Der folgende Artikel befasst sich mit der Nutzung von iBeacons als Bluetooth Low Energy Lokalisierungshilfsmittel fürAndroid-Geräten. Nach einer kurzen Einführung in die grundsätzliche Funktionsweise von iBeacons werden Installationsanleitungen sowie Codebeispiele zur Verwendung von iBeacons mittels Estimote-SDK und AltBeacon bereitgestellt. 

Begriff iBeacons

Der Begriff iBeacon wurde von Apple 2013 eingeführt und steht als Markenname für ein auf Bluetooth Low Energy (BLE) bzw. Bluetooth 4.0 basierendes Produkt, das z.B. zur Indoor-Navigation genutzt werden kann. Hierbei stellt das iBeacon einen Sender dar, der in kontinuierlichen Zeitabständen Daten an entsprechende Empfangsgeräte (Smartphone, Tablet, …) sendet. Diese Daten können mittels einer speziellen App genutzt werden, um beispielsweise die eigene Position zu ermitteln. Ein iBeacon zeichnet sich durch seine lange Laufzeit und vergleichsweise hohen Reichweite aus. Die Technologie wird von verschiedenen Herstellern angeboten, wobei die im Weiteren aufgeführten Tests und Beispiele unter Verwendung von Estimote-iBeacons durchgeführt wurden.

Schematische Darstellung zu iBeacons ¹

Nutzung

Im folgenden Abschnitt werden die Vorraussetzungen für die Nutzung sowie die wesentlichen Daten und Begriffe, die für die Arbeit mit iBeacons relevant sind, aufgeführt.

Voraussetzung

Die Nutzung von iBeacons kann nur unter bestimmten Voraussetzungen erfolgen. Das jeweilige Mobile Device muss BLE / Bluetooth 4.0 unterstützen, was somit Geräte ab iOS7 und Android 4.3 umfasst.

Entsprechende Bibliotheken werden für IOS von Apple bereitgestellt. Android-Entwickler müssen hingegen auf Bibliotheken der jeweiligen Hersteller zurückgreifen, da Google keine offiziellen zur Verfügung stellt.

Daten eines iBeacons

Die Daten, die ein iBeacons sendet, sind im Folgenden Beispielhaft aufgeführt.

• UUID: B9407F30-F5F8-466E-AFF9-25556B57FE6D
• Minor: 1
• Major: 2
• RSSI: -55
• measuredPower: 62

Die nachfolgende Abbildung stellt die Funktion der jeweiligen Werte schematisch dar:

iBeacons Major, Minor und RSSI

Ein beispielhafter Anwendungsfall ist die Kennzeichnung von Bereichen in einem Unternehmen mit mehreren Standorten. So würde jedes iBeacon des Unternehmens mit der gleichen UUID initialisiert werden. Jeder Standort erhält einen entsprechenden Major-Wert und ein eine Abteilung an einem Standort einen Minor-Wert. Unternehmen X verwendet also die UUID „B9407F30-F5F8-466E-AFF9-25556B57FE6D“ und Standort A und B jeweils die Major-Werte  „1“ bzw. „2“. Die Abteilung „I“ und „J“ werden jeweils mit den Minor „1“ und „2“ verknüpft. So ist nun Abteilung I an Standort B des Unternehmens X mit den entsprechenden Werten(UUID: „B9407F30-F5F8-466E-AFF9-25556B57FE6D“, Major: „2“, Minor: „1“) eindeutig identifizierbar. Die Distanz zu einem iBeacon lässt sich aus den Werten RSSI und measuredPower berechnen

Monitoring, Ranging und Region

Die Begriffe Monitoring und Ranging beschreiben die zwei Kommunikationsweisen zwischen iBeacons und Empfangsgeräten. Eine Region ist ein Bereich, der sich durch festgelegte Werte (UUID, Major und Minor) definiert. Eine Region umfasst je nach Initialisierung ein bis beliebig viele iBeacons.

