La théorie de l IHM: l humain. Interaction Hommes Machines 2 ème partie. La théorie de l IHM: l humain. La théorie de l IHM: l humain

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1 Interaction Hommes Machines 2 ème partie Patrick.Roth@adm.unige.ch Modélisation de l'ihm (Hewett, 92) Processeur humain (Card, 83) Conceptualise de manière simplifiée le processus humain lors d une phase interactive avec un système informatique Sous-systèmes : sensoriel, moteur, cognitif Sensoriel : vision, ouïe, haptique, Moteur Cognitif : mémoire à long et court terme, modèle mental, Modèle de processeur humain (Card, 83)

2 Physiologie Éléments de base : Cornée : principale structure oculaire jouant un rôle dans la réfraction de la lumière Cristallin : responsable de la convergence et de la divergence de la lumière Pupille : commande l entrée de la lumière dans l oeil Rétine : membrane tapissant le fond de l œil et renfermant les structures qui reçoivent et transmettent les signaux visuels Nerf optique : nerf qui transmet les signaux visuels de l œil au cerveau Pupille Schéma physiologique de l oeil Perception visuelle Réception d un stimuli lumineux Conversion de la lumière en signal électrique Analyse du signal par le cerveau Interprétation de l information Acuité visuelle Mesure de l angle entre l œil et 2 points situés à 5 mètres et pouvant être perçu séparément. 5 mètres

3 Propriétés relatives à la vision Couleur (HSB, RGB), Luminance Principes de Gestalt Forme, orientation, taille, position Mouvement, profondeur Proximité Similarité Principes de Gestalt Principes de Gestalt Continuité Symétrie Fermeture

4 Les illusions Les illusions Muller-Lyon Ponzo Les illusions Les illusions

5 Système sensoriel : audition Physiologie Lecture Plus importante activité cognitive en IHM Perception et analyse du texte écrit Comment cela marche? Perception des formes (caractères, mots) Décodage des formes Traduction dans un langage de représentation interne Analyse syntaxique et sémantique L oreille se compose de trois parties : Oreille externe : structure de protection et de résonance Oreille moyenne : cavité reliant le tympan à la cochlée Oreille interne : composée principalement par le canal cochléaire Vitesse de lecture: 250 mots/minute Système sensoriel : audition Physique Schéma physiologique du système auditif Provoqué par la propagation d'une vibration mécanique du milieu Vibration mécanique caractérisée par un déplacement local a(t) du milieu de propagation et par la pression acoustique p(t)

6 Système sensoriel : audition Perception Un son se définit par : timbre : forme de l'onde intensité (volume) : hauteur de l onde. Plus cette amplitude est élevée et plus le son est fort hauteur : fréquence du timbre. Plus la fréquence est élevée et plus le son est haut Un son pur est produit par une vibration sonore de type sinusoïdale Un son complexe de fréquence f correspond à la somme de plusieurs sons purs Timbre Intensité Hauteur Ton complexe Système sensoriel : audition Perception de scènes auditives (Bregman, 90) But : explique les phénomènes permettant l extraction d informations significatives (i.e., quoi, ou) d événements sonores (cocktail party) Principe : Stream auditif : un auditeur segmente une scène auditive en streams Deux fonctions sont à la base de cette segmentation Regroupement : fusion de plusieurs séquences entre elles Ségrégation : découpage d une séquence sonore Les streams son ensuite associé aux objets Système sensoriel : audition Les Illusions

7 Système sensoriel : audition Audition spatiale Théorie traitant de la localisation spatiale de sources sonores La position d une source sonore par rapport à l auditeur est spécifiée par les attributs {" a, " e, d} # " a : azimut déterminée par la Différence Interaurale en Temps (DIT) et en Phase (DIP) # " e : élévation déterminée par la physionomie de la pinna de l auditeur # d : distance obtenue par trois facteurs (i.e., intensité, réverbération, modifications spectrales) S(t) d " " a e Localisation spatiale Localisation azimutale Head-Related Transfer Functions (HRTF) Simulation : la source sonore S(t) est filtrée par une paire d HRTFs (gauche et droite) S L ({" a, " e, d},t) = H L,"a,"e,d ( ) * S(t) S R ({" a, " e, d},t) = H R,"a,"e,d ( ) * S(t) Objectif : représenter auditivement des objets graphiques en fonction de leur morphologie Système sensoriel : haptique Également appelé canal tactilo-propriokinesthésique Se compose de deux canaux complémentaires : Tactile : responsable strictement de la variation des stimuli cutanés Kinesthésique : agit exclusivement sur la perception des mouvements du bras, de l avant-bras et de la main

8 Système sensoriel : haptique Sens tactile réponse à un seuil de faible intensité provoqué par nos mécanorécepteurs qui transmettent par la suite un signal électrique aux nerfs sensitifs Catégories de mécanorécepteurs : adaptation rapide et adaptation lente Structure des récepteurs tactiles Système sensoriel : haptique Sens kinesthésique réponse à une extension provoquée par nos muscles et tendons, captée par nos récepteurs sensorielles situés entre les articulations Récepteurs : corpuscules de Pacini et Ruffini, terminaisons nerveuses libres Résolution (erreur) Récepteurs sensitifs (Auerbach) compression or stretching of the receptor capsules changes the amplitude of the receptor potential discharge that is subsequently interpreted be the central nervous system as position

