Taller de Sistemes Interactius I

Taller de Sistemes Interactius I
Prof. Sergi Jordà
Enginyeria Superior Informàtica
Universitat Pompeu Fabra
gener/març 2006
Tema 2: Dispositivos de Entrada
Índice
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•
•
•
Dispositivos de entrada
Teclados
Clasificaciones apuntadores
Breve historia apuntadores
Comparativas?
§ directo /indirecto
§ versátil / especializado
• Ley de Fitts (1954)
§ problemas/limitaciones
§ Ampliaciones (Steering 1997)
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Dispositivos de entrada
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•
•
Teclado
Ratón
Joystick
Ligthpen
Touchscreen
Trackball
Trackpoint (minijoystick
isométrico en algunos portatiles)
• Tableta gráfica
• Touchpad
• ……
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Se pueden clasificar/estudiar
de muchas formas, según dif.
Criterios. Veremos algunos.
Salvo el teclado, los restantes
son básicamente dispositivos
apuntadores (pointing devices)
Más adelante estudiaremos
otros (más especializados o
más experimentales o más
recientes….) como guantes,
controladores de videojuegos,
control. musicales, etc.
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Teclados
• Incluso algo aparentemente tan “indiscutible” como el teclado
es MUY discutible
• QWERTY keyboard (~1870s) se diseñó para ir más lento!
Parejas frecuentes de letras están más distantes!
• Porqué? La tecnología del s.XIX hacía que los atascos, al
pulsar 2 letras casi simultáneamente, fuesen frecuentes
(Montgomery 1982, Kroemer 1993).
• El teclado DVORAK (~1920s) reduce distancia y consigue
rendimientos del ~130% en menos de una semana...
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Teclados – Standard ?!
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Teclados – Continuará…
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Dispositivos apuntadores
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Teclado
Ratón
Joystick
Ligthpen
Touchscreen
Trackball
Trackpoint (minijoystick
isométrico en algunos portatiles)
• Tableta gráfica
• Touchpad
• ……
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¿Cómo clasificarlos?
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La tecnología
empleada a menudo
no importa
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Directos / indirectos
• Control directo lightpen, touchscreen…
• Control indirecto ratón, trackball, joystick, trackpoint,
tableta gráfica, touchpad, teclas de cursor…
Otra posible clasificación (volveremos más adelante)
• Isométricos
no se desplazan cuando se presionan
e.g. algunos joysticks, trackpoint
• Isotónicos
no tienen en cuenta la fuerza con la que se
actúa sobre ellos, sólo su desplazamiento
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Al principio…
• Fue el lightpen! (~1954)
• NB. El joystick como controlador analógico presente en
aviones es bastante anterior (inicios siglo XX). Inicialmente
para controlar los alerones, y posteriormente (~1944) para
controlar misiles teledirigidos (un uso conceptualmente muy
similar al que se la da hoy)
(http://en.wikipedia.org/wiki/Joystick)
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Al principio …
•
•
•
•
•
La interacción con los
ordenadores, nace con los
ordenadores, a finales de los
40s
Para el tiempo real, habrá que
esperar un poco más, pero no
tanto como posiblemente
piensen muchos
Que fechas pueden
corresponder a esta escala
temporal?
Direct Manipulation of G.O.…
menús, cliks, drag & drop,
etc…
Windows no se refiere a MSWindows!
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Al principio …
•
•
•
•
•
La interacción con los
ordenadores, nace con los
ordenadores, a finales de los
40s
Para el tiempo real, habrá que
esperar un poco más, pero no
tanto como posiblemente
piensen muchos
Que fechas pueden
corresponder a esta escala
temporal?
Direct Manipulation of G.O.…
menús, cliks, drag & drop,
etc…
Windows no se refiere a MSWindows!
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Pioneros:
Ivan
Sutherland
• Sketchpad: En su tesis doctoral (1963),
implementa el manejo interactivo y en
t.real de objetos gráficos, así como el
primer programa de dibujo. Se vale de un
lightpen (lápiz óptico) con el que dibuja
directamente sobre la pantalla.
• Ultimate Display: En 1965-67 inventa el
primer casco de visión estereoscópica,
padre de todos los actuales cascos de RV.