Beim Monitoring wird überprüft, ob ein bestimmter Bereich (Region) betreten oder verlassen wurde. Hierbei wird in zeitlichen Abständen getrackt, ob bzw. ob keine iBeacons einer Region empfangen werden; dementsprechend können Programmabschnitte aufgerufen werden. Monitoring ist speziell für Hintergrundprozesse geeignet, da nur beim Eintreten der zuvor erwähnten Ereignisse ein Aufruf entsprechender Methoden erfolgt.

Im Gegensatz zum Monitoring handelt es sich beim Ranging um einen kontinuierlichen Aufruf von entsprechenden Methoden, da dauerhaft eine Aktualisierung der empfangenen iBeacons erfolgt. Ranging eignet sich daher für Vordergrundprozesse, in denen eine Aktualisierung der entsprechenden Daten (z.B. Distanz zum iBeacon) erforderlich ist.

Verwendung unter Android

Wie zu Beginn dieses Beitrags erwähnt, müssen bei für Android-Anwendung die SDKs der jeweiligen Hersteller verwendet werden, z.B. das von Estimote. Alternativ dazu wird mit dem OpenSource-Projekt AltBeacon ein entsprechendes SDK zur allgemein gültigen Nutzung bereitgestellt, das weiter unten ebenfalls betrachtet wird.

Estimote

Eine Beispielanwendung, die Monitoring und Ranging verwendet, ist im Folgenden dokumentiert.

Zunächst muss die estimote-sdk-preview.jar in das /libs Verzeichniss des Projekts kopiert werden. Im build.gradle File muss nun folgende Abhängigkeit hinzugefügt werden:

 dependencies {
   compile files('libs/estimote-sdk-preview.jar')
 }

Folgende Zeilen müssen im Manifest (AndroidManifest.xml) ergänzt werden:

<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />

Anschließend muss der Service in der selben Datei deklariert werden. Dies geschieht innerhalb des Application Tags.

<service android:name="com.estimote.sdk.service.BeaconService" android:exported="false" />

Nun wird eine neue Activity erstellt und eine neue Region erzeugt, die alle Estimote-iBeacons umfasst. Außerdem wird ein BeaconManager erzeugt:

private static final String ESTIMOTE_PROXIMITY_UUID = "B9407F30-F5F8-466E-AFF9-25556B57FE6D";
private static final Region ALL_ESTIMOTE_BEACONS = new Region("regionId",ESTIMOTE_PROXIMITY_UUID, null, null);
private BeaconManager beaconManager = new BeaconManager(this);

Als nächstes wird in der onStart()-Methode der BeaconManager mit dem Service verbunden und je nach Bedarf das Ranging bzw. Monitoring gestartet.

@Override
protected void onStart() {
  super.onStart();
  beaconManager.connect(new BeaconManager.ServiceReadyCallback() {
    @Override public void onServiceReady() {
      try {
        beaconManager.startRanging(ALL_ESTIMOTE_BEACONS);
      } catch (RemoteException e) {
      }
    }
  });
}

Nun kann ein entsprechender Listener erzeugt und dem BeaconManager zugewiesen werden:

beaconManager.setRangingListener(new BeaconManager.RangingListener() {
  @Override public void onBeaconsDiscovered(Region region, List<Beacon> beacons) {
    System.out.println(beacons);
  }
});

AltBeacon

Radius-Networks stellt mit AltBeacon eine gut dokumentierte Open-Source Lösung zu Apples iBeacons zur Verfügung. Standardmäßig erkennt die Bibliothek nur iBeacons, die nach dem AltBeacon Standard spezifiziert sind. Zur Interaktion mit z.B. iBeacons von Estimote oder anderer Hersteller muss der enthaltene BeaconParser ² verwendet werden. Beispiele zur Verwendung der Bibliothek können auf der entsprechenden GitHub-Seite eingesehen werden.

