Dispositif de pointage - Pointing device

Une souris d'ordinateur

Pavé tactile et dispositif de pointage sur un ordinateur portable IBM

Point de trace

Une souris 3D plus âgée

Dispositif de pointage 3D

Un dispositif de pointage est un dispositif d'interface humaine qui permet à un utilisateur d'entrer des données spatiales (c'est-à-dire continues et multidimensionnelles ) dans un ordinateur . Les systèmes de CAO et les interfaces utilisateur graphiques (GUI) permettent à l'utilisateur de contrôler et de fournir des données à l'ordinateur à l'aide de gestes physiques en déplaçant une souris portative ou un périphérique similaire sur la surface du bureau physique et en activant des commutateurs sur la souris. Les mouvements du dispositif de pointage sont répercutés sur l'écran par les mouvements du pointeur (ou curseur ) et d'autres changements visuels. Les gestes courants sont le pointer-cliquer et le glisser-déposer .

Bien que le dispositif de pointage le plus courant soit de loin la souris, de nombreux autres dispositifs ont été développés. Cependant, le terme souris est couramment utilisé comme métaphore pour les appareils qui déplacent le curseur.

La loi de Fitts peut être utilisée pour prédire la vitesse à laquelle les utilisateurs peuvent utiliser un dispositif de pointage.

Classification

Pour classer plusieurs dispositifs de pointage, un certain nombre de fonctionnalités peuvent être considérées. Par exemple, le mouvement, le contrôle, le positionnement ou la résistance de l'appareil. Les points suivants doivent donner un aperçu des différentes classifications.

• apport direct vs indirect

Dans le cas d'un dispositif de pointage à entrée directe, le pointeur à l'écran se trouve à la même position physique que le dispositif de pointage (par exemple, un doigt sur un écran tactile, un stylet sur une tablette). Un dispositif de pointage à entrée indirecte n'est pas à la même position physique que le pointeur mais traduit son mouvement sur l'écran (par exemple, souris d'ordinateur, manette de jeu, stylet sur une tablette graphique).

• mouvement absolu vs relatif

Un périphérique d'entrée à mouvement absolu (par exemple, un stylet, un doigt sur l'écran tactile) fournit une correspondance cohérente entre un point dans l'espace d'entrée (emplacement/état du périphérique d'entrée) et un point dans l'espace de sortie (position du pointeur sur l'écran) . Un périphérique d'entrée à mouvement relatif (par exemple, souris, joystick) mappe le déplacement dans l'espace d'entrée au déplacement dans l'état de sortie. Il contrôle donc la position relative du curseur par rapport à sa position initiale.

• isotonique vs élastique vs isométrique

Un dispositif de pointage isotonique est mobile et mesure son déplacement (souris, stylo, bras humain) alors qu'un dispositif isométrique est fixe et mesure la force qui agit sur lui (trackpoint, écran tactile à capteur de force). Un dispositif élastique augmente sa résistance à la force avec le déplacement (joystick).

• contrôle de position vs contrôle de taux

Un périphérique d'entrée de contrôle de position (par exemple, une souris, un doigt sur un écran tactile) modifie directement la position absolue ou relative du pointeur à l'écran. Un dispositif d'entrée de contrôle de débit (par exemple, trackpoint, joystick) modifie la vitesse et la direction du mouvement du pointeur à l'écran.

• translation vs rotation

Une autre classification est la différenciation entre si l'appareil est physiquement translaté ou tourné.

• degrés de liberté

Différents dispositifs de pointage ont différents degrés de liberté (DOF). Une souris d'ordinateur a deux degrés de liberté, à savoir son mouvement sur les axes x et y. Cependant, la Wiimote a 6 degrés de liberté : les axes x, y et z pour le mouvement ainsi que pour la rotation.

• états possibles

Comme mentionné plus loin dans cet article, les dispositifs de pointage ont différents états possibles. Des exemples de ces états sont hors de portée, suivi ou glissement .

