Medieninformatik 1 - Ergonomie der Interaktion -

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1 Medieninformatik 1 - Ergonomie der Interaktion - Wintersemester 2014/15 Mirko Haalck

2 Ergonomie Motivation Software-Ergonomie Informationsverarbeitung Sensorik Sehen Wahrnehmung Farbe Gestaltgesetze Mirko Haalck Folie 2

3 Motivation

4 Motivation Computersysteme und -anwendungen in vielen Lebensbereichen: Arbeit, Bildung, Freizeit Software tritt in Interaktion mit menschlichem Benutzer: 2 Kommunikationspartner aus 2 verschiedenen Welten Gute Mensch-Computer-Interaktion (MCI) Nutzer kann seine Ziele zufrieden und mit angemessenem Aufwand erreichen Problematisch: Wenn Software nicht das tut, was Nutzer erwartet Mirko Haalck Folie 4

5 Motivation: Auswirkungen Negative Auswirkungen auf Nutzer durch schlechte Computeranwendungen Physische und psychische Beeinträchtigung Hoher Arbeitsaufwand unentbehrliche Experten : Nutzer, die schlechte Systeme zu bedienen gelernt haben Systeme arbeiten gegen gewohnte Arbeitsweise Verschiebung in der Relevanz von Arbeitsvorgängen Aufteilen von Tätigkeiten in für sich gesehen sinnlose Teile Herausbildung geistiger Fließbandarbeit Verschwendung menschlicher Denkfähigkeit und Flexibilität Quelle: M. Herczeg: Software-Ergonomie Mirko Haalck Folie 5

6 Motivation: Betriebswirtschaftl. Auswirkungen Betriebswirtschaftliche Folgen schlecht gestalteter Interaktion Frustration des Nutzers sinkende Motivation sinkende Leistungsfähigkeit Verschwendung von Arbeitszeit (suchen von Work-a-rounds) Verlängerung der Arbeitszeit Gewinn an Produktivität geht verloren (SW sollte Effizienz steigern) Entlastung des Personals wird nicht erreicht Unzufriedene Kunden Umsatzverlust oder Imageverlust Mirko Haalck Folie 6

7 Motivation: Ursachen Fehler in der Gestaltung der Interaktion zw. Software und Anwender (Funktionale Fehler in der MCI ausgeblendet) Fehlerhafte Gestaltung liegt oft in Vorgehensweise in der Entwicklung der Software Nutzer wird nicht einbezogen Gute Gestaltung wird als nicht nötig empfunden Mangelnde Kenntnisse, Ignoranz MCI: Lehre der guten Gestaltung interaktiver Systeme Quelle: Mirko Haalck Folie 7

8 Kommunikation Mensch-Computer

9 Kommunikation Mensch - Computer Verwendung von Medien Visuell - Bild, Schrift Akustisch - verbal (Sprache), - nonverbal (Töne) Eingeschränkt verbal - Schrift (Tastatur) - Deuten (Maus) Mirko Haalck Folie 9

10 Kommunikation Mensch - Computer Nicht alle Medien sind für Kommunikation zw. Mensch und Computer geeignet Weniger Medien als Mensch zu Mensch Weniger Formen des Ausdrucks Unsymmetrische Kommunikation (weniger Eingabe-, als Ausgabemedien) Unterschiedliche Kanäle zum Senden und Empfangen (Mensch zu Mensch: meist gleiche Kanäle) Mirko Haalck Folie 10

11 Interpretation und Reaktion Große Unterschiede in Kommunikation zw. Mensch und Computer: Fähigkeit zur Interpretation und Reaktion - Natürliche Intelligenz - Weltwissen (Fakten, Erfahrung) - Fähigkeit zur - Abstraktion - Interpolation - Anpassung - Programmierung - Ausschließlich stark eingeschränktes Spezialwissen - kein Abweichen von Programmlogik Mirko Haalck Folie 11

12 Interpretation und Reaktion Mensch kann sinnvoll reagieren, wenn nicht verstanden Mensch kann mehrere Informationen gleichzeitig aufnehmen Mensch kann interpolieren anhand des Kontextes Bsp: Lösch den Rest doch : Kontext muss klar sein: Bezug auf vorher diskutierter Programmcode Deuten mit Finger auf den Bildschirm Computer kann sich nicht auf unvorhersehbare Situation einstellen Mirko Haalck Folie 12

