IFT2905 Interfaces personne-machine 3. Performance humaine
S´ebastien Roy
D´epartement d’Informatique et de recherche op´erationnelle Universit´e de Montr´eal
16 janvier 2007 Universit´e de Montr´eal
Horreur ou splendeur?
Les tabs...
Organise l’information Navigation intuitive
Horreur ou splendeur?
Quel est l’effet des boutons `a droite?
On peut r´eduire l’ambiguit´e.
Horreur ou splendeur?
La mod´eration a bien meilleur goˆut...
Horreur ou splendeur?
On peut sˆurement faire mieux...
Les humains et les interfaces usager
Perception Habilit´e motrice M´emoire
Capacit´e de d´eision Attention
Vision
On con¸coit des interfaces pour les humains. On gagne `a en connaˆıtre les propri´et´es.
Processus de d´ eveloppement traditionnel
Vue de (tr`es) haut niveau des capacit´e cognitives d’un humain.
Vue et ou¨ıe → stockage temporaire
Perception → symboles (lettres, mots, phon`emes, icˆones, ...) Cognition→ organise, compare, d´ecide (≡penser)
Moteur→ actions physiques Voyons en plus de d´etails...
M´ emoire
Propri´et´es de la m´emoire
Encodage: type de choses qu’on peut stocker Taille: quantit´e d’information
Long´evit´e : dur´ee de vie des informations
M´ emoire sensorielle
Information visuelle
encodage sous forme d’une image physique taille≈17 lettres (intervalle [7. . .17]) long´evit´e≈200ms (intervalle[70. . .1000ms]) Information auditive
encodage sous forme de fr´equences taille≈5 lettres (intervalle[4.4. . .6.2]) long´evit´e≈1500ms (intervalle[900. . .3500])
Stockagepr´e-attentionnel, donc ne requiert pas d’attention.
Processeurs
Les processeurs ont des cycles Tp≈100ms [50. . .200]
Tc≈70ms [30. . .100]
Tm≈70ms [25. . .170]
Le ratio entre le plus rapide et le plus lent est 10X.
Cycle
Temps requis pour recevoir une entr´ee et produire unn r´esultat Attention aux conditions!
´
eclairage, force du stimulus, bruit ambient, distraction, caf´e...
Perception et cycle
Fusion perceptuelle
Deux stimuli dans un mˆeme cycle (Tp ≈100ms) sont per¸cus comme un seul.
Cons´equences
1
Tp images par secondes sont suffisantes pour percevoir un mouvement continu.
24 fps = 42ms/image,→continu
Une r´eponse d’un ordinateur < Tp semble instantan´ee La causalit´e est influenc´ee par la fusion
je presse une touche... un caract`ere s’affiche.
Est-ce dˆu `a la mon action?
Perception ascendante VS descendante
La perception ascendante (bottom-up) utilise le stimulus La perception descendante (top-down) utilise le contexte
temporel, spatial
utilise la m´emoire `a long terme principes de Gestalt
Triangle de Kinizsa
Regroupement
Les ´el´ements de la perception et de la m´emoire sont regroup´es en unit´es (chunks).
Ces unit´es d´efinissent des symboles et repr´esente l’activation d’une exp´erience pass´ee.
Le regroupement est affect´e par la pr´esentation et les connaissance acquises
B M W S A Q I B M U S A WMB QAS MBI ASU
BMW SAQ IBM USA
3-4 lettres par unit´e est id´eal pour repr´esenter des lettre non reli´ees
codes postaux: J4B 8H2
Attention et perception
M´etaphore de la lampe de poche
Une lampe de poche passe s´equentiellement d’un endroit `a l’autre
dominance visuelle: Plus facile de focuser sur un stimulus visuel qu’auditif
Tout ce qui est dans lechamps d’action de la lampe de poche est per¸cu, qu’on le veuille ou non.
peut entrainer de l’interf´erence...
Attention et perception
Dire lacouleurde ces mots dans l’ordre, le plus rapidement possible.
Attention et perception
Dire lacouleurde ces mots dans l’ordre, le plus rapidement possible.
Pourquoi est-ce difficile? Interf´erence → effet de Stroop.
Les multiples dimensions ou le contexte d’un stimulus doit renforcerle message affich´e, pasinterf´ereravec lui.
Cognition
Les processus cognitifs sont responsables des d´ecisions.
compare les stimuli choisi une r´eponsse Types de d´ecision
Bas´e sur l’habilit´e
appris par la pratique (marcher, parler, lire, conduire, ...) Bas´e sur des r`egles
application directe de r`egle simples (si je tourne le volant `a droite, ...)
Bas´e sur des connaissance plus haut niveau
utilise la r´esolution de probl`eme
Temps de r´ eaction
Loi de Hick-Hyman
Le temps de r´eaction d´epend du contenu en information du stimulus.
T R=c+dlog2 1 P r(stimulus) PourN stimuli ´equiprobables, on a T R=c+dlog2N.
Le temps de r´eponse simple estTp+Tc+Tm
Si on doit faire un choix, c’est la loi de Hick-Hyman qui s’applique.
Vitesse VS pr´ ecision
La pr´ecision d’une action varie en fonction de la vitesse de r´eaction
On peut choisir de r´eagir plus vite, mais le r´esulats sera impr´ecis.
On peut choisir de r´eagir moins vite, et le r´esulats sera plus pr´ecis.
On choisi un point sur la courbe vitesse - pr´ecision.
Cette courbe change de forme avec la pratique.
Attention r´ epartie
L’attention peut suivre plusieurs stimuli en mˆeme temps.