Exemples

• une souris d'ordinateur est un périphérique d'entrée indirect , relatif , isotonique , à contrôle de position et de translation avec deux degrés de liberté (position x, y) et deux états (suivi, glissement).
• un écran tactile est un périphérique d'entrée de contrôle de position direct , absolu , isométrique , avec deux degrés de liberté ou plus (position x, y et éventuellement pression) et deux états (hors de portée, glissement).
• un joystick est un périphérique d'entrée indirect , relatif , élastique , à contrôle de vitesse et de translation avec deux degrés de liberté (angle x, y) et deux états (suivi, glisser).
• une Wiimote est un périphérique d'entrée indirect , relatif , élastique , à contrôle de vitesse et de translation avec six degrés de liberté (orientation x, y, z et position x, y, z) et deux ou trois états (suivi, glisser pour l'orientation et la position ; hors de portée pour la position).

La taxonomie de Buxton

Le tableau suivant montre une classification des dispositifs de pointage selon leur nombre de dimensions (colonnes) et la propriété détectée (lignes) introduite par Bill Buxton . Les sous-lignes font la distinction entre l'intermédiaire mécanique (c'est-à-dire le stylet) (M) et le tactile (T). Il est enraciné dans le système moteur/sensoriel humain . Les périphériques d'entrée manuelle continue sont classés. Les sous-colonnes distinguent les appareils qui utilisent une commande de moteur comparable pour leur fonctionnement. Le tableau est basé sur le graphique original du travail de Bill Buxton sur "Taxonomies of Input".

Le modèle à trois états de Buxton

Ce modèle décrit différents états qu'un dispositif de pointage peut assumer. Les trois états communs décrits par Buxton sont hors de portée, suivi et glissement . Tous les dispositifs de pointage ne peuvent pas basculer dans tous les états.

Modèle	Explication
2 État de la transaction	Une souris est déplacée sans que le bouton soit enfoncé. Cet état peut être appelé suivi , ce qui signifie que l'utilisateur déplace simplement la souris sans interagir davantage avec le système. Si la souris est pointée sur une icône et que le bouton est enfoncé tout en déplaçant la souris, un nouvel état appelé glisser est entré. Ces états sont affichés dans l'image "Transaction à 2 états" .
Hors de portée et suivi	Si une tablette tactile, capable de détecter le toucher ou l'absence de toucher, est utilisée à la place d'une souris, le modèle d'état semble différent. Plus précisément, cela signifie que tout mouvement du doigt hors de l'écran est hors de portée et n'a aucun effet sur le système. Ce n'est que lorsque le doigt touche l'écran que l'état passe en suivi (Figure : « Out of Range & Tracking » ).
Hors de portée, suivi et déplacement	Si une tablette graphique avec un stylet est utilisée, il est possible de détecter les trois états. Lorsque le stylet est soulevé, il est hors de portée . Lorsqu'il est à portée, l'état passe en suivi et le pointeur suit le mouvement du stylet. En exerçant une pression supplémentaire sur le stylet, vous initiez le déplacement de l' état 2 (Figure : « Hors de portée, suivi et déplacement » ).
État 2 Ensemble	En utilisant une souris à plusieurs boutons ou plusieurs clics, l'état 2 peut être divisé en un ensemble d'états, c'est-à-dire qu'appuyer sur différents boutons conduit à différents états. Par exemple, la sélection d'un objet avec le Bouton 1 passe à l'état Faire glisser l'original alors que le Bouton 2 passe à Faire glisser la copie . Il en va de même pour les clics multiples connus de Windows : un clic sur un objet sélectionne un objet, un double-clic l'ouvre (Figure : "State 2 Set" ).

