GlobalFestival: Evaluating Real World Interaction on a Spherical Display

Spherical displays present compelling opportunities for interaction in public spaces. However, there is little research into how touch interaction should control a spherical surface or how these displays are used in real world settings. This paper presents an in the wild deployment of an application for a spherical display called GlobalFestival that utilises two different touch interaction techniques. The first version of the application allows users to spin and tilt content on the display, while the second version only allows spinning the content. During the 4-day deployment, we collected overhead video data and on-display interaction logs. The analysis brings together quantitative and qualitative methods to understand how users approach and move around the display, how on screen interaction compares in the two versions of the application, and how the display supports social interaction given its novel form factor

Conception d’un Dispositif pour Interagir avec des Données Multidimensionnelles : Disco

National audienceThis paper presents the design of a new device, DISCO. In addition to the traditionnal mouse capabilities, DISCO offers multiple degrees of freedom suitable for multidimensioannl data manipulation. We present various usage scenarios and explore the handling of this device through two studies. First we observe the user’s hand posture on three versions of Disco with different form factors. Then we study the capabilities and limitations related to physical translations, rotations (yaw) and tilt (pitch, roll) on two versions of Disco according to three hand postures. Based on the results, we propose design guidelines to create interaction techniques that take benefit of the degrees of freedom of the device to interact with multidimensional data.En s’inspirant de travaux fondateurs proposant des souris à multiples degrés de liberté, cet article présente la conception d’un nouveau dispositif d’interaction basé sur le principe du culbuto : Disco. Nous présentons divers scénarii d’usage et explorons la manipulation de ce dispositif au travers de deux études. D’abord nous observons la prise en main de trois versions de Disco avec différents facteurs de forme. Ensuite nous étudions les capacités et limites liées à la translation, rotation (yaw) ou inclinaison (pitch, roll) physique de deux versions de Disco selon trois prises en main différentes. A partir des résultats nous proposons des guides de conception afin de créer des techniques d’interaction qui exploitent au mieux les différents degrés de liberté du dispositif pour interagir avec des données multidimensionnelles

Vuorovaikutteisuus aktiivisuusrannekkeissa ja älykelloissa

Aktiivisuusrannekkeiden ja älykellojen suosio on kasvanut viime vuosien aikana. Markkinoille on tuotu aiempaa tehokkaampia laitteita, jotka yhdistävät useita eri vuorovaikutustapoja keskenään. Vuorovaikutustavat aktiivisuusrannekkeiden ja älykellojen sekä käyttäjän välillä hyödyntävät useita eri modaliteetteja. Tämän tutkielman tarkoituksena on selvittää, minkälaisia laitteita markkinoilla on ja minkälaisia vuorovaikutustapoja ne hyödyntävät. Lisäksi selvitän, minkälaiset vuorovaikutustavat ovat käyttäjien mielestä miellyttävimpiä ja miten niitä on hyödynnetty markkinoilla olevissa laitteissa. Tutkielmassa esitellään myös sellaisia laitteita, joista on tehty prototyyppejä. Lisäksi selvitän, miten näissä prototyypeissä toteutettuja vuorovaikutustapoja voitaisiin hyödyntää tai on jo hyödynnetty markkinoilla olevissa laitteissa

Evaluating the Speed and Accuracy of Touch Input at the Edge of a Table

Tables, desks, and counters are often nearby, motivating their use as interactive surfaces. However, they are typically cluttered with objects. As an alternative, we explore touch input along the 'edge' of table-like surfaces. The performance of tapping, crossing, and dragging is tested along the two ridges and front face of a table edge. Results show top ridge movement time is comparable to the top face when tapping or dragging with the index finger. When crossing, both ridges are at least 11% faster than the top face. Effective width analysis is used to model performance and provide recommended target sizes. Based on observed user behaviour, we explore top and bottom ridge crossing using a "braced" thumb and provide design recommendations with example applications

Practical, appropriate, empirically-validated guidelines for designing educational games

There has recently been a great deal of interest in the potential of computer games to function as innovative educational tools. However, there is very little evidence of games fulfilling that potential. Indeed, the process of merging the disparate goals of education and games design appears problematic, and there are currently no practical guidelines for how to do so in a coherent manner. In this paper, we describe the successful, empirically validated teaching methods developed by behavioural psychologists and point out how they are uniquely suited to take advantage of the benefits that games offer to education. We conclude by proposing some practical steps for designing educational games, based on the techniques of Applied Behaviour Analysis. It is intended that this paper can both focus educational games designers on the features of games that are genuinely useful for education, and also introduce a successful form of teaching that this audience may not yet be familiar with

