Материальный пользовательский интерфейс - Tangible user interface

Не путать с Текстовый пользовательский интерфейс.

Реагируемый, электронный музыкальный инструмент пример осязаемого пользовательского интерфейса.
SandScape устройство установлено в Музей детского творчества в Сан-Франциско

А осязаемый пользовательский интерфейс (TUI) это пользовательский интерфейс в котором человек взаимодействует с цифровой информацией посредством физического среда. Первоначальное название было Graspable User Interface, которое больше не используется. Целью разработки TUI является расширение возможностей совместной работы, обучения и проектирования путем придания физической формы цифровой информации, что позволяет использовать в своих интересах человеческую способность захватывать и манипулировать физическими объектами и материалами.[1]

Одним из пионеров создания осязаемых пользовательских интерфейсов является Хироши Исии, профессор в Массачусетский технологический институт Медиа-лаборатория, возглавляющая Tangible Media Group. Его видение осязаемых пользовательских интерфейсов, названное Ощутимые биты, заключается в том, чтобы придать физическую форму цифровой информации, делая биты непосредственно управляемыми и воспринимаемыми. Материальные биты стремятся к бесшовной связи между физическими объектами и виртуальными данными.

Характеристики

  1. Физические представления вычислительно связаны с базовой цифровой информацией.
  2. Физические представления воплощают в себе механизмы интерактивного управления.
  3. Физические представления перцептивно связаны с активно опосредованными цифровыми представлениями.
  4. Физическое состояние материальных ценностей воплощает ключевые аспекты цифрового состояния системы.

Согласно Ми Чон Ким и Мэри Лу Махер, пять основных определяющих свойств осязаемых пользовательских интерфейсов следующие:[2]

  1. пространственное мультиплексирование как ввода, так и вывода;
  2. одновременный доступ и управление компонентами интерфейса;
  3. сильные специфические устройства;
  4. пространственно-зависимые вычислительные устройства;
  5. пространственная перенастройка устройств.

Различия: материальный и графический интерфейс пользователя.

Материальный пользовательский интерфейс должен отличаться Графический пользовательский интерфейс (GUI). Графический интерфейс пользователя существует только в цифровой мир где TUI соединяет цифровой мир с физическим. Например, экран отображает цифровую информацию, тогда как мышь позволяет нам напрямую взаимодействовать с этой цифровой информацией.[3]Более того, материальный пользовательский интерфейс также представляет входные данные в физическом мире, в отличие от графического пользовательского интерфейса, и делает цифровую информацию доступной для непосредственного восприятия.[4]

Реальный пользовательский интерфейс обычно создается для одной конкретной целевой группы из-за небольшого диапазона возможных областей применения. Следовательно, дизайн интерфейса должен разрабатываться вместе с целевой группой, чтобы обеспечить хорошее взаимодействие с пользователем.[5]

По сравнению с TUI, графический интерфейс пользователя имеет широкий спектр применений в одном интерфейсе. Из-за этого он нацелен на большую группу возможных пользователей.[6]

Одним из преимуществ Tangible пользовательского интерфейса является удобство работы с пользователем, так как при этом происходит физическое взаимодействие между пользователем и самим интерфейсом (например: SandScape: Построение собственного ландшафта из песка). Еще одно преимущество - удобство использования, потому что пользователь интуитивно знает, как использовать интерфейс, зная функцию физического объекта. Таким образом, пользователю не нужно изучать функционал. Вот почему интерфейс Tangible User часто используется, чтобы сделать технологии более доступными для пожилых людей. [7]

Тип интерфейса / атрибутыМатериальный пользовательский интерфейсГрафический пользовательский интерфейс
Количество возможных областей примененияСоздавайте для одной конкретной области примененияСоздавайте для различных областей применения
Как работает системафизические объекты, такие как мышь или клавиатураНа основе графических битов, например пикселей на экране
Связь между когнитивными битами и физическим выходомПрямое соединениеКосвенное соединение
Как определяется пользовательский опытПользователь уже знает функцию интерфейса, зная функцию физических объектов.Пользователь исследует функциональность интерфейса
Поведение пользователя при приближении к системеИнтуицияПризнание

