Examinations to spatial user-interfaces on the example of city-informationd

Schwerpunkt der Arbeit ist die Auseinandersetzung mit den Möglichkeiten und Grenzen der Desktop-VR als neue Generation der Benutzerschnittstellen. Besondere Bedeutung bei dieser Art des Interface-Designs kommt den Metaphern zu. Ein großer Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Klassifikation, der Auswahl und dem Einsatz passender Metaphern unter Berücksichtigung der in der Applikation darzustellenden Informationsinhalte. Aus der Kombination dieser beiden Merkmale (Art der Metapher, Informationsinhalt) ergeben sich vier verschiedene virtuelle Umgebungen, deren Eigenschaften und Besonderheiten konkretisiert und an Beispielen aus dem Anwendungsgebiet der Stadtinformationssysteme vorgestellt werden. Als praktischer Untersuchungsgegenstand dient das Anwendungsgebiet der Stadtinformationssysteme. Die theoretisch basierten Erkenntnisse und Schlußfolgerungen werden durch statistische Untersuchungen, in Form von Fragebögen zu Stadtinformationssystemen, überprüft und konkretisiert.Topic of the paper is a discussion about the possibilities and boundaries of a new age in interface-design - the age of Desktop-VR interfaces. The important basis of this approach of interface-design is the use of a metaphor. One part of this paper deals with the classification of metaphors and gives a guideline which kind of metaphor fits to which kind of information / application. If you combine this two features (kind of metaphor, kind of information) you can get four different kinds of virtual environments. The features and characteristics of this four special virtual environments will be presented. Examples from the field of city-information-systems will be discussed. The field of city-information-system-application will used for a practical examine. Therefore a statistical evaluation of questionnaire about city-information-systems was realised

Wissensbasierte Informationspräsentation : zwei Beiträge zum Fachgespräch Graphik und KI. - 1. Ein planbasierter Ansatz zur Synthese illustrierter Dokumente. - 2. Wissensbasierte Perspektivenwahl für die automatische Erzeugung von 3D-Objektdarstellungen

Teil 1: Obwohl die Erzeugung multimodaler Dokumente in der KI-Forschung zunehmendes Interesse findet, werden in den meisten Systemen Text- und Graphik weitgehend unabhängig voneinander aufgebaut und stehen daher beziehungslos nebeneinander. In dieser Arbeit wird von der Überlegung ausgegangen, daß nicht nur die Erzeugung von Texten, sondern auch die Erzeugung multimodaler Dokumente als kommunikative Handlung zur Erreichung von Zielen aufgefaßt werden kann. Für die Realisierung eines Systems, das selbstständig illustrierte Dokumente erstellt, bietet sich daher ein planbasierter Ansatz an. Es wird zunächst gezeigt, daß die in der Textlinguistik gebräuchliche Unterscheidung zwischen Haupt- und Nebenhandlungen auch für Text-Bild-Kombinationen geeignet ist. Von dieser Unterscheidung ausgehend werden Strategien formuliert, die sich sowohl auf die Erzeugung von Text als auch auf den Aufbau von Bildern beziehen. Die gemeinsame Planung von Text und Bild wird als grundlegende Voraussetzung angesehen, die beiden Modi in einem Dokument aufeinander abzustimmen. Teil 2: Aus welcher Perspektive ein Objekt gezeigt werden soll, ist eine der elementaren Fragen, die sich bei der automatischen Erzeugung von 3D-Darstellungen stellt, die aber in den wenigen Systemen, die graphische Objektdarstellungen selbstständig planen, bisher vernachlässigt wurde. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, aufzuzeigen, wie sich Wissen über Objekte und Darstellungstechniken verwenden läßt, um die Menge der möglichen Perspektiven, aus denen ein Objekt gesehen und gezeigt werden kann, sinnvoll einzuschränken. Als Grundlage zur Perspektivenwahl schlagen wir ein Bezugssystem vor, das eine Einteilung der Perspektiven in 26 Klassen nahelegt und das darüberhinaus Vorteile bietet, wenn gewählte Perspektiven natürlichsprachlich zu beschreiben sind. Anschließend führen wir einige für die Perspektivenwahl relevante Kriterien an. Diese Kriterien werden dann zur Formulierung von Regeln herangezogen, die wir dazu verwenden, um in einer konkreten Präsentationssituation eine geeignete Perspektive zu bestimmen

Analyse von 3D-Visualisierungen durch die Kombination von interaktiven Oberflächen mit Augmented Reality Head-Mounted Displays

