21322

Жестовые методики ввода информации в интерактивных системах компьютерной визуализации

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Трёхмерность, особенно в случае использования средств виртуальной реальности или “больших” экранов (то есть экранов, диагональ которых измеряется метрами, а количество пикселей – десятками миллионов) требует и новые средства ввода и связанные с ними новые пользовательские интерфейсы

Русский

2015-01-19

41 KB

19 чел.

Жестовые методики ввода информации в интерактивных системах компьютерной визуализации

В.Л. Авербух, Г.С. Дернов, А.В.Зырянов, И.С. Стародубцев, Т.А. Флягина, А.А. Щербинин

ИММ УрО РАН, УрГУ, Екатеринбург

Трёхмерность, особенно в случае использования средств виртуальной реальности или “больших” экранов (то есть экранов, диагональ которых измеряется метрами, а количество пикселей – десятками миллионов) требует и новые средства ввода и связанные с ними новые пользовательские интерфейсы. Необходимо обеспечить естественный, надежный и точный интерфейс, что можно сделать при помощи интерфейса, основанного на жестах. Существует целый ряд технологий ввода жестов и подходов к созданию на их базе жестовых языков. Нами проведены исследования и опытные разработки, учитывающие различные подходы к вводу и распознаванию жестов и их использованию в интерфейсах для систем научной визуализации.

Под жестом в общем случае можно понимать любое физическое движение, которое цифровая система может распознать и реагировать без помощи традиционных устройств ввода, таких как мышь или стилус [1]. Однако можно различать жест-команду и жест-манипуляцию. Манипуляции зависят от контекста, то есть выполняется только на конкретном объекте (или объектах и в определенном месте). Как правило, их результат приводит к немедленной реакции. Имеет место прямая корреляция в причинно-следственной связи между действиями пользователя и действиями системы. То есть действия пользователя непосредственно влияют на работу системы, объект или вызывают какое-либо событие. Жесты-команды не зависят от контекста: они могут появляться произвольно и не зависят от места или объекта. Система ожидает серию событий, чтобы определить, как на них реагировать. Действия пользователя не влияют на работу систему непосредственно, они играют роль выражений некоторого языка. Жестовые интерфейсы за счет своей естественности могут применяться практически во всех областях человеко-компьютерного взаимодействия.

При проектировании жестового интерфейса необходимо построить компьютерную метафору жеста, связывающую глагол-действие и функциональную группу “реальных” жестов, а также спроектировать обратную связь, позволяющую понять, что жест распознан и, если необходимо, что это за жест и какие жесты допустимы.

Разработка приложений, реализующих жестовые интерфейсы на базе акселерометра (контроллера Wii Remote), а также на базе традиционной мыши, позволила проанализировать возможности этих устройств для организации взаимодействия пользователя с системой. Кроме того, были разработаны приложения, которые позволили рассмотреть возможности мультитач-жестов. В настоящее время эти жесты, как правило, реализуются на базе таких устройств, как разнообразные сенсорные панели, специализированные мыши, устройства с мультитач-экраном. Навигация при помощи мультитач-жестов является предпочтительной, хотя и имеет ряд ограничений.

Важное наблюдение было сделано при исследовании пользователей систем на базе виртуальной реальности. В ряде случаев пользователи, испытывая состояния присутствия в среде виртуальной реальности, пытались использовать традиционную мышь, как трехмерный жестовый манипулятор. Это может свидетельствовать о необходимости разработки средств жестового ввода на базе виртуальных инструментов для подобных сред визуализации.

Можно выдвинуть предположение о том, что взаимодействия с виртуальным объектом должны выполняться при помощи виртуальных инструментов. Должны существовать контекстно-зависимые палитры виртуальных инструментов, каждый из которых имеет собственный набор интерпретаций жестов. При этом, виртуальный инструмент должен принадлежать тому же пространству, что и объект, с которым он работает. В частности это означает, что инструмент должен поддерживать соответствующую размерность. При разработке манипулятора необходимо учитывать виртуальные инструменты, с которыми он будут использоваться. С другой стороны возможно наоборот (как это делается сейчас), проектировать виртуальные инструменты исходя из возможностей манипулятора. В любом случае необходимо учитывать контекст, в котором предполагается использование манипулятора.

