An aesthetics of touch: investigating the language of design relating to form

How well can designers communicate qualities of touch? This paper presents evidence that they have some capability to do so, much of which appears to have been learned, but at present make limited use of such language. Interviews with graduate designer-makers suggest that they are aware of and value the importance of touch and materiality in their work, but lack a vocabulary to fully relate to their detailed explanations of other aspects such as their intent or selection of materials. We believe that more attention should be paid to the verbal dialogue that happens in the design process, particularly as other researchers show that even making-based learning also has a strong verbal element to it. However, verbal language alone does not appear to be adequate for a comprehensive language of touch. Graduate designers-makers’ descriptive practices combined non-verbal manipulation within verbal accounts. We thus argue that haptic vocabularies do not simply describe material qualities, but rather are situated competences that physically demonstrate the presence of haptic qualities. Such competencies are more important than groups of verbal vocabularies in isolation. Design support for developing and extending haptic competences must take this wide range of considerations into account to comprehensively improve designers’ capabilities

Enhanced Virtuality: Increasing the Usability and Productivity of Virtual Environments

Mit stetig steigender Bildschirmauflösung, genauerem Tracking und fallenden Preisen stehen Virtual Reality (VR) Systeme kurz davor sich erfolgreich am Markt zu etablieren. Verschiedene Werkzeuge helfen Entwicklern bei der Erstellung komplexer Interaktionen mit mehreren Benutzern innerhalb adaptiver virtueller Umgebungen. Allerdings entstehen mit der Verbreitung der VR-Systeme auch zusätzliche Herausforderungen: Diverse Eingabegeräte mit ungewohnten Formen und Tastenlayouts verhindern eine intuitive Interaktion. Darüber hinaus zwingt der eingeschränkte Funktionsumfang bestehender Software die Nutzer dazu, auf herkömmliche PC- oder Touch-basierte Systeme zurückzugreifen. Außerdem birgt die Zusammenarbeit mit anderen Anwendern am gleichen Standort Herausforderungen hinsichtlich der Kalibrierung unterschiedlicher Trackingsysteme und der Kollisionsvermeidung. Beim entfernten Zusammenarbeiten wird die Interaktion durch Latenzzeiten und Verbindungsverluste zusätzlich beeinflusst. Schließlich haben die Benutzer unterschiedliche Anforderungen an die Visualisierung von Inhalten, z.B. Größe, Ausrichtung, Farbe oder Kontrast, innerhalb der virtuellen Welten. Eine strikte Nachbildung von realen Umgebungen in VR verschenkt Potential und wird es nicht ermöglichen, die individuellen Bedürfnisse der Benutzer zu berücksichtigen. Um diese Probleme anzugehen, werden in der vorliegenden Arbeit Lösungen in den Bereichen Eingabe, Zusammenarbeit und Erweiterung von virtuellen Welten und Benutzern vorgestellt, die darauf abzielen, die Benutzerfreundlichkeit und Produktivität von VR zu erhöhen. Zunächst werden PC-basierte Hardware und Software in die virtuelle Welt übertragen, um die Vertrautheit und den Funktionsumfang bestehender Anwendungen in VR zu erhalten. Virtuelle Stellvertreter von physischen Geräten, z.B. Tastatur und Tablet, und ein VR-Modus für Anwendungen ermöglichen es dem Benutzer reale Fähigkeiten in die virtuelle Welt zu übertragen. Des Weiteren wird ein Algorithmus vorgestellt, der die Kalibrierung mehrerer ko-lokaler VR-Geräte mit hoher Genauigkeit und geringen Hardwareanforderungen und geringem Aufwand ermöglicht. Da VR-Headsets die reale Umgebung der Benutzer ausblenden, wird die Relevanz einer Ganzkörper-Avatar-Visualisierung für die Kollisionsvermeidung und das entfernte Zusammenarbeiten nachgewiesen. Darüber hinaus werden personalisierte räumliche oder zeitliche Modifikationen vorgestellt, die es erlauben, die Benutzerfreundlichkeit, Arbeitsleistung und soziale Präsenz von Benutzern zu erhöhen. Diskrepanzen zwischen den virtuellen Welten, die durch persönliche Anpassungen entstehen, werden durch Methoden der Avatar-Umlenkung (engl. redirection) kompensiert. Abschließend werden einige der Methoden und Erkenntnisse in eine beispielhafte Anwendung integriert, um deren praktische Anwendbarkeit zu verdeutlichen. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass virtuelle Umgebungen auf realen Fähigkeiten und Erfahrungen aufbauen können, um eine vertraute und einfache Interaktion und Zusammenarbeit von Benutzern zu gewährleisten. Darüber hinaus ermöglichen individuelle Erweiterungen des virtuellen Inhalts und der Avatare Einschränkungen der realen Welt zu überwinden und das Erlebnis von VR-Umgebungen zu steigern

