans multipoints. L'évaluation de ces techniques nous révéla des conclusions quant à la coordination de l'utilisateur dans la réalisation de la tâche. Enfin, nous avons introduit une nouvelle technique d'interaction de manipulation 3-D. Cette technique a été évaluée plus rapide que les techniques existantes et nous avons pu déterminer les raisons expliquant cette performance accrue. Ces travaux, qui s'intéressent à la coordination de l'utilisateur lors de la réalisation de tâches 3-D à l'aide de surfaces multipoints, recommandent une approche favorisant la séparation des degrés de liberté, dans le but de pouvoir paralléliser les actions de l'utilisateur afin de tirer profit de la bande passante d'entrée plus importante offerte par les écrans multipoints.

Invented in the mid-1980s, we are currently witnessing large-scale development of multitouch interfaces. Compared with the traditional mouse, multitouch displays require rethinking from scratch interaction techniques in order to understand the changes brought by this technology and formulate new theories. Manipulating three-dimensional (3-D) objects require the control of six degrees of freedom. Three are responsible for the object's position and three control the orientation. In this work, we focused on 3-D manipulation of an object using multitouch displays. Specifically, we studied the relationship between the input device (the multitouch display) and the task (3-D manipulation). First, we introduced a taxonomy for the representation of 3-D interaction techniques specific to multitouch displays. This taxonomy allowed us to highlight the influence of design strategies in terms of integration of degrees of freedom.Subsequently, we conducted a study of interaction techniques for 3-D positioning of an object. We presented two new techniques, which take advantage of capabilities offered by multitouch displays. The evaluation of these techniques revealed us results regarding the user coordination in realizing the task. Finally, we introduced a new interaction technique to handle 3-D manipulation. This technique was evaluated faster than existing techniques and we were able to determine the reasons for the improved performance.This work, which focus on the user coordination when using multitouch displays to perform 3-D tasks, recommend an approach that favors the separation of degrees of freedom, in order to parallelize the user actions so as to take advantage of the extra input bandwidth offered by this type of input devices.