В работах [2-3] была описана реализация манипулятора на базе обыкновенного карманного фонарика. При реализации “трехмерных” языков жестов задача распознавания жестов состоит из двух частей: выделение жеста в непрерывном пользовательском вводе и, собственно, вычислении расстояния. Необходимость выделять жест связана с тем, что на источниках света отсутствуют какие-либо кнопки, которые могли бы задавать режим работы (выполнение в данный момент: жеста или простое перемещения). На базе данного устройства создан расширяемый жестовый интерфейс, который позволяет взаимодействовать с виртуальным объектом так, как если бы перед нами находился его реальный аналог. Расширение осуществляется за счет программного добавления новых виртуальных инструментов, в качестве которых можно использовать хорошо известные объекты.

1. Saffer D. Designing Gestural Interfaces. O’Reilly. Sebastopol, CA, 2009.

2. В.Л. Авербух, А.В. Зырянов. Методы манипуляций объектами в трёхмерных визуальных средах. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов. 2009 г., Вып. 3, стр. 58-69.

3. Зырянов А.В. Самокалибрующаяся масштабируемая система ввода трёхмерных жестов // Системы управления и информационные технологии, 1.1(39), 2010 г., стр. 135-139.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44855. Язык SQL. Особенности языка SQL как инструмента работы с реляционными БД. Подмножества языка SQL 28.5 KB
  Набор операторов языка для определения данных и ограничения целостности. Набор операторов языка для извлечения изменения данных. Язык SQL наиболее распространённый язык управления базами данных типа клиент сервер. В SQL определены два подмножества языка: SQLDDL Dt Definition Lnguge язык определения структур и ограничений целостности баз данных.
44856. Методы правового регулирования (коллизионный и материально-правовой) 39.85 KB
  Даже в тех случаях когда государства пришли к согласию относительно необходимости разработки того или иного договора они не всегда способны прийти к такому соглашению относительно содержания составляющих его норм. Целью заключения международного договора коллизионного характера является максимальное обеспечение так называемого международного соответствия судебного решения то есть такой ситуации при которой судебное решение будет идентичным основанным на идентичных коллизионных принципах независимо от того в какой стране это судебное...
44858. Назначение и состав бурильной колонны. Типы и размеры труб. Материал для изготовления. Определение действующих нагрузок 23.19 KB
  Бурильная колонна состоит из ведущей трубы бурильных труб и утяжеленных бурильных труб соединяемых бурильными замками муфтами и переводниками. Утяжеленные бурильные трубы устанавливают в нижней части колонны и они служат для создания осевой нагрузки на долото. Между ведущей и утяжеленными трубами находятся бурильные трубы составляющие большую часть бурильной колонны. ВЕДУЩИЕ ТРУБЫ Ведущие трубы имеют квадратный шестигранный либо крестообразный профиль с концентрично расположенным круглым или квадратным отверстием для прохода промывочного...
44859. Драматургия 18 века 40.5 KB
  Тяжелая судьба постигла трагедию Княжнина Вадим Новгородский написанную в 1789 г. Эта трагедия без сомнения лучшее произведение Княжнина и политически наиболее содержательное и смелое. Однако же для Княжнина важна и здесь мысль об исконной свободе русского народа о чуждом для него характере самодержавия. Вадим Княжнина блюститель вольности свойственной его родине и он добивается не новых форм правления а сохранения того что принадлежит Новгороду по праву и по традиции.
44861. The formation of prices. Prices in the wholesale and retail trade. The impact of inflation on the price 19.21 KB
  Today we discuss such question «The formation of prices. Prices in the wholesale and retail trade. The impact of inflation on the price.» . Price - a monetary expression of value of goods, the amount of money paid per unit of product or service. In general, demand, supply, price - key variables that characterize the market. They are closely linked and mutually influence each other, creating a market mechanism for self-regulation
44863. Great Britain 17.81 KB
  The two min islnds re Gret Britin in which re Scotlnd Wles nd Englnd to the est nd Irelnd in which re Northern Irelnd nd the independent Irish Republish to the west. In everydy speech “Gret Britin†is used to men the United Kingdom. Gret Britin is mde up Scotlnd Wles nd Englnd; it does not include Northern Irelnd.