Multi-touch Detection and Semantic Response on Non-parametric Rear-projection Surfaces

The ability of human beings to physically touch our surroundings has had a profound impact on our daily lives. Young children learn to explore their world by touch; likewise, many simulation and training applications benefit from natural touch interactivity. As a result, modern interfaces supporting touch input are ubiquitous. Typically, such interfaces are implemented on integrated touch-display surfaces with simple geometry that can be mathematically parameterized, such as planar surfaces and spheres; for more complicated non-parametric surfaces, such parameterizations are not available. In this dissertation, we introduce a method for generalizable optical multi-touch detection and semantic response on uninstrumented non-parametric rear-projection surfaces using an infrared-light-based multi-camera multi-projector platform. In this paradigm, touch input allows users to manipulate complex virtual 3D content that is registered to and displayed on a physical 3D object. Detected touches trigger responses with specific semantic meaning in the context of the virtual content, such as animations or audio responses. The broad problem of touch detection and response can be decomposed into three major components: determining if a touch has occurred, determining where a detected touch has occurred, and determining how to respond to a detected touch. Our fundamental contribution is the design and implementation of a relational lookup table architecture that addresses these challenges through the encoding of coordinate relationships among the cameras, the projectors, the physical surface, and the virtual content. Detecting the presence of touch input primarily involves distinguishing between touches (actual contact events) and hovers (near-contact proximity events). We present and evaluate two algorithms for touch detection and localization utilizing the lookup table architecture. One of the algorithms, a bounded plane sweep, is additionally able to estimate hover-surface distances, which we explore for interactions above surfaces. The proposed method is designed to operate with low latency and to be generalizable. We demonstrate touch-based interactions on several physical parametric and non-parametric surfaces, and we evaluate both system accuracy and the accuracy of typical users in touching desired targets on these surfaces. In a formative human-subject study, we examine how touch interactions are used in the context of healthcare and present an exploratory application of this method in patient simulation. A second study highlights the advantages of touch input on content-matched physical surfaces achieved by the proposed approach, such as decreases in induced cognitive load, increases in system usability, and increases in user touch performance. In this experiment, novice users were nearly as accurate when touching targets on a 3D head-shaped surface as when touching targets on a flat surface, and their self-perception of their accuracy was higher

Digital fabrication of custom interactive objects with rich materials

As ubiquitous computing is becoming reality, people interact with an increasing number of computer interfaces embedded in physical objects. Today, interaction with those objects largely relies on integrated touchscreens. In contrast, humans are capable of rich interaction with physical objects and their materials through sensory feedback and dexterous manipulation skills. However, developing physical user interfaces that offer versatile interaction and leverage these capabilities is challenging. It requires novel technologies for prototyping interfaces with custom interactivity that support rich materials of everyday objects. Moreover, such technologies need to be accessible to empower a wide audience of researchers, makers, and users. This thesis investigates digital fabrication as a key technology to address these challenges. It contributes four novel design and fabrication approaches for interactive objects with rich materials. The contributions enable easy, accessible, and versatile design and fabrication of interactive objects with custom stretchability, input and output on complex geometries and diverse materials, tactile output on 3D-object geometries, and capabilities of changing their shape and material properties. Together, the contributions of this thesis advance the fields of digital fabrication, rapid prototyping, and ubiquitous computing towards the bigger goal of exploring interactive objects with rich materials as a new generation of physical interfaces.Computer werden zunehmend in Geräten integriert, mit welchen Menschen im Alltag interagieren. Heutzutage basiert diese Interaktion weitgehend auf Touchscreens. Im Kontrast dazu steht die reichhaltige Interaktion mit physischen Objekten und Materialien durch sensorisches Feedback und geschickte Manipulation. Interfaces zu entwerfen, die diese Fähigkeiten nutzen, ist allerdings problematisch. Hierfür sind Technologien zum Prototyping neuer Interfaces mit benutzerdefinierter Interaktivität und Kompatibilität mit vielfältigen Materialien erforderlich. Zudem sollten solche Technologien zugänglich sein, um ein breites Publikum zu erreichen. Diese Dissertation erforscht die digitale Fabrikation als Schlüsseltechnologie, um diese Probleme zu adressieren. Sie trägt vier neue Design- und Fabrikationsansätze für das Prototyping interaktiver Objekte mit reichhaltigen Materialien bei. Diese ermöglichen einfaches, zugängliches und vielseitiges Design und Fabrikation von interaktiven Objekten mit individueller Dehnbarkeit, Ein- und Ausgabe auf komplexen Geometrien und vielfältigen Materialien, taktiler Ausgabe auf 3D-Objektgeometrien und der Fähigkeit ihre Form und Materialeigenschaften zu ändern. Insgesamt trägt diese Dissertation zum Fortschritt der Bereiche der digitalen Fabrikation, des Rapid Prototyping und des Ubiquitous Computing in Richtung des größeren Ziels, der Exploration interaktiver Objekte mit reichhaltigen Materialien als eine neue Generation von physischen Interfaces, bei

