Stereoskopische Projektionen berührbar machen

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1 Stereoskopische Projektionen berührbar machen René Bühling a, Felix Kistler a, Byambasuren Erdenejargal a & Elisabeth André a a Lehrstuhl Human Centered Multimedia, Universität Augsburg, Deutschland Zusammenfassung. In dieser Arbeit stellen wir einen Ansatz vor, der eine Tiefenbildkamera und ein stereoskopisches Shutterbrillensystem einsetzt, um mit aus dem Monitor scheinbar heraustretenden virtuellen Objekten durch Positionierung des Fingers an die wahrgenommene Tiefenposition zu interagieren. Ein erster Prototyp wurde zusammen mit der Bewertung einfacher Grundparametern des Aufbaus in einer Nutzerbefragung evaluiert. Die Ergebnisse zeigen, dass in diesem Szenario quadratische Flächen von 1-5 cm Kantenlänge und einer heraustretenden Tiefe von bis 15 cm als Interaktionsbereiche akzeptiert werden. Der funktionale Prototyp wurde mit Interesse und Begeisterung ausprobiert, zeigt aber, dass zum jetzigen Entwicklungszeitpunkt flexible Systeme nötig sind, die sich für unterschiedliche stereoskopische Fähigkeiten und Präferenzen konfigurieren lassen müssen. 1. Motivation und Vision Viele Geräte und Interaktionsmodelle, die Einzug in unseren Alltag erhalten, werden von Science Fiction-Autoren und Künstlern oft lange vor ihrer tatsächlichen Realisierung und Etablierung im Alltag beschrieben. So lässt sich eine verblüffende Ähnlichkeit beispielsweise in der Erscheinung von Mobiltelefonen und Tablet-Geräten mit Kommunikationsgeräten früher Science-Fiction-Filme feststellen. In den letzten Jahren fokussierten sich die künstlerischen Visionen in Filmen wie Minority Report, Iron Man oder Avatar auf die Interaktion mit Holografien. Hier kann der Benutzer mit einem Computersystem interagieren, indem er im Raum schwebende Grafiken ohne zusätzliche Eingabegeräte berührt. Durch das in den letzten Jahren entstandene Aufleben der Stereoskopie und dem Erscheinungen von Interaktionsgeräten wie Kinect, rücken räumlich wahrnehmbare Grafiken, mit denen auch interagiert werden kann, in unmittelbare Zukunft. 1.1 Verwandte Arbeiten Bisherige wissenschaftliche Arbeiten auf diesem Gebiet befassen sich bereits mit Teilaspekten der Kombination von Stereoskopie und Interaktion. Dabei trat in der Vergangenheit immer wieder das Problem auf, dass die Eingaben auf den verwendeten Geräten früher oder später auf einen zweidimensionalen Raum, etwa eine Bildschirmoberfläche abgebildet werden müssen. Valkov et. al (2011) brachten in diesem Zusammenhang bereits ein Kernproblem zur Sprache, das darin besteht, dass entweder der räumliche Punkt oder die Bildschirmebene vom menschlichen Auge fokussiert werden kann, nicht aber beides gleichzeitig. Sie fanden außerdem heraus, dass die Testpersonen deshalb dazu tendieren die Mitte der Doppelprojektion als Aktionspunkt zu wählen. Um die Schwelle zwischen dem realen Raum und dem virtuellen zu verringern, gibt es mehrere Ansätze. So beschäftigen sich Teather et al. (2011) mit direkter Stifteingabe, Zeigegesten und Mauszeigern auf verschiedenen räumlichen Ebenen. Bei dem Versuch Richtlinien wie die auf Fitts Law (Fitts 1954) basierende ISO auf 3D-Szenarien anzuwenden, 1

