Notions sur les interfaces Homme/Machine

CHAPITRE 1 :

Notions sur les interfaces Homme/Machine

1. Introduction

Dans une application informatique, la communication avec un utilisateur est interactive. Les échanges s'effectuent par l’intermédiaire d’une interface chargée de traduire les messages.

            Cette séparation entre l'interface et le noyau fonctionnel d'une application relève du génie logiciel.  

            De nombreux types de dialogue utilisateur/ordinateur peuvent être utilisés. Ils se fondent sur des mnémoniques (commandes), un langage quasi-naturel, des écrans de saisie, des menus et des questions-réponses. En ce qui concerne les trois premiers types de dialogue, l’initiative vient de l’utilisateur alors que pour les deux derniers elle vient de la machine.

                                                           Figure 1. Présentation d’une interface Homme/Machine

L'interface doit pouvoir (voir figure 1) :

- communiquer avec une application informatique,

- communiquer avec l'utilisateur humain,

- effectuer la traduction entre le monde de l'application et celui de l'utilisateur

2. Différents types de communication entre la machine et l’homme

. Il existe différents moyens de communication :

- le langage naturel,

- les langages de commandes,

- les interfaces de type menu,

-  les interfaces de type question/ réponse,

- les interfaces dites graphiques.

2.1  Les interfaces en langage naturel (pseudo-langage et déclaratif)

            Lorsque l’interface est en langage quasi naturel ou déclaratif, l’échange ne sera possible que si les systèmes ne deviendront accessibles aux utilisateurs peu expérimentés. Les systèmes doivent gérer des bases de données (connaissances) axées sur des sujets précis.

Cependant, les problèmes posés par le traitement automatique des langages naturels sont complexes du fait de l’ambiguïté inhérente à ces langages. Même en langage quasi-naturel, ce problème persiste car la résolution des ambiguïtés peut faire perdre du temps à l’utilisateur.

2.2  Les interfaces de type commande

            Avec ce type d’interface, le système demande à l’utilisateur d’entrer une commande, puis il exécute une opération qui dépend de cette commande. La commande peut être une requête, l’appel d’un sous-système, l’appel d’une séquence d’autres commandes.

            Lors de la conception de l’interface, il faut décider de la forme des commandes qui doivent être des mnémoniques (tels que « ed » pour éditer), ou des textes complets.

2.3  Les interfaces de type menu

            Avec les interfaces de ce type, l’utilisateur doit choisir une possibilité parmi plusieurs. Cependant, les systèmes à base de menus sont limités par le fait qu’il n’ y a pas suffisamment de possibilités pour que celles-ci puissent être affichées simultanément à l’écran.

2.4  Les interfaces de type question/ réponse

            Ce sont des interfaces pour lesquelles le dialogue homme/machine est guidé par les réponses de l’utilisateur aux questions posées par la machine.

2.5  L’utilisation du graphisme

Ces interfaces graphiques1, appelées à manipulation directe2 sont en train de prendre de plus en plus d'importance. Elles utilisent des moyens de désignation, tel que le bouton de sélection de la souris, permettant la manipulation et la sélection des éléments interactifs. Le résultat de ces actions est immédiat et l'on parle de style réactif. Historiquement, on a commencé par utiliser des écrans dont l'affichage se fait à base de caractères. Ces derniers sont en train de laisser la place à ceux du type bitmap ou pixmap. Ils sont constitués de pixels indépendamment adressables permettant une résolution plus fine. A cela vient s'ajouter l'utilisation de graphiques vectoriels, comme les polices de caractères postscript. L'objectif essentiel des interfaces à manipulation directe est donc de réduire et de simplifier les commandes nécessaires pour effectuer certaines tâches.

Les systèmes graphiques interactifs sont déjà disponibles depuis plusieurs années. Il est donc maintenant possible de concevoir des interfaces graphiques pour de nombreux types d’application.