Las primeras imágenes eran de una
habitación (tipo alambre o wireframe) en
la que el usuario podíaDigital
entrar
y mover la
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cabeza.
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http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_mouse
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El ratón
•
Entre 1965 y 1967 Douglas Engelbart diseña el
ratón, como “sucedaneo económico” del ligthpen
• No se comercializa hasta 1981 en el Xerox Star
(antecesor del Macintosh-1984)
• Engelbart también anticipa el uso de ventanas
múltiples (1968) y el trabajo colaborativo on-line
(1968)
•
•
El vídeo de la “presentación oficial” (1968)
Engelbart, D. (1962) Augmenting Human
Intellect.
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W. Buxton (2004)
•
In the early 1960’s, what was to become an extremely influential project
was begun at the Stanford Research Institute in Menlo Park, CA. This was
a kind of research “think tank”, and the basic ambition of the project in
question was to demonstrate how computers could serve to augment human
intellect. Articulating the problem in this human-centric way, where the
technology is viewed as a cognitive and social prosthesis, is novel even
today. At the time is was simply revolutionary.
•
Two of the key researchers in this project were Douglas C. Engelbart and
William English. Now much has been written about their contributions to
user interface design, in the context of his having paved the way to making
computers easy to use. However, that was simply not the case. The focus of
this work was to make systems useful and worth learning, as opposed to
easy to use. The systems which they designed were like violins, rather than
record players: if you learned them, you could do amazing things, and
while this took an investment, the design was such that your time was not
wasted learning to work around poorly conceived design decisions.
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Volvamos al ligthpen y al contacto directo…
•
•
•
El acceso directo ofrece a priori un uso más inmediato, menos
preparación…
Inconvenientes
1. Oclusión visual por la mano
2. Cansancio por posición del brazo
3. Coger y dejar el ligthpen, volver al teclado…
El touchscreen mejora punto 3, en contrapartida
§ es menos preciso…
§ problemas con cambio de estado [i.e. “clic”] è
el ligthpen tiene normalmente un botón… para clickar, muchos touchscreen fuerzan a (a) tocar pantalla para que aparezca el cursor, (b)
desplazar hasta el punto a seleccionar y (c) “clickar” al volver a
levantar (lift-off strategy) (volveremos más adelante…)
Aún así, el touchscreen se prefiere en lugares públicos, ya que no tiene
dispositivos móbiles, es más resistente que un trackball…
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Comparativas ?
•
Según Buxton (2004), preguntar “que dispositivo es el mejor” es como
preguntar “cuan larga debe ser una cuerda” è depende de para que!
•
•
•
Para que función, en que condiciones (usuarios, entorno…)?
Que tamaño tiene el dispositivo, que resistencia (si es isométrico)?
Como es la interfaz gráfica (e.g. distancias a recorrer[1]), …
•
Buxton afirma que para evaluar bien un dispositivo de entrada, se deben
encontrar primero las dimensiones más relevantes para el problema dado
(e.g. factores de tiempo, precisión, cansancio, condiciones del usuario,
condiciones ambientales…) y estudiar la “puntuación” en cada dimensión.
Que peso dar a cada una de estas dimensiones es otra cuestión para la cual
no puede haber recetas…
Buxton afirma incluso que a veces, dado un sistema que funciona
idealmente con el joystick modelo A, puede ser que en ausencia de éste,
funcione mejor con un ratón que con un joystick modelo B!
•
[1] e.g. para distancias cortas, lasDigital
teclasLutherie
de desplazamiento
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- Sergi Jordà se prefieren normalmente al ratón19
Versatilidad o Especialización?
•
¿Qué es mejor, un único dispositivo que sirve para todo “razonablemente
bien” o varios más especializados, optimizados para diferentes tareas?
•
•
•
•
•
•
Un “jugador” sin duda tendrá un joystick (además del ratón y del teclado)
Un “jugador-piloto-de-vuelo” probablemente tenga un joystick especial
Un “jugador-piloto-de-coches” probablemente tenga un volante-pedal
Un músico tendrá dispositivos MIDI
Un diseñador gráfico / dibujante tendrá una tableta digitalizadora…
…
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Nada es mensurable?
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Ley de Fitts (1954)
• Fitts experimentó con usuarios el tiempo empleado para
acceder a un punto (pointing time) con un dispositivo
apuntador, como función de la distancia recorrido D y de la
anchura del objetivo W.
