New Directions in 3D User Interfaces

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Thomaz Palmeira Angelim
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1 The international Journal of Virtual Reality, 2006 New Directions in 3D User Interfaces Doug A. Bowman, Jian Chen, Chadwick A. Wingrave, John Lucas, Andrew Ray, Nicholas F. Polys, Qing Li, Yonca Haciahmetoglu, Ji-Sun Kim, Seonho Kim, Robert Boehringer, and Tao Ni Trabalho realizado por: Nuno Nunes dos Santos nº Ricardo Gomes nº Interfaces Humano-Computador

Polys, Qing Li, Yonca Haciahmetoglu, Ji-Sun Kim, Seonho Kim, Robert Boehringer, and Tao Ni

2 Introdução Com o aumento dos ambientes virtuais e aplicações 3D, os investigadores aperceberam-se que existiam algumas diferenças entre as interfaces de utilizador 3D e as tradicionais 2D. O tópico mais importante de pesquisa é o design de técnicas de interacção 3D para as universal 3D tasks de navegação, selecção, manipulação e controlo de sistemas. Interfaces Humano-Computador 2

3 3D Interaction Interacção Humano-Computador na qual o utilizador realiza tarefas num ambiente espacial tridimensional. Sistema com gráficos 3D não significa necessariamente uma interacção tridimensional (ex.: Projecto AutoCad) No entanto, interacção tridimensional não pressupõe a utilização de dispositivos 3D. Interfaces Humano-Computador 3

Sistema com gráficos 3D não significa necessariamente uma interacção tridimensional

4 Contextos Tecnológicos Desktop Computing ; Virtual Environments ; Augmented Reality ; Large-Screen Displays ; Ubiquitous/pervasive Computing. fig.1- Exemplo de Augmented Reality Interfaces Humano-Computador 4

Displays ; Ubiquitous/pervasive Computing. fig.

5 História das interfaces de utilizador 3D (UIs) A interacção 3D deriva de outras áreas de pesquisa e é por isso que as 3D UIs apareceram de modo a preencher os requisitos dessas áreas. Anos 90: boom na descoberta de métodos de interacção 3D Nos últimos tempos, a publicação de novas técnicas diminuiu drasticamente, Usabilidade das aplicações de 3D UIs ainda é bastante baixa. Interfaces Humano-Computador 5

Anos 90: boom na descoberta de métodos de interacção 3D Nos últimos tempos, a publicação de novas

6 fig.2- Número de novas publicações de técnicas de interacção 3D Interfaces Humano-Computador 6

7 História das interfaces de utilizador 3D (UIs) (2) Inicialmente as interfaces de realidade virtual foram criadas em ambientes naturais (ex. pilotar um avião virtual), o que levantou dois grandes problemas: Limitações tecnológicas; Ineficiência e impraticabilidade das aplicações; Interfaces Humano-Computador 7

pilotar um avião virtual), o que levantou dois grandes problemas: Limitações

8 Propostas de Novas Direcções Aumento de especificidade no design de 3D UI (aplicação, domínio, tarefa, dispositivo e utilizador) - Desenvolvimento de técnicas orientadas à tarefa Adição, modificação ou melhoramento das técnicas de interacção 3D Abordagem relativa a problemas de implementação Aplicação de tecnologias 3D UIs emergentes (tecnologia large display, tecnologia wide area tracking...) Interfaces Humano-Computador 8

melhoramento das técnicas de interacção 3D Abordagem relativa a problemas de implementação Aplicação de

9 Estudo de Novas Direcções Todos os projectos foram realizados pelo grupo de 3DI da Virginia Tech. Solução proposta, resultados experimentais e abordagem tomada em cada projecto. Interfaces Humano-Computador 9

Solução proposta, resultados experimentais e

10 Especificação do domínio: técnicas de clonagem para o domínio AEC Interacção 3D: Domínio AEC; Estudo aprofundado do domínio: - Melhorar usabilidade de aplicações particulares; - Melhorar desenvolvimento de técnicas para utilização em diferentes zonas; Domíno AEC lida com objectos físicos - Ter em conta propriedades físicas do sistema Resultados significativos não por consideração das características do domínio em abstracto, mas por consideração dos requisitos de uma aplicação particular. Interfaces Humano-Computador 10

Domíno AEC lida com objectos físicos - Ter em conta propriedades físicas do sistema Resultados significativos não por consideração

11 Domínio AEC: Técnicas Clonagem (2) Virtual SAP (Structural Analysis Program) - Desenhar e construir elementos estruturais de um edificio; - Simular os efeitos de condições ambientais na estrutura (ex.: terramotos...) - Tarefas suportadas pela plataforma não são suficientes para aplicação no mundo de trabalho real (criação de estruturas complexas) fig.3- Estudo de estrutura em realidade virtual Interfaces Humano-Computador 11

