NATURAL USER INTERFACE 3D-GESTEN UND APP-ENTWICKLUNG MIT DEM LEAP MOTION CONTROLLER

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1 NATURAL USER INTERFACE 3D-GESTEN UND APP-ENTWICKLUNG MIT DEM LEAP MOTION CONTROLLER

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3 NATURAL USER INTERFACE 3D-GESTEN UND APP-ENTWICKLUNG MIT DEM LEAP MOTION CONTROLLER BACHELORARBEIT ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES BACHELOR OF ARTS MACROMEDIA HOCHSCHULE FÜR MEDIEN UND KOMMUNIKATION VORGELEGT VON: JONAS EMANUEL RIEGEL MATR.-NR.: M MATRIKEL: M-FH-DM-MD-10WS ERSTER ERSTPRÜFER: PROF. DR.-ING. WOLFGANG HÖHL ZWEITER ERSTPRÜFER: PROF. OLIVER SZASZ STUDIENGANG: DIGITALE MEDIENPRODUKTION (B.A.) FACHRICHTUNG: MEDIEN- UND KOMMUNIKATIONSDESIGN MÜNCHEN, IM JULI 2013

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5 ABSTRACT Der theoretische Untersuchungsgegenstand ist die dreidimensionale digitale Erfassung von Handgesten mithilfe des Leap Motion Controllers. Die Untersuchung soll den Gesamtaufbau der berührungslosen Interaktionsschnittstelle und die menschliche Gestik im erfassten dreidimensionalen Raum analysieren und systematisieren. Dabei stellt sich die Frage, welche Parameter im Allgemeinen 3D-Gesten definieren. Im praktischen Teil soll anhand der definierten Ergebnisse ein Natural User Interface als Applikation für den Airspace, Leap Motions hauseigenem Appstore, designed werden.

6 BACHELORARBEIT ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES BACHELOR OF ARTS NATURAL USER INTERFACE - 3D-GESTEN UND APP-ENTWICKLUNG MIT DEM LEAP MOTION CONTROLLER STUDENT: JONAS EMANUEL RIEGEL, M SEMESTER, M-FH-DMMD-10WS ERSTER ERSTPRÜFER: PROF. DR.-ING. WOLFGANG HÖHL ZWEITER ERSTPRÜFER: PROF. OLIVER SZASZ MACROMEDIA HOCHSCHULE FÜR MEDIEN UND KOMMUNIKATION (MHMK) STUDIENGANG DIGITALE MEDIENPRODUKTION FACHRICHTUNG MEDIENDESIGN

7 Inhaltsangabe ABSTRACT 5 1. BERÜHRUNGSLOS BEDIENT 8 2. NATURAL USER INTERFACES SEMANTIK DESIGN UND FORSCHUNG LERNPROZESS DES NUI RBI FRAMEWORK SCHNITTSTELLEN HEUTE STAND DER TECHNIK MOBILE TOUCH INTERFACES OMNITOUCH MYO OCULUS RIFT MYCESTRO PRIMESENSE CAPRI KINECT XTION GOOGLE GLASS EMOTIVE EPOC GOOGLE NOW & SIRI SCHNITTSTELLEN ZUKUNFT LEAP MOTION SETUP RECHENEINHEIT DISPLAY ODER PROJEKTION LEAP MENSCH & ERGONOMIE SEKUNDÄR-EINHEITEN STÖRER BEZUGSMODELL INPUT DESIGNPROZESS KERN DER IDEE PRODUKTVISION USE CASES ARCHITEKTUR SKIZZEN INTERAKTIONEN INTERFACE PROTOTYP A GIANT LEAP? 50 GLOSSAR 52 ABBILDUNGEN 53 QUELLENANGABEN 54 EIDESSTATTLICHE ERKÄRUNG 56