2 kamen sie zu dem Schluss, dass die Performanz sinkt, wenn mit Elementen interagiert werden soll, die sich räumlich vor der Bildschirmebene befinden. Hinzu kommt das Problem der Verdeckung der Projektion durch den Finger. In einigen Lösungsansätze hierfür liegen beispielsweise in der Verlagerung der Aktionsfläche hinter einen semitransparenten Bildschirm, wie es z.b. beim See-Through-Desktop von Lee (2012) und dem 3D-Werkzeug Toucheo von Hachet et al (2011) der Fall ist. Ähnlich ist der Aufbau von Yousefi et al (2011), die allerdings ein mobiles Gerätes und Augmented Reality einsetzten, um Virtualität und Realität zu verbinden. Das Forschungsgruppe um Yoo et al. (2011) versucht in ihrer Arbeit zur Smart Display-Steuerung den Bereich vor dem Bildschirm als Gestenraum zu nutzen, um so berührungslose Interaktion zu ermöglichen. Sie erreichen dies durch die Kombination einer Tiefenkamera und Zeigegesten. In unserer Arbeit untersuchen wir, inwieweit sich das stereoskopische Display eines Laptop und eine Tiefenbilderkennung kombinieren lassen. Ziel ist ein Interaktionsmodell in dem es möglich ist, Bildelemente, die stereoskopisch aus dem Monitor heraus treten zu scheinen, möglichst direkt zu berühren anstatt nur mit groben Gesten zu interagieren. Die so erreichte zusätzliche Tiefendimension hat beispielsweise das Potential eine höhere Quantität an Informationen und Interaktionen auf einem Display zu realisieren als dies mit einem zweidimensionalen Interface möglich ist. Die grafische Ausgestaltung der Oberfläche wird dabei in Zukunft der Herausforderung gegenüber gestellt sein, Übersichtlichkeit und Bedienbarkeit auch bei Überlagerungen zu gewährleisten. 2. Implementierung In einer prototypischen Implementierung auf Basis der Unity Game-Engine haben wir eine Asus Xtion-Tiefenkamera neben einem stereoskopischen Monitor platziert, um den unmittelbaren Raum zwischen Benutzer und Bildschirm aufzuzeichnen (Abbildung 1). Für die Auswertung und Übertragung der Raumdaten auf die Bildschirmszene wird das Koordinatensystem der Kamera gedreht, so dass die Tiefenachse (cam.z) der horizontalen Bildschirmachse (screen.x) entspricht. Der rechtwinklige Versatz hat im Vergleich zu den üblichen Positionen über dem Monitor den Vorteil, dass der gesamte Aktionsraum bis zur Bildebene abgedeckt wird, ohne dass es zu Verlusten durch tote Winkel des Kamerafrustums kommt. Nach dem gleichen Prinzip ist eine Aufzeichnung in Draufsicht vorstellbar, die den Vorteil hätte, dass bei horizontalen Bildschirmlayouts Eingaben mit beiden Händen dank seltenerer Verdeckungen besser erkannt werden könnten. Allerdings würde dies auch einen aufwändigeren Hardware-Aufbau mit einer Halterung für den Tiefensensor über dem Aktionsbereich erfordern. 2.1 Kalibrierung Um das System flexibel zu halten und an unterschiedliche Hardwarearrangements anzupassen, müssen die genauen Werte des Versuchsaufbaus in unsere Software eingelesen werden. Dies geschieht über eine visuelle Kalibrierung, die in zwei Schritten abläuft. Zunächst wird die Tiefenkamera so ausgerichtet, dass eingeblendete Hilfslinien mit der im Kamerabild sichtbaren Monitoroberfläche übereinstimmen. Dies bewirkt, dass die Scanfläche, die von der Software ausgewertet wird, mit der tatsächlichen räumlichen Fläche vor dem Monitor übereinstimmt. Im zweiten Kalibrierungsschritt wird der Benutzer 2

3 aufgefordert jeweils die linke obere, rechte obere und rechte untere Bildschirmecke zu berühren und mit einem Tastendruck aufzuzeichnen. Hierbei werden die räumlichen Ausmaße des Monitors erfasst und als Berechnungsgrundlage für die Definition des Gestenraums der Anwendung eingesetzt. Abbildung 1. Schema des Versuchsaufsbaus (Draufsicht). Ein Tiefensensor zeichnet den Raum vor dem Monitor auf, um die Hand der Testperson als Eingabesignal zu erkennen. 