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Interfaces tangibles polyvalentes à base de collections d'objets mobiles de petite taille
No full textIn this dissertation, I present my work aiming at making tangible user interfaces more versatile with a higher degree of physicality, in order to bridge the gap between digital and physical worlds. To this end, I study and design systems which support interaction with digital information while better leveraging human hand capabilities. I start with an examination of the current related work, and highlight the need for further research towards more versatility with a higher degree of physicality. I argue that the specificity of existing systems tends to impair their usability and diffusion and induce a dependence on screens and other projections as media to represent the digital world. Building on lessons learned from previous work, I choose to focus my work on physical systems made of collections of generic and interactive objects. I articulate my research in four steps. Firstly, I present a study that compares tangible and multitouch interfaces to help assess potential benefits of physical objects. At the same time, I investigate the influence of object thickness on how users manipulate objects. Results suggest that conclusions from numerous previous studies need to be tempered, in particular regarding the advantages of physicality in terms of performance. These results however confirm that physicality improves user experience, due to the higher diversity of possible manipulations. As a second step, I present SmartTokens, a system based on small objects capable of detecting and recognizing user manipulations. I illustrate SmartTokens in a notification and personal task management scenario. In a third step, I introduce Swarm User Interfaces as a subclass of tangible user interfaces that are composed of collections of many interactive autonomous robots. To illustrate them, I present Zooids, an open-source open-hardware platform for developing tabletop Swarm User Interfaces. I demonstrate their potential and versatility through a set of application scenarios. I then describe their implementation, and clarify design considerations for Swarm User Interfaces. As a fourth step, I define composite data physicalizations and implement them using Zooids. I finally draw conclusions from the presented work, and open perspectives and directions for future work.Dans ce manuscrit, je présente mes travaux visant à rendre les interfaces tangibles plus polyvalentes et plus physiques afin de réduire l’espace entre le réel et le virtuel. Pour ce faire, j'étudie et conçois des dispositifs technologiques permettant d’interagir avec le monde numérique exploitant au mieux le potentiel de nos mains. Je commence par examiner l’état de l’art et souligne le besoin d’approfondissement dans cette direction. J’y observe la spécificité des systèmes existants, limitant leur utilisation et diffusion, de même que l’utilisation récurrente d’écrans et autres dispositifs de projections comme moyen de représentation du monde numérique. Tirant les leçons de la recherche existante, je choisis d'orienter mes travaux autour de dispositifs physiques constitués uniquement de collections d’objets génériques et interactifs. Mon but est d’apporter plus de polyvalence aux interfaces purement tangibles. J’articule pour cela ma recherche en quatre temps. Je mène tout d’abord une étude comparant les interfaces tangibles et tactiles, dans le but d’évaluer de potentiels bénéfices de l’utilisation d’objets physiques. J’étudie conjointement l’influence de l’épaisseur des objets sur la manipulation. Les résultats suggèrent tout d’abord de modérer les conclusions de nombre d’études existantes, quant aux avantages de la tangibilité en terme de performances. Ces résultats confirment toutefois l’amélioration de l’agrément lors de l’utilisation de dispositifs physiques, expliquée par une plus grande variété ainsi qu’une plus grande fiabilité des manipulations réalisées. Je présente dans un deuxième temps SmartTokens, un dispositif à base de petits objets capable de détecter et reconnaître les manipulations auxquelles ils sont sujets. J’illustre les SmartTokens dans un scénario de gestion de notifications et de tâches personnelles. Je poursuis en introduisant les Interfaces en essaim, une sous-catégorie des interfaces tangibles, constituée de collections de nombreux robots autonomes et interactifs. Pour les illustrer, je présente les Zooids, une plateforme ouverte pour développer des Interfaces en essaim. Je démontre le potentiel quant à leur polyvalence avec un assortiment d’applications, et clarifie les règles de conception des Interfaces en essaim. Je définis les physicalisations de données composites, et les implémentent en utilisant les Zooids. Je termine en ouvrant perspectives et futures directions, et en tirant les conclusions des travaux réalisés au cours de cette thèse
Interfaces tangibles polyvalentes à base de collections d'objets mobiles de petite taille