. Les interfaces de type graphique, appelées aussi interfaces à manipulation directe sont en train de prendre de plus en plus d'importance

. Elles utilisent des moyens de désignation, tel le bouton de sélection de la souris, permettant la manipulation et la sélection des éléments interactifs.

. Le résultat de ces actions est immédiat et l'on parle de style réactif.

. Historiquement, on a commencé par utiliser des écrans dont l'affichage se fait à base de caractères.

. Aujourd'hui on utilise un affichage du type bitmap ou pixmap. Ce type d’affichage est  constitué de pixels indépendamment adressables permettant une résolution plus fine.

Un bitmap est la plus petite unité manipulable pour représenter une image

Un pixmap est un tableau de points de couleurs différentes définissant une image (surface).

. On utilise également des interfaces de type graphique vectoriel, comme les polices de caractères postscript.

3. Interfaces graphiques ou éléments à manipulation directe

            La réduction et la simplification des commandes sont nécessaires pour effectuer certaines tâches. Avec ce type d’interface, il y a une séparation entre les fonctions d’une application et les présentations fournies à l’utilisateur.  La séparation entre l'interface et le noyau fonctionnel d'une application relève du génie logiciel.

3.1. Les différents types d'éléments d'interaction graphique

            La manipulation directe permet d'opérer sur différents types d'éléments d'interaction3 (voir figure 2) :

            a) la fenêtre  est une portion rectangulaire de l'écran qui définit un certain nombre de caractères par défaut et possède son propre système de coordonnées. Chaque fenêtre correspond à un fil d'activité et agit comme un "bloc" : elle peut être déplacée, agrandie ou réduite. Une caractéristique est qu'elle présente deux structures parallèles : elle peut être modale ou non modale.

Dans le cas modal, elle correspond à une interaction bloquante et non interruptible : tous les dialogues concurrents sont inhibés, l’utilisateur est contraint d’exécuter certaines actions et ne peut effectuer aucune autre.

Dans le cas non modal, il y a bifurcation du dialogue, et par conséquent, l'utilisateur peut changer de dialogue. C'est généralement dans cette ressource qu'on définit du texte ou/et des contextes graphiques et qu'on effectue des assemblages à partir des éléments définis ci-dessous.

            b) une barre de défilement  fournit les défilements vertical et horizontal. Ce type de contrôle est utile pour visualiser toutes les données lorsqu'elles sont trop volumineuses dans une fenêtre.

            c) une boite de dialogue4 est une fenêtre particulière utilisée pour saisir l'information à partir de l'utilisateur tout en affichant un message correspondant.

            d)  un champ  est une zone de saisie de caractères, localisée à l'intérieur d'une fenêtre,

            e) un menu  est un élément de dialogue contenant un ensemble d'options permettant d'effectuer un choix unique. Il peut être simple ou hiérarchisé. Dans ce dernier cas, un autre menu est ouvert et l'option correspondante dans le menu père est illuminée. Selon le système d'exploitation, un menu peut être déroulant, escamotable (popUp) lié à une fenêtre.

            f) une liste  de choix permet d'afficher un ensemble de chaînes de caractères et de prendre en considération une ou plusieurs sélections.

            g) un bouton radio  permet d'effectuer un simple choix parmi n états. Associé à un paramètre, il permet la sélection d'un item à partir d'un ensemble de conditions mutuellement exclusives.

            h) un bouton poussoir  est utilisé pour initialiser une action telle que "annuler" ou "calculer". Le texte utilisé pour identifier un bouton poussoir apparaît à l'intérieur de ce bouton et représente l'action prise quand celui-ci est sélectionné. Le choix effectué avec un tel élément ne peut être qu'exclusif et mémorisé.

            i) une case à cocher  possède les mêmes fonctions qu'un bouton poussoir. Elle diffère dans la notion de choix qui peut être multiple.

            j) une icône  est un symbole d'objet inactif qui est représenté en miniature afin de libérer l'écran pour d'autres tâches plus prioritaires. C'est donc une fenêtre fermée qui fournit une représentation symbolique d'un objet manipulable par l'utilisateur (fichier, dossier, application).

