Les études passées en psychologie de la perception montrent un effet clair de l‘encombrement visuel sur la performance de la tâche de prospection visuelle. Les études passées en aviation montrent un effet mixte de l‘encombrement visuel sur la performance de la tâche de vol de l‘avion. Nous avons expliqué cette différence par le fait que les études passées en aviation on manipulé la fonction de guidage en plus de changer le niveau d‘encombrement visuel de l‘affichage. Il existe donc un besoin pour une étude expérimentale formelle manipulant uniquement la variable d‘encombrement visuel de l‘écran primaire de vol afin d‘observer son effet sur la performance du pilote à effectuer une tâche complexe, dynamique et continue, soit le vol d‘avion.
Il existe aussi un besoin pour étudier l‘effet de l‘encombrement visuel sur l‘allocation de l‘attention d‘un participant expert durant une tâche complexe, dynamique et continue comme le contrôle de l‘avion. Il existe une seule étude ayant mesuré le parcours visuel de pilotes (Moacdieh, Prinet, & Sarter, 2013), mais elle n‘a pas contrôlé la fonction de guidage des affichages. L‘analyse du parcours visuel des participants, enregistré à l‘aide d‘un oculomètre (eye
tracker), offre de nouveaux résultats à notre étude qui la distingue des études précédentes.
Finalement, il existe aussi un besoin d‘étudier plus de deux niveaux d‘encombrement de l‘écran primaire de vol afin de comprendre la relation (linéaire ou autre) entre le niveau d‘encombrement et la performance du participant. Ceci permettra de mieux comprendre – voire de remettre en question – l‘exigence des autorités règlementaire de minimiser l‘encombrement visuel à l‘écran. Ce point distingue cette étude des précédentes qui n‘ont testé que deux niveaux d‘encombrement (faible ou élevé) et permettrait d‘identifier un niveau optimal d‘encombrement visuel pour une tâche réelle et complexe en termes de performance de l‘opérateur.
3.2 Objectifs
Sur le plan théorique, l‘objectif de cette thèse est de faire avancer les connaissances en termes de résultats expérimentaux sur les causes de l‘encombrement visuel d‘un affichage et ses effets sur la performance humaine dans une tâche dynamique de pilotage.
Sur le plan pratique, l‘objectif de cette thèse est d‘aider les concepteurs d‘interfaces graphiques en leur permettant de prendre de meilleures décisions de conception sur le niveau d‘encombrement visuel optimal de l‘affichage à l‘aide de lignes directrices, et de présenter une méthode d‘évaluation de l‘encombrement visuel d‘un affichage en situation dynamique avec des utilisateurs experts.
3.3 Choix stratégique
Le choix stratégique réalisé dans cette thèse est d‘opter pour une approche expérimentale en simulateur de vol. Pour ce faire, nous avons développé trois écrans primaire de vol, chacun avec un niveau d‘encombrement visuel différent : faible, modéré, élevé. Un groupe de pilotes utilisent chacun des écrans afin de compléter un vol en phase d‘approche. Leur performance technique de vol, le parcours du regard à l‘écran, de même que leur perception subjective des écrans en termes d‘encombrement, d‘esthétique et de charge de travail sont enregistrés.
L‘approche expérimentale que nous utilisons offre trois avantages pour l‘envergure de cette thèse. Premièrement, nous avons manipulé la variable du niveau d‘encombrement visuel des affichages sans modifier les autres variables (c.-à-d. information primaire, fonction, organisation). Nous avons montré au chapitre précédent que le contrôle de la variable d‘encombrement n‘a pas été fait de manière similaire dans les études passées. Dans cette expérience, nous avons utilisé le modèle à trois dimensions de l‘encombrement et les trois exigences pour la conception d‘écran, que nous avons formulées au chapitre précédent, afin de concevoir trois affichages expérimentaux qui respectent ces exigences. Ces nouvelles règles de conception des affichages offre un cadre rigoureux pour l‘étude de l‘encombrement visuel qui distingue cette étude des précédentes.