8 1. BERÜHRUNGSLOS BEDIENT Fortschritt in der Entwicklung von Computertechnologie treibt in einer rasanten Geschwindigkeit den Umschwung in der Art und Weise, wie Menschen mit Daten interagieren, voran. Doch welche Technologien werden Desktop- und Touchanwendungen ablösen oder mit ihnen in Zukunft koexistieren? Eine Vielzahl an Unternehmen der Kommunikationsbranche setzt sich damit auseinander, neue physische Schnittstellen für die Mensch-Maschine-Interaktion marktfähig zu machen. Vor allem im Bereich der berührungslosen Steuerungstechnologien entstanden neben den Produkten der Großunternehmen wie Google Glass, Nintendo Wii, Microsofts Kinect oder Sonys Playstation Move in den vergangenen Jahren auch einige kleinere Start-Up-Unternehmen, die heute das Potenzial haben, den Markt aufzumischen und das Angebot um eine beträchtliche Menge an Innovationen zu bereichern. Eines dieser Start-Ups wurde 2010 gegründet und ist mittlerweile zu einem Unternehmen mit 80 Angestellten herangewachsen: Leap Motion. Die Gründer Michael Buckwald und David Holz ermöglichen es den Käufern ihrer Hard- und Softwaretechnologie, Computer per Gestensteuerung freihändig zu bedienen. Das Gerät erfasst die Hand- und Fingerbewegungen eines Users dreidimensional, nach eigenen Angaben mit der zweihundertfachen Präzision der Kinect-Technologie. Zwar ist dieses Gerät erst ab 22. Juli 2013 erhältlich, jedoch hat Leap Motion im Vorfeld Developer-Kits unentgeltlich an Entwickler auf der ganzen Welt versandt, um ihren hauseigenen Appstore Airspace von Beginn an mit einer Community zu versehen und dem Endverbraucher ein breites Spektrum an Applikationen bieten zu können. 8

9 Als Teil dieser Community werde ich in folgender Arbeit die Anwendung von Gestensteuerung mithilfe des Leap Motion Controllers untersuchen. Um auf den Stand der Kommunikationsforschung zum Thema 3D-Gesten einzugehen, soll eine Definition des Natural User Interface geschaffen werden. Im Anschluss soll ein Überblick über das Marktangebot an Schnittstellen gegeben werden, um einen Eindruck der momentanen und zukünftigen technologischen Möglichkeiten zu vermitteln. Im darauf folgenden Teil der Arbeit beschreibe ich das Setup des Leap Motion Controllers und analysiere die Form des Inputs aus der Perspektive der Datenverarbeitung im Zusammenhang mit der physischen Interaktion durch 3D-Gesten. Dem theoretischen Teil der Arbeit folgt die praktische Interpretation meiner Forschungsergebnisse, bestehend aus dem Designprozess einer Applikation für Leap Motions Appstore Airspace. Der Zweck der Applikation ist, Bilder mit einfachen Handgesten zu sichten und eine Sortierung im Dateisystem vorzunehmen. 9

10 2. NATURAL USER INTERFACES Allgemein ist unter einem Natural User Interface (NUI) eine Mensch-Computer Schnittstelle zu verstehen, die sich durch intuitive und leicht erlernbare Bedienung auszeichnet. Der technologische Fortschritt ermöglicht es modernen Computerschnittstellen immer präziser menschliche Bewegung, Berührung, Sprache, Gestik, Mimik und sogar Gedanken in digitalen Input zu verwandeln. Dadurch wird es für den Menschen immer leichter, durch die ihm von Natur aus gegebenen Sinnes- und Kommunikationskanäle mit Computern zu kommunizieren und interagieren. Das Potential von unterbewussten Verhaltensmustern und erlerntem Vorwissen soll hierbei voll ausgeschöpft werden. Dem Menschen wird somit eine barrierefreie und natürliche Bedienung von Computertechnologie ermöglicht, die Sensorik der Computer fusioniert dabei immer mehr die reale und die virtuelle Welt und befähigt den User eine mixed Reality wahrzunehmen. Aber NUI is not a technology, but rather an experience that can be created using technology. 1 Ein NUI definiert sich also nicht durch die verwendete Schnittstellentechnologie, sondern durch die User Experience und User Interaction, die durch die Schnittstelle erfahrbar gemacht werden. 1 Wigdor & Wixon, 2011, S. 97 Nach Wigdor & Wixon (2011) sind es drei Elemente, die ein NUI definieren: - Enjoyable - Leading to skilled practice - Appropriate to context (S. 29) Ähnlich definiert auch Blake (2010) das NUI: A natural user interface is a user interface designed to reuse existing skills for interacting directly with content. Die erste Komponente von Blake s Definition bezieht sich auf das NUI als Disziplin des Designs und integriert somit den Designprozess als festen Bestandteil in die NUI-Entwicklung. Dies ist auch im Sinne von Wigdor & Wixons Definition, in Relation zu derem ersten Element Enjoyable muss das Design also den joy of use garantieren und die User Experience unter dem Faktor Freude betrachten. Im zweiten Teil beider Definitionen bekommt der Skill der User das Hauptaugenmerk geschenkt. In Kombination betrachtet soll ein NUI von bereits vorhandenem Wissen aus der realen Welt profitieren und während der Nutzung in einem möglichst effizienten Prozess an dieses Wissen anknüpfen und es erweitern. Direkte und dem Kontext angepasste Interaktion mit den Inhalten stellt das letzte Element dieser kombinierten Definition dar. Es spannt den Bogen zum Begriff der Natürlichkeit im NUI, denn eine zielgerichtete menschliche Interaktion muss adäquat zum Kontext geschehen, um die ursprüngliche Intention direkt mit Erfolg zu erreichen. Anders ausgedrückt müssen beidseitige Erwartungen von User und Interface auf der Basis eines gemeinsamen Sinneszusammenhangs erfüllt werden. Die Authentizität der User Experience wird folglich nicht in Abhängigkeit vom Nachahmungsgrad der realen Vorgaben erreicht, vielmehr von der zweckentsprechenden und situationsgerechten Anwendung von Interaktions-Metaphern. Thus far, the NUi has shown the most success in social and entertainment contexts. Its application to other domains requires an analysis of the way in which the interaction would support and teach the rules of the interaction domain. 2 2 Wigdor & Wixon, 2011, S