No full textIn this dissertation, I present my work aiming at making tangible user interfaces more versatile with a higher degree of physicality, in order to bridge the gap between digital and physical worlds. To this end, I study and design systems which support interaction with digital information while better leveraging human hand capabilities. I start with an examination of the current related work, and highlight the need for further research towards more versatility with a higher degree of physicality. I argue that the specificity of existing systems tends to impair their usability and diffusion and induce a dependence on screens and other projections as media to represent the digital world. Building on lessons learned from previous work, I choose to focus my work on physical systems made of collections of generic and interactive objects. I articulate my research in four steps. Firstly, I present a study that compares tangible and multitouch interfaces to help assess potential benefits of physical objects. At the same time, I investigate the influence of object thickness on how users manipulate objects. Results suggest that conclusions from numerous previous studies need to be tempered, in particular regarding the advantages of physicality in terms of performance. These results however confirm that physicality improves user experience, due to the higher diversity of possible manipulations. As a second step, I present SmartTokens, a system based on small objects capable of detecting and recognizing user manipulations. I illustrate SmartTokens in a notification and personal task management scenario. In a third step, I introduce Swarm User Interfaces as a subclass of tangible user interfaces that are composed of collections of many interactive autonomous robots. To illustrate them, I present Zooids, an open-source open-hardware platform for developing tabletop Swarm User Interfaces. I demonstrate their potential and versatility through a set of application scenarios. I then describe their implementation, and clarify design considerations for Swarm User Interfaces. As a fourth step, I define composite data physicalizations and implement them using Zooids. I finally draw conclusions from the presented work, and open perspectives and directions for future work.Dans ce manuscrit, je présente mes travaux visant à rendre les interfaces tangibles plus polyvalentes et plus physiques afin de réduire l’espace entre le réel et le virtuel. Pour ce faire, j'étudie et conçois des dispositifs technologiques permettant d’interagir avec le monde numérique exploitant au mieux le potentiel de nos mains. Je commence par examiner l’état de l’art et souligne le besoin d’approfondissement dans cette direction. J’y observe la spécificité des systèmes existants, limitant leur utilisation et diffusion, de même que l’utilisation récurrente d’écrans et autres dispositifs de projections comme moyen de représentation du monde numérique. Tirant les leçons de la recherche existante, je choisis d'orienter mes travaux autour de dispositifs physiques constitués uniquement de collections d’objets génériques et interactifs. Mon but est d’apporter plus de polyvalence aux interfaces purement tangibles. J’articule pour cela ma recherche en quatre temps. Je mène tout d’abord une étude comparant les interfaces tangibles et tactiles, dans le but d’évaluer de potentiels bénéfices de l’utilisation d’objets physiques. J’étudie conjointement l’influence de l’épaisseur des objets sur la manipulation. Les résultats suggèrent tout d’abord de modérer les conclusions de nombre d’études existantes, quant aux avantages de la tangibilité en terme de performances. Ces résultats confirment toutefois l’amélioration de l’agrément lors de l’utilisation de dispositifs physiques, expliquée par une plus grande variété ainsi qu’une plus grande fiabilité des manipulations réalisées. Je présente dans un deuxième temps SmartTokens, un dispositif à base de petits objets capable de détecter et reconnaître les manipulations auxquelles ils sont sujets. J’illustre les SmartTokens dans un scénario de gestion de notifications et de tâches personnelles. Je poursuis en introduisant les Interfaces en essaim, une sous-catégorie des interfaces tangibles, constituée de collections de nombreux robots autonomes et interactifs. Pour les illustrer, je présente les Zooids, une plateforme ouverte pour développer des Interfaces en essaim. Je démontre le potentiel quant à leur polyvalence avec un assortiment d’applications, et clarifie les règles de conception des Interfaces en essaim. Je définis les physicalisations de données composites, et les implémentent en utilisant les Zooids. Je termine en ouvrant perspectives et futures directions, et en tirant les conclusions des travaux réalisés au cours de cette thèse
Interfaces tangibles polyvalentes à base de collections d'objets mobiles de petite taille
No full textIn this dissertation, I present my work aiming at making tangible user interfaces more versatile with a higher degree of physicality, in order to bridge the gap between digital and physical worlds. To this end, I study and design systems which support interaction with digital information while better leveraging human hand capabilities. I start with an examination of the current related work, and highlight the need for further research towards more versatility with a higher degree of physicality. I argue that the specificity of existing systems tends to impair their usability and diffusion and induce a dependence on screens and other projections as media to represent the digital world. Building on lessons learned from previous work, I choose to focus my work on physical systems made of collections of generic and interactive objects. I articulate my research in four steps. Firstly, I present a study that compares tangible and multitouch interfaces to help assess potential benefits of physical objects. At the same time, I investigate the influence of object thickness on how users manipulate objects. Results suggest that conclusions from numerous previous studies need to be tempered, in particular regarding the advantages of physicality in terms of performance. These results however confirm that physicality improves user experience, due to the higher diversity of possible manipulations. As a second step, I present SmartTokens, a system based on small objects capable of detecting and recognizing user manipulations. I illustrate SmartTokens in a notification and personal task management scenario. In a third step, I introduce Swarm User Interfaces as a subclass of tangible user interfaces that are composed of collections of many interactive autonomous robots. To illustrate them, I present Zooids, an