Interdisciplinary Insights for Digital Touch Communication

Communication is increasingly moving beyond ‘ways of seeing’ to ‘ways of feeling’. This Open Access book provides social design insights and implications for HCI research and design exploring digitally mediated touch communication. It offers a socially orientated map to help navigate the complex social landscape of digitally mediated touch for communication: from everyday touch-screens, tangibles, wearables, haptics for virtual reality, to the tactile internet of skin. Drawing on literature reviews, new case-study vignettes, and exemplars of digital touch, the book examines the major social debates provoked by digital touch, and investigates social themes central to the communicative potential and societal consequences of digital touch: · Communication environments, capacities and practices · Norms associations and expectations · Presence, absence and connection · Social imaginaries of digital touch · Digital touch ethics and values The book concludes with a discussion of the significance of social understanding and methods in the context of Interdisciplinary collaborations to explore touch, towards the design of digital touch communication, ‘ways of feeling’, that are useable, appropriate, ethical and socially aware

Literacy for digital futures : Mind, body, text

The unprecedented rate of global, technological, and societal change calls for a radical, new understanding of literacy. This book offers a nuanced framework for making sense of literacy by addressing knowledge as contextualised, embodied, multimodal, and digitally mediated. In today’s world of technological breakthroughs, social shifts, and rapid changes to the educational landscape, literacy can no longer be understood through established curriculum and static text structures. To prepare teachers, scholars, and researchers for the digital future, the book is organised around three themes – Mind and Materiality; Body and Senses; and Texts and Digital Semiotics – to shape readers’ understanding of literacy. Opening up new interdisciplinary themes, Mills, Unsworth, and Scholes confront emerging issues for next-generation digital literacy practices. The volume helps new and established researchers rethink dynamic changes in the materiality of texts and their implications for the mind and body, and features recommendations for educational and professional practice