11 2.1 SEMANTIK Der Begriff des Natural User Interface benötigt aufgrund von missverständlichen Interpretationsmöglichkeiten eine genauere Betrachtung. NATURAL In the natural user interface, natural refers to the user s behavior and feeling during the experience rather than the interface being the product of some organic process. The production of this conclusion is the end result of rigorous design, leveraging the potential of modern technologies to better mirror human capabilities. 1 The naturalness of the NUI begins with a symbiotic relationship between the actor and the acting system (the environment). This symbiosis is the starting point for design, the touchstone for evaluation, and the determinant of initial success. 2 USER Auf den Benutzer einzugehen und das Interface auf dessen Bedürfnisse und dessen Vorwissen maßzuschneidern ist das Ziel, der User soll sich sozusagen von Anfang an zuhause fühlen. Die Natürlichkeit steckt im User, er ist die natürliche Komponente im System, weshalb es helfen kann, die Betonung des NUI so zu gestalten, dass es Not NATURAL user interface, but NATURAL USER interface. 3 heißt. Natürliche Benutzerschnittstelle als deutsche Übersetzung für NUI erscheint in diesem Zusammenhang sehr missverständlich, besser wäre eine Formulierung wie Natürlich benutzte Schnittstelle. Bei dieser würde sowohl die Besinnung auf die Interaktion verdeutlicht als auch der Zusammenhang der Natürlichkeit mit dem Nutzer und dessen Interaktionsintention. INTERFACE Die Schnittstelle definiert oder garantiert ein NUI nicht. Auch ist der Begriff der Natürlichkeit nicht auf die Schnittstelle selbst zu Beziehen, sondern vielmehr auf den Umgang der User mit ihr 4, or more precisely, what they do and how they feel while they are using it. 5 Dennoch sind Schnittstellen bzw. die voranschreitende computertechnologische Entwicklung ein Faktor, der es immer besser ermöglicht, NUIs umzusetzen. 1 Wigdor & Wixon, 2011, S Wigdor & Wixon, 2011, S Wigdor & Wixon, 2011, S.13 4 vgl. Wigdor & Wixon, S. 9 5 Wigdor & Wixon, S. 9 11

12 2.2 DESIGN UND FORSCHUNG Nach Wigdor & Wixon(2011) stellen sich bei Design und Forschung für NUIs diese zentralen Fragestellungen: 1. How can I create an interface in which users quickly become expert while using actions that feel natural to them and build on and extrapolate from natural interactions? (the design question) 2. How can I be sure that i succeeded in creating an interface that feels natural to the user? (the research question) (S.27) Eine weitere wichtige Anforderung an ein authentisches NUI Design ist, auf die Vorzüge der Schnittstelle einzugehen und von Anfang an auf ein NUI hin zu konzipieren. Es genügt nicht, bestehende Herangehensweisen auf die simple Funktion der Schnittstellentechnologie zu übersetzen. Users focus on content and so should the interface. 1 Diese Aussage legt dem Designer also nahe, ein NUI mit so wenig Bedienelementen wie nötig zu bestücken, damit der User ungestört seinen Fokus auf die Inhalte richten kann. Für Bill Buxton weiß ein guter Designer schlichtweg die vier W-Fragen : Wer macht was? Warum? Für oder mit Wen? Wann? zu beantworten. 2 1 Wigdor & Wixon, 2011, S vgl. Buxton,