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

Grasp-sensitive surfaces

Grasping objects with our hands allows us to skillfully move and manipulate them. Hand-held tools further extend our capabilities by adapting precision, power, and shape of our hands to the task at hand. Some of these tools, such as mobile phones or computer mice, already incorporate information processing capabilities. Many other tools may be augmented with small, energy-efficient digital sensors and processors. This allows for graspable objects to learn about the user grasping them - and supporting the user's goals. For example, the way we grasp a mobile phone might indicate whether we want to take a photo or call a friend with it - and thus serve as a shortcut to that action. A power drill might sense whether the user is grasping it firmly enough and refuse to turn on if this is not the case. And a computer mouse could distinguish between intentional and unintentional movement and ignore the latter. This dissertation gives an overview of grasp sensing for human-computer interaction, focusing on technologies for building grasp-sensitive surfaces and challenges in designing grasp-sensitive user interfaces. It comprises three major contributions: a comprehensive review of existing research on human grasping and grasp sensing, a detailed description of three novel prototyping tools for grasp-sensitive surfaces, and a framework for analyzing and designing grasp interaction: For nearly a century, scientists have analyzed human grasping. My literature review gives an overview of definitions, classifications, and models of human grasping. A small number of studies have investigated grasping in everyday situations. They found a much greater diversity of grasps than described by existing taxonomies. This diversity makes it difficult to directly associate certain grasps with users' goals. In order to structure related work and own research, I formalize a generic workflow for grasp sensing. It comprises *capturing* of sensor values, *identifying* the associated grasp, and *interpreting* the meaning of the grasp. A comprehensive overview of related work shows that implementation of grasp-sensitive surfaces is still hard, researchers often are not aware of related work from other disciplines, and intuitive grasp interaction has not yet received much attention. In order to address the first issue, I developed three novel sensor technologies designed for grasp-sensitive surfaces. These mitigate one or more limitations of traditional sensing techniques: **HandSense** uses four strategically positioned capacitive sensors for detecting and classifying grasp patterns on mobile phones. The use of custom-built high-resolution sensors allows detecting proximity and avoids the need to cover the whole device surface with sensors. User tests showed a recognition rate of 81%, comparable to that of a system with 72 binary sensors. **FlyEye** uses optical fiber bundles connected to a camera for detecting touch and proximity on arbitrarily shaped surfaces. It allows rapid prototyping of touch- and grasp-sensitive objects and requires only very limited electronics knowledge. For FlyEye I developed a *relative calibration* algorithm that allows determining the locations of groups of sensors whose arrangement is not known. **TDRtouch** extends Time Domain Reflectometry (TDR), a technique traditionally used for inspecting cable faults, for touch and grasp sensing. TDRtouch is able to locate touches along a wire, allowing designers to rapidly prototype and implement modular, extremely thin, and flexible grasp-sensitive surfaces. I summarize how these technologies cater to different requirements and significantly expand the design space for grasp-sensitive objects. Furthermore, I discuss challenges for making sense of raw grasp information and categorize interactions. Traditional application scenarios for grasp sensing use only the grasp sensor's data, and only for mode-switching. I argue that data from grasp sensors is part of the general usage context and should be only used in combination with other context information. For analyzing and discussing the possible meanings of grasp types, I created the GRASP model. It describes five categories of influencing factors that determine how we grasp an object: *Goal* -- what we want to do with the object, *Relationship* -- what we know and feel about the object we want to grasp, *Anatomy* -- hand shape and learned movement patterns, *Setting* -- surrounding and environmental conditions, and *Properties* -- texture, shape, weight, and other intrinsics of the object I conclude the dissertation with a discussion of upcoming challenges in grasp sensing and grasp interaction, and provide suggestions for implementing robust and usable grasp interaction.Die Fähigkeit, Gegenstände mit unseren Händen zu greifen, erlaubt uns, diese vielfältig zu manipulieren. Werkzeuge erweitern unsere Fähigkeiten noch, indem sie Genauigkeit, Kraft und Form unserer Hände an die Aufgabe anpassen. Digitale Werkzeuge, beispielsweise Mobiltelefone oder Computermäuse, erlauben uns auch, die Fähigkeiten unseres Gehirns und unserer Sinnesorgane zu erweitern. Diese Geräte verfügen bereits über