2.2 Auswertung von Nutzereingaben In vielen Tiefensensor-Anwendungen wird die bibliotheksseitig implementierte Bewegungsauswertung in Form eines errechneten Skeletts eingesetzt. Da in unserem Szenario ein Bewegungsskelett zu ungenaue Messdaten für die Fingererkennung liefert und durch die sitzende Position des Benutzers am Tisch erschwert wird, haben wir einen alternativen Ansatz entwickelt. Als Grundlage für die Erkennung von Eingaben durch Zeigen im leeren Raum haben wir die Asus Xtion-Tiefenkamera mittels OpenNI- Framework angebunden. Der in C# für Unity formulierte Code liest das Tiefenbild (Auflösung 640x480 Pixel) im Intervall von 30 Bildern pro Sekunde ein. Der Wert eines Pixels entspricht einem Abstand zum Sensor in Millimetern. Solange keine Interaktion stattfindet, ist der Bereich vor dem Bildschirm leer, d.h. mit Pixeln gefüllt, die eine Hohe Raumtiefe anzeigen. Bewegt der Anwender seine Hand in den Bereich dem Monitor, so führt dies zu einer Reihe von Tiefenunterschieden im Bild. Unser Algorithmus detektiert diesen Kontrast und wertet jenen Nähe-Pixel als Eingabesignal aus, der horizontal am dichtesten am Monitor liegt. Die Definition eines Schwellenwerts für neutrale Tiefenpixel verhindert, dass im Hintergrund befindliche Objekte oder Wände zu Erkennungsfehlern führen. Identifizierte Eingabekonturen werden in virtuelle Weltpositionen umgerechnet und zur weiteren Auswertung in die maßstabsgetreue 3D-Szene übertragen. 2.3 Anbindung der Stereoskopiedarstellung Unitys Grafikengine kann die Stereoskopiefunktionen des Nvidia-Grafikkartentreibers ohne zusätzlichen Code direkt nutzen. Dieser Automatismus hat allerdings den Nachteil, dass sich Eingriffe in die stereoskopische Darstellung, also beispielsweise die Konfiguration der Tiefenparameter, nicht ohne weiteres im Anwendungscode vornehmen 3

4 lassen. Im Rahmen des Prototyps musste daher in der Kalibrierungsphase der Nvidia- Treiber mittels globaler Tastenkombinationen von Hand justiert werden. Vordergründig war dabei die Korrektur der Konvergenzeinstellungen nötig, um das Heraustreten von Objekten überhaupt realisieren zu können. Normalerweise unterstützt die Unity nur stereoskopische Effekte, die in die Tiefe, also in den Monitor hinein verlaufen, was in den meisten Fällen sinnvoll erscheint, da ein Objekt, das hinter der Kamera liegt, nicht sichtbar wäre. Es ist also erforderlich, den Nulldisparitätspunkt (vgl. Tauer 2010) in den virtuellen Raum vor der Kamera zu verschieben, so dass virtuelle Objekte eine negative Tiefe erhalten können. Da die Nullebene mit der Bildschirmebene übereinstimmt, kann durch die Konvergenzverschiebung der Eindruck erzielt werden, dass diese Objekte aus dem Monitor heraus treten. Damit die stereoskopische Distanz zum Monitor realen Größenverhältnissen entspricht, wurde zudem die Stärke des Tiefeneffekts über die Treibereinstellungen angepasst. 3. Nutzerstudie zur Interaktion mit virtuellen Objekten 3.1 Versuchsaufbau Um den implementierten technischen Prototyp und die angenommenen Versuchsgrößen zu validieren haben wir eine erste Nutzerstudie durchgeführt. Die Testgruppe bestand dabei aus 15 männlichen und einem weiblichen Teilnehmer im Alter zwischen 20 und 36 Jahren, die durch Studium oder Beruf allgemein computertechnische Hintergründe haben. Alle Teilnehmer gaben an, Konsumerfahrungen mit stereoskopischen Kino- und TV-Systemen sowie gestenbasierten Eingabegeräten wie Smartphones und Spielekonsolen wie Kinect und Wii zu haben. Fünf Teilnehmer haben sich zuvor auch schon selbst mit der Entwicklung von Gestensteuerung und stereoskopischen Displays befasst. Abbildung 1 zeigt den Versuchsaufbau. Der Teilnehmer trägt eine Shutterbrille und sitzt vor einem Laptop-Bildschirm mit stereoskopischen Abbildungen. Der Abstand zwischen Monitor und Auge wurde in der Kalibrierungsphase auf die virtuelle Kamera übertragen. Eine seitlich platzierte Tiefenkamera überwacht den Raum vor dem Bildschirm, so dass es möglich ist, eine Handbewegung in diesem Bereich aufzuzeichnen. Stereoblindheit wurde durch einen Random-Dot-Test (vgl. Julesz, 