06-Interaktion Flashcards

1
Q

Für was steht WIMP bei Desktop Anwendungen?

A

Windows, Icon, Menu, Pointer

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2
Q

Warum sollte man sich Gedanken über die Platzierung der Inhalte im FOV machen?
Wann sollte man das besonders beachten?

A

Unterschiedliche Regionen des FOV unterscheiden sich für die Platzierung von Inhalten hinsichtlich ihrer Ergonomie.

Dies sollte insbesondere dann berücksichtigt werden, wenn der Nutzer seinen Blickpunkt nicht frei wählen kann oder in seiner Beweglichkeit eingeschränkt ist.

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3
Q

Nenne das No-Go in der Platzierung in der Tiefe.
Bis zu welcher Entfernung nehmen wir einen starken 3D Effekt wahr? Bis zu welcher Entfernung einen schwachen?
Ab wann sprechen wir von „Flat“?

A

No-Go: Unter einem halben Meter sind die Disparitäten zu groß. Hier sollte nichts platziert
werden. Ein weiterer Grund: Dinge nah an unseren Augen irritieren uns.

Starkes 3D: Bis 10 m nehmen wir eine starken 3D-Effekt wahr (popout effect). Bei längerer
Einwirkung droht aber Augermüdung.

Schwaches 3D: Schwacher 3D-Effekt bis ca. 20 m.

Flat: Jenseits von 20 m ist alles „flach”.

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4
Q

Was ist die empfohlene Tiefe zur Platzierung von Objekten?

A

Viele Empfehlungen laufen auf einen Tiefe zwischen 1,3 m (Brennebene vieler HMDs) und 3
m für die Platzierung von UI-Elementen hinaus.

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5
Q

Was versteht man unter Metaphern? Warum sollte man diese in VR verwenden?

A

Metaphern der Interaktion helfen dem Nutzer, schneller herauszufinden, wie eine Interaktion funktioniert.

Sie bauen auf Wissen auf, dass der Nutzer bereits aus anderen Bereichen hat.

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6
Q

Was versteht man unter Erwartungskonformität?

A

Die Bedienung eines Systems entspricht den Erwartungen eines Nutzers bzw. den allgemeinen Konventionen.

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7
Q

Nenne und erkläre Normans Designprinzipien mit Beispielen

A

Angebotscharakter: (en. „Affordance”)
Elemente der Schnittstelle bieten auf den Nutzer zugeschnittene Bedienmöglichkeiten an.

Beispiele:
• Ein Lichtschalter ermöglicht Steuerung der Beleuchtung.
• Eine virtuelle Hand ermöglicht die Selektion von Objekten.

Bezeichner: (en. „Signifier”)
Signale, die Zweck, Struktur, Funktion und Verhalten von
Affordanzen angeben, z.B. Zeichen, Beschriftungen, Bilder.
Bezeichner sollten den Nutzer bereits vor der Interaktion mit der Affordanz informieren.

Beschränkungen: (en.„Constraints”)
Physikalische, physiologische, logische und kulturelle Grenzen von Aktionen und Verhalten.
Häufig gebraucht, um Genauigkeit, Präzision und Effizienz zu erhöhen.

Beispiel:
• Einschränkung der DOFs: Position eines Objekts darf nur entlang einer Ebene oder Gerade bewegt werden, um es genauer platzieren zu können.
• Statt Flugmodus erlaubt man nur einen Gehmodus, da dieser den Nutzer mental weniger beansprucht und die Gefahr von VR-Krankheit kleiner ist.

Feedback:
Den Nutzer über Status/Ergebnis einer Aktion informieren.

Beispiele:
• Falls technisch möglich, mehrere Modalitäten ansprechen
• Gerade in MR sollte Feedback zeitnah gegeben werden (z.B. visuelles, auditives
und haptisches Feedback bei Drücken eines virtuellen Buttons).
• Feedback sollte un aufdringlich sein, d.h. die Interaktion nicht behindern, z.B. durch zu viel und unübersichtliche Information in einem Head-Up-Display oder häufige Piep-Signale, überlappende Sprachausgaben usw.

Abbildung: (en. Mapping)
Beziehung zwischen Steuerelement, Aktionen und Zielen. Die Qualität des Mappings variiert mit der Aufgabenstellung.

Beispiel mit Flystick:

Ein getracktes Zeigegerät für die Hand, z.B. ein Flystick, eignet sich gut für Selek- tion und Virtuelle-Hand-Techniken, aber schlecht zum Lenken eines Fahrsimulators.

