Surface Computing - Surface computing
Surface Computing ist die Verwendung einer speziellen Computer- GUI, bei der herkömmliche GUI-Elemente durch intuitive Alltagsgegenstände ersetzt werden. Anstelle von Tastatur und Maus interagiert der Benutzer mit einer Oberfläche. Typischerweise ist die Oberfläche ein berührungsempfindlicher Bildschirm , obwohl auch andere Oberflächentypen wie nicht flache dreidimensionale Objekte implementiert wurden. Es wurde gesagt, dass dies die vertraute praktische Erfahrung der alltäglichen Objektmanipulation genauer wiedergibt.
Frühe Arbeiten in diesem Bereich wurden an der University of Toronto , Alias Research und am MIT durchgeführt. Zu den Oberflächenarbeiten gehörten kundenspezifische Lösungen von Anbietern wie LM3LABS oder GestureTek, Applied Minds for Northrop Grumman . Die wichtigsten Plattformen von Computerherstellern befinden sich in verschiedenen Phasen der Veröffentlichung: iTable von PQLabs, Linux MPX , Ideum MT-50 , Interactive Bar von spinTOUCH und Microsoft PixelSense (früher bekannt als Microsoft Surface).
Oberflächentypen
Beim Surface Computing werden zwei große Kategorien von Oberflächentypen verwendet: flach und nicht flach. Die Unterscheidung erfolgt nicht nur aufgrund der physikalischen Abmessungen der Oberflächen, sondern auch aufgrund der Interaktionsmethoden.
Eben
Flache Oberflächentypen beziehen sich auf zweidimensionale Oberflächen wie Tischplatten. Dies ist die häufigste Form des Oberflächencomputers im kommerziellen Bereich, die von Produkten wie Microsoft PixelSense und iTable gesehen wird. Die oben genannten kommerziellen Produkte verwenden einen Multitouch-LCD-Bildschirm als Anzeige, andere Implementierungen verwenden jedoch Projektoren. Ein Teil der Attraktivität des zweidimensionalen Oberflächen-Computing ist die Leichtigkeit und Zuverlässigkeit der Interaktion. Seit dem Aufkommen des Tablet-Computing wurde eine Reihe von intuitiven gestischen Interaktionen entwickelt, um zweidimensionale Oberflächen zu ergänzen. Die zweidimensionale Ebene begrenzt jedoch den Bereich der Interaktionen, die ein Benutzer ausführen kann. Darüber hinaus werden Wechselwirkungen nur bei direktem Kontakt mit der Oberfläche erkannt. Um dem Benutzer ein breiteres Spektrum an Interaktionen zu ermöglichen, wurden Untersuchungen durchgeführt, um die Interaktionsschemata für zweidimensionale Oberflächen zu erweitern. Bei dieser Untersuchung wird der Raum über dem Bildschirm als eine weitere Dimension für die Interaktion verwendet, sodass beispielsweise die Höhe der Hände eines Benutzers über der Oberfläche zu einer aussagekräftigen Unterscheidung für die Interaktion wird. Dieses spezielle System würde sich als Hybrid qualifizieren, der eine flache Oberfläche, aber einen dreidimensionalen Raum für die Interaktion verwendet.
Nicht flach
Während die meisten Arbeiten mit Surface Computing mit flachen Oberflächen durchgeführt wurden, sind nicht flache Oberflächen bei Forschern zu einem Interesse geworden. Das letztendliche Ziel des Surface Computing selbst ist mit dem Begriff des Ubiquitous Computing verbunden, "bei dem alltägliche Oberflächen in unserer Umgebung interaktiv gemacht werden". Diese alltäglichen Oberflächen sind oft nicht flach, daher haben Forscher begonnen, gekrümmte und dreidimensionale Modi zu untersuchen. Einige davon umfassen kugelförmige, zylindrische und parabolische Oberflächen. Die Einbeziehung einer dritten Dimension in das Surface Computing bietet sowohl Vorteile als auch Herausforderungen. Einer dieser Vorteile ist eine zusätzliche Dimension der Interaktion. Im Gegensatz zu ebenen Flächen ermöglichen dreidimensionale Flächen ein Gefühl von Tiefe und werden daher als "tiefenbewusste" Flächen klassifiziert. Dies ermöglicht vielfältigere gestische Interaktionen. Eine der größten Herausforderungen besteht jedoch darin, intuitive gestische Aktionen zu entwerfen, um die Interaktion mit diesen nicht flachen Oberflächen zu erleichtern. Darüber hinaus müssen dreidimensionale Formen wie Kugeln und Zylinder aus allen Winkeln betrachtet werden, die auch als omnidirektionale Anzeigen bezeichnet werden. Das Entwerfen überzeugender Ansichten aus jedem Blickwinkel ist eine schwierige Aufgabe, ebenso wie das Entwerfen von Anwendungen, die für diese Anzeigetypen sinnvoll sind.