1971) ausgeschlossen. Die konzeptuelle Grundidee der Berührbarkeit einer heraustretenden Stereoprojektion wurde jedem Kandidaten im Vorfeld vorgestellt. In der Kalibrierungsphase wurden die virtuellen Kameraparameter so eingestellt, dass ein potentielles Interaktionselement 1x1 cm groß erscheint, wenn es auf der stereoskopischen Nullebene liegt. In drei Szenen wurden Umfrageteilnehmer zu unterschiedlichen Parametern für diesen Aufbau befragt Szene A Objektgröße Die als Schaltfläche zu interpretierende Fläche erscheint in dieser Testphase immer auf der Nullebene, also ohne Tiefenwirkung, aber in unterschiedlichen Größen. Die geräteabhängige Kalibrierung des Versuchsaufbaus bewirkt, dass ein Zentimeter auf dem Bildschirm einer 3D-Maßeinheit entspricht. Eine Skalierung von 15 lässt die Seitenlängen der Schaltfläche daher 15cm groß erscheinen. Der sichtbare Monitorbereich des verwendeten Laptops Asus G74SX-TZ024V beträgt diagonal 43.9 cm (17.3 Zoll, Verhältnis 4

5 16:9). Folgende Skalierungswerte wurden im Test in zufälliger Reihenfolge durchlaufen: 0.25, 0.5, 0.75, 1, 5, 10, 15, 20. Die zugrunde liegende Forschungsfrage lautet: Welche Skalierungsbereiche werden vom Benutzer als geeignete Schaltflächengröße für dieses Interaktionsszenario beurteilt? Nahezu alle Teilnehmer gaben an, dass sie die Flächen mit einer Kantenlänge von 1 und/oder 5 cm als Eingabeelement mit Schaltflächenfunktion für geeignet halten. Der minimal akzeptierte Wert lag bei 0.5 cm, den 19% für eine Berührungseingabe noch akzeptieren würden. Ein Teilnehmer könnte sich auch sehr große Elemente mit einer Seitenlänge von 20 cm vorstellen. Da diese Fläche einen Großteil des Monitors abdeckt, kommt es hier aber auf den konkreten Anwendungsfall und Inhalt an. Ein Cochrans Q-Test ergab, dass die Objektgröße einen signifikanten Einfluss darauf hatte, ob Teilnehmer das Objekt als akzeptabel zur Interaktion bewerteten Q(2=29.99, p<0.001). Paarweise Vergleiche mit einem nach der Bonferroni-Methode korrigiertem Signifikanzniveau von α= zeigten, dass Objekte signifikant öfter akzeptiert wurden, wenn sie eine Seitenlänge von 1 oder 5 cm hatten, im Vergleich zu einer Seitenlänge von 0.25 cm (Q(1)=9.00, p< ) Szene B Objekttiefe Die Schaltfläche tritt in dieser Testphase unterschiedlich stark aus dem Monitor heraus, in dem ihre Z-Position auf verschiedene Bereiche zwischen Kamera und Nullebene gesetzt wird. Eine Verschiebung des Objekts im virtuellen Raum führt allerdings zu perspektivischer Skalierung. Da wir an dieser Stelle aber nur die Tiefenwirkung betrachten wollen, haben wir die perspektivische Größenveränderung durch Anwendung des Strahlensatzes eliminiert. Die Fläche erscheint somit in allen Schritten 1 cm groß, jedoch in verschiedenen stereoskopischen Tiefen. Der Einsatz einer orthographischen Kamera, bei der die Skalierung grundsätzlich nicht auftreten würde, konnte hier nicht eingesetzt werden, da bei diesem Projektionsmodell auch die stereoskopische Tiefe verloren geht. Der Abstand zwischen Bildschirm und Auge und somit der mögliche Wertebereich betrug etwa 58cm. Folgende Tiefenwerte, die durch stereoskopische Kalibrierung cm- Angaben entsprechen, wurden in zufälliger Reihenfolge durchlaufen: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 cm. Da dieser Tiefeneffekt Grundlage für unser Interaktionsmodell ist, haben wir bei jeder Stufe nicht nur nach der subjektiven Wahrnehmung gefragt, sondern den Teilnehmer auch gebeten, die Projektion zu berühren. Der Abstand zwischen Finger und Monitor wurde dabei gemessen und kann mit der virtuellen Tiefe verglichen werden. Die zugrunde liegende Forschungsfragen lauten hier: Welche Tiefenpositionen beurteilt der Benutzer als für eine