12 Domínio AEC: Técnicas Clonagem (3) A maior parte das grandes estruturas que os utilizadores queriam construir contêm um elevado nível de repetição (piso de um andar igual ao piso de outro mais abaixo) fig.4- técnica de clonagem 3D Tentou soluccionar-se esta limitação desenvolvendo técnicas de interacção para a tarefa de clonagem 3D, permitindo desta forma ao utilizador criar rapidamente múltiplas cópias de componentes já existentes na estrutura (selecção múltiplos objectos Caixa de selecção 3D) Interfaces Humano-Computador 12

4- técnica de clonagem 3D Tentou soluccionar-se esta limitação desenvolvendo técnicas de interacção para a tarefa de clonagem 3D,

13 Especificação da tarefa: técnicas de reajustamento Projecto focado nas tarefas de reajustamento de tamanho e escala de objectos virtuais Esta abordagem considera as propriedades únicas da tarefa de reajustamento como uma oportunidade de design mais focado (especificação da tarefa). Técnica implementada para ambientes virtuais usando um HMD. Interfaces Humano-Computador 13

propriedades únicas da tarefa de reajustamento como uma oportunidade de design mais focado

14 Técnicas de reajustamento (2) Pointer Orientation-Based Resize Technique (PORT) - Hand-held Pointer relativo ao objecto para determinação do eixo de reajustamento Gazed-hand Resize technique - Hand-held Pointer - Reajustamento do objecto através de visão fig. 5 -Técnica PORT Interfaces Humano-Computador 14 fig.6- Técnica GHR

Gazed-hand Resize technique - Hand-held Pointer - Reajustamento do objecto

15 Display-Specificity (IRVE) Information-rich virtual environments - Combina informação perceptual/espacial real com informação abstracta relacionada Layout da Informação em object space e viewport space fig. 7- Técnica layout object space fig.8- Técnica layout viewport space Interfaces Humano-Computador 15

Layout da Informação em object space e viewport space fig.

16 Display-Specificity (IRVE) (2) A técnica de layout object space coloca a informação abstracta em painéis de texto que fazem parte do ambiente 3D. Na técnica de layout viewport space a informação abstracta é colocada à volta do display, sobreposta ao ambiente. - Maior número de labels de informação acessível simultaneamente em large displays. viewport space menos eficaz em large displays do que object space. Interfaces Humano-Computador 16

Na técnica de layout viewport space a informação abstracta é colocada à volta do display, sobreposta ao

17 Flavors: SSWIM technique O utilizador pode seleccionar e manipular os objectos tocando e movendo nas representações em miniatura no WIM ( World-in- Miniature ) Possibilidade de mover e zoom as representações WIM do mundo virtual - SSWIM ( Scalled Scrolling World-in-Miniature ) - Monitorização das mãos permite fazer o scroll dos objectos (rotação, alinhamento...) fig. 9 Técnica SSWIM Interfaces Humano-Computador 17

representações WIM do mundo virtual - SSWIM ( Scalled Scrolling World-in-Miniature ) - Monitorização das

18 Implementation framework for 3D UIs: CHASM Extremamente díficil, com as ferramentas actuais, implementar uma técnica de interacção 3D complexa, robusta e livre de bugs CHASM ( Connectd Hierarchical Architecture of State Machines ) - Usa uma hierarquia de máquinas de estados que permite ao designer trabalhar em vários níveis de abstracção - Suporta e encoraja reutilização (máquina de estados modular) Interfaces Humano-Computador 18

State Machines ) - Usa uma hierarquia de máquinas de estados que permite ao designer trabalhar em vários

19 Emerging technologies: 3D input for large displays Uso de tecnologias de tracking 3D como dispositivos de entrada para visualização de navegação geoespacial Tracker usado na cabeça ou nas mãos para movimentação da imagem reproduzida no display Mais funcional em large displays Hand-held preferível a Head-worn fig. 10 Tracker para interacção de large displays Interfaces Humano-Computador 19

mãos para movimentação da imagem reproduzida no display Mais funcional em large displays

20 Conclusão Diminuição significativa no aparecimento de estudos sobre 3D UIs a partir do ano Apesar de várias pesquisas na área, não se verifica um aumento significativo na quantidade e qualidade de usabilidade em aplicações de realidade virtual. Os casos de estudo relatados neste artigo poderão vir a ter um enorme impacto na usabilidade de aplicações 3D UIs no mundo real. Também se verifica um enorme potencial destes no melhoramento do design e desenvolvimento de interacções 3D. Interfaces Humano-Computador 20

21 Bibliografia Interfaces Humano-Computador 21

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