Archiv f&für; Februar, 2011

  • Hard- und Softwarekonzept des MLJ

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    Nachdem wir, basierend auf der Nutzungskontextanalyse, Anforderungen an das System definiert haben, galt es diese in ein Konzept zu übersetzen. In den folgenden Abschnitten werden Hard- und Softwarekonzept des Multitouch Lab Journal (MLJ) erklärt.

    Hardwarekonzept

    Herkömmliche Laborbücher kommen in verschiedenen Kontexten zum Einsatz. Im Büro helfen sie bei der Recherche, der Vorbereitung und der Auswertung von Versuchen. Im Labor dienen sie der Durchführung und Dokumentation. Des Weiteren können sie leicht mitgenommen werden, um Kollegen den eigenen Arbeitsstand zu präsentieren. Um diesen Situationen gerecht zu werden, beinhaltet das Hardwarekonzept des MLJ mehrere Geräte, die auf dieselbe Datenbasis zugreifen. Alle Daten werden auf einem zentralen Server gespeichert, der mit dem Internet in Verbindung steht. Dieses Prinzip ist auch aus dem sogenannten “Cloud Computing” bekannt.

    In seinem Büro kann der Wissenschaftler für die Arbeit mit dem MLJ einen Desktop-PC nutzen. Über Tastatur und Maus lassen sich komfortabel längere Texte eingeben. Außerdem kann über die gängigen Office-Lösungen auf die Daten des MLJ zugegriffen werden. Außerhalb des Büros kommen portable Geräte wie Tablet-PCs oder Smartphones zum Einsatz. Diese Geräte bieten eine hohe Flexibilität und die Möglichkeit, drahtlos auf den MLJ-Server zuzugreifen. Es ist anzumerken, dass für beide Geräteklassen Benutzeroberflächen nötig sind, die an die jeweilige Art der Bedienung angepasst sind. Für portable Geräte bietet es sich außerdem an, nur die Funktionalitäten zu implementieren, die für eine mobile (und damit eingeschränkte) Nutzung wichtig sind. Für einen ganzheitlichen Ansatz sind diese beiden Geräteklassen zwar wichtig, werden aber nicht näher erläutert.

    Multitouch-System im Labor

    MLJ im Labortisch integriert

    MLJ im Labortisch integriert

    Gemäß dem Ziel unserer Arbeit soll stattdessen das Multitouch-System im Labor näher betrachtet werden. Dieses System besteht aus mehreren Multitouchscreens, welche in die Arbeitsplätze integriert sind. Sie finden sich sowohl in normalen Arbeitsflächen als auch in der Sterilbank. Dadurch wird kein zusätzlicher Platz für Hardware benötigt, was im Labor ein großer Vorteil ist. Außerdem ist die Bedienung des Systems einfach und direkt. Dadurch wird gefördert, dass ein Wissenschaflter seine Arbeit unmittelbar dokumentiert, wie es den Richtlinien zum Führen eines Laborbuches entspricht. Die Multitouch-Oberfläche liegt auf einer Ebene mit der umliegenden Arbeitsfläche und besteht aus robustem und abwaschbarem Glas. Durch eine chemikalienbeständige Beschichtung kann darauf auch experimentiert und gearbeitet werden. Die Abbildung zeigt die Integration des MLJ-Systems in einen Laborarbeitsplatz. Die Höhe einer Arbeitsplatte beträgt 90 cm, was den Empfehlungen für ergonomisches Arbeiten bei leichten Labortätigkeiten entspricht. Als Multitouch-Technologie kommt ein optisches System zum Einsatz. Dieses unterstützt nicht nur die Eingabe durch Berührungen oder mit einem Stift, sondern auch die Erkennung von Markierungen (Tags). Objekte, wie z.B. Reagenzien, werden mit einer solchen Markierung versehen und können so vom System eindeutig identifiziert werden, wenn sie auf der Multitouch- Oberfläche abgestellt werden. Weiter lässt sich das MLJ auch mit Handschuhen bedienen, was wichtig für die Arbeit im Labor ist. Außerdem gehört ein Infrarot-LED-Stift zur Ausstattung. Dieser ist batteriebetrieben und strahlt Infrarotlicht ab, sobald ein leichter Druck auf die Spitze ausgeübt wird. Dadurch aktiviert er sich beim Schreiben automatisch und benötigt keinen zusätzlichen Schalter. Der Stift kann sterilisiert werden.

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  • Stift- und Handbedienung von Multitouch-Systemen

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    Hier ein weiterer Auszug aus unserer Bachelorarbeit, der sich mit Grundlagen zur Stift- und Handbedienung von Multitouch-Systemen beschäftigt.

    Bisher wurde Multitouch vor allem aus Sicht der Touch-Bedienung betrachtet. Hinckley, Yatani, Pahud, Coddington, Rodenhouse, Wilson, Benko und Buxton schreiben jedoch „[...] multi-touch is not the whole story. [...] The pen has a role to play as well“ (2010a, S. 537). Dabei gehen die Autoren nicht von einer reinen Stiftbedienung aus, sondern bevorzugen eine Kombination aus Hand- und Stiftbedienung. Sie argumentieren, dass Menschen in der Regel zwei Hände nutzen, um Aufgaben in der realen Welt auszuführen, und verweisen auf ein Experiment von Guiard (1987). Dieser demonstriert in einem Versuch, wie beim Schreiben unbewusst beide Hände verwendet werden. Während die bevorzugte Hand relativ zum Tisch nahezu immer an der gleichen Stelle schreibt, verschiebt die nicht-bevorzugte Hand kontinuierlich das Blatt. Der linke Teil der unteren Abbildung zeigt das beschriebene Blatt aus Guiards Experiment. Im rechten Teil ist der Druchdruck zu sehen, der mit Kohlepapier erzeugt wurde, was am Tisch fixiert war.