Loi de Fitts

La loi de Fitts (souvent appelée loi de Fitts) est un modèle prédictif du mouvement humain principalement utilisé dans l'interaction homme-machine et l'ergonomie. Cette loi scientifique prédit que le temps nécessaire pour se déplacer rapidement vers une zone cible est fonction du rapport entre la distance à la cible et la largeur de la cible. La loi de Fitts est utilisée pour modéliser l'acte de pointer, soit en touchant physiquement un objet avec une main ou un doigt, soit virtuellement, en pointant un objet sur un écran d'ordinateur à l'aide d'un dispositif de pointage. En d'autres termes, cela signifie par exemple que l'utilisateur a besoin de plus de temps pour cliquer sur un petit bouton éloigné du curseur qu'il n'en a besoin pour cliquer sur un gros bouton à proximité du curseur. Ainsi, il est généralement possible de prédire la vitesse qui est nécessaire pour un mouvement sélectif vers une certaine cible.

Formulation mathématique

La métrique commune pour calculer le temps moyen pour terminer le mouvement est la suivante :

${\displaystyle {\text{MT}}=a+b\cdot {\text{ID}}=a+b\cdot \log _{2}{\Bigg (}{\frac {2D}{W}} {\Big )}}$

où:

• MT est le temps moyen pour terminer le mouvement.
• a et b sont des constantes qui dépendent du choix du périphérique d'entrée et sont généralement déterminées empiriquement par analyse de régression.
• ID est l'indice de difficulté.
• D est la distance entre le point de départ et le centre de la cible.
• W est la largeur de la cible mesurée le long de l'axe de mouvement. W peut également être considéré comme la tolérance d'erreur autorisée dans la position finale, depuis le dernier point du mouvement doit se situer à ± W / 2 du centre de la cible.

Il en résulte l'interprétation selon laquelle, comme mentionné précédemment, les cibles grandes et proches peuvent être atteintes plus rapidement que les petites cibles distantes.

Application de la loi de Fitts dans la conception de l'interface utilisateur

Comme mentionné ci-dessus, la taille et la distance d'un objet influencent sa sélection. De plus, cela affecte l'expérience utilisateur. Par conséquent, il est important que la loi de Fitts soit prise en compte lors de la conception des interfaces utilisateur. Ci-dessous, quelques principes de base sont mentionnés.

• Éléments interactifs

Les boutons de commande, par exemple, doivent avoir des tailles différentes de celles des éléments non interactifs. Les objets interactifs plus grands sont plus faciles à sélectionner avec n'importe quel périphérique de pointage.

• Bords et coins

Du fait que le curseur est épinglé sur les bords et les coins d'une interface utilisateur graphique, ces points sont accessibles plus rapidement que les autres points de l'écran.

• Menus contextuels

Ils doivent permettre la sélection immédiate d'éléments interactifs afin de réduire le "temps de déplacement" de l'utilisateur.

• Options de sélection

Dans les menus tels que les menus déroulants ou la navigation de niveau supérieur, la distance augmente au fur et à mesure que l'utilisateur descend dans la liste. Cependant dans les menus circulaires, la distance aux différents boutons est toujours la même. De plus, les zones cibles dans les menus à secteurs sont plus grandes.

• Barres des tâches

Pour faire fonctionner une barre des tâches, l'utilisateur a besoin d'un niveau de précision plus élevé, donc de plus de temps. En général, ils gênent le mouvement à travers l'interface.

Contrôle-Affichage Gain

Le Gain Contrôle-Affichage (ou gain CD) décrit la proportion entre les mouvements dans l'espace de contrôle et les mouvements dans l'espace d'affichage. Par exemple, une souris matérielle se déplace à une autre vitesse ou distance que le curseur à l'écran. Même si ces mouvements ont lieu dans deux espaces différents, les unités de mesure doivent être les mêmes pour avoir un sens (par exemple des mètres au lieu de pixels). Le gain CD fait référence au facteur d'échelle de ces deux mouvements :

${\displaystyle CDgain=V_{Affichage}/V_{Contrôle}}$

Les paramètres de gain du CD peuvent être ajustés dans la plupart des cas. Cependant, un compromis doit être trouvé : avec des gains élevés, il est plus facile d'approcher une cible éloignée, avec des gains faibles, cela prend plus de temps. Des gains élevés entravent la sélection des cibles, tandis que des gains faibles facilitent ce processus. Les systèmes Microsoft , macOS et X window ont mis en place des mécanismes qui adaptent le gain du CD aux besoins de l'utilisateur. par exemple, le gain CD augmente lorsque la vitesse de déplacement de l'utilisateur augmente (historiquement appelé « accélération de la souris »).