Vergleich der Frameworks

Die Konfiguration des Estimote-SDK ³ ist im Gegensatz zur Alternative AltBeacon einfacher, jedoch nur auf die entsprechenden iBeacons ausgelegt, sodass für den Einsatz anderer Hardware zusätzliche Bibliotheken eingebunden werden müssen. Zudem fehlen Methoden zur Entfernungsbestimmung, sodass die Berechnung selbst durchgeführt werden muss.

AltBeacon zeichnet sich durch seine Flexibilität und guten Dokumentation aus, jedoch muss zunächst der entsprechende BeaconParser erzeugt werden (siehe oben).

Probleme der Technologie

Die RSSI-Werte variieren sehr stark. Zum einen wird das empfangene Signal durch die Haltung des Device (Tablet, Smartphone) beeinträchtigt und zum anderen ist die Position des jeweiligen iBeacons entscheidend. Positioniert man dieses beispielsweise zwischen Regalen, so leidet das Signal je nach Position des Empfängers.

Aufgrund der Ungenauigkeit des Signals, sollten mehrere iBeacons möglichst mit größerem Abstand eingesetzt werden, um mögliche Störungen oder Überscheidungen der Signale zu vermeiden.

Fazit

Die Verwendung von iBeacons unter Android ist mit den entsprechenden Frameworks, die von den Herstellern bereitgestellt werden, mit geringem Aufwand möglich. Jedoch umfasst der Funktionsumfang der SDKs, die in diesem Beispiel zum Einsatz gekommen sind, nicht den der iOS-Bibliotheken.

Die Technologie könnte beispielsweise für die Kennzeichnung von bestimmten Bereichen in Gebäuden verwendet werden, sofern die iBeacons bzw. die Bereiche einen ausreichenden Abstand zu einander haben. Eine zufriedenstellende Indoor-Navigation ist jedoch nur schwer umsetzbar, da die Signale bisher zu störanfällig sind.

Mit dem elderly interaction & service assitent (elisa) entsteht im EU-Forschungsprojekt SI-Screen ein Tablet-Computer, der für die individuellen Bedürfnisse von älteren Menschen zugeschnitten ist. Um die Touch-Genauigkeit der älteren Generation auf Tablets zu messen, wurde eine Testapplikation für einen Multi-Directional Tapping Task nach ISO 9241-9 Standard angefertigt und in einem Pilottest mit vier Senioren evaluiert. In diesem Beitrag stellen wir die Testapplikation und erste Ergebnisse aus dem Pilottest mit vier verschiedenen Android Tablet-Computern vor. Über begleitende Interviews wurden die technische Vorkenntnisse der Teilnehmer und der Anspruch an Displaygröße, Formgebung und Material-Eigenschaften in Fragebögen festgehalten.

Motivation

Im Projekt SI-Screen besteht eine Herausforderung in der Wahl der optimalen Displaygröße, Gewicht, Form, Materialen und technischen Merkmale von Tablet-Computer für ältere Menschen. Darüber hinaus muss die Mindestgröße von berührbaren grafischen Elementen auf dem Multi-Touch-Display bestimmt werden, bei denen ältere Nutzer eine hohe Erkennungsrate (über 70 Prozent) erzielen. Um neben den subjektiven Eindrücken der Probanden die Genauigkeit der Touch-Bedienung zu messen und die Mindestgröße der Element auf Tablets mit unterschiedlicher Displaygröße zu bestimmen, wurde eine eigene Android Test-Applikation entwickelt. In den nachfolgenden Abschnitten wird der implementierte Multi-Directional Tapping Task (MDTT) nach ISO 9241-9 Standard vorgestellt und die Ergebnisse aus dem Pilottest präsentiert.