9 Système sensoriel : haptique Sens kinesthésique Mesure de la force exercée par nos muscles et nos tendons Récepteurs : Appareil de Golgi : mesure la tension aux muscles Fuseaux neuromusculaires : mesure le taux d extension et de contraction de nos muscles Appareil physiologique mesurant la force Système sensori-moteur Responsable du contrôle des postures, des mouvements ainsi des forces exercées sur les objets Essentiels pour exercer des tâches d explorations et de manipulations d objets Exploration : extraction d information relatives aux propriétés d un objet (forme, texture, etc.) Manipulation : interaction manuelle sur un objet (déplacement, déformation, etc.) Modèle de processeur humain (Card, 83)

10 Système sensori-moteur Nature de la manipulation : dépend de l effort exercé sur l objet L effort exercé dépend de : Genre : homme, femme Nature de la saisie : orientée effort ou précision Autres facteurs : âges, handicap Effort maximal de saisie (An et al., 84) Classification des géométries de saisies (Cutkosky et Howe, 90) Système sensori-moteur BOEING Modèle de processeur humain (Card, 83)

11 Système cognitif Système cognitif Ensemble des activités par lesquelles un individu résout les différences entre la vue intériorisée d'un environnement et ce qui est actuellement perceptible du même environnement (Zmud, 79) Fonctions : mémorisation, compréhension, raisonnement Cognition Attention Stimuli Encodage Comparaison Sélection de la réponse Processus de réponse Réponse Stimuli Encodage Comparaison Sélection de la réponse Processus de réponse Réponse Mémoire Processus de traitement de l information (Lindsay et Norman, 77) Processus de traitement de l information (Barber, 88)

12 Système cognitif : mémoire Système cognitif : mémoire Stimuli Mémoire de travail Mémoire sensorielle Acoustique Haptique Attention Mémoire à court terme Apprentissage Récupération Structure hiérarchique de la mémoire Mémoire à long terme Mémoire sensorielle : reçoit pour une période limitée (~ 10 ms) les stimulus en provenance de nos sens (mémoire iconique, échoïque et haptique) Mémoire à court terme : stocke l information temporairement pour y subir une série de traitements (i.e., sélection, mémorisation, récupération) Temps d accès: 70 ms Capacité : 7 +/- 2 mnènes Système cognitif : mémoire Système cognitif : mémoire Mémoire à long terme : stocke et récupère les informations de façon permanente Temps d accès : 1/10 secondes Capacité : illimitée Types de mémoires Épisodique : mémorisation séquentielle d événements Sémantique : mémorisation structurée de faits, concepts et connaissances Mécanisme de stockage : répétition, association

13 property animal breath Système cognitif : raisonnement type have skin Principe : création de nouveaux symboles/images à partir des symboles/images existants property fly have feather predator bird type eagle type type fish chicken Réseau sémantique swim shark dangerous not eatable Types de raisonnement: Inductif (généralisation) : méthode d'acquisition de connaissances à partir d'observations de cas particuliers que l'on généralise à un ensemble plus grand de cas Déductif (particularisation) : opération mentale qui consiste à prendre comme point de départ une proposition de portée générale et à tirer une hypothèse portant sur des cas particuliers Abductif : raisons au sujet des causes des événements Exemple : j'ai appuyé sur un bouton et la fenêtre s'est fermée Système cognitif : résolution de problèmes Principe : trouver une solution pour une tâche non familière Psychologie comportementale : processus basé sur le mode «essais et erreurs» Utilisation d analogies : résolution de nouveaux problèmes sur la base de connaissances antérieures Théorie de Gestalt : plus complexe et basé sur la production et la reproduction Production : perspicacité et restructuration du problème Reproduction : utilisation de nos connaissances antérieures Théorie de l espace des problèmes : sur la base de l espace des problèmes le processus transite de l état initial au but via un certain nombre d opérateurs Système cognitif : GOMS (Card, 83) Principe: modélise le comportement de l utilisateur devant réaliser une tâche spécifique Éléments constitutifs : Goal: représente un objectif que l'utilisateur essaie d'atteindre Operator: opération élémentaire que l'utilisateur effectue Methods: séquence d Operators qui, regroupés, permettent d'accomplir un Goal Selections rules: choix d une Method lorsque plusieurs Methods conduisent à un même Goal

14 Système cognitif : GOMS (Card, 83) Exemple : Goal: dans un traitement de texte, placer le curseur en milieu de page Method A: tant que le curseur n est pas sur la ligne désirée, taper pageup ou pagedown Method B: prendre la souris; déplacer le pointeur jusqu au point désiré Selections rules: si le curseur se trouve proche du centre document, utiliser Method A, sinon Method B Système cognitif : modèle mentale Le modèle qu une personnes a d elle même, des autres, de son environ et des choses avec lesquelles elle interagit. Un individu se construit un modèle mental par expérience, entraînement et par instruction. (Norman, 88) Pour interagir avec le monde externe, un individu utilise les fonctions suivantes : Perception : transfert des informations du monde extérieur sous une forme de représentation symbolique/imagée interne Raisonnement : création de nouveaux symboles/images à partir des symboles/images existants par l'intermédiaire d'un processus déductif Action : transfert des symboles/images sous forme d'actions et de prédictions d'événements externes En savoir plus Référence A. Dix, J. Finlay, G. Abowd, R. Beale (1998) Human-Computer Interaction, 2 nd Ed., Prentice Hall, Europe, Chapitre 1. A. S. Bregman (1990) Auditory Scene Analysis: The Perceptual Organization of sound. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press.