13 2.3 LERNPROZESS DES NUI Hat man einmal eine Fertigkeit erlangt, warum sollte man eine Neue erlernen, wenn diese auch für etwas anderes verwendet werden kann? Lernprozesse, insbesondere solche, die für die Interaktion mit dem System wichtig sind, sollen durch die Software unterstützt werden. 1 Das NUI setzt sich daher zum Ziel, dem User die passenden Gesten und Interaktionen zu unterbreiten, ohne dabei die Aufmerksamkeit komplett vom Inhalt abzulenken. Auf eine subtile Art sollen notwendige Lehrschritte beim User keine zusätzliche Ressourcen verschwenden, es soll Spaß machen, auf diese Weise vom Anfänger- zum Expertenwissen geleitet zu werden. The NUI promises a relatively rapid and enjoyable progress from novice to skilled practioner. In addition the NUI promises that the process of developing skills and the interaction itself will be fun. 2 Im Lernprozess des NUI ist es wichtig, den Faktor Skill zu kennen und ihn richtig einzusetzen. Wo eine Fertigkeit bereits vorhanden ist, soll darauf aufgebaut werden und nicht komplexe Anforderungen an den User gestellt werden, um eine neue Fertigkeit zu erlernen. Whenever possible do not force you to learn something new, but do the design in a way that exploits the skill that you already have. 3 1 Heinecke, 2012, S Wigdor & Wixon, 2011, S Buxton,

14 2.4 RBI FRAMEWORK RBI steht für Reality Based Interface und ist mit den Intentionen eines NUI gleichzusetzen. Im Vergleich zu heutigen WIMP Windows, Icons, Mouse, Pointer Systemen und deren GUI steht bei den modernen NUI Anwendungen und deren OCGM Objects, Containers, Gestures, Manipulations System die Realität im Vordergrund. WIMPs profitieren ebenso wie OCGMs von der Tendenz zur direkten Manipulation von Objekten im Computer. In der Ära der Kommandozeile musste man erst dem Computer die Aufgabe durch einen Textbefehl erteilen, um das Objekt zu manipulieren. OCGMs, RBIs und NUIs sind durch ihre direkte Manipulation von auf dem Display angezeigten Inhalten gekennzeichnet. Sie versuchen die Direktheit der Manipulaton zu erweitern, indem Sie sich auf den in 2.3 beschriebenen Skill des Users konzentrieren. Die Höhe des vorhandenen Skills wird durch die Entwicklung von möglichst der Natur, Intention und dem realen Erfahrungsschatz des Menschen entsprechenden Interaktionsanforderungen maximiert, wobei im Gegenzug der kognitive Anfangsaufwand vermindert wird. tems in den Hintergrund tritt, hat intuitive Bedienung für den Nutzer eine stark entlastende Wirkung. Hurtienne und Israel (2008) haben ein Kontinuum des Vorwissens aufgestellt, das Grundlage für intuitive Nutzung sein kann. Danach stammt Vorwissen aus folgenden Quellen: 1. Angeborenes Wissen (Reflexe, instinktives Verhalten) 2. Sensomotorisches Wissen (basales Wissen über die Welt, das in früher Kindheit erworben wird, wie z.b. Wissen über Schwerkraft) 3. Kulturelles Wissen (Wissen über das Zusammenleben in einer bestimmten Gemeinschaft, über Rituale, Sitten etc.) 4. Expertenwissen (Wissen in einem bestimmten Fachgebiet) 1 Das bringt Vorteile in der Aufmerksamkeitsökonomie: Wenn Wissen unbewusst angewandt wird, können die begrenzten Aufmerksamkeitsressourcen für andere Zwecke als die Benutzung eines Systems verwendet werden, zum Beispiel zum Erfüllen der eigentlichen Aufgabe. Da die Benutzung des Sys- 1 Burmester & Koller, 2010, S