Evaluationsdurchführung

Ziel des Pilottests war die Test-Anwendung und den zugehörigen Fragebogen auf deren Korrektheit und Vollständigkeit zu prüfen. Infolgedessen beschränkte sich der Test auf vier Probanden. In den folgenden Abschnitten stellen wir die Teilnehmer, die Wahl der Tablet-Computer und den MDDT-Ergnomie-Test nach ISO 9241 Standard Teil 9 vor.

Teilnehmer des Pilottests

Am Pilottest nahmen insgesamt zwei ältere Damen und zwei ältere Herren aus Deutschland teil. Das durchschnittliche Alter der vier Teilnehmer Betrug 63,5 Jahre. Nach Überarbeitung der Test-Software und der Fragen wird der Tablet-Test im Rahmen des SI-Screen-Projektes mit 15 älteren Menschen in Deutschland, sowie 15 älteren Probanden in Spanien wiederholt und die Ergebnisse gegenübergestellt.

ISO 9241-9 Tablet Test ¹

Interview mit älteren Teilnehmerin ¹

Tablet-Computer im Pilottest

Bei der Vorauswahl der Tablet-Computer für den Pilottest wurde darauf geachtet, Endgeräte mit möglichst großen Unterschieden im Hinblick auf ihre physikalischen Merkmale zu wählen. Dabei kamen ausschließlich Android Tablets zum Einsatz, da der spätere Prototyp des elisa Tablets ebenfalls aus Tablet-Komponenten auf Android-Basis (Android Tablet Kits) gefertigt wird. Der Vorteil gegenüber einer Software-Lösung ist, dass die Anforderungen älterer Menschen auch gegenüber der Hardware-Benutzerschnittstelle berücksichtigen werden können.

HTC Flyer ²

Motorola Xoom ³

Sony Tablet P ⁴

Sony Tablet S ⁵

Nach eingehender Analyse der auf dem Markt verfügbaren Tablet-Computer (Stand 08.12.2011) fiel die Wahl auf das Motorola Xoom, Sony Tablet S, Sony Tablet P und das HTC Flyer. Diese unterscheiden sich in ihrer physischen Gesamtgröße, Displaygröße, Gewicht, Verarbeitung und Formgebung. Weiterführende Informationen zur Analyse der Tablet-Devices sind im Artikel Moderne Android Tablet-Devices im Vergleich einsehbar.

ISO 9241-9: Multi-Directional Tapping Task

Um die Ergebnisse der Touch-Eingabe auf unterschiedlichen Tablet-Computern testen zu können wurde der MDTT-Test herangezogen, der als Ergonomie-Test im „ISO 9241 Standard Teil 9: Anforderungen an Eingabegeräte – außer Tastaturen“ beschrieben ist. Eine detaillierte Übersicht zur Evaluation nach ISO 9241-9 bietet der Artikel Evaluation von Zeigegeräten nach ISO 9241-9.

Multi-Directional Tapping Test ¹

Wie die Abbildung zeigt, mussten die Probanden im MDTT-Test mehrere auf einem Kreis angeordnete Elemente in einer vorbestimmten Reihenfolge anwählen. Wurde ein Element erfolgreich angewählt, ist anschließend das gegenüberliegende Element anzuwählen. Während des Tests wurde die Genauigkeit bei der Berührung der Elemente sowie die Zeit für das Zurücklegen der Wegstrecke zwischen zwei Elementen gemessen. Die Größe der Elemente (W) wird durch den Schwierigkeitsindex (ID) und den Durchmesser des äußeren Kreises (D) nach Fitt’s law berechnet:

Nachdem für das Android-Betriebssystem bislang keine Software verfügbar ist, die den MDTT durchführen kann, wurde eine eigene Test-Anwendung für Android Tablet-Computer angefertigt. Die Test-Applikation bestimmt den Durchmesser des äußeren Kreises (D) über die kürzere Seite des jeweiligen Tablet-Displays mit Abstand zum Display-Rand.