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8
Q

Unterscheide direkte und indirekte Interaktion.

Wie sehen Beispiele aus?

A

Direkte Interaktion:
Für den Nutzer wirkt es, direkt interagieren.
als könnte er mit einem virtuellen Objekt

Indirekte Interaktion: Der Nutzer interagiert über eine vermittelnde Instanz mit einem Objekt.

Beispiele:

  • „Direkteste” Interaktion: Über die Hände des Nutzers.
  • Leicht „indirekter”: Über ein handgeführtes Werkzeug (z.B. Messer zum Schneiden, Schraubenzieher). Nutzer akzeptieren solche Werkzeuge leicht als Erweiterung ihres Körpers statt als eigenständiges, vermittelndes Objekt.
  • Indirekt: Ein 3D-Objekt wird über einen Dragger verschoben/rotiert.
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9
Q

Nenne Vor- und Nachteile von direkter und indirekter Interaktion

A

Vor- und Nachteile direkter Interaktion:
⊕ intuitiv, einfache Hand-Auge-Koordination
⊖ Posen möglicherweise ermüdend oder irritierend
⊖ ungenau

Nachteile indirekter Interaktion:
⊖ Einarbeitung nötig, Hand-Auge-Koordination muss trainiert werden.
⊖ Nutzer wendet möglicherweise dem Interaktionsgerät mehr Aufmerksamkeit als der eigentlichen Aufgabe zu.

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10
Q

Nenne ein Beispiel für natürliche und magische Interaktion. Wie sehen Vor- und Nachteile aus?

A

Natürliche Interaktion: Laufen auf einer Laufplattform

⊕ Intuitiv, basiert auf Alltagserfahrung der Nutzer.
⊖ Umsetzung aufwändig (HW und SW)

Magische Interaktion: Teleportation

⊕ Bietet mehr Möglichkeiten/Funktionsvielfalt.
⊖ Weniger intuitiv, muss erlernt werden.

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11
Q

Was versteht man unter Natural User Interfaces?

A

Direkte, natürliche Interaktionen, die sich an der Alltagserfahrung der Nutzer orientieren.

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12
Q

Was ist das Gesetz von Fitts?

A

Die Zeit, um ein Ziel anzusteuern, ist eine Funktion der Größe und der Distanz zum Ziel.
• Je weiter das Zielobjekt weg ist, desto länger dauert es, es erfolgreich auszuwählen.
• Je kleiner das Zielobjekt ist, desto länger dauert es, es erfolgreich auszuwählen

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13
Q

Unterscheide Egozentrisch vs. Exozentrisch und nenne Vor- und Nachteile

A

Egozentrische Interaktion: Nutzer ist Teil der Virtuellen Umgebung, nimmt diese aus der
Ich-Perspektive (engl. First Person-Perspective) wahr.
⊕ Erhöhtes Präsenzgefühl.
⊕ Körper bildet Bezugsrahmen.

ExozentrischeInteraktion:
Nutzer nimmt die Perspektive eines Außenstehenden ein(„God- eye’s view”).
⊕ Erlaubt einfache Interaktion mit komplexen 3D-Inhalten, z.B. für Visualisierung.

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14
Q

Wie funktioniert „Picking“ in VR?

A

Picking basiert auf einem ray-cast. Dazu wird ein Strahl in die Zeigerichtung geworfen und der Schnitt mit den Objekten in dieser Richtung berechnet.
Das geschnittene Objekt, das dem Nutzer am nächsten ist, wird üblicherweise selektiert.

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15
Q

Erkläre die Handbasierte Selektion und nenne Vor- und Nachteil

A

Am häufigsten genutzter Interaktionsweg für MR. Simuliert die Selektion aus der realen Welt. Der Selektor ist die Hand / eine virtuelle Repräsentation der Hand.

Der Nutzer „berührt” damit ein virtuelles Objekt und selektiert es durch einen Trigger (z.B. Button, Faust bilden).

Das menschliche Gehirn widmet einen großen Teil seiner Kapazität den Händen, daher ist handbasierte Selektion extrem intuitiv.

⊕ Natürlichstes und direktestes Selektionsmuster.
⊖ Eingeschränkte Reichweite.
⊖ Für Auswahl kleiner Objekte zu grob.

ANHANG
In VR gibt es realistische und nicht realistische Hände

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16
Q

Erkläre die Go-Go-Technik.

Wie sehen Vor- und Nachteile aus?