open-source open-hardware platform for developing tabletop Swarm User Interfaces. I demonstrate their potential and versatility through a set of application scenarios. I then describe their implementation, and clarify design considerations for Swarm User Interfaces. As a fourth step, I define composite data physicalizations and implement them using Zooids. I finally draw conclusions from the presented work, and open perspectives and directions for future work.Dans ce manuscrit, je présente mes travaux visant à rendre les interfaces tangibles plus polyvalentes et plus physiques afin de réduire l’espace entre le réel et le virtuel. Pour ce faire, j'étudie et conçois des dispositifs technologiques permettant d’interagir avec le monde numérique exploitant au mieux le potentiel de nos mains. Je commence par examiner l’état de l’art et souligne le besoin d’approfondissement dans cette direction. J’y observe la spécificité des systèmes existants, limitant leur utilisation et diffusion, de même que l’utilisation récurrente d’écrans et autres dispositifs de projections comme moyen de représentation du monde numérique. Tirant les leçons de la recherche existante, je choisis d'orienter mes travaux autour de dispositifs physiques constitués uniquement de collections d’objets génériques et interactifs. Mon but est d’apporter plus de polyvalence aux interfaces purement tangibles. J’articule pour cela ma recherche en quatre temps. Je mène tout d’abord une étude comparant les interfaces tangibles et tactiles, dans le but d’évaluer de potentiels bénéfices de l’utilisation d’objets physiques. J’étudie conjointement l’influence de l’épaisseur des objets sur la manipulation. Les résultats suggèrent tout d’abord de modérer les conclusions de nombre d’études existantes, quant aux avantages de la tangibilité en terme de performances. Ces résultats confirment toutefois l’amélioration de l’agrément lors de l’utilisation de dispositifs physiques, expliquée par une plus grande variété ainsi qu’une plus grande fiabilité des manipulations réalisées. Je présente dans un deuxième temps SmartTokens, un dispositif à base de petits objets capable de détecter et reconnaître les manipulations auxquelles ils sont sujets. J’illustre les SmartTokens dans un scénario de gestion de notifications et de tâches personnelles. Je poursuis en introduisant les Interfaces en essaim, une sous-catégorie des interfaces tangibles, constituée de collections de nombreux robots autonomes et interactifs. Pour les illustrer, je présente les Zooids, une plateforme ouverte pour développer des Interfaces en essaim. Je démontre le potentiel quant à leur polyvalence avec un assortiment d’applications, et clarifie les règles de conception des Interfaces en essaim. Je définis les physicalisations de données composites, et les implémentent en utilisant les Zooids. Je termine en ouvrant perspectives et futures directions, et en tirant les conclusions des travaux réalisés au cours de cette thèse
Topology of fracture networks
No full textWe propose a mapping from fracture systems consisting of intersecting fracture sheets in three dimensions to an abstract network consisting of nodes and links. This makes it possible to analyze fracture systems with the methods developed within modern network theory. We test the mapping for two-dimensional geological fracture outcrops and find that the equivalent networks are small-world and dissasortative. By analyzing the Discrete Fracture Network model, which is used to generate artificial fracture outcrop networks, we also find small world networks. However, the networks turn out to be assortative.© 2013 Andresen, Hansen, Le Goc, Davy and Hope. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) or licensor are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms
Revisiting Turtles and Termites: an Openended Interactive Physical Game with Multiple Robots.
No full textInternational audienc
Revisiting Turtles and Termites: an Openended Interactive Physical Game with Multiple Robots.
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Revisiting Turtles and Termites: an Openended Interactive Physical Game with Multiple Robots.
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A Low-cost Transparent Electric Field Sensor for 3D Interaction on Mobile Devices
No full textHonourable Mention AwardInternational audienceWe contribute a thin, transparent, and low-cost design for electric field sensing, allowing for 3D finger and hand tracking, as well as in-air gestures on mobile devices. Our approach requires no direct instrumentation of the hand or body, and is non-optical, allowing for a compact form-factor that is resilient to ambient illumination. Our simple driver electronics are based on an off-the-shelf chip that removes the need for building custom analog electronics. We describe the design of our transparent electrode array, and present a machine learning algorithm for mapping from signal measurements at the receivers to 3D positions. We demonstrate non-contact motion gestures, and precise 3D hand and finger localization. We conclude by discussing limitations and future work
Design Considerations for Composite Physical Visualizations
No full textInternational audienceWhile physical visualizations have existed for many years, most of them remain monolithic and static. We identify a promising category of physical visualizations we call composite physical visualizations. Composite physical visualizations are combinations of multiple physical objects and can be designed to better leverage both human and technological capabilities. We show that two important properties have to be considered when designing such visualizations: their level of actuation and their manipulability. Through examples, we illustrate the tradeoffs between these two dimensions, and identify the need for more research in this particular area