Für jedes Tablet wurden insgesamt 12 MDTT-Tests aus einer Kombination von 4 Schwierigkeitsindizes (2.5 = sehr leicht, 3.0 = leicht, 3.5 = schwer,  4.0 = sehr schwer) und drei Wiederholungen nach Zufallsprinzip ausgewählt. In jedem Test wurden 11 Kreis-Elemente dargestellt, deren Größe (W) nach Fitts‘ law über den Durchmesser (D) und dem zufällig gewählten Schwierigkeitsindex (ID) berechnet wurden. Die Tests waren zufällig verteilt, um einen Lerneffekt bei den Probanden zu vermeiden. Der Test begann stets an einer festen Position und endet nach 11 Zügen mit dem letzten Kreis-Element.

Die Schwierigkeitsindex in den vier Schwierigkeitsstufen von 2.5 bis 4.0 entspricht auf einem 7″-Touchscreen einer Element-Größe von ~13,6 mm (ID=2.5) bis ~4,2 mm (ID=4.0). Auf einem Tablet von 10,1″ beträgt die Element-Größe jeweils ~21,7 mm (ID=2.5) bis ~6,6 mm (ID=4.0). Mit dem Grenzwerttest der Schwierigkeitsstufe 4.o konnte festgestellt werden, ob ältere Teilnehmer in der Lage sind, sehr kleine Größen anzuwählen und welche Genauigkeit dabei erzielt wird. Die Liste aller Element-Größen sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Ermittlung der Fehlerrate

Jede Berührung des Display durch den Probanden wurde von der MDTT-Test-Anwendung aufgezeichnet. Neben der Position auf dem Bildschirm wurde insbesondere der Zeitpunkt der Berührung, die Abweichung vom Mittelpunkt des anzuwählenden Kreis-Elements und der Schwierigkeitsindex festgehalten. Eine Berührung außerhalb des anzuwählenden Elements führte zu einer Wiederholung an der selben Position.

Die Fehlerrate (Error Rate, ER) wurde anschließend aus der Anzahl der Berührungen pro Test (N) und der Anzahl der anzuwählenden Kreis-Elemente geteilt durch die Anzahl der Kreise-Elemente ermittelt.

Fragebogen

Zu Beginn des Pilottests wurde mit Hilfe von sechs Fragen die Technikaffinität der Probanden festgestellt, um später die Interview- und Messergebnisse von Personen mit unterschiedlichem Erfahrungsgrad vergleichen zu können. Hierzu kamen Fragen zur Erfahrungen mit Touchscreen-Geräten, wie zum Beispiel Navigationsgeräte in Autos, Fahrkartenautomaten, oder auch Tablet-Computer zum Einsatz.

Anschließend wurden die Teilnehmer gebeten, die Tests auf einem der vier verschiedenen Android-Tablets durchzuführen und direkt im Anschluss die subjektiven Eindrücke vom jeweiligen Gerät nach den Tests im Fragebogen festzuhalten. Zu jedem Gerät waren die nachfolgenden neun Aussagen auf einer 5er-Likert-Skala zu bewerten:

1. Die Bedienung macht Spaß.
2. Die Bedienung ist sehr genau.
3. Die Bedienung hat mich körperlich ermüdet.
4. Die Bildschirmgröße ist zu klein.
5. Das Gehäuse hat eine sehr hohe Qualität.
6. Das Bedienen mit dem Finger war sehr angenehm.
7. Ich musste mich beim Bedienen sehr konzentrieren.
8. Das Gewicht des Tablets ist zu schwer.
9. Das Tablet war insgesamt sehr leicht zu bedienen.

Nach Durchführung der Tests auf allen vier Geräten bildeten die Teilnehmer zusätzlich eine Rangreihe der bevorzugten drei Geräte entsprechend ihres Gesamteindrucks bei der Bedienung. Abschließend durfte jeder Proband ergänzende Kommentare im Fragebogen abgeben.