13 Verhalten im Kommunikationsprozess Verhalten des Menschen ist natürlich und Ausgerichtet auf Kommunikation mit anderen Menschen (Evolution, Erziehung) Probleme im Kommunikationsprozess mit Menschen (ignoriert, unverschämt, unerwartet) führen zu Irritation Frustration Aggression Verhalten wird auch auf Umgang mit Computer übertragen Computer werden personifiziert Aber: Möglichkeiten des Computers zur Auflösung eines Kommunikationsproblems begrenzt Computer besitzt nicht die Fähigkeiten eines Menschen, kann nicht spontan reagieren Mirko Haalck Folie 13

14 Software-Ergonomie

15 Ergonomie Ergonomie: griech: ergon: Arbeit, Werk nomos: Regel, Gesetz Lehre von der Arbeit, ihrer Beschreibung, Modellierung und Verbesserung Mensch, Aufgaben und Bedürfnisse im Vordergrund Ergonomie für körperliche Gesundheit geistige Gesundheit gesteigerte Leistungsfähigkeit: Arbeitsgeschwindigkeit und Effektivität mehr Spass, Motivation Mirko Haalck Folie 15

16 Arbeitsoptimierung Belastung des Benutzers auf Ebenen der MCI körperlich durch: - Sitzhaltung - Hände, Arme durch Eingabeinstrumente - Sehvermögen durch Bildschirmdarstellung - Hörvermögen durch akustische Ausgaben und Störgeräusche mental durch: - Gedächtnis - Konzentrationsfähigkeit - Demotivation durch Misserfolg und negatives Feedback - unverständliche oder sich ständig ändernde Info- und Aktionsstrukturen - Angst vor nicht reversiblen Aktionen mit hoher Tragweite - Angst vor Beobachtung und Leistungsmessung Mirko Haalck Folie 16

17 Ziele der Software-Ergonomie Software soll Anwender unterstützen Hauptmerkmale gebrauchstauglich gestalteter Computeranwendungen / Ziele Effektivität des Anwenders: kann seine Aufgaben erledigen Effizienz des Anwenders: kann seine Aufgaben mit angemessenem Aufwand erledigen Zufriedenheit des Anwenders: Spass an der Benutzung Ziele auch in Norm für Ergonomie von Computerarbeitsplätzen: DIN EN ISO 9241 Teil 11 Software muss tun, was Anwender braucht: Was erwartet der Anwender an Funktionalität? Welche Vorkenntnisse hat der Anwender? Was ist der Anwender bereit (und in der Lage) zu lernen? Welche organisatorischen Rahmenbedingungen gibt es? Mirko Haalck Folie 17

18 Arbeitsoptimierung Entlastung des Benutzers durch Arbeitsteilung der Mensch: setzt Ziele hat Allgemeinwissen, definiert Teilprobleme und legt Lösungsstrategien fest arbeitet kreativ und flexibel der Computer: übernimmt Gedächtnishilfe kontrolliert Änderungen und versucht, Inkonsistenzen zu verhindern bietet verschiedene Perspektiven von komplexen Info-Strukturen verbirgt durch kontextabhängige Filter irrelevante Einzelheiten lenkt unsere Aufmerksamkeit (z.b. durch visuelle oder akustisch Reize) auf wichtige Ereignisse ermöglicht das Rückgängigmachen von Aktionen ( fördert kreatives und exploratives Verhalten) übernimmt Kontrolle, wenn schnelle und sichere Aktionen nötig Mirko Haalck Folie 18

19 Interdisziplinarität der Ergonomie [nach Herczeg, 1.3] Informatik Softwaredesign Dialogtechniken Informationsdarstellung Interaktionsformen Dialogablauf Software- Ergonomie Arbeitswissenschaften Hardwaredesign Humanwissenschaften Dialogparadigmen Unterstützungssysteme Software- Engineering Bildschirm Tastatur Zeigeinstrument akustisches I/O taktiles I/O Menüs u. Masken Kommandos Direkte Manipulation Hypermedia Hilfesysteme Historykomponenten Adaptionssystem Aktivitätenmanagement Tutorielle Systeme Analyse Modellierung Entwurf Prototyping Tools Mirko Haalck Folie 19