    Experiment von Guiard zur Arbeitsteilung zwischen Händen beim Schreiben

    Experiment von Guiard zur Arbeitsteilung zwischen Händen beim Schreiben

    Dieses Prinzip der Arbeitsteilung zwischen den Händen kann auch auf die Interaktion mit einem Multitouch-System übertragen werden, indem eine multimodale Eingabe mit Stift und Hand ermöglicht wird. Daraus ergibt sich allerdings das Problem, dass zwischen Befehlsmodus (command mode) und Schreibmodus (ink mode) unterschieden werden muss. Der Befehlsmodus dient zum Bedienen des Systems, d.h. zum Ausführen von Funktionen, während im Schreibmodus alle Eingaben als „Tinte“ (ink) erkannt werden. Hinckley et al. schlagen folgendes Prinzip vor: „the pen writes, and touch manipulates“ (2010a, S. 539). Die Umschaltung zwischen den beiden Modi geschieht implizit durch die Verwendung der Hand (Befehlsmodus) oder des Stiftes (Schreibmodus). Li, Hinckley, Guan und Landay vergleichen in ihrer Studie die Effizienz von verschiedenen Techniken für die Umschaltung zwischen diesen Modi (2005). Die Autoren kommen zum folgenden Schluss: „[...]pressing a button with the non-preferred hand offers the fastest performance [...]“ (Li et al., 2010, S. 1).

    Hinckley et al. gehen noch einen Schritt weiter und untersuchen, wie durch die Kombination aus Stift und Hand neue Werkzeuge geschaffen werden können. Die dadurch entstehende Interaktion demonstrieren sie eindrucksvoll in einem Video (siehe unten) und kommen zum Schluss: „the combination of pen+touch input yields new tools“ (2010a, S. 540). Dabei erwähnen die Autoren aber auch, dass es noch ungelöste Probleme gibt und weitere Untersuchungen zu diesem Thema nötig sind. » Mehr…

  • Klassifizierung von Gesten für HCI

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    Seit über einem Monat gab es auf unserem Blog keinen neuen Eintrag mehr. Das lag daran, dass wir intenstiv an unserer Bachelorarbeit gearbeitet haben, die nun abgeschlossen ist. In nächster Zeit wollen wir nach und nach ein paar ausgewählte Teile unserer Arbeit veröffentlichen. Los geht es mit ein paar wichtigen Grundlagen zum Interface- und Interaktiondesign für Touchscreens.

    Klassifizierung von Gesten

    Gesten sind ein bedeutender Aspekt bei der Interaktionsgestaltung für Multitouch-Systeme. Für den HCI-Bereich entwickelten Pavlovic, Sharma und Huang (1997, S. 5-7) eine Klassifizierung von Gesten auf Basis der Arbeit von Quek. Nach diesem Modell werden Hand- und Armbewegungen in unbeabsichtigte Bewegungen sowie (beabsichtigte) Gesten unterteilt. Eine Unterscheidung im Bereich der Gesten trennt manipulative und kommunikative Gesten voneinander. Weitere Überlegungen von Pavlovic et al. beziehen sich auf den kommunikativen Aspekt von Gesten. Für das Interaktionsdesign im Hinblick auf Multitouch-Bildschirme sind diese jedoch weniger wichtig.

    Klassifizierung von Gesten für HCI nach Pavlovic et al.

    Klassifizierung von Gesten für HCI nach Pavlovic et al.

    Rahimi und Vogt (2008, S. 48-50) erweitern daher obiges Modell um drei Kategorien zur Manipulation von Objekten: Bewegungsverfolgung, kontinuierliche Gesten und symbolisch-manipulative Gesten. Gesten in der Kategorie Bewegungsverfolgung sind entsprechenden Gesten in der realen Welt sehr nahe. Die Bewegungsverfolgung zeichnet sich durch direkten Einfluss auf Position und Ausrichtung eines Objektes sowie durch unmittelbares Feedback aus. Rahimi und Vogt nennen Verschieben und Rotieren als Beispiele hierfür. Kontinuierliche Gesten haben keine direkte Entsprechung in der realen Welt, lassen sich aber von dort ableiten. Das Vergrößern und Verkleinern eines Bildes mit zwei Fingern gehört in diese Kategorie. Symbolisch-manipulative Gesten dagegen sind abstrakt und mit einem gewissen Lernaufwand verbunden. Sie haben keine Entsprechung in der physikalischen Welt, bieten aber zahlreiche Möglichkeiten für die Interaktion mit einem Multitouch-System. Der sogenannte „Flip“ (dt. umblättern, umdrehen, schnipsen) ist ein Beispiel für eine solche Geste. Dabei wird mit einem Finger z.B. über ein CD-Cover gestrichen, damit dieses sich dreht und die CD-Titel auf der Rückseite anzeigt. » Mehr…