[8]

Примеры

Простым примером осязаемого пользовательского интерфейса является компьютерная мышь: перетаскивание мыши по плоской поверхности соответственно перемещает указатель на экране. Существует очень четкая взаимосвязь между поведением системы и движениями мыши. Другие примеры включают:

  • Мраморный автоответчик Даррелла Бишопа (1992).[9] А мрамор представляет собой одно сообщение, оставленное на автоответчик. Если бросить шарик в блюдо, будет воспроизведено соответствующее сообщение или перезвонит вызывающий абонент.
  • В Топобо система. Блоки в Топобо похожи на КОНСТРУКТОР ЛЕГО блоки, которые могут быть соединены вместе, но также могут перемещаться сами по себе с помощью моторизованных компонентов. Человек может толкать, тянуть и крутить эти блоки, и блоки могут запоминать эти движения и воспроизводить их.[10]
  • Реализации, которые позволяют пользователю рисовать рисунок на столе системы с помощью настоящего материального пера. Используя жесты рук, пользователь может клонировать изображение и растягивать его по осям X и Y так же, как в программе рисования. Эта система будет включать видеокамеру с распознавание жеста система.
  • джайв. Внедрение TUI помогло сделать этот продукт более доступным для пожилых пользователей продукта. «Друзья» также можно использовать для активации различных взаимодействий с продуктом.[11]
  • SandScape: Проектирование ландшафта с TUI. Этот интерфейс позволяет пользователю формировать пейзаж из песка на столе. Модель песка представляет собой рельеф, который проецируется на поверхность. В реальном времени модель проецирует деформации песка. [12]

Было предложено несколько подходов к созданию общего промежуточного программного обеспечения для TUI. Они нацелены на независимость областей приложений, а также на гибкость с точки зрения развернутой сенсорной технологии. Например, Сифаблы предоставляет платформу приложений, в которой небольшие дисплеи, чувствительные к жестам, действуют вместе, образуя интерфейс человек-компьютер.

Для поддержки совместной работы TUI должны позволять пространственное распределение, асинхронные действия и динамическую модификацию инфраструктуры TUI, чтобы назвать наиболее важные из них. Этот подход представляет собой структуру, основанную на концепции пространства кортежей LINDA, для удовлетворения этих требований. Реализованная структура TUIpist развертывает произвольную сенсорную технологию для любого типа приложений и исполнительных механизмов в распределенных средах.[13]

Уровень развития

Интерес к материальным пользовательским интерфейсам (TUI) постоянно рос с 1990-х годов, и с каждым годом появляются все более осязаемые системы. 2017 г. белая бумага описывает эволюцию TUI для работы с сенсорным столом и открывает новые возможности для экспериментов и развития.[14]

В 1999 году Гэри Залевски запатентовал систему подвижных детских блоков, содержащих датчики и дисплеи, для обучения орфографии и составления предложений.[15]

Материальный двигатель - это проприетарное приложение для разработки, используемое для создания интерфейсов распознавания объектов для проекционно-емкостных сенсорных таблиц. В Tangible Engine Media Creator позволяет пользователям с небольшим опытом программирования или без него быстро создавать интерфейсы на основе TUI.

MIT Tangible Media Group, возглавляемая Хироши Иши, постоянно разрабатывает и экспериментирует с TUI, включая множество настольных приложений.[16]

Урп[17] система и более продвинутая среда расширенного городского планирования[18] позволять цифровое моделирование воздушного потока, теней, отражений и других данных на основе положений и ориентации физических моделей зданий на поверхности стола.

Новые разработки идут еще дальше и включают третье измерение, позволяя пользователю формировать пейзажи из глины (Illuminating Clay[19]) или песка (Sand Scape[20]). Опять же, различные модели позволяют анализировать тени, карты высот, уклоны и другие характеристики интерактивно формируемых массивов суши.

InfrActables - это совместная таблица с обратной проекцией, которая позволяет взаимодействовать с помощью TUI, которые включают распознавание состояния. Добавление различных кнопок к TUI позволяет использовать дополнительные функции, связанные с TUI. Более новые версии технологии могут быть интегрированы даже в ЖК-дисплеи.[21] за счет использования инфракрасных датчиков за ЖК-матрицей.

