« Un modèle d'interaction est un ensemble de principes, de règles et de propriétés qui guident la conception d'une interface » [Beaudouin-Lafon, 1997]. Un modèle d'interaction détaille tous les aspects d'un paradigme d'interaction du point de vue utilisateur et inspire des principes architecturaux exploitables par le développeur. Dans cette section, nous rappelons les principes généraux du modèle de la manipulation directe, qui a en partie inspiré les interfaces graphiques modernes que nous utilisons actuellement. Puis nous décrivons une extension et une généralisation de ce modèle, l'interaction instrumentale, qui jette les bases des applications post-WIMP.
La transition entre les interfaces à ligne de commande du type UNIX et les interfaces graphiques actuelles a été initiée dès les années 60 avec des applications de démonstration comme Sketchpad et Pygmalion, pour finalement se concrétiser vers les années 80 avec le système Xerox Star qui intègre toutes les caractéristiques de nos interfaces actuelles [Myers, 1998a]. Peu après, Ben Shneiderman [Shneiderman, 1983] invente le terme de « manipulation directe » et formule le modèle d'interaction que nous décrivons ici.
La manipulation directe [Shneiderman, 1983,Shneiderman, 1998] décrit des systèmes interactifs ayant les caractéristiques suivantes:
La manipulation directe repose sur une métaphore du monde réel, dans lequel nous manipulons directement les objets. Shneiderman décrit quelques exemples d'interfaces exploitant la manipulation directe, dont les traitements de texte WYSIWYG du type Microsoft Word, les tableurs graphiques, les jeux vidéo, les logiciels de CAO [Shneiderman, 1998]. Les avantages de ce paradigme sont nombreux: apprentissage rapide et productivité accrue, messages d'erreurs moins nécessaires, réduction de l'anxiété due à un système compréhensible et des actions réversibles.
Hutchins et al. [Hutchins et al., 1986] clarifient le concept de manipulation directe du point de vue cognitif, et évoquent un « sentiment d'engagement dans un monde d'objets plutôt que l'impression de communiquer par un intermédiaire ». Ils définissent une notion de « directitude » mesurée par le fossé d'exécution et le fossé d'évaluation. Le premier réfère à la distance entre ce que l'idée que l'utilisateur se fait de la tâche et la façon dont elle est représentée par le système. Le second évoque la distance entre le comportement du système et les objectifs de l'utilisateur. L'objectif principal de la manipulation directe est de combler ces fossés.
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Nos interfaces actuelles s'inspirent des principes de la manipulation directe. Elles reposent cependant sur un paradigme qui n'est qu'une version appauvrie de la manipulation directe (voir la section 1.1.1). Les widgets qui composent les interfaces WIMP, en particulier, sont des objets directement manipulables mais qui ne servent que d'intermédiaires aux réels objets d'intérêt (figure 2.21).
Le paradigme d'interaction instrumentale [Beaudouin-Lafon, 1997,Beaudouin-Lafon, 2000] s'inspire de notre expérience interactive avec le monde physique, qui est gouvernée par l'utilisation d'outils. Des outils comme un pinceau ou une perceuse, ou même un interrupteur, sont des objets intermédiaires (instruments) que nous utilisons pour agir sur d'autres objets (objets d'intérêt).
Dans cette section, nous présentons le modèle de l'interaction instrumentale tel qu'il a été décrit par [Beaudouin-Lafon, 1997].
Les données manipulées par une application peuvent être représentées par des entités appelées objets du domaine, eux-mêmes décrits par un ensemble d'attributs: ainsi, une sphère dans un modeleur 3D est définie par des attributs simples comme sa position et sa taille, et d'autres plus complexes comme sa couleur et sa texture.
L'interaction avec une application a pour finalité la manipulation des objets du domaine. Cette manipulation peut prendre deux formes: soit l'utilisateur agit sur les attributs de ces objets, soit il manipule ces objets comme un tout, par exemple en les copiant ou en les effaçant.
Les manipulations s'effectuent par l'intermédiaire d'instruments d'interaction, qui sont les médiateurs entre l'utilisateur et les objets du domaine. Une barre de défilement est un exemple d'instrument qui opère sur un document (l'objet du domaine) en modifiant sa partie visible (un attribut).
Les instruments séparent l'interaction en deux couches, une du côté utilisateur, et une du côté application (figure 2.22). Les communications du côté utilisateur consistent en actions physiques de l'utilisateur et réactions de l'instrument. Les messages du côté application consistent en commandes envoyées à l'objet et réponses de celui-ci, que l'instrument peut transformer en retour vers l'utilisateur.