20 Interdisziplinarität der Ergonomie [nach Herczeg, 1.3] Software- Ergonomie Physiologie Möbel Anordnung Raumgestaltung Beleuchtung Geräusche Arbeitsorganisation Schulung Benutzerpartizipation Evaluation Arbeitssicherheit Sensorik Motorik Körperhaltung Psychologie Humanwissenschaften Arbeitswissenschaften Arbeitspsychologie Arbeitsplatzgestaltung Wahrnehmungspsychologie Kognitionspsychologie visuelle W. akustische W. taktile Wahrnehmung Gedächnis Verstehen Lernen, Handeln Mirko Haalck Folie 20

21 Informationsverarbeitung des Menschen Grundlage aller software-ergonomischer Grundsätze: Sensorik: Aufnahme von Informationen (z.b. durch sehen) Wahrnehmung: Weiterverarbeitung der sensorischen Information zu strukturellen Mustern und Symbolen Kognition: bewusstes Verfolgen von Zielen durch Erlernen, Verarbeiten, Vergessen (Problemlösungsmethoden) Handeln: Erzeugen und Abarbeiten von Handlungsplänen (durchführen von Aktivitäten) Motorik: mechanisches Ausführen von Handlungen (Benutzen von Eingabesystemen) Mirko Haalck Folie 21

22 Sensorik (Sehen)

23 Sensorik (Sehen) Sehfeld: ~1 0 : Bereich scharfen Sehens ~10 0 : Erkennen von Wörtern ~15 0 : Optimalbereich für Augenbewegung ~30 0 : Symbolerkennung ~60 0 : Farbunterscheidung ~100 0 : Grenze des Sehfeldes Wichtigster Sinn des Menschen: 80% aller Informationen gelangen übers Auge ins Gehirn Mirko Haalck Folie 23

24 Menschliches Auge (Schema vereinfacht) Netzhaut Sehnerv Iris Linse Optische Achse Makula Fovea Mirko Haalck Folie 24

25 Sehen Netzhaut: lichtempfindliche Rezeptoren Stäbchen Lichtempfindlich, Sehen von Helligkeitsunterschieden (Graustufen) 95% aller Sehzellen Kontrastumfang wird durch Iris erweitert (Dunke Umgebung: Iris wird geöffnet, helle Umgebung: Iris geschlossen) Adaption: Anpassen des Auges an verschiedene Lichtverhältnisse, Anpassung von Pupillenweite und Rezeptoren(Stäbchen) Dunkeladaption: Anpassung des Auges an dunkle Umgebungen (volle Anpassung ca min): Kein Farbsehen mehr: Nachts sind alle Katzen grau Zapfen Farbsehen 3 Arten: Blau (12%), Rot und Grün (Aufteilung variiert) Mirko Haalck Folie 25

26 Sehen Sehen ähnlich wie bei Kamera Einfallende Lichtstrahlen werden in der Linse gebrochen und auf die Netzhaut projiziert Bild wird von lichtempfindlichen System von Zapfen und Stäbchen aufgenommen weiterleiten elektrischer Signale an das Gehirn Mirko Haalck Folie 26

27 Farbe sehen Alle wahrgenommenen Farben: Sensorinformationen von Stäbchen und Zapfen Farben werden aus Informationen der 3 Zapfentypen (Rot, Grün, Blau) gemischt 3 Grund- / Primärfarben Methode: Additive Farbmischung Mirko Haalck Folie 27

28 RGB-Farbraum Farben auf dem Bildschirm werden aus drei Grundfarben zusammengesetzt: Rot, Grün, Blau (RGB) Durch unterschiedliche Intensität der drei Grundfarben werden die Mischfarben erzeugt Jede der 3 Farben kann eine Intensität von 256 Stufen annehmen: Bei 3 Farben 256 x 256 x 256 = 16 Mio Farben Alle Farben mit höchster Intensität: weiss Geringste Intensität: schwarz Additive Farbmischung CMYK wird beim Druck verwendet Alle Farben höchster Intensität: schwarz Geringste: weiss Subtraktive Farbmischung Quelle: Mirko Haalck Folie 28