Sensoren und Recheneinheiten. Aber auch viele andere Werkzeuge und Objekte lassen sich mit winzigen, effizienten Sensoren und Recheneinheiten erweitern. Dies erlaubt greifbaren Objekten, mehr über den Benutzer zu erfahren, der sie greift - und ermöglicht es, ihn bei der Erreichung seines Ziels zu unterstützen. Zum Beispiel könnte die Art und Weise, in der wir ein Mobiltelefon halten, verraten, ob wir ein Foto aufnehmen oder einen Freund anrufen wollen - und damit als Shortcut für diese Aktionen dienen. Eine Bohrmaschine könnte erkennen, ob der Benutzer sie auch wirklich sicher hält und den Dienst verweigern, falls dem nicht so ist. Und eine Computermaus könnte zwischen absichtlichen und unabsichtlichen Mausbewegungen unterscheiden und letztere ignorieren. Diese Dissertation gibt einen Überblick über Grifferkennung (*grasp sensing*) für die Mensch-Maschine-Interaktion, mit einem Fokus auf Technologien zur Implementierung griffempfindlicher Oberflächen und auf Herausforderungen beim Design griffempfindlicher Benutzerschnittstellen. Sie umfasst drei primäre Beiträge zum wissenschaftlichen Forschungsstand: einen umfassenden Überblick über die bisherige Forschung zu menschlichem Greifen und Grifferkennung, eine detaillierte Beschreibung dreier neuer Prototyping-Werkzeuge für griffempfindliche Oberflächen und ein Framework für Analyse und Design von griff-basierter Interaktion (*grasp interaction*). Seit nahezu einem Jahrhundert erforschen Wissenschaftler menschliches Greifen. Mein Überblick über den Forschungsstand beschreibt Definitionen, Klassifikationen und Modelle menschlichen Greifens. In einigen wenigen Studien wurde bisher Greifen in alltäglichen Situationen untersucht. Diese fanden eine deutlich größere Diversität in den Griffmuster als in existierenden Taxonomien beschreibbar. Diese Diversität erschwert es, bestimmten Griffmustern eine Absicht des Benutzers zuzuordnen. Um verwandte Arbeiten und eigene Forschungsergebnisse zu strukturieren, formalisiere ich einen allgemeinen Ablauf der Grifferkennung. Dieser besteht aus dem *Erfassen* von Sensorwerten, der *Identifizierung* der damit verknüpften Griffe und der *Interpretation* der Bedeutung des Griffes. In einem umfassenden Überblick über verwandte Arbeiten zeige ich, dass die Implementierung von griffempfindlichen Oberflächen immer noch ein herausforderndes Problem ist, dass Forscher regelmäßig keine Ahnung von verwandten Arbeiten in benachbarten Forschungsfeldern haben, und dass intuitive Griffinteraktion bislang wenig Aufmerksamkeit erhalten hat. Um das erstgenannte Problem zu lösen, habe ich drei neuartige Sensortechniken für griffempfindliche Oberflächen entwickelt. Diese mindern jeweils eine oder mehrere Schwächen traditioneller Sensortechniken: **HandSense** verwendet vier strategisch positionierte kapazitive Sensoren um Griffmuster zu erkennen. Durch die Verwendung von selbst entwickelten, hochauflösenden Sensoren ist es möglich, schon die Annäherung an das Objekt zu erkennen. Außerdem muss nicht die komplette Oberfläche des Objekts mit Sensoren bedeckt werden. Benutzertests ergaben eine Erkennungsrate, die vergleichbar mit einem System mit 72 binären Sensoren ist. **FlyEye** verwendet Lichtwellenleiterbündel, die an eine Kamera angeschlossen werden, um Annäherung und Berührung auf beliebig geformten Oberflächen zu erkennen. Es ermöglicht auch Designern mit begrenzter Elektronikerfahrung das Rapid Prototyping von berührungs- und griffempfindlichen Objekten. Für FlyEye entwickelte ich einen *relative-calibration*-Algorithmus, der verwendet werden kann um Gruppen von Sensoren, deren Anordnung unbekannt ist, semi-automatisch anzuordnen. **TDRtouch** erweitert Time Domain Reflectometry (TDR), eine Technik die üblicherweise zur Analyse von Kabelbeschädigungen eingesetzt wird. TDRtouch erlaubt es, Berührungen entlang eines Drahtes zu lokalisieren. Dies ermöglicht es, schnell modulare, extrem dünne und flexible griffempfindliche Oberflächen zu entwickeln. Ich beschreibe, wie diese Techniken verschiedene Anforderungen erfüllen und den *design space* für griffempfindliche Objekte deutlich erweitern. Desweiteren bespreche ich die Herausforderungen beim Verstehen von Griffinformationen und stelle eine Einteilung von Interaktionsmöglichkeiten vor. Bisherige Anwendungsbeispiele für die Grifferkennung nutzen nur Daten der Griffsensoren und beschränken sich auf Moduswechsel. Ich argumentiere, dass diese Sensordaten Teil des allgemeinen Benutzungskontexts sind und nur in Kombination mit anderer Kontextinformation verwendet werden sollten. Um die möglichen Bedeutungen von Griffarten analysieren und diskutieren zu können, entwickelte ich das GRASP-Modell. Dieses beschreibt fünf Kategorien von Einflussfaktoren, die bestimmen wie wir ein Objekt greifen: *Goal* -- das Ziel, das wir mit dem Griff erreichen wollen, *Relationship* -- das Verhältnis zum Objekt, *Anatomy* -- Handform und Bewegungsmuster, *Setting* -- Umgebungsfaktoren und *Properties* -- Eigenschaften des Objekts, wie Oberflächenbeschaffenheit, Form oder Gewicht. Ich schließe mit einer Besprechung neuer Herausforderungen bei der Grifferkennung und Griffinteraktion und mache Vorschläge zur Entwicklung von zuverlässiger und benutzbarer Griffinteraktion