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16 3. STAND DER TECHNIK 3.1 SCHNITTSTELLEN HEUTE Moderne Hardwareschnittstellen, wie sie im Folgenden vorgestellt werden, erobern die Welt des Computings wie im Flug. Ein Beispiel dafür ist der rasante Erfolg des Tablet-Computers. Schon knapp 3 Jahre nach dem Debüt des ipad werden die Tabletcomputer im Jahre 2013 die Verkaufszahlen von Laptops überholen. Und das nicht ohne Grund. Schließlich sind NUIs, wie sie auf vielen der Touch-Interfaces zu finden sind, in ihrer Bedienung dafür designed, dem Menschen so wenig Denkarbeit wie nur möglich abzuverlangen. Und muss der Mensch nun doch seine wertvollen Hirnzellen in Aktion setzen, so soll sich dieser Aufwand doch nicht auf die Bedienoberfläche konzentrieren, sondern auf die eigentlichen Ziele des Users. Diese Entwicklung verstärkt das Gefühl, wir Menschen seien ständig damit beschäftigt, unser Leben auf dem Planeten vor allem technologisch soweit zu optimieren, dass wir allen unangenehmen und antrengenden Aufwand einem Rechner überlassen können. Und ist ein persönlicher Aufwand unumgänglich, so möge dieser wenigstens nicht langweilig sein, sondern Spaß machen. Eine Vision wie in dem Film WALL E, in dem die Menschen auf einem autarken Raumschiff vor den schwindenen Ressourcen der Erde entflohen sind und die Evolution sie zu fetten, degenerierten Wesen gemacht hat, scheint in Anbetracht der enormen Entwicklungsgeschwindigkeit unserer Technologien, der im Gegenteil dazu stagnierenden Entwicklung unserer Gesellschaftsformen und WALL E s Handlungsjahr 2805 nicht allzu weit hergeholt. Bevor es so weit kommt, sollten wir die Technik vor allem zur Lösung übergreifenderer Probleme der Menschheit und des Planeten nutzen. Natürlich liegt solch eine Weitsicht nicht in der alltäglichen Natur des Menschen und der Spaß unseres befristeten Daseins auf der Erde soll unter der Prognose solcher Weltuntergangsszenarien nicht leiden. Es ist eben so, dass der Mensch vorrangig nach der Befriedigung seiner individuellen Bedürfnisse strebt. Die Individualisierung wird auch von der stetig zunehmenden Digitalisierung unseres Lebensumfeldes begünstigt. Die Menschen hättem doch realere und wichtigere Probleme als die Wahl ihres Smartphones könnte die Klage der Digitalisierungsgegner lauten. Vielleicht ist dies aber auch genau der richtige Weg und wir müssten es uns einfach nur eingestehen bzw. bewusst darüber werden, dass unser Spaß und unsere Unterhaltung die einzig wahren Treiber dafür sein können, dass aus jedem von uns ein kleiner Weltverbesserer wird. In Hinblick auf unseren à la WALL E prognostizierten Untergang hieße dies, dass die Verbreiterung des technologischen Marktes keineswegs ein Indikator unseres selbstzerstörerischen, konsumorientierten und faulen Daseins bedeutet. Es heißt nur, dass wir der modernen Technologie die nötige Hoffnung entgegenbringen und sie als bestes Mittel zur Vereinung von effizientem Nutzen, Spaß, Weltverbesserung und Rettung der Erde sehen. Adäquat zum Werdegang und Wachstum unserer Spezies vermehren und individualisieren sich nicht zuletzt auch unsere Schnittstellen, wie folgender Überblick veranschaulicht. 16

17 Abb. 1: Nokia Lumia 920 Abb. 2: Microsoft Surface Abb. 3: Apple Ipad mini Abb. 4: Apple Iphone MOBILE TOUCH INTERFACES Abb. 5: Samsung Galaxy S4 Abb. 6: Samsung Galaxy Note 10.1 Smartphones, gefolgt von Tablet-Computern sind die heute wohl am meisten verbreitete Art von mobilen Touch-Geräten. Nicht nur deren Touch-Oberfläche ist ein wichtiges Merkmal, sondern auch die zusätzliche Sensorik zur Generierung von räumlichem 3D-Input. Mit diesen erfüllt die Produktkategorie Schlüsselbedingungen, um Interfaces im Sinne eines NUI zu designen. 17