29 RGB- und CMYK Farbraum Quelle: Mirko Haalck Folie 29

30 Wahrnehmung

31 Wahrnehmungsfelder Falsche Wahrnehmungen durch Vorverarbeitung der visuellen Information (vor Gehirn) Objektiv nicht vorhanden Fehler gut bei künstlichen Bilder zu beobachten Simultankontrast: Wechselwirkung von nebeneinanderliegenden Farbflächen Benachbarte Farben beeinflussen sich stets gegenseitig Mirko Haalck Folie 31

32 Farb-Simultankonstrast Das Auge versucht zu einer gegebenen Farbe physiologisch die Komplementärfarbe zu erzeugen Quelle: Mirko Haalck Folie 32

33 Farbkontraste Farbkontrast Rot / Grün bzw. Blau / Gelb: Wellenlängen der Farben zu unterschiedlich Auge kann nicht fokussieren Blau Gelb Grün Rot Mirko Haalck Folie 33

34 3 Einflüsse auf unsere Farbwahrnehmung Biologische Grundlagen Rot wird intensiver wahrgenommen als Blau Mehr Sinneszellen für Rot im Auge als Grün oder Blau (12%) Kulturelle Grundlagen Farbwahrnehmung stark kulturell geprägt Bsp: Schwarz In westlichen Kulturen: Trauer, das Böse Ägypten: Wiedergeburt und Auferstehung In der hebräischen Kultur: Verständnis Individuelle Grundlagen Jeder hat Vorliebe und Abneigung für spezielle Farben Farbgeschmack wird z.b. auch von Mode beeinflusst Farbgeschmack kann sich ändern Farbe mit bedacht für die Screengestaltung wählen Mirko Haalck Folie 34

35 Rot Aktivität Dynamik Energie Entschlossenheit Liebe Kraft Temperatur Leidenschaft Feuer Gefahr Warnung Blut Zorn Mirko Haalck Folie 35

36 Orange Wärme Lebhaftigkeit Ausgelassenheit Wildheit Aktivität Aufmerksamkeit Mut Spass Glück Mirko Haalck Folie 36

37 Gelb Sonne Wärme Helligkeit Heiterkeit Lebhaftigkeit Verspieltheit Glück Optimismus Freundlichkeit Hoffnung Wert Gold Mirko Haalck Folie 37

38 Grün Natur Vegetation Wachstum Üppigkeit Frische Ruhe Ausgeglichenheit Entspannung Friedlichkeit Hoffnung Gift Mirko Haalck Folie 38

39 Blau Himmel Meer Unendlichkeit Weite Harmonie Intuition Ausgeglichenheit Glaubwürdigkeit Kühle Passivität Bewegungsarmut Mirko Haalck Folie 39

40 Lila Selbstbezogenheit Eitelkeit Dekadenz Einsamkeit Genügsamkeit Trauer Nostalgie Pietät Magie Verborgenheit Frauenemanzipation Mirko Haalck Folie 40

41 Rosa Zartheit Weichheit Baby Weiblichkeit Zärtlichkeit Romantik Mirko Haalck Folie 41

42 Schwarz Eleganz Würde Schwere Nacht Geheimnis Undurchdringlichkeit Schlechtes Negation Tod Trauer Melancholie Mirko Haalck Folie 42

43 Grau Neutralität Nüchternheit Theorie Nachdenklichkeit Eleganz Sachlichkeit Technologie Langeweile Trostlosigkeit Elend Mirko Haalck Folie 43