Dreidimensionale Informationsvisualisierungen fördern durch den geringen Grad an Abstraktion die Bildung eines präzisen mentalen Modells und können daher multidimensionale räumliche Beziehungen greifbar kommunizieren. Gleichzeitig eröffnet die aktuelle Generation von Augmented Reality Head-Mounted Displays (AR-HMDs) neuartige Möglichkeiten zur Exploration von 3D-InfoVis und ist befähigt virtuelle Objekte glaubwürdig und immersiv in die physische Umgebung eines Nutzers zu integrieren. Dennoch unterliegt die Interaktion in AR-Umgebungen einer Vielzahl von Herausforderungen, da die signifikante Mehrheit der Applikationen lediglich Blick-, Freihandgesten- oder Sprachsteuerung als Eingabemodalität in Betracht ziehen. Durch Kombination von interaktiven Oberflächen wie Tabletops mit AR-HMDs können diese Nachteile effizient adressiert werden, indem direkte und natürliche Manipulation in Form von Multi-Touch, Tangible- oder Stift-Eingabe ermöglicht wird. Im Rahmen dieser Thesis wird untersucht, wie die Analyse von 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs unterstützt werden kann. Hierfür wird der aktuelle Stand der Forschung in themennahen Domänen erfasst und folgend Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse in zuvor erläuterter Systemkonstellation entwickelt. Die resultierenden Konzepte adressieren dabei Limitationen, die bei Darstellung und Interaktion von und mit 3D-InfoVis in konventionellen Systemen bestehen und im Rahmen der Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs gelöst oder wesentlich angereichert werden können. Ausgewählte Features wurden in einer prototypischen Implementierung realisiert und getestet.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzept der Augmented Displays Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse im Umgang mit 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs Implementierung Diskussion ZusammenfassungThree-dimensional information visualizations aid precise mental models and are able to communicate multidimensional-spatial relations due too their low level of abstraction. Simultaneously the current generation of Augmented Reality head-mounted displays (AR-HMDs) are offering novel chances for the exploration of 3D-InfoVis and are capable of immersively integrating virtual object into the physical environment of a user. Nevertheless, interaction in AR-environments is still posing a major challenge due to most applications only considering gaze, freehand gesture or speech as input modalities. By combining AR-HMDs with interactive surfaces these limitations can be addressed and direct and natural interaction in the form of multi-touch-, tangible- or pen-input can be enabled. In the scope of this thesis it will be examined how the analysis of 3D-InfoVis can be supported in the context of combining interactive surfaces with AR-HMDs. Therefor the current state of research in associated domains is being summarized and based on that concepts for supporting analytical processes in aforementioned system constellation are being developed. The resulting concepts help addressing limitations, that exist in the representation and interaction of and with 3D-InfoVis in conventional systems in the scope of combining interactive surfaces with AR-HMDs in order to overcome them or reduce their effects. Selected features were implemented and tested in a prototype.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzept der Augmented Displays Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse im Umgang mit 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs Implementierung Diskussion Zusammenfassun

Visualisierungsdesign für 3D-Benutzerschnittstellen unter Verwendung komponierter Darstellungsverfahren

Das computergrafische Abbildungsverfahren zur Verwirklichung von dreidimensionalen Darstellungen ist ein wichtiges Instrument für die Gestaltung interaktiver 3D-Benutzerschnittstellen. Die Betrachtung von Projektionsverfahren abseits des bisher angestrebten Fotorealismus dokumentiert, dass durch nichtlineare und multiperspektivische Darstellungen spezifische Eigenschaften und Charakteristiken eines Datenbestandes vermittelt werden können. Dabei wird deutlich, dass konzeptionelle und methodische Unzulänglichkeiten den erfolgreichen Einsatz von unkonventionellen linearen sowie nichtlinearen Darstellungsformen in 3D-Anwendungen bisher einschränken. In dieser Arbeit werden daher Darstellungstechniken analysiert und systematisiert, die durch den computergrafischen Projektionsvorgang erzeugt und für die Verwirklichung von Visualisierungszielen eingesetzt werden können. Ferner werden für den spezifischen Einsatz von komponierten Visualisierungsverfahren in 3D-Benutzerschnittstellen Gestaltungshinweise formuliert. Darauf aufbauend erfolgt die Einführung einer modellbasierten Vorgehensweise, durch welche die systematisierten Visualisierungsformen in einem methodischen und ferner entwurfsmustergestützten Entwurfsprozess zur Entwicklung interaktiver 3D-Interfaces eingebunden und weiterhin in einer interaktiven 3D-Anwendung eingesetzt werden können

Entwicklung und Evaluation der virtuellen Lern- und Arbeitsumgebung VILA

Im Beitrag wird von der theoriegestützten Entwicklung und Evaluation der virtuellen Lern- und Arbeitsumgebung VILA berichtet. VILA wurde für die berufliche Aus- und Weiter­bildung von Fachkräften im industriellen Dienstleistungsbereich entwickelt. Die Ergebnisse der mit (angehenden) Servicetechnikern in gewerblich-technischen Domänen (n = 62) und Berufs- und Technikpädagogen (n = 72) durchgeführte Evaluation lassen darauf schließen, dass die virtuelle Lern- und Arbeitsumgebung VILA mit ihren technologischen und funktionalen Optionen sowie ihrem methodisch-didaktischen Konzept zentrale Anforderun­gen an ein situiertes und flexibles Lernen erfüllt und von den Befragten im Hinblick auf Usability, räumliche Präsenz und Flow-Erleben positiv wahrgenommen wird. In einem Strukturmodell zeigt sich, dass vor allem die wahrgenommene räumliche Präsenz das Flow-Erleben im virtuellen Setting determiniert.Schlüsselwörter: Virtuelles Lernen, Usability, räumliche Präsenz, Flow-Erleben, Evaluatio