                                   Figure 2. Différents types d’interface graphique utilisateur

La manipulation directe permet d'opérer sur ces interfaces grâce au dispositif de la souris.

3.2 Problèmes posés

            Face à cette diversité d'éléments d'interaction 

-  le premier problème pour un concepteur éditant ces éléments, se pose en termes de choix et d'adaptation d'éléments d'interaction. Le choix et l’adaptation des éléments d'interaction sont les premiers critères lors de la spécification de l’interface. Il n'y pas de règles de construction d'interface permettant de spécifier le dialogue, et pourtant l'uniformité de l'interface doit être conservée. En effet, le choix est lié au fait qu'un concepteur d’une interface doit distinguer entre la fonction d’un élément de dialogue et sa présentation. Prenons, par exemple le cas où l'on désire effectuer la fonctionnalité "effectuer un choix". Ceci peut s'obtenir de plusieurs manières différentes. On peut utiliser soit un bouton poussoir soit un menu. Un item de menu peut avoir la même fonction que celle attribuée à un bouton poussoir. Mais l’item de menu est seulement du texte pouvant être illuminé quand il est sélectionné, alors qu’un bouton poussoir est généralement une icône avec du texte associé éventuellement. Un point qui nous semble important dans le cadre du génie logiciel porte sur la distinction entre les éléments définis pour des saisies et des affichages et ceux utilisés pour des évaluations et des contrôles des réponses.

            - Un deuxième problème qui apparaît pour le concepteur est l'établissement de la relation de dépendance entre les différents composants de dialogue, par exemple la barre de défilement dépend fonctionnellement de la fenêtre. Enfin, un troisième problème réside dans la synchronisation entre un élément d'interaction et son intégration dans un dialogue, par exemple, une barre de défilement verticale intégrée dans une fenêtre.

            - Les formalismes pour la spécification du contrôle local (élément d’interaction graphique) vont du plus formel au graphique : les grammaires hors contexte, les réseaux de transition, les automates, les grammaires d'événements ou l'interaction par manipulation directe. Si l'utilisation de ce dernier formalisme n'exige pas la connaissance de la programmation, elle nécessite cependant un ensemble d'éditeurs de présentations, que nous présentons dans le chapitre 4. Ceci nous conduit à considérer trois catégories d'utilisateurs :

- le concepteur d'éditeurs des éléments d'interaction (le concepteur de l’outil),

- l'utilisateur de ces outils,

- l'utilisateur des éléments édités.

            - Une autre caractéristique essentielle est liée à la modalité d’une d’interface graphique. Un élément d'interaction  présente deux structures parallèles : modal ou non modal.

Dans le cas modal,  il correspond à une interaction bloquante et non interruptible : tous les dialogues concurrents sont inhibés, l’utilisateur est contraint d’exécuter certaines actions et ne peut effectuer aucune autre.

Dans le cas non modal,  il y a bifurcation du dialogue, et par conséquent, l'utilisateur peut changer de dialogue.

           

- Il est nécessaire de faire la distinction entre les éléments définis pour des saisies et des affichages et ceux destinés à la saisie des entrées de l'utilisateur.

- Il y a lieu de créer la relation de dépendance entre les différents composants de dialogue, par exemple la barre de défilement dépend fonctionnellement de la fenêtre.

- Il faut également établir la synchronisation entre un élément d'interaction et son intégration dans un dialogue.

           

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1 Appelées en anglais GUIs, pour Graphical User Interfaces.

2 Par manipulation directe, nous entendons remplacement de la programmation.

3 Ces éléments sont appelés en anglais "Look and feel" (que l'on pourrait traduire par présentation et comportement), ou encore "WIMP" pour Windows, Icons, Menus et Pointing.

4 Elle correspond à un prompter en Smalltalk .