44 Weiß Reinheit Klarheit Ordnung Vollkommenheit Authentizität Mirko Haalck Folie 44

45 Pastelltöne Weich Feminin Nicht beängstigend Baby Mirko Haalck Folie 45

46 Gesättigte Farben Laut Frech Gewagt Tüchtig Glücklich Stark Mirko Haalck Folie 46

47 Ungesättigte Farben Alt Verwittert Trostlos Langweilig Mirko Haalck Folie 47

48 Gestaltgesetze der visuellen Wahrnehmung

49 Gestaltgesetze der visuellen Wahrnehmung Organisationsprinzipien der visuellen Wahrnehmung Visuelle Information wird im Gehirn vorverarbeitet schnellere Verarbeitung wesentliche Elemente einer Szene Vorverarbeitung lässt verschiedene Objekte als Zusammengehörig erscheinen Gestalt Gestaltgesetze gelten für Anordnungen von Elementen auf einer Fläche um Gruppierungen und Abgrenzungen zu schaffen (auch) ohne Hilfsmittel wie Trennlinie der Kasten Prinzipien haben universelle Gültigkeit Gesetzmäßigkeiten durch Beobachtung nach vielen Experimenten formuliert zu Beginn des 20. Jahrhunderts von einigen Psychologen Mirko Haalck Folie 49

50 Gesetz der Nähe Elemente, die räumlich nah beieinander liegen, werden als zusammengehörend wahrgenommen Konsequenz fürs Screendesign: Zusammengehörende Elemente nahe beieinander Gruppieren Mirko Haalck Folie 50

51 Gesetz der Ähnlichkeit Ähnlich aussehende Elemente werden von der menschlichen Kognition als zusammengehörend wahrgenommen Konsequenz fürs Screendesign: Zusammengehörende Elemente optisch ähnlich markieren. z.b. wenn Nähe nicht möglich Mirko Haalck Folie 51

52 Gesetz der Geschlossenheit Der Mensch tendiert dazu, Wahrgenommenes als geschlossene Figur zu sehen Konsequenz fürs Screendesign: Elemente mit geschlossenem Umriss oder Elemente, die von einer Linie umfasst sind, werden als Zusammengehörig aufgefasst Mirko Haalck Folie 52

53 Gesetz der Symmetrie Symmetrisch zueinander angeordnete Elemente werden als Einheit aufgefasst. Symmetrische Anordnungen werden zur Figur (Vordergrund) und die asymmetrischen werden zum Hintergrund Konsequenz fürs Screendesign: Symmetrische Anordnungen schaffen starke Strukturen, Asymmetrische lassen die Elemente auf dem Bildschirm verlieren Mirko Haalck Folie 53

54 Gesetz der Prägnanz oder Gute Gestalt Es werden bevorzugt Gestalten wahrgenommen, die sich von anderen durch ein bestimmtes Merkmal abheben (Prägnanz). Jede Figur wird so wahrgenommen, dass sie in einer möglichst einfachen Struktur resultiert (= Gute Gestalt ). Gute Gestalten: Einfache vertraute Formen wie Kreis, Dreieck, Viereck,... Konsequenz fürs Screendesign: Möglichst einfache Strukturen und Formen Mirko Haalck Folie 54

55 Gesetz der guten Fortsetzung Optische Elemente, die in einer gewissen Kontinuität angeordnet sind werden als zusammengehörig wahrgenommen. Konsequenz fürs Screendesign: Zusammengehörende Elemente entlang einer Linie anordnen Mirko Haalck Folie 55

56 Gesetz der Erfahrung Visuelle Wahrnehmung greift auf bereits vorhandene Erfahrung zurück und vervollständigt unvollständige Muster automatisch Konsequenz fürs Screendesign: Die Vorkenntnisse / Vorerfahrung der Nutzer kann mit einbezogen werden Internationaler Studiengang Medieninformatik Mirko Haalck Folie 56

57 Gesetz des gemeinsamen Schicksals Sich gleich bewegende Elemente werden als eine Einheit aufgenommen (Richtung / gleicher Pfad). Sie teilen das gleiche Schicksal. Gilt auch, wenn Elemente sich unterschiedlich Bewegen, aber gleichzeitig starten und stoppen Mirko Haalck Folie 57

58 Quellen (Auszug) Markus Dahm, Grundlagen der Mensch-Computer-Interaktion Michael Herczeg, Software-Ergonomie Theorien, Modelle und Kriterien für gebrauchstaugliche interaktive Computersysteme Mirko Haalck Folie 58