Face à une prolifération incontrôlée des dispositifs d'entrée, il est rapidement devenu nécessaire de construire des modèles pour faire face à une telle complexité. Nous distinguons deux grands courants dans les modèles de dispositifs d'entrée: les modèles logiques, dont l'objectif est de faciliter l'implémentation d'applications interactives portables, et les modèles physiques, dont le but est de mieux comprendre et exploiter la grande variété des dispositifs existants.
Les modèles logiques sont intimement liés à l'histoire de la standardisation de l'informatique graphique. Nous les décrivons dans un premier temps. Les modèles physiques, qui consistent principalement en deux taxinomies, seront décrites par la suite.
Il y a trente ans, les applications graphiques interactives étaient encore dédiées à un matériel spécifique et nécessitaient énormément de programmation bas-niveau. Sentant qu'il devenait nécessaire de disposer d'un standard pour ces machines, la communauté de l'informatique graphique jeta les premières bases d'une API standard avec Core [Dunn and Herzog, 1977], qui aboutit au standard international GKS [Eckert et al., 1979,ISO, 1985]. Par la suite, deux extensions 3D de GKS furent proposées: 3D-GKS [Kansy, 1985] et PHIGS [Hewitt, 1984] (Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System), auquel succéda PHIGS+ [van Dam, 1988] (figure 2.16).
L'objectif des standards graphiques est l'indépendance du code vis-à-vis du matériel. En termes de sorties, cette indépendance se fait par la définition d'une API graphique générique. Pour les entrées, le standard GKS introduit le modèle des dispositifs d'entrée logiques, qui sera repris dans PHIGS et PHIGS+.
Le modèle des dispositifs logiques identifie six (ou cinq, selon la spécification) classes d'entrées. Ces classes représentent des dispositifs physiques génériques qui diffèrent par le type de données qu'elles peuvent fournir à l'application:
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.
Sur un système donné, chacun de ces dispositifs logiques est implémenté par un dispositif physique et une technique d'interaction particulières. Par exemple, une valeur de type Choice peut être spécifiée par un tableau de boutons ou par un menu graphique. Ce paradigme garantit la portabilité des applications et simplifie la tâche du programmeur, dans l'hypothèse où celui-ci ne s'intéresse pas à la façon dont les données utilisateur sont obtenues.
Après avoir contribué au standard GKS, James Foley a introduit la notion de tâches d'interaction génériques [Foley et al., 1984]. Plus ou moins calquées sur les dispositifs logiques, ces tâches d'interaction mettent l'accent sur les intentions de l'utilisateur plutôt que sur des types de données. Elles sont au nombre de six:
Foley énumère alors, pour chaque tâche d'interaction, les techniques d'interaction et les dispositifs physiques permettant de la réaliser. La figure 2.17 illustre les relations possibles entre trois tâches (les racines de l'arbre) et les dispositifs physiques (les feuilles de l'arbre). Cet arbre peut être lu comme une taxinomie de dispositifs, bien que ceux-ci apparaissent plusieurs fois dans la représentation.
Selon William Buxton, les abstractions fournies par les modèles logiques sont utiles pour le programmeur, mais vont à l'encontre des considérations d'utilisabilité [Buxton, 1983]. En particulier, elles présupposent que deux dispositifs peuvent être totalement interchangeables (voir la section 1.2.1 à ce sujet). Or les aspects physiques des interfaces, identifiés par Buxton comme le « niveau pragmatique » de l'interaction, ont des effets extrêmement importants sur la perception des systèmes par l'utilisateur.
Buxton recommande d'inclure les caractéristiques pragmatiques des dispositifs d'entrée dans les spécifications de dispositifs génériques. Il propose un ensemble de caractéristiques pertinentes, avec lequel il construit une taxinomie des dispositifs d'entrée. Cette taxinomie est reproduite sur la figure 2.18.
Les deux principaux axes de la taxinomie sont les suivants:
Buxton suggère également de prendre en compte les aspects continu/discret ainsi que l'agent de contrôle (main, pied, voix, ...), seuls les dispositifs manuels et continus étant représentés dans sa taxinomie. Une liste très complète des caractéristiques pragmatiques à prendre en compte a été plus tard fournie par Lipscomb et Pique [Lipscomb and Pique, 1993].
En s'inspirant de la taxinomie précédente, Card, Mackinlay et Robertson [Card et al., 1990,Card et al., 1991] ont proposé un espace de conception pour les dispositifs d'entrée, donnant lieu à une taxinomie générale et détaillée des dispositifs existants qui peut également servir de support à la création de nouveaux dispositifs.
Partant du principe qu'un dispositif d'entrée traduit des propriétés physiques
du monde en des paramètres logiques d'une application, Card définit un
dispositif d'entrée par un n-uplet
où:
Trois opérateurs décrivent les différentes manières de composer ces dispositifs atomiques pour former des dispositifs plus complexes (figure 2.19):
et des trois boutons d'une souris.
L'espace de conception de Card, illustré sur la figure 2.20, met en évidence les principales propriétés de chaque dispositif d'entrée ainsi que sa décomposition en dispositifs atomiques. L'opérateur de manipulation se retrouve en abscisse (linéaire/angulaire et direction de l'axe) et en ordonnée (position absolue ou relative, force absolue ou relative). Sur ce schéma ont été placés un grand nombre de dispositifs d'entrée, dont ceux auparavant décrits par Foley et par Buxton.
Si les normes GKS et PHIGS sont longtemps restées une référence dans le domaine de l'informatique graphique, leur modèle d'entrée s'est très rapidement révélé dépassé par les interfaces modernes [Myers, 1990]. Le modèle des dispositifs logiques est adapté à l'interaction modale avec les applications graphiques type CAO de l'époque, mais non à la manipulation directe moderne. Les tâches d'interaction de Foley sont également ad-hoc.
Très tôt pourtant, les taxinomies de dispositifs de Buxton et de Card ont mis en évidence le caractère ad-hoc des modèles logiques. Ces taxinomies, extrêmement intéressantes du point de vue théorique et pédagogique, et abondamment référencées dans la littérature scientifique, ne sont malheureusement pas de bons modèles d'implémentation et leurs applications logicielles sont pratiquement inexistantes.
Les standards GKS et PHIGS, focalisés sur l'aspect graphique, n'ont pas évolué du point de vue des entrées. Aujourd'hui, ils ont été remplacés par des standards industriels de facto comme OpenGL [Carson, 1997], qui sont dédiés à l'aspect graphique et ne traitent pas le problème de l'interaction en entrée.
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