Diskussion der Ergebnisse

In der Evaluation der Testergebnisse wurden die aufgezeichneten Daten der Test-Applikation, die zugehörigen Fragebögen der Probanden sowie eigene Beobachtungsnotizen und Videoaufzeichnungen herangezogen. Die Ergebnisse der Tests können den nachfolgenden Abschnitten entnommen werden.

Messungen zur Touch-Genauigkeit

Die nachfolgende Tabelle zeigt für den jeweiligen Schwierigkeitsindex die durchschnittliche Trefferquote aller vier Tablet-Computer, welche durch die vier Probanden in jeweils 48 Tests mit drei Wiederholungen ermittelt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der logarithmisch ermittelten Element-Größe die Fehlerquote mit steigendem Schwierigkeitsgrad exponentiell abnimmt. Weiterer Einflussfaktor ist die Berührungsempfindlichkeit der kapazitiven oder resistiven Touchscreens, insbesondere bei sehr kleinen Elementen.

Wie die zweite Tabelle zeigt, muss bei der Trefferquote pro Schwierigkeitsindex berücksichtigt werden, dass die älteren Teilnehmer auf dem HTC Flyer eine signifikant hohe Fehlerquote erzielt haben, was den Gesamtwert zusätzlich beeinflusst. Dem gegenüber haben die anderen Tablet-Geräte eine durchschnittliche Fehlerquote von ca. 24 %.

Weibliche Probanden hatten mit durchschnittlich ca. 15 % eine niedrigere Fehlerquote als männliche Probanden mit ca. 41 %. Die Abweichung von ca. 25 % ist vermutlich auf die unterschiedlichen Fingerlängen-Verhältnisse, Trockenheit und faltige Fingerkuppen zurückzuführen.

Erkenntnisse aus den Fragebögen

Die folgenden Abschnitte fassen die Erkennisse zusammen, die auf Basis der subjektiven Meinungen der älteren Teilnehmer nach den Tests abgeleitet werden konnten. Über Netzdiagramme werden ausgewählte Antworten zu den jeweiligen Tablet-Computer im Test gegenübergestellt. Die Antworten sind im Uhrzeigersinn nach Displaygröße angeordnet. Aus Vergleichbarkeitsgründen wurden die bereits oben vorgestellten Statements dabei so umcodiert, dass ein höherer Skalenwert einer besseren Eigenschaft entspricht.

Technikaffinität

Während eine Dame und ein Herr fast keine Erfahrung im Umgang mit Computern oder Geräten mit Touch-Oberfläche angaben, erwies sich eine Dame fortgeschrittene Computer-Nutzerin und ein Herr berichtete von Erfahrung mit verschiedenen Tablet-Computern.

Spaß bei der Bedienung

Netzdiagramm: Spaß bei der Bedienung ¹

Das Diagramm zeigt, dass für die vier Testteilnehmer bei zunehmender Bildschirmgröße, der Spaß bei der Bedienung ansteigt. Dieses Ergebnis scheint nachvollziehbar, da  bei kleinen Display-Größen eine hohe Fehlerquote aufgezeichnet wurde, die bei zunehmender Display-Größe exponentiell gesunken ist. Eine bereits angedeutete Ursache dürfte die Berührungsempfindlichkeit und Technologie der Touchscreens sein. Je kleiner der Bildschirm ist, desto weniger genau kann die exakte Position der Berührung erkannt werden. Infolgedessen sinkt der Spaß bei der Bedienung des Gerätes, wenn die Eingabe mehrmals wiederholt werden muss.

Genauigkeit der Berührungserkennung

Netzdiagramm: Genauigkeit der Berührungserkennung ¹

Die Genauigkeit der Erkennung durch den Touchscreen der Tablet-Geräte wurde von den älteren Teilnehmern als durchschnittlich gut eingeschätzt. In der Auswertung erhält das HTC Flyer allerdings die niedrigste Wertung. Auch für das Sony Tablet P vergeben die Probanden eine negative Einstufung der Erkennungsgenauigkeit, obwohl die Messergebnisse auf eine niedrigere Fehlerquote gegenüber dem HTC Flyer aufzeigen.