derartige Programmoberfläche geeignet? Ab welchen Schwellenwerten kann das Objekt nicht mehr fokussiert werden? Inwieweit weicht die erwartete Distanz von der technischen Tiefenposition ab? Mehr als 80% der Teilnehmer bewerteten Distanzen von bis zum 10 cm, die das Objekt stereoskopisch heraustritt als angenehm, um damit zu interagieren. Mehr als die Hälfte (56%) empfand eine Tiefe von 15 cm bereits als ungeeignet. Der maximal akzeptierte Wert des Heraustretens lag bei 25 cm, den aber weniger als 25% der Teilnehmer als geeignet bewerteten. Stärkere Tiefen, die in unserem Szenario etwa dem Überschreiten der Hälfte 5

6 des Abstands von Monitor und Auge entsprachen, wurden durchweg nicht akzeptiert und führten meist zur Wahrnehmung von Doppelbildern. Die erfassten Daten deuten auf ein geeignetes Tiefenbudget von 0-15 cm für unseren Versuchsaufbau hin. Ein Cochrans Q- Test ergab, dass die Z-Position der Objekt einen signifikanten Einfluss darauf hatte, ob die Teilnehmer das Objekt akzeptabel zur Interaktion bewerteten Q(9==96.15, p<0.001). Paarweise Vergleiche mit einem Bonferroni-korrigierten Signifikanzniveau von α=0.005 zeigten, dass eine Tiefe von 5 cm signifikant öfter (p<0.005) akzeptiert wurden, als eine Tiefe von 20 cm (Q(1)=12.00), 25 cm (Q(1)=11.00) oder größer (Q(1)=15.00). Außerdem wurde auch eine Tiefe von 10 cm signifikant öfter (p<0.005) akzeptiert als Tiefen von 20 cm (Q(1)=10.00), 25 cm (Q(1)=9.00) oder größer (Q(1)=13.00). Die Raumposition, die die Teilnehmer mit dem Finger definierten, wich für die Distanzen 5-15 cm um durchschnittlich etwa 2.7 cm von der technischen Projektionstiefe ab. Nur die Hälfte war überhaupt in der Lage Distanzen größer als 20 cm zum Interaktionselement zu berühren. Hohe Tiefenwerte erschweren das Berühren der Projektion auch dadurch, dass es zu den von Valkov (2011) beschriebenen Fokuskonflikten zwischen Finger und Monitor kommt. Diese Abweichungen, die vom Individuum wie auch der Darstellung der Szene abhängig zu sein scheinen, müssen bei der Umsetzung einer funktionalen Anwendung berücksichtigt werden. Der Schluss liegt nahe, dass großzügige Flächen und Toleranzbereiche im Interfacedesign berücksichtigt werden müssen, ähnlich wie dies für haptische Eingabemodalitäten (Touch-Screen) der Fall ist Szene C Interaktiver Prototyp Unser interaktiver Prototyp zeigt dem Benutzer in dieser Testphase eine stereoskopisch zwischen Monitor und Auge projizierte Kugel, die mit dem Zeigefinger berührt und Richtung Monitor gedrückt werden kann. Dabei zeigen wir vier unterschiedliche Distanzen zwischen berührbarem Objekt in Ruheposition und Nullebene: 5, 10, 15, 20 cm. Der subjektive Eindruck dieses Szenarios wurde mit einem Fragebogen ergänzt, der auf einigen von Hachet et al. (2011) verwendeten Fragen zum Thema 3D-Interaktion basiert. Die zugrunde liegenden Forschungsfragen lauten: Welche 3D-Popout-Distanzen bevorzugen die Teilnehmer für das interaktive Szenario? Entspricht die Interaktionskalibrierung der Wahrnehmung des Nutzers? Wie wird dieses Interaktionssystem subjektiv bewertet? Welche Verbesserungen und Kritikpunkte äußern die Kandidaten? Welche Anwendungsfälle werden vorgeschlagen? Ein mittlerer Popout -Wert bei dem das 3D-Objekt auf bis zu 5-10 cm von der Bildebene Richtung Betrachter heraustritt, wurde von mehr als 75% der Teilnehmer als angenehm eingestuft. Nur 50% gaben dies für 15 cm an. Ein Heraustreten von 20 cm wurde nur noch von 25% der Befragten akzeptiert. 50% der Teilnehmer geben eine mittlere Distanz (10-15cm) als Favorit an. Bei dieser Beurteilung ist jedoch zu bedenken, dass im Rahmen dieses Experiments die Sitzposition vor dem Monitor einheitlich vorgegeben wurde und unterschiedliche Nutzerpräferenzen hier in der Praxis eine Rolle bei der Bewertung und auch Bevorzugung der Interaktionsdistanz spielen dürfte. Ein Cochrans Q-Test ergab auch hier, dass die Z-Position des Interaktionsobjekt einen signifikanten Einfluss daraus hatte ob die Interaktion als angenehm empfunden wurde Q(3)=12.43, p<0.01. Paarweise Vergleiche 6