The cockpit for the 21st century

Interactive surfaces are a growing trend in many domains. As one possible manifestation of Mark Weiser’s vision of ubiquitous and disappearing computers in everywhere objects, we see touchsensitive screens in many kinds of devices, such as smartphones, tablet computers and interactive tabletops. More advanced concepts of these have been an active research topic for many years. This has also influenced automotive cockpit development: concept cars and recent market releases show integrated touchscreens, growing in size. To meet the increasing information and interaction needs, interactive surfaces offer context-dependent functionality in combination with a direct input paradigm. However, interfaces in the car need to be operable while driving. Distraction, especially visual distraction from the driving task, can lead to critical situations if the sum of attentional demand emerging from both primary and secondary task overextends the available resources. So far, a touchscreen requires a lot of visual attention since its flat surface does not provide any haptic feedback. There have been approaches to make direct touch interaction accessible while driving for simple tasks. Outside the automotive domain, for example in office environments, concepts for sophisticated handling of large displays have already been introduced. Moreover, technological advances lead to new characteristics for interactive surfaces by enabling arbitrary surface shapes. In cars, two main characteristics for upcoming interactive surfaces are largeness and shape. On the one hand, spatial extension is not only increasing through larger displays, but also by taking objects in the surrounding into account for interaction. On the other hand, the flatness inherent in current screens can be overcome by upcoming technologies, and interactive surfaces can therefore provide haptically distinguishable surfaces. This thesis describes the systematic exploration of large and shaped interactive surfaces and analyzes their potential for interaction while driving. Therefore, different prototypes for each characteristic have been developed and evaluated in test settings suitable for their maturity level. Those prototypes were used to obtain subjective user feedback and objective data, to investigate effects on driving and glance behavior as well as usability and user experience. As a contribution, this thesis provides an analysis of the development of interactive surfaces in the car. Two characteristics, largeness and shape, are identified that can improve the interaction compared to conventional touchscreens. The presented studies show that large interactive surfaces can provide new and improved ways of interaction both in driver-only and driver-passenger situations. Furthermore, studies indicate a positive effect on visual distraction when additional static haptic feedback is provided by shaped interactive surfaces. Overall, various, non-exclusively applicable, interaction concepts prove the potential of interactive surfaces for the use in automotive cockpits, which is expected to be beneficial also in further environments where visual attention needs to be focused on additional tasks.Der Einsatz von interaktiven Oberflächen weitet sich mehr und mehr auf die unterschiedlichsten Lebensbereiche aus. Damit sind sie eine mögliche Ausprägung von Mark Weisers Vision der allgegenwärtigen Computer, die aus unserer direkten Wahrnehmung verschwinden. Bei einer Vielzahl von technischen Geräten des täglichen Lebens, wie Smartphones, Tablets oder interaktiven Tischen, sind berührungsempfindliche Oberflächen bereits heute in Benutzung. Schon seit vielen Jahren arbeiten Forscher an einer Weiterentwicklung der Technik, um ihre Vorteile auch in anderen Bereichen, wie beispielsweise der Interaktion zwischen Mensch und Automobil, nutzbar zu machen. Und das mit Erfolg: Interaktive Benutzeroberflächen werden mittlerweile serienmäßig in vielen Fahrzeugen eingesetzt. Der Einbau von immer größeren, in das Cockpit integrierten Touchscreens in Konzeptfahrzeuge zeigt, dass sich diese Entwicklung weiter in vollem Gange befindet. Interaktive Oberflächen ermöglichen das flexible Anzeigen von kontextsensitiven Inhalten und machen eine direkte Interaktion mit den Bildschirminhalten möglich. Auf diese Weise erfüllen sie die sich wandelnden Informations- und Interaktionsbedürfnisse in besonderem Maße. Beim Einsatz von Bedienschnittstellen im Fahrzeug ist die gefahrlose Benutzbarkeit während der Fahrt von besonderer Bedeutung. Insbesondere visuelle Ablenkung von der Fahraufgabe kann zu kritischen Situationen führen, wenn Primär- und Sekundäraufgaben mehr als die insgesamt verfügbare Aufmerksamkeit des Fahrers beanspruchen. Herkömmliche Touchscreens stellen dem Fahrer bisher lediglich eine flache Oberfläche bereit, die keinerlei haptische Rückmeldung bietet, weshalb deren Bedienung besonders viel visuelle Aufmerksamkeit erfordert. Verschiedene Ansätze ermöglichen dem Fahrer, direkte Touchinteraktion für einfache Aufgaben während der Fahrt zu nutzen. Außerhalb der Automobilindustrie, zum Beispiel für Büroarbeitsplätze, wurden bereits verschiedene Konzepte für eine komplexere Bedienung großer Bildschirme vorgestellt. Darüber hinaus führt der technologische Fortschritt zu neuen möglichen Ausprägungen interaktiver Oberflächen und erlaubt, diese beliebig zu formen. Für die nächste Generation von interaktiven Oberflächen im Fahrzeug wird vor allem an der Modifikation der Kategorien Größe und Form gearbeitet. Die Bedienschnittstelle wird nicht nur durch größere Bildschirme erweitert, sondern auch dadurch, dass Objekte wie Dekorleisten in die Interaktion einbezogen werden können. Andererseits heben aktuelle Technologieentwicklungen die Restriktion auf flache Oberflächen auf, so dass Touchscreens künftig ertastbare Strukturen aufweisen können. Diese Dissertation beschreibt die systematische Untersuchung großer und nicht-flacher interaktiver Oberflächen und analysiert ihr Potential für die Interaktion während der Fahrt. Dazu wurden für jede Charakteristik verschiedene Prototypen entwickelt und in Testumgebungen entsprechend ihres Reifegrads evaluiert. Auf diese Weise konnten subjektives Nutzerfeedback und objektive Daten erhoben, und die Effekte auf Fahr- und Blickverhalten sowie Nutzbarkeit untersucht werden. Diese Dissertation leistet den Beitrag einer Analyse der Entwicklung von interaktiven Oberflächen im Automobilbereich. Weiterhin werden die Aspekte Größe und Form untersucht, um mit ihrer Hilfe die Interaktion im Vergleich zu herkömmlichen Touchscreens zu verbessern. Die durchgeführten Studien belegen, dass große Flächen neue und verbesserte Bedienmöglichkeiten bieten können. Außerdem zeigt sich ein positiver Effekt auf die visuelle Ablenkung, wenn zusätzliches statisches, haptisches Feedback durch nicht-flache Oberflächen bereitgestellt wird. Zusammenfassend zeigen verschiedene, untereinander kombinierbare Interaktionskonzepte das Potential interaktiver Oberflächen für den automotiven Einsatz. Zudem können die Ergebnisse auch in anderen Bereichen Anwendung finden, in denen visuelle Aufmerksamkeit für andere Aufgaben benötigt wird