Deuxièmement, la portée des résultats obtenus dans cette expérience s‘applique directement au domaine d‘étude de cette thèse, soit la conception d‘écran pour le poste de pilotage. La tâche demandée aux pilotes est une tâche réelle de vol aux instruments. Les enseignements tirés sur les effets de l‘encombrement sur la performance serviront les concepteurs d‘écrans et les autorités de réglementation aériennes.
Troisièmement, cette expérience utilise un système d‘oculométrie (eye tracker) pour enregistrer le parcours visuel du pilote à l‘écran. Cette mesure permet de connaître de manière précise l‘effet
de l‘encombrement de l‘écran sur l‘allocation de l‘attention du pilote, une mesure absente des études précédentes.
3.4 Hypothèses
Cette étude a testé l‘impact de trois niveaux d‘encombrement visuel de l‘écran primaire de vol (faible, modéré et élevé) sur la performance des pilotes. Nous prévoyons que la perception des participants du niveau d‘encombrement visuel des écrans après leur utilisation, tel que mesuré par le questionnaire d‘évaluation de l‘encombrement visuel, suive le classement établi au moment de la conception des écrans. Il s‘agit là de notre première hypothèse.
H1 : L‘évaluation par les participants du niveau d‘encombrement visuel de l‘écran correspond au niveau d‘encombrement de l‘écran que nous avons conçu.
L‘intérêt de l‘étude de l‘encombrement visuel est qu‘il affecte la performance de l‘utilisateur. Les résultats des études précédentes ont montré un effet mixte de l‘encombrement visuel de l‘écran sur la performance technique de vol, mesurée par la déviation latérale et verticale de l‘appareil. En respectant les exigences de conception formulées précédemment pour l‘étude de l‘encombrement visuel, nous prévoyons observer un effet de l‘encombrement visuel sur la performance de vol, et nous prévoyons que cet effet sera négatif pour l‘écran encombré.
H2 : La performance technique de vol diminue pour l‘écran ayant un encombrement élevé comparativement aux écrans ayant un encombrement faible ou modéré.
Nous prévoyons que l‘augmentation de l‘encombrement visuel affecte aussi la performance subjective, soit la charge mentale de travail mesurée par le questionnaire NASA-TLX. Les participants utilisant l‘écran avec un niveau d‘encombrement visuel élevé doivent filtrer l‘instrumentation inutile afin de concentrer leur attention sur les instruments pertinents. Au contraire, l‘écran ayant un niveau d‘encombrement faible demande un plus grand effort de travail mental car le pilote doit mémoriser la valeur des paramètres à atteindre (p. ex. cap de la piste, vitesse d‘approche, etc.). Conséquemment, la troisième hypothèse prévoit une charge mentale de travail inférieure pour l‘écran avec un niveau d‘encombrement modéré.
H3 : La charge de travail perçue diminue pour l‘écran ayant un encombrement modéré comparativement aux écrans ayant un encombrement faible et élevé.
La surabondance d‘information de l‘écran avec un niveau d‘encombrement visuel élevé risque de perturber le parcours visuel du pilote, nécessitant de balayer une plus grande superficie de l‘écran pour acquérir l‘information pertinente pour la tâche de vol. La disposition des instruments et l‘ergonomie des interfaces avec un niveau d‘encombrement faible et modéré étant semblables, nous prévoyons un parcours visuel similaire pour ces deux écrans. Par conséquent, nous prévoyons que l‘effet de l‘encombrement visuel sur l‘efficience du parcours visuel, tel que mesurée par le nombre total de fixations, la longueur moyenne d‘une fixation et le temps de fixation cumulatif sur les indicateurs de déviation, se fera au détriment de l‘écran ayant un niveau d‘encombrement élevé.
H4 : L‘efficience du parcours visuel du pilote diminue pour l‘écran ayant un niveau d‘encombrement élevé comparativement aux écrans ayant un niveau d‘encombrement faible et modéré.
Les variables dépendantes mesurées dans cette étude reflètent les quatre hypothèses de cette étude. Celles-ci sont présentées en détail au chapitre suivant sur la méthode expérimentale employée pour notre étude.