Dispositifs de pointage courants

Dispositifs de pointage de suivi de mouvement

Souris

Une souris est un petit appareil portable poussé sur une surface horizontale.

Une souris déplace le pointeur graphique en le faisant glisser sur une surface lisse. La souris à bille roulante conventionnelle utilise une bille pour créer cette action : la bille est en contact avec deux petits axes qui sont placés à angle droit l'un par rapport à l'autre. Lorsque la balle se déplace, ces axes tournent et la rotation est mesurée par des capteurs à l'intérieur de la souris. Les informations de distance et de direction des capteurs sont ensuite transmises à l'ordinateur, et l'ordinateur déplace le pointeur graphique sur l'écran en suivant les mouvements de la souris. Une autre souris courante est la souris optique. Cet appareil est très similaire à la souris conventionnelle mais utilise la lumière visible ou infrarouge au lieu d'une bille roulante pour détecter les changements de position. De plus, il y a la mini-souris , qui est une petite souris de la taille d'un œuf à utiliser avec les ordinateurs portables ; généralement assez petit pour être utilisé sur une zone libre du corps de l'ordinateur portable lui-même, il est généralement optique , comprend un cordon rétractable et utilise un port USB pour économiser la batterie.

Boule de commande

Une boule de commande est un dispositif de pointage constitué d'une boule logée dans une douille contenant des capteurs pour détecter la rotation de la boule autour de deux axes, semblable à une souris à l'envers : lorsque l'utilisateur fait rouler la boule avec le pouce, les doigts ou la paume, le pointeur sur l'écran se déplacera également. Les boules de suivi sont couramment utilisées sur les postes de travail CAO pour une utilisation facile, où il n'y a peut-être pas d'espace de bureau sur lequel utiliser une souris. Certains peuvent se clipser sur le côté du clavier et ont des boutons avec la même fonctionnalité que les boutons de la souris. Il existe également des trackballs sans fil qui offrent un plus large éventail de positions ergonomiques à l'utilisateur.

Manette

Les joysticks isotoniques sont des bâtons de poignée où l'utilisateur peut changer librement la position du bâton, avec une force plus ou moins constante.

Les manettes isométriques sont l'endroit où l'utilisateur contrôle le manche en faisant varier la force avec laquelle il pousse, et la position du manche reste plus ou moins constante. Les manettes isométriques sont souvent citées comme plus difficiles à utiliser en raison du manque de retour tactile fourni par une manette en mouvement réelle.

Bâton de pointage

Un bâton de pointage est un petit bouton sensible à la pression utilisé comme un joystick. Il se trouve généralement sur les ordinateurs portables intégrés entre les touches G , H et B. Il fonctionne en détectant la force appliquée par l'utilisateur. Les boutons "souris" correspondants sont généralement placés juste en dessous de la barre d'espace . On le trouve également sur les souris et certains claviers de bureau.

Télécommande Wii

La télécommande Wii, également connue sous le nom de Wiimote, est la manette principale de la console Wii de Nintendo. Une caractéristique principale de la télécommande Wii est sa capacité de détection de mouvement, qui permet à l'utilisateur d'interagir avec et de manipuler des éléments à l'écran via la reconnaissance gestuelle et le pointage grâce à l'utilisation de la technologie d'accéléromètre et de capteur optique.