A

Die Selektion erfolgt mittels eines virtuellen Arms, mit einer virtuellen Hand als Auswahleffektor an dessen Ende.
Entfernt man die reale Hand vom Körper:
• im Nahbereich entfernt sich die virtuelle Hand linear.
• ab einem gewissen Abstand nimmt die Entfernung exponentiell zu

⊕ Objekte lassen sich auch über große Entfernungen selektieren.
⊖ Genauigkeitsprobleme bei großer Entfernung.

17
Q

Erkläre Selektion über Zeigen / Raycasting.

Was sind Vor- und Nachteile?

A

Der Selektor ist hier ein Strahl (en. Ray) oder die Achse zu einem Cursor/Fadenkreuz. Nutzer
kontrolliert Startpunkt und Richtung von Strahl/Achse.
Ein vom Selektor geschnittenes Objekt kann per Trigger (z.B. Button) selektiert werden. Für die Effektivität ist das Feedback entscheidend.

⊕ Effektivste Selektionstechnik, häufig der handbasierten Selektion überlegen. Zeigen lässt schnellere und genauere Selektion zu.

⊖ Handhabbarkeit sinkt mit zunehmender Entfernung der Objekte: Kleine einzustellende Winkel überfordern den Nutzer physiologisch oder überschreiten die Auflösung des Eingabegeräts.

18
Q

Benenne populäre Zeigetechniken

A

Technik: Zeigen mit der Hand
Selektor (meist ein Strahl) geht von der getrackten Hand / einem getrackten Finger des Nutzers aus. Selektion erfolgt per Trigger.

Technik: Zeigen mit dem Kopf
Der Selektor in Form eines Fadenkreuzes/Cursor wird in der Mitte der Sicht des Nutzers angezeigt.
Die Selektion erfolgt per Trigger (z.B. Button) oder (falls Buttons nicht verfügbar sind) nach einer Verweilzeit, in der der Nutzer den Selektor auf einem Objekt ruhen lässt.

Technik: Blickbasiertes Zeigen
Bei Verfügbarkeit von Eye Tracking kann die Auswahl über die Blickrichtung der Augen erfolgen.

Technik: Beidhändiges Zeigen
Richtung des Selektionsstrahls wird mit beiden Händen definiert, von der „nahen” zur „entfernten” Hand. Durch den Abstand der beiden Hände kann auch die Länge des Strahls variiert werden.

19
Q

Was ist das Midas Touch-Problem?

A

Das MR-System kann nicht ohne weiteres unterscheiden, welchen Blicken Bedeutung beigemessen werden soll und welchen nicht. Unbeabsichtigte Selektionen sind die Folge

20
Q

Was ist die Bildebenen-Technik?

Was sind Vor- und Nachteile?

A

Technik: Bildebenen-Technik
3D-Objekte werden auf eine 2D-Bildebene projiziert, die für den Nutzer gut erreichbar ist.
Der Nutzer nimmt darin eine Auswahl mit dem Cursor oder mit Handgesten vor.

⊕ Durch Herausnehmen der Tiefe muss der Nutzer einen Freiheitsgrad weniger kontrollieren ⇒ einfachere, vom Desktop gewohnte Interaktion.

21
Q

Nenne zwei Techniken der Volumenbasierten Selektion.

A

Technik: Flashlight-Technik
Statt eines Strahls ist der Selektor ein Kegel ähnlich dem Lichtkegel einer Taschenlampe.

Technik: Beidhändige Box-Selection
Beide Hände definieren ein quaderförmiges Selektionsvolumen. Das Volumen kann gegriffen, umgeformt und nach Bestätigung zur Selektion verwendet werden.

22
Q

Erkläre die Aufgaben der Bewegungskontrolle Exploration, Suche und Manövrieren.

A

Exploration:
Erkundung der virtuellen Umgebung. Der Nutzer hat kein konkretes Ziel, sondern verschafft sich Orientierung. Typischerweise zu Beginn der Nutzung.

Suche:
Nutzer versucht, ein vorgegebenes Ziel zu erreichen.

Manövrieren:
Eine genaue Position oder Orientierung in unmittelbarer Nähe einnehmen, z.B. nähert man sich einer Zielposition grob und bringt sich dann in die geeignete Pose, um ein Werkzeug einzusetzen.

23
Q

Nenne Vor- und Nachteile von echtem Gehen

A

⊕ Vestibuläre Reize in Übereinstimmung mit Bewegung.
⊖ Raumbedarf
⊖ Gefahr des Präsenzbruchs, falls Nutzer Rand erreicht und gewarnt wird.

