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

29731. Основні системи професійного навчання 18.4 KB
  Типи уроків теоретичного навчання: комбіновані змішані уроки; перевірка виконання учнями домашнього завдання практичного характеру; перевірка оцінка і корекція раніше засвоєних знань навичок і вмінь; відтворення і корекція опорних знань учнів; повідомлення теми мети і завдань уроку та формування мотивації учіння; сприймання й усвідомлення учнями нового матеріалу; осмислення узагальнення і систематизація нових знань; підсумки уроку і повідомлення домашнього завдання. уроки засвоєння нових знань; Мета: оволодіння учнями новими...
29732. Нестандартні уроки, класифікація методики проведення 18.78 KB
  Найпоширеніші серед них урокипресконференції урокиаукціони уроки ділові ігри урокизанурення урокизмагання уроки типу КВК урокиконсультації комп'ютерні уроки урокиконсиліуми урокитвори урокивинаходи урокизаліки театралізовані уроки уроки взаємного навчання учнів уроки творчості урокисумніви урокиконкурси урокифантазії урокиконцерти урокиекскурсії інтегральні уроки тощо. Нестандартні уроки спрямовані на активізацію навчальнопізнавальної діяльності учнів бо вони глибоко зачіпають емоційномотиваційну сферу...
29733. Поняття поурочно-тематичного планування 21.48 KB
  Плани в процесі проектування використовуються дуже широко: навчальний план план навчальновиховної роботи профтехучилища план уроку та ін Кожен з цих планів має своє призначення і свою структуру. План уроку це визначення завдань уроку і перелік основних дій педагога і учнів з освоєння змісту навчального матеріалу. Якщо поурочнотематичний план є проектом педагогічного процесу то план уроку його конструктом. Структура контрольнооблікового уроку Залік це форма перевірки досягнень учнів з вивченої теми чи розділу курсу навчального...
29734. Інструкційно-технологічна карта як дидактичний засіб навчання 85.5 KB
  Інструкційнотехнологічні карти виготовляють за формою: Вимоги до сучасного уроку теоретичного навчання. Загальні вимоги до уроку такі: проведення уроку на основі сучасних наукових досягнень передового педагогічного досвіду закономірностей навчального процесу; проведення уроку на основі методик гуманних дидактичних концепцій; особистісна спрямованість тобто забезпечення учням умов для самореалізації та ефективної навчальнопізнавальної діяльності з урахуванням їхніх інтересів потреб нахилів здібностей та життєвих настанов; оптимальне...
29735. Форми та методи навчання 19.54 KB
  Методом навчання називають спосіб упорядкованої взаємозвязаної діяльності викладача направленої на рішення завдань виховання і розвитку учнів в процесі навчання. Методи навчання є одним з найважливіших компонентів навчального процесу. Без відповідних методів діяльності неможливо реалізувати мету і завдання навчання досягнути засвоєння учнями певного змісту навчального матеріалу.
29736. Систематичність та послідовність навчання в закладах ПТНЗ 16.41 KB
  Основною умовою реалізації вимог цього принципу є здійснення міжпредметних зв'язків тобто зв'язування між собою знань з різних навчальних дисциплін з різних тем однієї дисципліни. Види та методи контролю знань на уроці Перевірка знань умінь та навичок невідємна частина навчального процесу який проектує і здійснює інженерпедагог. Самоконтроль який реалізує на практиці принципи активності й свідомості міцності знань навичок і вмінь студентів.
29737. Методика професійного навчання як галузь педагогіки 19.24 KB
  Об'єктом дослідження методики професійного навчання є освітній процес у професійному навчальному закладі предметом закономірності освітньої діяльності педагога з управління процесом оволодіння знаннями вміннями і навичками навчаються в тійчи іншій галузі професійної діяльності. Завдання методики професійного навчання полягають у тому щоб на основі: вивчення явищ навчання даної навчальної дисципліни розкривати між ними закономірності і зв'язку; пізнаних закономірностей встановлювати нормативні вимоги до навчальної діяльності...