La réalité mixte permet d'associer des contenus numériques aux éléments physiques de l'environnement : les données peuvent ainsi être affichées directement auprès des objets auxquels elles se rapportent, et ces mêmes objets peuvent servir de supports tangibles pour interagir avec elles. De nombreuses activités exploitant ces environnements, telles que la gestion de crise ou l'aménagement urbain, reposent sur des volumes croissants de données intrinsèquement liées à un contexte géographique. Des maquettes physiques sont alors couramment utilisées pour représenter ce contexte, chaque bâtiment devenant un référent physique auquel associer des données.
Cependant, afficher de nombreuses données autour d'une maquette comportant de multiples référents rend difficile l'identification et la localisation des informations correspondantes. Par ailleurs, interagir avec ces contenus repose principalement sur des gestes en l'air, peu adaptés à un grand nombre de commandes. Une alternative prometteuse consiste à exploiter de manière opportuniste les objets du quotidien déjà présents dans l'environnement comme supports d'interaction tangibles ; se pose alors la question de la répartition d'un grand nombre de commandes sur leurs surfaces.
Cette thèse étudie ainsi le placement spatial de contenus numériques dans l'environnement physique, en s'intéressant à deux situations complémentaires : la visualisation située de données associées à de multiples référents physiques et l'interaction située avec de nombreux widgets répartis sur des objets du quotidien.
Dans le cadre de notre premier projet, nous avons exploré le placement de multiples fenêtres virtuelles autour d'une maquette urbaine physique. Nous avons conçu un cadre de conception regroupant différentes stratégies de disposition des fenêtres et de liaison entre les données numériques et leurs référents physiques, que nous avons comparées au travers de trois études afin de mesurer leur influence sur la recherche d'informations. Nos résultats apportent de nouveaux éclairages sur les combinaisons de dispositions et de liens les plus adaptées, en termes de performances, de charge cognitive et de préférences des utilisateurs. Ces contributions ont notamment été illustrées par leur transfert dans deux contextes applicatifs : la gestion de crise et le monitoring de données.
Dans le cadre de notre second projet, nous nous sommes intéressés à la façon d'interagir avec le contenu numérique, et plus particulièrement à la répartition de multiples widgets interactifs à la surface d'objets physiques du quotidien. Nous avons mené un atelier de conception afin d'identifier les critères majeurs pouvant influencer le placement de widgets à la surface de l'objet, critères que nous avons ensuite structurés dans un cadre de conception regroupant l'ensemble des dimensions identifiées. Nous avons ensuite conduit une étude auprès d'utilisateurs portant sur un sous-ensemble de ces dimensions, dans le cadre d'une tâche de sélection de widgets comparant, pour différentes formes d'objets, trois distributions de widgets à leur surface. Nos résultats montrent que les objets du quotidien peuvent accueillir de nombreux widgets et mettent en évidence des stratégies de répartition efficaces sur les surfaces de ces objets portables.
Enfin, nous concluons cette thèse en dégageant des perspectives à court, moyen et long terme, qui inscrivent nos travaux dans des recherches futures portant sur la gestion d'autres formes d'occultation ainsi que sur l'extension de nos approches aux environnements collaboratifs multi-utilisateurs. |
Mixed reality makes it possible to associate digital content with physical elements of the environment: data can thus be displayed directly alongside the objects to which they relate, while these same objects can serve as tangible supports for interacting with them. Many activities that make use of such environments, such as crisis management or urban planning, rely on growing volumes of data that are intrinsically tied to a geographical context. Physical models are therefore commonly used to represent this context, with each building becoming a physical referent to which data can be associated.
However, displaying numerous data items around a model containing multiple physical referents makes it difficult to identify and locate the corresponding information. Moreover, interaction with such content primarily relies on mid-air gestures, which are poorly suited to supporting a large number of commands. A promising alternative is to opportunistically leverage everyday objects already present in the environment as tangible interaction surfaces; this, in turn, raises the question of how to distribute a large number of commands across their surfaces.
This thesis therefore investigates the spatial placement of digital content within the physical environment, focusing on two complementary situations: situated visualization of data associated with multiple physical referents, and situated interaction with numerous widgets distributed across everyday objects.
In our first project, we explored the placement of multiple virtual windows around a physical urban model. We designed a design space encompassing different window layout strategies and techniques for linking digital data to their physical referents, which we compared through three studies to assess their influence on information search. Our results provide new insights into the most suitable combinations of layouts and links in terms of performance, cognitive workload, and user preferences. These contributions were further illustrated through their application in two contexts: crisis management and data monitoring.
In our second project, we focused on interaction with digital content, and more specifically on the distribution of multiple interactive widgets across the surfaces of everyday physical objects. We conducted a design workshop to identify the main factors that may influence widget placement on an object, which we subsequently organized into a design space encompassing all identified dimensions. We then conducted a user study examining a subset of these dimensions through a widget selection task, comparing three widget distributions across the surfaces of objects with different shapes. Our results show that everyday objects can accommodate numerous widgets and highlight effective strategies for distributing them across the surfaces of handheld objects.
Finally, we conclude this thesis by outlining short-, medium-, and long-term perspectives, positioning our work within future research on the management of other forms of occlusion and the extension of our approaches to collaborative multi-user environments.
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