18 Abb. 7: Zifferneingabe auf der Handfläche OMNITOUCH Mit dem Omnitouch wird jede frei wählbare Oberfläche zu einem Multitouch-Interface. Das auf der Schulter montierte Gerät projiziert das Interface auf die vor dem User befindliche Oberfläche, wobei diese bereits im Umfeld vorhanden sein kann oder vom User selbst eingebracht werden. Nicht nur Wände, Schilder, Notizblöcke oder der eigene Körper, sondern auch fremde Körper oder komplexere Objekte können als Projektionsoberflächen dienen. Das Fingertracking wird in Verbindung mit einem Tiefensensor und einem Pico-Projektor zum omnipräsenten Interface. Allerdings ist diese Entwicklung nur ein Prototyp und die Recheneinheit muss noch stationär hinzugefügt werden, z.b. mit einem Laptop. 1 Abb. 8: Schultermontierung Abb. 10: Kombination von Projektionsflächen Abb. 9: Wand als Tastatur Abb. 11: Block als Interaktionsfläche 1 vgl. Harrison, Benko & Wilson,

19 3.2.3 MYO Das MYO Armband setzt auf die Erkennung von elektrischer Muskel-Aktivität. Elektromyografie ist der Fachbegriff hierfür, eingebaut in ein schlichtes Armband, das um das obere Drittel des Unterarms angelegt wird. Der Vorteil dieser mobilen Schnittstelle liegt vor allem in der räumlichen Unabhängigkeit, da die elektrophysiologische Erkennung der Gesten ohne optische Sensorik auskommt. So können Gesten beispielsweise auch hinter dem Rücken vollzogen werden, ohne dabei eine Reichweite von optischer Sensorik zu verlassen. MYO zeigt in seiner Bilderwelt Anwendungen wie die Betätigung von einfachen Abb. 12: Elektrische Muskelströme Computerbefehlen, Egoshooter Spiele, die Steuerung von Quadrocoptern oder die Bedienung von Multimedia während auslastenden körperlichen Betätigungen wie z.b. Freeski fahren. Abb. 13: MYO Front Abb. 14: MYO Perspektive 19

20 3.2.4 OCULUS RIFT Abb. 15: Oculus Rift Die Oculus Rift Schnittstelle ist ein Headset zur Erzeugung einer virtuellen Realität und besonders für immersives Spielen entwickelt. Der User wird durch die vollkommene Überblendung der Realität durch eine vor den Augen montierte Bildschirmoptik visuell von der Außenwelt abgetrennt. Seine Kopfbewegungen beeinflussen durch Bewegungs- und Beschleunigungssensoren die Perspektive auf dem Display. Abb. 16: Oculus Rift seitlich Abb. 17: Oculus Rift Perspektive 20

21 3.2.5 MYCESTRO Abb. 19: Mycestro Clip Die tragbare Maus Mycestro wird auf dem Indexfinger montiert. Sie birgt eine Bluetoothschnittstelle und eine Kombination von Sensoren unter dem kleinen Gehäuse, außerdem befindet sich seitlich erreichbar für den Daumen eine berührungsempfindliche Oberfläche. Einen seiner größten Vorteile zieht auch der Mycestro aus der lokalen Unabhängigkeit: Mit Bluetooth 4.0 erlangt er eine Reichweite von 9.1 Metern. 1 So können GUIs wie NUIs mit einer Schnittstelle, die Mausgesten emuliert, bedient werden, ohne an der Recheneinheit selbst präsent sein zu müssen. Abb. 18: Mycestro über Tastatur Jediglich eine Projektionsfläche bzw. ein Display wird benötigt, um die Benutzeroberfläche darzustellen. Aber auch die reine Anwendung am Desktop Computer vereinfacht die Arbeitsroutine, indem der Mycestro den Griff von der Tastatur zur vor knapp 50 Jahren erfunden Maus ersetzt. Abb. 20: Mycestro Touchfläche 1 vgl. Taylor,

22 Abb. 21: Primesense Capri PRIMESENSE CAPRI KINECT XTION Die 2005 in Israel gegründete Firma Primesense entwickelte die Technologie für bekannte Schnittstellen wie Microsofts Kinect, die einen großen Erfolg auf dem Consumer Electronics Markt feiern konnte. Asus investierte ebenfalls in die Entwicklung eines optischen Bewegungs- und Gestensteuerungssensor namens Xtion, wobei dieser ausschließlich für die Anwendung an PCs konzipiert wurde. Mittlerweile hat sich Primesense auf die Komprimierung seiner Technologie konzentriert und bringt mit dem Capri Sensor den kleinsten 3D Sensor der Welt auf den Markt. Implementiert in jedwedes mobile Endgerät, will Primesense Gestensteuerung, Objekterkennung, 3D Scanning und vieles mehr in mobilen Endgeräten an den Endverbraucher bringen. 1 Abb. 22: Primesense Sensor 1 vgl. sensor/ Abb. 23: OpenNI 22