Konzepte der Anwendungsentwicklung für und mit Multi-Touch

Mit dem Aufkommen natürlicher Benutzerschnittstellen zum Erreichen einer möglichst intuitiven Interaktion mit Computern wird auch über die Bedeutung der Gestaltungsaspekte LOOK und FEEL der darzustellenden Benutzeroberflächen neu verhandelt. Dies bedeutet für den Entwurf und die Entwicklung neuer Anwendungen, die bisherigen Vorgehensmodelle, Werkzeuge und Interaktionen zu überdenken und hinsichtlich der neuen Herausforderungen zu überprüfen. Als Leitmotiv der vorliegenden Arbeit dient der Ansatz: Ähnliches wird durch Ähnliches entwickelt, der sich am Beispielfall der Multi-Touch-Technologie konkret mit dem Forschungsraum der natürlichen Benutzerschnittstellen auseinandersetzt. Anhand der drei aufeinander aufbauenden Aspekte Modell, Werkzeug und Interaktion wird die besondere Stellung des FEELs betont und diskutiert. Die Arbeit konzentriert sich dabei besonders auf die Phase des Prototypings, in der neue Ideen entworfen und später (weiter-) entwickelt werden. Die Arbeit nähert sich dabei dem Thema schrittweise an, vom Abstrakten hin zum Konkreten. Hierzu wird zunächst ein neu entwickeltes Vorgehensmodell vorgestellt, um auf die Besonderheiten des FEELs im Entwicklungsprozess natürlicher Benutzerschnittstellen eingehen zu können. Das Modell verbindet Ansätze agiler und klassischer Modelle, wobei die Iteration und die Entwicklung von Prototypen eine besondere Stellung einnehmen. Ausgehend vom neu vorgestellten Modell werden zwei Einsatzbereiche abgeleitet, die entsprechend des Leitmotivs der Arbeit mit zu konzipierenden Multi-Touch-Werkzeugen besetzt werden. Dabei wird besonderer Wert darauf gelegt, den Entwickler in die Rolle des Nutzers zu versetzen, indem die beiden Aktivitäten Umsetzung und Evaluation am selben Gerät stattfinden und fließend ineinander übergehen. Während das für den Entwurf erstellte Konzept TIQUID die Nachbildung von Verhalten und Abhängigkeiten mittels gestengesteuerter Animation ermöglicht, stellt das Konzept LIQUID dem Entwickler eine visuelle Programmiersprache zur Umsetzung des FEELs zur Verfügung. Die Bewertungen der beiden Werkzeuge erfolgte durch drei unabhängige Anwendungstests, welche die Einordnung im Entwicklungsprozess, den Vergleich mit alternativen Werkzeugen sowie die bevorzugte Interaktionsart untersuchten. Die Resultate der Evaluationen zeigen, dass die vorab gesteckten Zielstellungen einer einfachen Verwendung, der schnellen und umgehenden Darstellung des FEELs sowie die gute Bedienbarkeit mittels der Multi-Touch-Eingabe erfüllt und übertroffen werden konnten. Den Abschluss der Arbeit bildet die konkrete Auseinandersetzung mit der Multi-Touch-Interaktion, die für Entwickler und Nutzer die Schnittstelle zum FEEL der Anwendung ist. Die bisher auf die mittels Berührung beschränkte Interaktion mit dem Multi-Touch-Gerät wird im letzten Abschnitt der Arbeit mit Hilfe eines neuartigen Ansatzes um einen räumlichen Aspekt erweitert. Aus dieser Position heraus ergeben sich weitere Sichtweisen, die einen neuen Aspekt zum Verständnis von nutzerorientierten Aktivitäten beitragen. Diese, anhand einer technischen Umsetzung erprobte Vision neuer Interaktionskonzepte dient als Ansporn und Ausgangspunkt zur zukünftigen Erweiterung des zuvor entwickelten Vorgehensmodells und der konzipierten Werkzeuge. Der mit dieser Arbeit erreichte Stand bietet einen gesicherten Ausgangspunkt für die weitere Untersuchung des Fachgebietes natürlicher Benutzerschnittstellen. Neben zahlreichen Ansätzen, die zur vertiefenden Erforschung motivieren, bietet die Arbeit mit den sehr konkreten Umsetzungen TIQUID und LIQUID sowie der Erweiterung des Interaktionsraumes Schnittstellen an, um die erzielten Forschungsergebnisse in die Praxis zu übertragen. Eine fortführende Untersuchung des Forschungsraumes mit Hilfe alternativer Ansätze ist dabei ebenso denkbar wie der Einsatz einer zu Multi-Touch alternativen Eingabetechnologie