24
Q

Nenne neben echtem Gehen, weitere Techniken der Bewegungskontrolle

A

Technik: Redirected Walking
Die virtuelle Umgebung wird so modifiziert, dass dem Nutzer der virtuelle Raum größer erscheint als der zur Verfügung stehende reale.
Dies wird über subtile Rotationen und Translationen erreicht, die den Nutzer von den Grenzen des getrackten Raums weg lenken, dadurch läuft er im Kreis und meint, geradeaus zu laufen.

⊕ Effektive Technik: visuelle Stimuli übertrumpfen die vestibulären und propriozeptiven.
⊖ Bei schneller Bewegung / ungünstiger Laufrichtung muss das System mit alternativen
Interaktionstechniken eingreifen, z.B virtuelle Zäune/Schranken.
⊖ Relativ hoher Platzbedarf

Technik: Walking in Place
Nutzer tritt auf der Stelle, möglicherweise auch sitzend. Schritte werden von Tracking-System verfolgt.

⊕ Weniger anfällig für VR-Krankheit als echtes Gehen
⊖ Geringeres Präsenzgefühl als bei echtem Gehen.

Amplified Walking:

  • real zurückgelegte Distanz wird in der virtuellen Umgebung mit einem Verstärkungsfaktor multipliziert
  • erlaubt schnellere Bewegung / Bewegung über größere Distanzen
  • Verstärkungsfaktoren bis 1,5 werden von Nutzern kaum bemerkt

Technik: Human Joystick
Position des Nutzers definiert relativ zu einem zentralen Bezugspunkt einen Bewe- gungsvektor, der Richtung und Geschwindigkeit festlegt.

Technik: Treadmills
Der Nutzer geht (tatsächlich oder simuliert), bewegt sich aber in der realen Welt nicht von der Stelle.

25
Q

Benenne Techniken zur Steuerung und Ihre Vor- und Nachteile

A

Technik: Leaning-Based Interfaces
Nutzer steuert in gewünschte Richtung, indem er sich in diese Richtung lehnt

⊕ Leicht erlernbar.
⊕ Hände bleiben bei den meisten Eingabegeräten frei.
⊕ Benötigt wenig Platz, kostengünstige Sensorik.
⊕ Feedback über Gleichgewichtssinn → höheres Präsenzgefühl.
⊖ Geringe Genauigkeit.
⊖ Erzeugt relativ leicht VR-Krankheit, insbesondere wenn Rollen unterstützt wird.

Technik: Blickbasierte Steuerung
Virtuelle Kamera wird in Blickrichtung verschoben. Blickrichtung wird über Tracking des Kopfes ermittelt. Start/Stopp über Trigger.

⊕ Natürlich und einfach anzuwenden.
⊖ Koppelung von Blick- und Bewegungsrichtung starke Einschränkung.

Technik: Torsobasierte Steuerung
Trennt Blickrichtung von Bewegungsrichtung. Häufig wird statt des Trackings des Torsos die Ausrichtung eines Stuhls genommen, in dem der Nutzer sitzt.

Technik: Steuerung per Hand
Mit der Hand oder einem Eingabegerät für die Hand wird ein Richtungsvektor gezeichnet, der Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit festlegt.
Eine Drehung des Eingabegeräts kann zusätzlich rotatorische DOF festlegen.

Technik: Camera-In-Hand
Ein mit Sensorik versehenes Objekt ist Platzhalter für die virtuelle Kamera.

⊕ Entkopplung von Blick- und Bewegungsrichtung.
⊖ Für egozentrische Kameraperspektiven nur bedingt geeignet.

Welt-fixierte Steuergeräte:
- Steuerknüppel und -räder werden häufig in MR für Flug- und Fahrsimulatoren eingesetzt
+ effektive Technik, die das Gefühl des Steuerns eines Fahrzeugs vermittelt
+ manche Geräte können haptisches/propriozeptives Feedback geben (force feedback)
- in immersiver VR müssen virtuelle Repräsentanten der Geräte korrekt registriert werden

Joystick-basierte Steuerung:

  • Steuerung des Blickpunkts mit einem Joystick oder einem analogen Pad
  • intuitive und aus First Person Games gewohnte Technik

3D Multi-Touch Pattern:

  • Steuerung des Blickpunkts (Position, Orientierung, evtl. Skalierung) durch beidhändige Gesten
  • wird häufig zum „Gehen” mit abwechselnd greifenden Händen genutzt (Kriechen, Klettern)
  • Skalierung: simultanes Greifen mit beiden Händen und Pinch/Unpinch-Gesten
  • Rotation: Drehung beider Hände um einen Punkt