23 3.2.7 GOOGLE GLASS Diese Schnittstelle besteht aus einer Recheneinheit (CPU) und Arbeitsspeicher (RAM), Mikrofon, Digitalkamera, Knochenleitungs-Lautsprecher, Bluetooth und WLAN Antennen, Gyroskop Beschleunigungssensor, Akku und einer REST-Schnittstelle. 1 Namensgebend ist dabei fälschlicher Weise nicht die Brillenform als Gestell (engl. glasses), sondern das Glasprisma, welches dem User den Content ins Sichtfeld projeziert. Dies wird auch Head-Up-Display genannt. Dem User wird es durch eine Kombination aus Sprach- und Berührungsbefehlen ermöglicht zu navigieren, telefonieren, Livestreams zu teilen, Nachrichten zu versenden, zu fotografien und weitere Informationen über die Umgebung abzurufen. Oakley hat bereits 2012 mit seiner Ski- und Snowboardbrille Airwave ein Produkt mit Head-Up-Display auf den Markt gebracht. Im Sichtfeld der Sportler wird die Realität um Echzeitinformationen über seinen kinetischen Zustand und Informationen aus dem Applikationspool seines Smartphones erweitert. Auch bei dieser Anwendung steckt eine Firma mit dem notwendigen Technik- Know-How dahinter, nämlich das von Recon Instruments. Deren neuestes Produkt Recon Jet stellt für Google Glass einen direkten Konkurrenten dar. 2 Abb. 24: Glass Innenseite Abb. 25: Glass hängend 1 vgl. _ Glass 2 Abb. 26: Glass Model 23

24 3.2.8 EMOTIVE EPOC Mittels elektroenzephalografischer Messung der elektrischen Aktivität im Gehirn stellt das Produkt Epoc der australischen Firma Emotive ein sogenanntes BCI (Akronym für Brain-Computer-Interface) dar. Mit 16 hochauflösenden Sensoren und einer kabellosen Anbindung an Windows oder MAC OS X Umgebungen wird der elektrische Output unseres Gehirns zum Interaktionsinstrument. Bestimmte Gedanken rufen bestimmte Muster unserer Gehinraktivität auf. Diese Muster können mit Aktionen in virtuellen oder analogen Steuerungsystemen verknüpft werden. Abb. 27: Emotive Epoc 24

25 3.2.9 GOOGLE NOW & SIRI Abb. 28: Google App mit Google Now Abb. 29: Apple Siri Googles neue Applikation für ios und Android und Sprachsteuerungsassistentin Siri aus dem Hause Apple sind zwei der fortschrittlichsten Beispiele für Sprachgesteuerte HCI. Diese Anwendungen stecken noch in einer Anfangsphase, dennoch sind simplere Anweisungen und die Beantwortung von einfacheren Fragen bereits stabil in der Erkennung und gut in die jeweiligen Software-Umgebungen eingebunden. 25