Technologische Komponenten
Anzeige
Displays für die Oberflächenberechnung können von LCD- und Projektionsschirmen bis hin zu physischen Objektoberflächen reichen . Alternativ kann ein Augmented-Reality-Headset verwendet werden, um Bilder auf realen Objekten anzuzeigen. Die Anzeigen können in Einzel- und Mehrfachanzeigen unterteilt werden. Einzelansichtspunkte umfassen alle Flachbildschirme oder Oberflächen, auf denen die Anzeige normalerweise aus einem Winkel erfolgt. Eine Anzeige mit mehreren Blickwinkeln würde jede dreidimensionale Objektoberfläche wie eine Kugel oder einen Zylinder umfassen, die das Betrachten aus jedem Winkel ermöglicht.
Projektoren
Wenn eine Projektionsfläche oder eine physische Objektoberfläche verwendet wird, wird ein Projektor benötigt, um das Bild auf dem Display zu überlagern. Eine breite Palette von Projektoren wird verwendet, einschließlich DLP, LCD und LED. Front- und Rückprojektionstechniken werden ebenfalls verwendet. Der Vorteil eines Projektors besteht darin, dass er auf jede beliebige Oberfläche projizieren kann. Am Ende wirft ein Benutzer jedoch Schatten auf das Display selbst, was es schwieriger macht, hohe Details zu identifizieren.
Infrarotkameras
Infrarot- oder Thermografiekameras werden verwendet, um die Erkennung von Gesten zu erleichtern. Im Gegensatz zu Digitalkameras arbeiten Infrarotkameras unabhängig von Licht und verlassen sich stattdessen auf die Wärmesignatur eines Objekts. Dies ist vorteilhaft, da es die Gestenerkennung bei allen Lichtverhältnissen ermöglicht. Kameras unterliegen jedoch der Okklusion durch andere Objekte, was zu einem Verlust der Gestenverfolgung führen kann. Infrarotkameras sind in dreidimensionalen Implementierungen am häufigsten.
Interaktionsmethoden
Beim Surface Computing gibt es verschiedene Interaktionsmethoden. Die gebräuchlichste Methode, die berührungsbasiert ist, umfasst Einzel- und Mehrfachberührungsinteraktionen . Es gibt andere Interaktionen, wie z. B. Freihand- 3D-Interaktionen , die tiefenbewusste Kameras erfassen können.
• Zweidimensional In der Regel sind herkömmliche Oberflächentypen zweidimensional und erfordern nur zweidimensionale Berührungsinteraktionen. Je nach System werden Multitouch-Gesten wie z. B. Drücken zum Zoomen unterstützt. Mit diesen Gesten kann der Benutzer das, was er auf der Oberfläche sieht, manipulieren, indem er es physisch berührt und seine Finger über die Oberfläche bewegt. Bei ausreichend großen Flächen können sich Multi-Touch-Gesten auf beide Hände und sogar auf mehrere Hände in Mehrbenutzeranwendungen erstrecken.
• Dreidimensional Mit tiefenbewussten Kameras können dreidimensionale Gesten ausgeführt werden. Solche Gesten ermöglichen es dem Benutzer, sich in drei Raumdimensionen zu bewegen, ohne mit der Oberfläche selbst in Kontakt kommen zu müssen, wie dies bei der Tiefenwahrnehmung der Fall ist . DepthTouch verwendet eine Tiefenerkennungskamera, einen Projektor, einen Desktop-Computer und einen vertikalen Bildschirm, mit dem der Benutzer interagieren kann. Anstatt den Bildschirm physisch zu berühren, kann der Benutzer die darauf angezeigten Objekte manipulieren, indem er Freihandgesten in der Luft ausführt. Die tiefenbewusste Kamera kann dann die Gesten des Benutzers erkennen und der Computer verarbeitet sie, um zu zeigen, was der Benutzer auf dem Display tut.
Anwendungen
Surface Computing wird sowohl in der Forschung als auch im kommerziellen Einsatz eingesetzt. Es ist kommerziell in Produkten wie dem iPad bekannter . Obwohl Tablets wie das iPad zu den häufigsten Arten von Oberflächencomputern gehören, gibt es andere Implementierungen, wie beispielsweise den HP Sprout- Computer. In der Forschung wurde Surface Computing verwendet, um Gesten für Tabletop-Implementierungen zu entwickeln. Darüber hinaus wurden andere Oberflächentypen untersucht, um die Oberflächenberechnung auf viele andere Oberflächentypen wie gekrümmte und sphärische Oberflächen zu übertragen.