Le comportement typique d'un instrument est le suivant:
Un instrument comporte une partie physique (le dispositif d'entrée) et une partie logique (sa représentation logicielle et visuelle) (voir figure 2.22). Dans la grande majorité des applications interactives, de nombreux instruments logiques se partagent le même dispositif physique. Les ambiguïtés sont alors résolues par des mécanismes d'activation (également appelés mécanismes de multiplexage [Buxton, 1986b]. Un instrument est dit activé lorsqu'il est associé à un dispositif physique pour être contrôlé par l'utilisateur.
Les mécanismes d'activation sont de deux sortes: l'activation spatiale est liée à la présence d'un pointeur à l'intérieur d'une zone visuelle, alors que l'activation temporelle est liée à des changements de mode demandant des actions explicites (par exemple, le fait de cliquer sur un bouton dans une barre d'outils). L'activation spatiale est plus directe et plus rapide que l'activation temporelle. Cependant, l'activation spatiale requiert des instruments visibles en permanence à l'écran (widgets) qui occupent de la place.
Dans tous les cas, les coûts d'activation sont non négligeables lorsque le nombre d'instruments devient important. Ces coûts peuvent être réduits par des associations implicites entre dispositifs et instruments, comme par exemple l'association entre la molette de la souris et la barre de défilement. L'utilisation d'associations implicites passe par la multiplication des dispositifs physiques.
Notons enfin que la manipulation d'un instrument n'implique pas seulement son association avec un dispositif physique, mais également son association avec un objet du domaine. L'entité qui, à un instant donné, fait l'objet d'une manipulation instrumentale est appelé objet d'intérêt; c'est l'objet sur lequel l'utilisateur focalise temporairement son attention. Cette notion fondamentale de la manipulation directe est également mise en avant dans la manipulation instrumentale.
Dans le monde réel, il est courant que l'attention se focalise temporairement sur l'instrument lui-même: un crayon peut par exemple être affûté par un taille-crayon, qui à son tour peut être resserré par un tournevis. De façon analogue, un instrument peut être vu comme un objet du domaine, qui peut être contrôlé par un autre instrument.
Dans les applications interactives, les menus et les barres d'outils sont des exemples de méta-instruments qui servent à activer d'autres instruments. Les méta-instruments peuvent également s'avérer utiles pour organiser des instruments dans un espace de travail ou spécialiser des instruments pour des tâches spécifiques.
La réification est le processus qui consiste à transformer un concept en objet. L'utilisation de méta-instruments est un exemple de réification d'instruments. Les styles, qui sont des attributs partagés entre plusieurs objets, peuvent également faire l'objet d'une réification et être manipulés par des instruments. En multipliant le nombre et la nature des objets manipulables dans une application, la réification ouvre la voie à de nouvelles possibilités d'interaction, tout en conservant un style uniforme et cohérent calqué sur la manipulation instrumentale.
Le degré d'indirection, le degré d'intégration et le degré de compatibilité sont trois propriétés essentielles des instruments. Ces propriétés permettent comparer entre eux plusieurs instruments effectuant des tâches similaires. Elles ont également servi de base à une taxinomie des techniques d'interaction WIMP et post-WIMP.
Le modèle de la manipulation directe marque une transition importante entre les interfaces archaïques à lignes de commande et les interfaces graphiques actuelles, où les objets sont représentés à l'écran et manipulés avec une souris. Ce modèle est cependant trop abstrait pour garantir des interfaces où les fossés d'exécution et d'évaluation ont été réduits à leur strict minimum. La preuve en est de nos interfaces actuelles, où les objets d'intérêt sont presque toujours manipulés de façon indirecte.
Le modèle de l'interaction instrumentale affine le modèle de la manipulation directe en intégrant les paradigmes Post-WIMP qui ont été régulièrement proposés pour corriger les faiblesses de nos interfaces modernes. Aussi, la métaphore précédente qui décrit la manipulation d'objets de notre vie quotidienne a été étendue à l'utilisation d'outils (instruments) comme objets médiateurs. Tout en proposant l'exploration de nouveaux paradigmes comme les méta-instruments (des instruments qui agissent sur d'autres instruments), ce modèle guide la conception d'interfaces réellement directes. Ainsi, les trois propriétés essentielles que sont le degré d'indirection, le degré d'intégration et le degré de compatibilité expliquent notamment pourquoi les widgets sont des instruments peu efficaces et montrent l'intérêt de multiplier les dispositifs physiques et de préserver au maximum les compatibilités entre le dispositif et la tâche.
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