26 3.3 SCHNITTSTELLEN ZUKUNFT Dem Computing steht weiterhin eine rasante Entwicklung bevor und in 3.2 beschriebene Schnittstellen zeigen ein breites Spekrum an Innovationen auf. Jede dieser Formen des HCI kann zukünftig als Massenprodukt existieren oder existiert bereits als solches. Hardware platforms and forms of interaction do not replace each other as the universe of computing grows. They continue to exist in the niche in which they always prospered. 1 Die Vielfältigkeit an Anwendungsmöglichkeiten des Schnittstellenpektrums bestätigt die Theorie, dass eine Plattform nicht von Heute auf Morgen die andere ersetzt. Vielmehr verbreitert sich das Spektrum um eine zusätzliche Nische von Interfaces. When it comes to technology, everything is best for something and worse for something else. 2 Hiermit bezieht sich Buxton nicht nur auf hardwaretechnische Fragen, sondern vor allem auf kontextuelle. Während dem Autofahren beispielsweise wäre Sprachsteuerung ein angemesseneres System als ein Touchinterface, es wäre natürlich einfach zu Sprechen und sich währenddessen auf die Straße zu konzentrieren, wie bei ganz normaler Konversation mit Beifahrern. In anderen Situationen kann Sprachsteuerung kompromittierend wirken oder einfach nicht in den Sinnzusammenhang passen, wie zum Beispiel in öffentlichen Räumen. Die Produkte der Zukunft müssen dem User in ihrer Umgebung eine Erfahrung bieten können, die ihn begeistert und dessen Erwartungen erfüllt. Der Trend der Aufwandsminimierung für den User wird sicherlich stetig vorangetrieben, während die Technologien immer präziser, kleiner und verfügbarer werden. Das Internet der Dinge und die Allgegenwärtigkeit der rechnergestützten Informationsverarbeitung werden durch die innovativen Consumerprodukte in das alltägliche Leben der Menschen weiter Einzug halten. Was klar bleiben muss: Wenn the media is the message, muss die message angemessen zu deren Kontext sein. So würde beispielsweise eine Gesichtserkennung in einer Google Glass bei Katastrophenhelfern als äußerst nutzvoll erscheinen, um die Realität um Patientendaten und aktuelle Befindlichkeiten zu erweitern. Im öffentlichen Raum getragen jedoch, würde es die Anonymität des Individuums beeinträchtigen und wäre somit nicht dem Kontext der Individualisierung der mit ihr einhergehenden Selbstbestimmung entsprechend. 1 Wigdor & Wixon, 2011, S Buxton,

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28 4. LEAP MOTION Abb. 30: Leap Motion Logo Everything you can do with a touch-based system, like Windows 8, can now be accomplished with Leapengl. Leap: springen, der Sprung engl. Motion: die Handbewegung Ohne Mitgründer David Holz wäre Leap Motion jetzt nicht dort, wo es steht. Das 24 Jährige Mathematikgenie lieferte die notwendigen Durchbrüche, um der Software die verblüffende Präzision von 0.01mm räumlicher Erkennung zu verleihen. Die Magie steckt also keinesfalls hinter einer revolutionären Hardware, sondern hinter den auf Holz Berechnungen beruhenden Algorithmen. So zumindest möchte Leap Motion, dass ihre Konsu- menten über sie denken. Die krassen Nerds, die der virtuellen Welt durch ihre Innovation ein Stück mehr Realitätsbezug schenken, ist sicherlich eine authentische und nahbare Firmengeschichte. Ob die Mathematik hinter deren Produkt wirklich den angepriesenen Durchbrüchen entspricht, soll so dahin gestellt bleiben. Ein paar Bonuspunkte gegenüber ihren Mitspielern in der Produktkategorie 3D-Gestenerkennung sammelt Leap Motion damit sicherlich, lässt sich so eine Story doch sehr gut vermarkten. Motion technology. We want our users to have a magical experience, with easy and natural movements in the air leading to amazing interactions. This is the foundation for our approach to existing systems, so David Holz, der die Position des Chief Technical Officers(CTO) bei Leap Motion innehält. Einschlägige Verträge wurden bisher sowohl mit ASUS als auch mit HP geschlossen, welche die von Leap Motion gepowerte Gestensteuerung in ihre High-End Computer verbauen möchten. Im Folgenden wird der Controller als der Leap bezeichnet. 28

29 4.1 SETUP Abb. 31: Leap am Laptop Die Leap Motion Software Umgebung ist sowohl für Windows, Mac und Linux erhältlich. Nach der Installation sind 2 neue Programme im System zu finden, die Leap Motion Applikation selbst und der hauseigene Appstore Airspace. Die Leap Applikation bindet die Algorithmen der Erkennungssoftware an das jeweilige Betriebssystem an und bietet Einstellungsmöglichkeiten unter den Überbegriffen Tracking, Logging, Screen, OS INteraction, WebSocket und Advanced an. Außerdem bietet die Anwendung noch weitere Funktionen wie z.b. einen Visualizer oder eine Applika- tion zu Rekalibrierung des Gerätes an. Beim ersten Launch des Airspace wird nach dem Erstellen einer Leap-Motion-ID gefragt, ähnlich der Apple-ID. Airspace Home kann als Launchpad für Leap Motions Anwendungen gesehen werden. Abb. 32: Airspace Store Screenshot Abb. 33: Airspace Home Screenshot 29

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