Suivi des doigts

Un suivi de doigt dispositif de circuit doigts dans l'espace 3D ou à proximité de la surface sans contact avec un écran. Les doigts sont triangulés par des technologies telles que la caméra stéréo, le temps de vol et le laser. De bons exemples de dispositifs de pointage de suivi des doigts sont LM3LABS ' Ubiq'window et AirStrike

Dispositifs de pointage de suivi de position

Tablette graphique

Une tablette graphique avec un stylet

Une tablette graphique ou une tablette de numérisation est une tablette spéciale similaire à un pavé tactile, mais contrôlée avec un stylo ou un stylet qui est tenu et utilisé comme un stylo ou un crayon normal. Le pouce contrôle généralement le clic via un bouton bidirectionnel sur le dessus du stylet ou en tapotant sur la surface de la tablette.

Un curseur (également appelé rondelle) est similaire à une souris, sauf qu'il a une fenêtre avec des réticules pour un placement précis, et il peut avoir jusqu'à 16 boutons. Un stylo (également appelé stylet) ressemble à un simple stylo à bille mais utilise une tête électronique à la place de l'encre. La tablette contient une électronique qui lui permet de détecter le mouvement du curseur ou du stylet et de traduire les mouvements en signaux numériques qu'elle envoie à l'ordinateur. » Ceci est différent d'une souris car chaque point de la tablette représente un point sur l'écran.

Style

Un smartphone exploité avec un stylet

Un stylet est un petit instrument en forme de stylo qui est utilisé pour saisir des commandes sur un écran d'ordinateur , un appareil mobile ou une tablette graphique.

Le stylet est le dispositif d'entrée principal pour les assistants numériques personnels , les téléphones intelligents et des systèmes de jeux portables comme la Nintendo DS qui nécessitent une entrée précise, même si les terminaux équipés multi-touch doigt d'entrée avec les écrans tactiles capacitifs sont devenus plus populaires que dispositifs à stylet dans le marché des smartphones.

Pavé tactile

Trackpad sur un Apple MacBook Pro

Un pavé tactile ou un trackpad est une surface plane qui peut détecter le contact avec les doigts. Il s'agit d'un dispositif de pointage fixe, couramment utilisé sur les ordinateurs portables. Au moins un bouton physique est normalement fourni avec le pavé tactile, mais l'utilisateur peut également générer un clic de souris en appuyant sur le pavé. Les fonctionnalités avancées incluent la sensibilité à la pression et des gestes spéciaux tels que le défilement en déplaçant le doigt le long d'un bord.

Il utilise une grille d' électrodes à deux couches pour mesurer le mouvement des doigts : une couche a des bandes d'électrodes verticales qui gèrent le mouvement vertical, et l'autre couche a des bandes d'électrodes horizontales pour gérer les mouvements horizontaux.

Écran tactile

Un clavier virtuel sur un iPad

Un écran tactile est un appareil intégré à l'écran du moniteur de télévision ou aux écrans des moniteurs LCD du système des ordinateurs portables. Les utilisateurs interagissent avec l'appareil en appuyant physiquement sur les éléments affichés à l'écran, soit avec leurs doigts, soit avec un outil d'aide.

Plusieurs technologies peuvent être utilisées pour détecter le toucher. Les écrans tactiles résistifs et capacitifs ont des matériaux conducteurs intégrés dans le verre et détectent la position du toucher en mesurant les changements de courant électrique. Les contrôleurs infrarouges projettent une grille de faisceaux infrarouges insérés dans le cadre entourant l'écran du moniteur lui-même et détectent où un objet intercepte les faisceaux.

Les écrans tactiles modernes pourraient être utilisés avec des dispositifs de pointage à stylet, tandis que ceux alimentés par infrarouge ne nécessitent pas de toucher physique, mais reconnaissent simplement le mouvement de la main et des doigts à une distance minimale de l'écran réel.