Материальная катастрофа[22] позволяет пользователю анализировать меры по ликвидации последствий стихийных бедствий и моделировать различные виды стихийных бедствий (пожары, наводнения, цунами и т. д.) и сценарии эвакуации во время сеансов совместного планирования. Физические объекты позволяют позиционировать катастрофы, размещая их на интерактивной карте и дополнительно настраивая параметры (например, масштаб) с помощью прикрепленных к ним циферблатов.

Коммерческий потенциал TUI был определен недавно. Неоднократно награждаемый Reactable,[23] интерактивный осязаемый настольный прибор сейчас коммерчески распространяется Reactable Systems, дочерней компанией Университета Помпеу Фабра, где он был разработан. С помощью Reactable пользователи могут настраивать свой собственный инструмент в интерактивном режиме, физически размещая различные объекты (представляющие осцилляторы, фильтры, модуляторы ...) и параметризируя их, вращая и используя сенсорный ввод.

Microsoft распространяет свою новую платформу на базе Windows Microsoft Surface[24] (теперь Microsoft PixelSense) с 2009 года. мультитач отслеживая пальцы, платформа поддерживает распознавание физических объектов по их следам. Было представлено несколько приложений, в основном для использования в коммерческом пространстве. Примеры варьируются от разработки собственного индивидуального графического макета для сноуборда или скейтборда до изучения деталей вина в ресторане, помещая его на стол и перемещаясь по меню с помощью сенсорного ввода. Также поддерживаются такие взаимодействия, как совместный просмотр фотографий с видеокамеры или мобильного телефона, которые легко подключаются после размещения на столе.

Еще одна интересная интерактивная инсталляция - мгновенный город.[25] который сочетает в себе игры, музыку, архитектуру и аспекты совместной работы. Он позволяет пользователю строить трехмерные конструкции и создавать город из прямоугольных строительных блоков, что одновременно приводит к интерактивной сборке музыкальных фрагментов разных композиторов.

Развитие Реагируемый и последующий выпуск его технологии отслеживания reacTIVision[26] под GNU / GPL, а также с открытыми спецификациями TUIO Протокол вызвал огромное количество разработок, основанных на этой технологии.

В последние несколько лет было начато множество любительских и полупрофессиональных проектов вне академических кругов и коммерции. Благодаря технологиям отслеживания с открытым исходным кодом (reacTIVision[26]) и постоянно растущие вычислительные мощности, доступные конечным потребителям, необходимая инфраструктура теперь доступна почти каждому. Стандартный ПК, веб-камера и некоторые изделия ручной работы позволяют людям настраивать реальные системы с минимальными затратами на программирование и материальные затраты. Это открывает двери к новым способам восприятия взаимодействия человека и компьютера и позволяет общественности экспериментировать с новыми формами творчества.

Трудно отслеживать и игнорировать быстро растущее число всех этих систем и инструментов, но хотя многие из них, похоже, используют только доступные технологии и ограничиваются первоначальными экспериментами и тестами с некоторыми базовыми идеями или просто воспроизводят существующие системы, некоторые из них открываются в новых интерфейсах и взаимодействиях, развертываются в публичном пространстве или встроены в художественные инсталляции.[27]

Материальное планирование фабрики[28] осязаемая таблица, основанная на reacTIVision[29] который позволяет совместно планировать и визуализировать производственные процессы в сочетании с планами новых заводских зданий и был разработан в рамках дипломной работы.

Другим примером множества столешниц на основе reacTIVision является интерактивный стол ImpulsBauhaus.[30] и был на выставке в Университете Баухауса в Веймаре, посвященной 90-летию основания Баухауса. Посетители могли просматривать и изучать биографии, сложные отношения и социальные сети между членами движения.

Используя принципы, полученные из воплощенное познание, теория когнитивной нагрузки, и воплощенный дизайн Было показано, что TUI повышают эффективность обучения, предлагая мультимодальную обратную связь.[31] Однако эти преимущества для обучения требуют форм дизайна взаимодействия, которые оставляют для обучения как можно больше когнитивных способностей.