7 mit Bonferroni korrigiertem Signifikanzniveau von α= zeigten, dass die Interaktion angenehmer empfunden wurde, wenn sich das Objekt in einer Tiefe von 10 cm befand anstatt in einer Tiefe von 20 cm (Q(1)=7.36, p<0.0125). Wir konnten beobachten, dass sich die Tiefenwahrnehmung der Teilnehmer hinsichtlich des Moments der Berührung unterscheidet, also des Zeitpunkts zu dem die Interaktion wahrnehmbar beginnt. So gaben 38% an, sie hätten das Gefühl, dass sich der Finger bereits im Inneren der Kugel befindet, wenn sich diese zu bewegen beginnt. Dies könnte auf individuelle Präferenzen und Gewohnheiten zurückzuführen sein, was sich in der Systemkalibrierung berücksichtigen ließe. Knapp 70% stimmten auf einer fünfstufigen Likert-Skala der Aussage I like the system voll zu, 25% tendierten zur Zustimmung. Nur ein Teilnehmer äußerte sich hier neutral. Als Verbesserungsvorschläge wurden mehrfach eine Stabilisierung der Objektbewegung sowie die bereits angesprochene Anpassung der die Interaktion auslösende Distanz genannt. Des Weiteren wurde ein stärkeres visuelles Feedback wie beispielsweise Eindrücken der Kugel und dem Einsatz weiterer 3D-Objekte zur Verbesserung der Tiefenorientierung genannt. Die sitzende Position wurde für diesen Aufbau vereinzelt als anstrengend kritisiert. Als mögliche Anwendungsfelder gaben die Befragten beispielsweise Bereiche an, in denen Oberflächen nicht berührt werden dürfen und Sterilität gewährleistet sein muss, schmutzige Hände mit sensibler Technik in Berührung kämen oder Verletzungen bei der Berührung (z.b. durch Hitze) auftreten könnten. Bereiche in denen größere Distanzen zwischen Monitor und Benutzer entstehen ließen sich ebenfalls mit unserem System überbrücken, etwa als Ersatz für die Fernbedienung des Fernsehers oder die Bedienung von Medienkonsolen während der Autofahrt. Wiederholt wurden auch die Bereiche Unterhaltungssoftware/Spiele und 3D-Konstruktion/CAD genannt. Eine kreative Idee, die das System gedanklich bereits erweitert, wurde in der Mehrfachnutzung eines Displays beschrieben. So könnten beispielsweise mehrere Personen einer Warteschlange gleichzeitig einen Ticketautomat bedienen, wenn dieser seine Programmoberflächen in räumlich versetzten Ebenen umsetzt. 4. Zusammenfassung und Diskussion In diesem Papier stellen wir eine technische Implementierung vor, mit der es möglich ist, mit virtuellen Objekten, die augenscheinlich aus dem Monitor herauszutreten scheinen, durch Berührung zu interagieren. Zur Auswertung der Fingerkontur als Eingabeauslöser wurde OpenNI in Unity eingebunden und das ermittelte Tiefenbild pixelweise abgetastet. In einer Nutzerstudie haben wir grundsätzliche Parameter für dieses Szenario abgefragt. Auf unseren ersten rudimentären Prototyp reagierten die Testpersonen durchweg mit Begeisterung und Faszination. Es zeigte sich aber auch, dass das stereoskopische Sehen an sich, das wahrgenommene Tiefenspektrum und die Erwartungen an die Synchronisierung von Aktion und Reaktion zwischen den Kandidaten teils erheblich variieren. Diese ersten Erkenntnisse legen nahe, dass das vorgestellte System zum jetzigen Zeitpunkt nur bedingt eingesetzt werden kann. Eine individuelle Kalibrierung und Berücksichtigung von 7