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Ley de Fitts (1954)
• Indice de dificultad (ID) = log2 (2D/W)
• Tiempo = C1 + C2 * ID
• Donde C1 y C2 son constantes que dependen del dispositivo (y
del usuario)
• ej. Para un dispositivo X, en el que C1 = 0,2 y C2 = 0,1, si D =
8 cm y W = 1 cm, el tiempo estimado sería de 0,2 + 0,1 * (log2
16) ~ 0,6 segundos
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Ley de Fitts (1954)
• Algunos autores añaden un 3er componente para “fine tunning”
(acceso más preciso)
e.g. C3 log2 (C4/W) (Schneiderman 1991)
• Así, se podría entender mejor que la ley prevé:
§ Un tiempo para inicio de la acción (C1)
§ Un tiempo para desplazamiento (C2 * ID)
§ Un tiempo para ajuste final (C3 log2 (C4/W))
• Si confiamos en esta ley, se trata de diseñar dispositivos con
las constantes más bajas posibles…
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Ley de Fitts / Problemas
•
•
•
•
•
No se tiene en cuenta el tiempo empleado en cambiar de dispositivo
(coger/soltar el apuntador), y si esta operación es frecuente puede modificar
totalmente los resultados
§ El ligthpen suele ser el que da mejores valores y sin embargo no es el
más rápido en muchos contextos…
El experimento se basa en una tarea repetitiva è no hay que pensar, cuando
en la realidad, hay que pensar “un poquito más”
En muchos experimentos el índice de dificultad [ID = log2 (2D/W)] sale
negativo! (poco elegante)
Velocidad vs. precisión?
§ Un enfoque utilizado a menudo consiste en dejar W como variable,
dejando que el usuario sea “tan preciso como quiera o pueda”
(MacKenzie 1991, 1992)
La ley se formuló en un entorno 1D
§ Como aplicarla correctamente a 2D?
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Ley de Fitts – Velocidad vs. Precisión
(normalización)
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•
•
Los experimentos se hicieron tanto “apuntando” como
“arrastrando”.
Podemos observar que al normalizar, el orden en “drag”
cambia…
NB. Esto mide el Index of Performance (IP), que se
define como ID/MT, y que se mide en bits/s. Cuanto
mayor IP, mejor (mejor rendimiento, más
“información”
trasladada por unidad
tiempo)
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Performance Index (IP)
• El objetivo de Fitts, en una época (50s) dominada por la
teorías de Shannon y Weaver, era entender/evaluar la
capacidad del sistema motor humano (no los dispositivos)
• ID es adimensional (D [m] / W [m]) pero al tomar su log2 Fitts
decidió interpretarlo en bits
• IP = ID/MT se puede entender como el ancho de banda
(información/unidad de tiempo) [bits/s] de una extremidad o
una articulación (dedos, brazos, …)
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Ley de Fitts (2D) ?
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Mackenzie (1991) compara
dif. formas de eliminar un
icono (obtiene un valor
teórico de 882 ms en el caso
del dibujo, que se ajusta
bastante a la realidad).
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• Aunque muchos movimientos en una interfaz WIMP se pueden
reducir a movimientos estudiables por Fitts (ver fig.), conforme
las trayectorias se hacen más complejas (curvas, dibujos…) esto
se hace también más engorroso
• Accot & Zhai (1997, 1999) escriben la “Steering Law” que
generaliza Fitts a N objetivos intermedios durante un recorrido
• Para N è inf. obtienen
donde a y b dependen del dispositivo, el usuario y la forma del
“túnel”. Para comparar dispositivos, se usa el mismo recorrido
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Ley de Fitts / Conclusiones…
• Aunque con fallos, incongruencias, restricciones…. la ley de
Fitts es uno de los pocos “pilares” sobre los que se basa la HCI
(soft vs. Hard) y todavía hoy, tentativas por ampliarla (e.g.
Steering)
• International Journal of Human-Computer Studies
Volumen 61:6 (December 2004) está dedicado a " Fitts' law 50
years later: applications and contributions from humancomputer interaction“
• Más adelante estudiaremos factores cognitivos, culturales, etc.
más difíciles de medir/evaluar…
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