M´etaphore de la ressource
L’attention est comme une ressource qui se r´epartie vers diff´erentes tˆaches
La performance multi-tˆache d´epend de ...
... la structure de la tˆache Modalit´e : vision VS ou¨ıe Encodage : spatial VS verbal
Composante : perception/cognition VS moteur ... la difficult´e de la tˆache
une tˆache simple ou pratiqu´ee longtemps est facile `a partager
Exemples
Conduire et parler en mˆeme temps Lire et ´ecouter quelqu’un en mˆeme temps ...
Moteur
Contrˆole ouvert (Open-loop)
Le moteur fait une action autonome, r´ep´etitive, sans feedback.
un cycle dureTm≈70ms.
Contrˆole ferm´e (Closed-loop)
Le mouvement musculaire (ou son effet) est per¸cu et compar´e
`
a un r´esulats souhait´e.
une cycle dureTp+Tc+Tm≈240ms.
Petit exercice avec un crayon...
fr´equence = open-loop =Tm, enveloppe = closed-loop = Tp+Tc+Tm.
Loi de Fitt’s
Loi de Fitt’s
Le tempsT pour d´eplacer la main vers une cible de tailleS `a distanceD est
T =RT +M T =a+blog(2D S)
C’est une des lois fondamentales du syst`eme moteur humain.
D´epend seulement de l’index de difficult´elog(2DS).
S’applique aux d´eplacements de souris sur l’´ecran.
Loi de Fitt’s
D´eplacer la main vers une cible est un contrˆole ferm´e.
Chaque cycle couvre la distance qui resteD avec erreurD.
On a donc successivement des erreurs D, 2D, . . . Apr`esN it´erations, on a ND≤ 12S.
Si on r´esoud ennet si le temps total est T =n(Tp+Tc+Tm), on obtientT =a+blog(2DS) o`u
a: temps de r´eaction pour commencer `a bouger la main b=−(Tp+Tlogc+T m)
Impact de la Loi de Fitt’s
Le cot´e de l’´ecran bloque la souris et ´elimine les d´epassements.
Les cibles sur le cot´e de l’´ecran sont plus faciles `a atteindre.
Les barres de menu Mac sont meilleurs que sur Windows.
Faire des margesinsensibles est une mauvais id´ee.
Les menus hi´erarchiques sont difficiles `a atteindre
Gimp/GTK : ferme le menu imm´ediatement si on d´epasse Windows: d´elai de .5s qui r´eduit la causalit´e (→confusion) Mac: untriangleest cr´e´e pour tenir compte des d´epassements Les menus tartes sont meilleurs que les menu lin´eaires.
Et la pratique?
La loi exponentielle de la pratique
Le tempsTn requis pour faire une tˆache pour lan-i`eme fois est Tn=n−αT1
o`u α est en g´en´eral entre0.2 et 0.6.
Tout geste s’am´eliore avec la pratique.
Un novice s’am´eliore rapidement
Apr`es beaucoup de pratique, la performance ne s’am´eliore plus, ou tr`es lentement.
M´ emoire ` a court terme
En anglais: short term memory ouworking memory.
Capacit´e tr`es limit´ee (7±2 ´el´ements [George Miller]).
Effacement rapide (7 secondes, intervalle [5. . .226]secondes) On peutrafraˆıchir la m´emoire pour conserver les informations (maintenance rehersal)
L’interf´erence entraˆıne un effacement plus rapide
Ex: num´ero lu dans le bottin t´el´ephonique... mais le t´el´ephone est dans l’autre pi`ece...
Le mod`ele actuel pour cette m´emoire propose que ce n’est pas du stockage comme la m´emoire `a long terme, mais plutˆot un pattern d’activationde la m´emoire `a long terme.
M´ emoire ` a long terme
Capacit´e ´enorme Effacement tr`es lent
les informations ne s’effacent pas, elle sont seulement inaccessible.
On peutm´emoriserdes informations temporaires (Elaborative rehersal) en ´etablissant des connexions avecc les unit´es d´ej`a m´emoris´ees.
La vision
La vision est le sens le plus important pour les interfaces graphiques.
Photor´ ecepteurs
Photor´ ecepteurs
Bˆatonnets
Une seule sorte (r´epond au vert) Sensible `a la lumi`ere faible
plusieurs bˆatonnets sont connect´es `a un signal nerveux Saturent avec une lumi`ere moyenne
les cˆones prennent le relai lorsque la lumi`ere est forte
Cˆones
Aiment la lumi`ere forte
Trois versions: Court, Moyen, Long Les courts sont faible et sensibles au bleu Les moyens et longs sont plus sensibles Les moyens sont sensibles au vert
Les longs sont sensibles au jaune (on dit souvent au rouge)
Signaux des photor´ ecepteurs
Les photor´ecepteurs n’envoient pas directement l’information au cortex visuel. Ils sont combin´es en 3 canaux.
Intensit´e
M + L + bˆatonnets Diff´erence rouge-vert
L - M
Diff´erence bleu-jaune
somme pond´er´ee de C, M, L
Daltonisme
Rouge-vert (protonopia et deuteranopia)
8% des hommes 0.4% des femmes Bleu-jaune (tritanopia)
tr`es rare Important
Ne pas d´ependre seulement de la couleur
Utilisez aussi la position, l’intensit´e, la forme
Ab´ erations chromatiques
Different wavelengths focus differently
Highly separated wavelengths (red and blue) can’t be focused simultaneously
Guideline: don’t use red-on-blue text It looks fuzzy and hurts to read
Le bleu
Les d´etails en bleu sont difficiles `a percevoir.
Fov´ ea et ´ etoiles
La fov´ea n’a pas de bˆatonnets.