Физический значок

А физический значок, или же Phicon, является материальным вычислительным эквивалентом значок в традиционном графическом интерфейсе пользователя или GUI. Phicons ссылается на некоторые цифровой объект и тем самым передают смысл.[32][33][34]

История

Физические иконки были впервые использованы в качестве осязаемых интерфейсов в проекте metaDesk, созданном в 1997 году профессором Хироши Исии исследовательская группа по реальным битам в Массачусетский технологический институт.[35][36] MetaDesk состоял из стола, на поверхность которого выводилось проецируемое на экран видеоизображение. Размещение фикона на столе приводило в действие датчики, которые изменяли видеопроекцию.[37]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Исии, Хироши (28 октября 2017 г.). «Ощутимые биты». Ощутимые биты: за пределами пикселей. ACM. стр. xv – xxv. Дои:10.1145/1347390.1347392. ISBN  9781605580043.
  2. ^ Ким, Ми Чжон; Махер, Мэри Лу (2008). «Влияние материальных пользовательских интерфейсов на пространственное познание дизайнеров» (PDF). Взаимодействие человека с компьютером. 23 (2): 101–137. Дои:10.1080/07370020802016415. ISSN  0737-0024.
  3. ^ http://tmg-trackr.media.mit.edu:8020/SuperContainer/RawData/Papers/485-Radical%20Atoms%20Beyond%20Tangible/Published/PDF
  4. ^ https://pdfs.semanticscholar.org/8d72/fa1bd1a7ac0917f701d62ef648c2911d9356.pdf
  5. ^ http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.924.6112&rep=rep1&type=pdf
  6. ^ http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.924.6112&rep=rep1&type=pdf
  7. ^ https://pdfs.semanticscholar.org/8d72/fa1bd1a7ac0917f701d62ef648c2911d9356.pdf
  8. ^ http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.924.6112&rep=rep1&type=pdf
  9. ^ "Автоответчик Интернета вещей 1992 года, с шариками / Boing Boing". boingboing.net.
  10. ^ «Конструктор Топобо с кинетической памятью». www.topobo.com.
  11. ^ "джайв - социальная сеть для бабушки". jive.benarent.co.uk.
  12. ^ https://pdfs.semanticscholar.org/8d72/fa1bd1a7ac0917f701d62ef648c2911d9356.pdf
  13. ^ http://www.cs.rit.edu/~pns6910/docs/Tuple%20Space/A%20Tuple-Space%20Based%20Middleware%20for%20Collaborative%20Tangible%20User%20Interfaces.pdf
  14. ^ «Эволюция материальных пользовательских интерфейсов на сенсорных столах | Идея». Идеум - дизайн выставки | сенсорные столы | интерактивные экспонаты. Получено 31 октября 2017.
  15. ^ «Устройство беспроводного ввода-вывода и метод компьютерного обучения».
  16. ^ «Материальные СМИ». www.media.mit.edu. MIT Media Lab. Получено 10 декабря 2014.
  17. ^ Urp: светящийся верстак для городского планирования и дизайна Джон Ундеркоффлер, Хироши Исии Май 1999 CHI '99: Труды конференции SIGCHI по человеческому фактору в вычислительных системах
  18. ^ Инструмент расширенного городского планирования: наложение чертежей, физических моделей и цифрового моделирования Хироши Исии, Эран Бен-Джозеф, Джон Андеркоффлер, Люк Йунг, Дэн Чак, Зара Канджи, Бен Пайпер, сентябрь 2002 г. ISMAR '02: Материалы 1-го Международного симпозиума по смешанной и дополненной реальности
  19. ^ Пайпер, Бен; Ратти, Карло; Исии, Хироши (28 октября 2017 г.). «Светящаяся глина». Светящаяся глина: трехмерный интерфейс для анализа ландшафта. ACM. С. 355–362. Дои:10.1145/503376.503439. ISBN  978-1581134537.
  20. ^ Исии, Хироши (1 июня 2008 г.). «Материальный интерфейс пользователя и его эволюция». Commun. ACM. 51 (6): 32–36. Дои:10.1145/1349026.1349034.