Design and Implementation of an Interactive Surface System with Controllable Shape and Softness

「平面的で硬い」という従来のディスプレイの物理的制約は、ユーザが3次元的な形状を有するデータを扱う場合や触覚的な情報を有するデータと対話する場合に様々な制限を与えている. また, 平面的なディスプレイ上で複雑な立体形状を閲覧・モデリングするためには, 頻繁な視点移動や複雑な頂点操作等を伴うGUI操作が必要である. このような問題を解決するため, 砂, 粘土のような非平面的・柔軟な素材をサーフェスに取り入れて, 従来のディスプレイにできない異なるインタラクションを可能にした研究が行われていたが, 一つのデバイスで異なる物理性質を表現できるディスプレイはあまり研究されていない.本研究は細かなパーティクルと気圧操作による硬さ制御技術に着目し, 硬度可変ディスプレイの実装を行った. 硬さ制御によって, 軟らかいときに形状の変形や, 用途に応じて形状を維持することもできる.このディスプレイの可能性を探るため, 硬さ制御を利用したモデリングアプリケーションを開発した. このアプリケーションでは, モデリング操作に応じて, 適切な硬さを選択する事ができ, モデルが完成した時にディスプレイを硬化し形状を維持させることが可能である.また, 深度カメラを用いることで, タッチ入力による彩色が可能になり, 作成したモデルをスキャンし, CADデータとして保存することもできる. さらに, 3Dプリンターで出力することも可能にした.このシステムは、従来のモデリング操作をより直感的する事ができるが, システム単独で形状を生成することができない. そこで, 本研究では粒子運搬技術を用いて, ディスプレイの形状アクチュエーション手法も提案する. この手法では, モデルの大まかな形状を生成することで, ユーザは形状の細部を自由にカスタマイズすることができる. この手法は, 硬さ制御技術と同じくパーティクルと空気アクチュエーションを用いているため, 低コストかつシンプルなシステムで実現することができる.電気通信大学201