Les écrans tactiles deviennent populaires avec l'introduction d' ordinateurs de poche comme ceux vendus par le fabricant de matériel Palm, Inc. , certaines classes d'ordinateurs portables haut de gamme, des smartphones mobiles comme HTC ou l' iPhone d' Apple Inc. et la disponibilité de pilotes de périphériques à écran tactile standard dans les systèmes d' exploitation Symbian , Palm OS , Mac OS X et Microsoft Windows .

Dispositifs de pointage de suivi de pression

Joystick isométrique

Contrairement à un joystick 3D, le stick lui-même ne bouge pas ou très peu et est monté dans le châssis de l'appareil. Pour déplacer le pointeur, l'utilisateur doit appliquer une force sur le bâton. Des représentants typiques peuvent être trouvés sur les claviers des ordinateurs portables entre les touches "G" et "H". En effectuant une pression sur le TrackPoint , le curseur se déplace sur l'affichage.

Autres appareils

• Un stylet optique est un appareil similaire à un écran tactile, mais qui utilise un stylet spécial sensible à la lumière au lieu du doigt, ce qui permet une saisie à l'écran plus précise. Lorsque la pointe du crayon optique entre en contact avec l'écran, il renvoie un signal à l'ordinateur contenant les coordonnées des pixels à cet endroit. Il peut être utilisé pour dessiner sur l'écran de l'ordinateur ou effectuer des sélections de menu, et ne nécessite pas d'écran tactile spécial car il peut fonctionner avec n'importe quel écran CRT .
• Pistolet léger
• Souris de paume - tenue dans la paume et actionnée avec seulement deux boutons ; les mouvements sur l'écran correspondent à un toucher de plume, et la pression augmente la vitesse de déplacement
• Footmouse - parfois appelé taupe - une variante de souris pour ceux qui ne souhaitent pas ou ne peuvent pas utiliser les mains ou la tête; à la place, il fournit des clics
• Semblable à une souris est une rondelle, qui, plutôt que de suivre la vitesse de l'appareil, suit la position absolue d'un point sur l'appareil (généralement un ensemble de réticules peints sur une languette en plastique transparent dépassant du haut de la rondelle) . Les rondelles sont généralement utilisées pour le traçage dans les travaux de CAO/FAO/IAO et sont souvent des accessoires pour les tablettes graphiques plus grandes.
• Dispositifs de suivi oculaire - une souris contrôlée par les mouvements rétiniens de l'utilisateur, permettant la manipulation du curseur sans toucher
• Finger-mouse – Une souris extrêmement petite contrôlée par deux doigts seulement ; l'utilisateur peut le tenir dans n'importe quelle position
• Souris gyroscopique - un gyroscope détecte le mouvement de la souris lorsqu'elle se déplace dans l'air. Les utilisateurs peuvent utiliser une souris gyroscopique lorsqu'ils n'ont pas de place pour une souris ordinaire ou doivent donner des commandes en se tenant debout. Ce périphérique d'entrée ne nécessite aucun nettoyage et peut comporter de nombreux boutons supplémentaires. En fait, certains ordinateurs portables faisant également office de téléviseurs sont équipés de souris gyroscopiques qui ressemblent et font office de télécommandes avec écrans LCD intégrés.
• Volant - peut être considéré comme un dispositif de pointage 1D - voir aussi la section volant de l'article sur le contrôleur de jeu
• Pagaie - un autre dispositif de pointage 1D
• Jog Dial – un autre dispositif de pointage 1D
• Yoke (avion)
• Certains périphériques d'entrée à haut degré de liberté
• 3Dconnexion – contrôleur à six degrés
• Dispositifs de pointage discrets
• pavé directionnel – un clavier très simple
• Tapis de danse - utilisé pour pointer des emplacements bruts dans l'espace avec les pieds
• Souris à savon - un dispositif de pointage portable basé sur la position basé sur la technologie de souris optique sans fil existante
• Stylo laser - peut être utilisé dans les présentations comme dispositif de pointage

Les références