8 Nutzerpräferenzen scheint im Moment unumgänglich um eine Alltagsintegration zu ermöglichen. Das eingesetzte Shutterbrillensystem lieferte zwar qualitativ sehr gute Tiefendarstellungen, ist aber ein zusätzlicher Ballast für den Benutzer. Die Aufstellung des Tiefensensors stellt momentan räumliche Anforderungen, die für Alltagsszenarios und bewegliche 3D-Geräte zu kompliziert sein dürften. Mit der Weiterentwicklung von autostereoskopischen Bildschirmen und der Integration von Sensorhardware in Displays können diese Probleme in Zukunft reduziert werden. Softwareseitig sollte vor allem die Ansteuerung der Stereoskopieparameter des Grafiktreibers durch Anwendungssoftware vereinfacht werden, um Kalibrierungen bei jedem Neustart zu vermeiden und andererseits stereoskopische Nutzerpräferenzen nahtlos integrieren zu können. Nvidia bietet als Lösungsansatz bisher das Speichern und Laden von anwendungsspezifischen Konfigurationsprofilen an. Entwicklerschnittstellen wurden ebenfalls bereits offengelegt, sind bisher aber naturgemäß stark plattformabhängig. Das in diesem Experiment verwendete Szenario implementiert der Einfachheit halber eine Situation in der der Benutzer vor einem Laptop sitzt. Aus konzeptioneller Sicht macht die Virtuelle Berührung hier aufgrund der räumlichen Erreichbarkeit von Maus und Tastatur, sowie der relativ kleinen Bildschirmgröße nur bedingt Sinn. Das Bewegen des Arms in der sitzenden Pose wurde zudem vereinzelt als anstrengend genannt. In einem nächsten Entwicklungsschritt kann unser Ansatz daher auf weitere Geräte, wie zum Beispiel Großbildschirme erweitert werden, da hier größere räumliche Beziehungen zwischen Nutzer und Geräte liegen und sich durch die meist stehende Position gerätefreie Eingabemodelle besser eignen. Während neue Geräte wie z.b. der Leap Motion-Sensor im Bereich der Großbildschirme schnell Erfassungsgrenzen erreicht, kann unser Xtion/Kinectbasierter Ansatz hingegen auch für räumlich weitläufige Erfassungen zum Einsatz kommen. Es ist abschließend anzumerken, dass die Evaluierungsteilnehmer durchweg über einen technischen Hintergrund verfügten. Erreicht die Entwicklung ein Niveau, das einen praktischen Einsatz in Alltagssituationen ermöglicht, so müssen Befragungen in weiteren Gesellschaftsgruppen durchgeführt werden, um weitere Anforderungen an das Softwaredesign zu ermitteln. 5. Literaturverzeichnis Valkov D., Steinicke F., Bruder G., Hinrichs K. (2011). 2D Touching of 3D Stereoscopic Objects. In: ACM Proceedings of CHI 2011 Conference on Human Factors in Computing Systems, ACM Press Yousefi, S., Kondori, F.A., Li, H., (2011). 3D Gestural Interaction for Stereoscopic Visualization on Mobile Devices. In: Computer Analysis of Images and Patterns, LNCS Vol 6855, Springer, S Yoo, B, Han, J., Choi, C., Ryu, H., Park, S., Kim, C.Y. (2011). 3D Remote Interface for Smart Displays. In: CHI '11 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems, ACM Press, S Teather, R. J. and Stuerzlinger, W. (2011). Pointing at 3D targets in a stereo head-tracked virtual environment, IEEE 3D UI 2011, S Lee, J. & Boulanger, C. (2012). Direct, Spatial, and Dexterous Interaction with See-through 3D Desktop. In: ACM SIGGRAPH 2012 Posters, ACM Press, S

9 Hachet, M., Bossavit, B., Cohé, A., de la Rivière, J.-B. (2011). Toucheo: Multitouch and Stereo Combined in a Seamless Workspace, In: Proceedings of the 24th annual ACM symposium on User interface software and technology, ACM Press, S. 587 Tauer, H. (2010), Stereo-3D: Grundlagen. Technik und Bildgestaltung, Schiele und Schön, Berlin. P.M. Fitts (1954). The information capacity of the human motor system in controlling the amplitude of movement. In Journal of Experimental Psychology, 47 (6), S Julesz, B. (1971): Foundations of Cyclopean Perception. The University of Chicago Press. 9

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