  21. ^ MightyTrace: технология многопользовательского отслеживания на ЖК-дисплеях, Р. Хофер, А. Кунц, П. Каплан, Труды двадцать шестой ежегодной конференции SIGCHI по человеческим факторам в вычислительных системах, 2008 г., Флоренция, Италия.
  22. ^ Материальный пользовательский интерфейс для поддержки образования в области стихийных бедствий Кадзуэ Кобаяши, Тацухито Какизаки, Ацунобу Нарита, Мицунори Хирано, Ичиро Касе Август 2007 Плакаты SIGGRAPH '07: SIGGRAPH 2007
  23. ^ The reacTable: изучение синергии между живым музыкальным исполнением и настольными осязаемыми интерфейсами Серджи Жорда, Гюнтер Гейгер, Маркос Алонсо, Мартин Кальтенбруннер, февраль 2007 г. TEI '07: Материалы 1-й международной конференции по материальному и встроенному взаимодействию
  24. ^ Демонстрация I Microsoft Surface и платформа единого представления Джош Уолл Май 2009 г. CTS '09: Материалы Международного симпозиума 2009 г. по технологиям и системам для совместной работы
  25. ^ мгновенный город: музыкальный стол для игры Сибилла Хауэрт, Даниэль Райхмут, Фолькер Бём Июнь 2007 NIME '07: Материалы 7-й международной конференции по новым интерфейсам для музыкального выражения
  26. ^ а б reacTIVision: платформа компьютерного зрения для осязаемого взаимодействия на основе таблиц Мартин Кальтенбруннер, Росс Бенсина, февраль 2007 г. TEI '07: Материалы 1-й международной конференции по материальному и встроенному взаимодействию
  27. ^ "Пользовательская выставка Sourceforge TUIO".
  28. ^ Материальное планирование производства, Дипломная работа, Даниэль Гуз, http://www.danielguse.de/tangibletable.php
  29. ^ Мартин Кальтенбруннер и Росс Бенцина. 2007. «reacTIVision: платформа компьютерного зрения для осязаемого взаимодействия на основе таблиц». В материалах 1-й международной конференции по материальному и встроенному взаимодействию (TEI '07). ACM, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 69-74. Дои:10.1145/1226969.1226983
  30. ^ «Интерактивный стол с reacTIVision: ImpulsBauhaus».
  31. ^ Скулмовский, Александр; Прадель, Саймон; Кюнерт, Том; Бруннетт, Гвидо; Рей, Гюнтер Даниэль (2016). «Воплощенное обучение с использованием осязаемого пользовательского интерфейса: эффекты осязательного восприятия и выборочного наведения на задачу пространственного обучения». Компьютеры и образование. 92–93: 64–75. Дои:10.1016 / j.compedu.2015.10.011.
  32. ^ Фидальго, Ф., Сильва, П., Реалиньо, В .: "Повсеместные вычисления и организации", стр. 201. Текущие изменения в образовании с использованием технологий, 2006 г.
  33. ^ Мичитака Хиросе (2001). Взаимодействие человека и компьютера: INTERACT '01: Международная конференция IFIP TC.13 по взаимодействию человека и компьютера, 9-13 июля 2001 г., Токио, Япония. IOS Press. стр. 337–. ISBN  978-1-58603-188-6.
  34. ^ Хамид Агаджан; Хуан Карлос Аугусто; Рамон Лопес-Козар Дельгадо (25 сентября 2009 г.). Человеко-ориентированные интерфейсы для окружающего интеллекта. Академическая пресса. С. 15–. ISBN  978-0-08-087850-8.
  35. ^ Ховард Рейнгольд (21 марта 2007 г.). Умные мобы: следующая социальная революция. Основные книги. С. 104–. ISBN  978-0-465-00439-3.
  36. ^ Пол Дуриш (2004). Где действие: основы воплощенного взаимодействия. MIT Press. С. 45–. ISBN  978-0-262-54178-7.
  37. ^ Мэри Бет Россон; Джон Миллар Кэрролл (2002). Юзабилити-инженерия: развитие взаимодействия человека с компьютером на основе сценариев. Морган Кауфманн. С. 316–. ISBN  978-1-55860-712-5.

внешняя ссылка