Model-Augmented Haptic Telemanipulation: Concept, Retrospective Overview, and Current Use Cases

Certain telerobotic applications, including telerobotics in space, pose particularly demanding challenges to both technology and humans. Traditional bilateral telemanipulation approaches often cannot be used in such applications due to technical and physical limitations such as long and varying delays, packet loss, and limited bandwidth, as well as high reliability, precision, and task duration requirements. In order to close this gap, we research model-augmented haptic telemanipulation (MATM) that uses two kinds of models: a remote model that enables shared autonomous functionality of the teleoperated robot, and a local model that aims to generate assistive augmented haptic feedback for the human operator. Several technological methods that form the backbone of the MATM approach have already been successfully demonstrated in accomplished telerobotic space missions. On this basis, we have applied our approach in more recent research to applications in the fields of orbital robotics, telesurgery, caregiving, and telenavigation. In the course of this work, we have advanced specific aspects of the approach that were of particular importance for each respective application, especially shared autonomy, and haptic augmentation. This overview paper discusses the MATM approach in detail, presents the latest research results of the various technologies encompassed within this approach, provides a retrospective of DLR's telerobotic space missions, demonstrates the broad application potential of MATM based on the aforementioned use cases, and outlines lessons learned and open challenges

Musical Haptics

Haptic Musical Instruments; Haptic Psychophysics; Interface Design and Evaluation; User Experience; Musical Performanc

Haptic Media Scenes

The aim of this thesis is to apply new media phenomenological and enactive embodied cognition approaches to explain the role of haptic sensitivity and communication in personal computer environments for productivity. Prior theory has given little attention to the role of haptic senses in influencing cognitive processes, and do not frame the richness of haptic communication in interaction design—as haptic interactivity in HCI has historically tended to be designed and analyzed from a perspective on communication as transmissions, sending and receiving haptic signals. The haptic sense may not only mediate contact confirmation and affirmation, but also rich semiotic and affective messages—yet this is a strong contrast between this inherent ability of haptic perception, and current day support for such haptic communication interfaces. I therefore ask: How do the haptic senses (touch and proprioception) impact our cognitive faculty when mediated through digital and sensor technologies? How may these insights be employed in interface design to facilitate rich haptic communication? To answer these questions, I use theoretical close readings that embrace two research fields, new media phenomenology and enactive embodied cognition. The theoretical discussion is supported by neuroscientific evidence, and tested empirically through case studies centered on digital art. I use these insights to develop the concept of the haptic figura, an analytical tool to frame the communicative qualities of haptic media. The concept gauges rich machine- mediated haptic interactivity and communication in systems with a material solution supporting active haptic perception, and the mediation of semiotic and affective messages that are understood and felt. As such the concept may function as a design tool for developers, but also for media critics evaluating haptic media. The tool is used to frame a discussion on opportunities and shortcomings of haptic interfaces for productivity, differentiating between media systems for the hand and the full body. The significance of this investigation is demonstrating that haptic communication is an underutilized element in personal computer environments for productivity and providing an analytical framework for a more nuanced understanding of haptic communication as enabling the mediation of a range of semiotic and affective messages, beyond notification and confirmation interactivity

Interdisciplinary Insights for Digital Touch Communication

Communication is increasingly moving beyond ‘ways of seeing’ to ‘ways of feeling’. This Open Access book provides social design insights and implications for HCI research and design exploring digitally mediated touch communication. It offers a socially orientated map to help navigate the complex social landscape of digitally mediated touch for communication: from everyday touch-screens, tangibles, wearables, haptics for virtual reality, to the tactile internet of skin. Drawing on literature reviews, new case-study vignettes, and exemplars of digital touch, the book examines the major social debates provoked by digital touch, and investigates social themes central to the communicative potential and societal consequences of digital touch: · Communication environments, capacities and practices · Norms associations and expectations · Presence, absence and connection · Social imaginaries of digital touch · Digital touch ethics and values The book concludes with a discussion of the significance of social understanding and methods in the context of Interdisciplinary collaborations to explore touch, towards the design of digital touch communication, ‘ways of feeling’, that are useable, appropriate, ethical and socially aware