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

68519. Философия нового времени 148.5 KB
  Это удалось сделать только немецкому философу Иммануилу Канту. Иммануил Кант Иммануил Кант 1724-1804 немецкий философ. Основатель немецкой классической философии представителями которой кроме Канта являются Фихте Шеллинг Гегель Фейербах. Кант родился в городе Кенигсберге и всю жизнь не выезжал из него.
68520. Философия жизни 131 KB
  Философия жизни возникает в 60-70 годах XIX века, наибольшего развития достигает в первой четверти XX века. Затем ее идеи воспринимают экзистенциализм и персонализм. Согласно философии жизни, все существующее рассматривается как формы проявления жизни...
68521. Русская философия 346 KB
  Речь идет об учреждениях и традициях автоматических навыках и твердых правилах избавляющих индивидуумов каждый раз самостоятельно и заново а следовательно и своевольно решать возникающие в их жизни проблемы колеблясь в выборе между различными способами поведения.
68522. Понятие бытия. Бытие-в-мире и бытие мира, универсальный характер этих понятий. Проблема единства мира 170.5 KB
  Вещи и явления возникают длятся и исчезают во времени а также занимают ограниченное место в пространстве. имеющие предел ограничивающий их бытие во времени и в пространстве. И во времени оно тоже ограничено: в какой-то момент появилось и через какое-то время исчезнет например будет съедено или сгниет...
68523. Культура и цивилизация. Общее понятие культуры, антропологические предпосылки и основные определения культуры 169.5 KB
  Общее понятие культуры антропологические предпосылки и основные определения культуры Мы начнем с самого общего представления о культуре которое охватывает все что сюда входит; это будет следовательно самое абстрактное определение но зато самое исходное.
68524. Общее понятие ценности. Ценность и истина. Проблема ценности в истории философии 109 KB
  Отличие человека от других живых существ можно определять по многим признакам: прямоходящее существо обладающее сознанием; способное к чувству стыда; владеющее членораздельной речью; использующее символы; производящее орудия и т. Это и означает что человеческие действия всегда ориентированы на ценности.
68525. Философия в контексте культуры 351.5 KB
  Для одного человека это способ выразить себя. Мировоззрение это совокупность общих представлений человека о своем месте в мире и вытекающих из этого жизненных принципов и целей. Специфика философских проблем состоит в том что конкретные моменты взаимодействия человека с миром рассматриваются...