Ermüdungsfaktor

Netzdiagramm: (Geringer) Ermüdungsfaktor ¹

Nach Aussage der Probanden sind nach  jedem Tablet-Test keine oder lediglich geringe körperlichen Ermüdungserscheinungen bei der Nutzung der Tablets aufgetreten, obwohl die älteren Teilnehmer die Geräte während der Tests durchgehend in der Hand halten mussten. Den Kommentaren der Teilnehmer zufolge wären sie bereit, auch zeitlich längere Tests durchzuführen.

Bildschirmgröße

Netzdiagramm: Bildschirmgröße ¹

In der Abbildung  ist erkennbar, dass das Sony Tablet P mit seinen beiden 5,5-Zoll-Displays von allen Teilnehmern als zu klein eingestuft wurde, obwohl die physische Gesamtfläche des Sony Tablet P größer ist als die des HTC Flyer ist. Die Testteilnehmer deuteten an, dass sie die Trennung der Bildschirme in der Mitte als störend empfinden. Ein Teilnehmer bemerkte, dass die geteilten Display-Flächen für ihn einen Kontext-Wechsel verursachen und er nicht die Bildinhalte als Ganzes wahrnehmen würde.

Das Display des HTC Flyers wurde von der Mehrheit als eher zu klein eingestuft. Dem gegenüber wurden im Durchschnitt die Bildschirme des Motorola Xoom und des Sony Tablet S als gut bewertet. Einzelne Teilnehmer können sich für das elisa-Tablet auch noch größere Displays vorstellen.

Qualität der Tablet-Gehäuses

Netzdiagramm: Qualität des Tablet-Gehäuses ¹

Die Testpersonen vergaben für alle Geräte eine hohe, jedoch keine sehr hohe Wertung für die Qualität. Dieses Ergebnis sollte vor dem Hintergrund betrachtet werden, dass drei der vier Personen vor dem Pilottest noch keine Erfahrung mit Tablet-Geräten hatten. Infolgedessen erfüllen die Probanden nicht die Voraussetzungen einen objektiven Vergleich zu anderen verfügbaren Tablet-Computern herzustellen. Die Angaben beschränken sich folglich auf den relativen Vergleich zwischen den verwendeten vier Geräten im Test.

Komfort der Touchscreen-Bedienung

Netzdiagramm: Fingerbedienung ¹

Analog zum Spaß bei der Bedienung verhält sich die Frage, ob die Bedienung mit den Fingern angenehm war. Das Netzdiagramm ist weitestgehend identisch. Der Ausschlag fällt beim HTC Flyer etwas geringer und beim Motorola Xoom etwas größer aus. Infolgedessen wird das Xoom Tablet von den Teilnehmern als sehr angenehm in der Bedienung eingestuft.  Ein möglicher Einfluss auf diese Angabe dürfte die geringe Fehlerquote haben.

Konzentrationsfaktor

Netzdiagramm: (Geringer) Konzentrationsfaktor ¹

Ähnlich verhält es sich mit den Angaben zur Konzentration bei den Tests. Insgesamt waren in den Fragebögen der Wert für die benötigte Konzentration bei den Tests durchgehend niedrig. Nur bei Tablet-Computern mit kleineren Displays, dem Sony Tablet P und dem HTC Flyer gaben die Probanden einen leicht höheren Konzentrationsbedarf an.

Tablet-Gewicht

Netzdiagramm: Tablet-Gewicht ¹

Das Diagramm verdeutlicht eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen und empfundenen Gewicht der Tablet-Computer.  Die beiden Sony Tablets wurden weder als zu schwer noch als zu leicht bewertet und liegen gegenüber den anderen Tablets im Mittelfeld. Das Xoom Tablet wurde von allen älteren Teilnehmern als zu schwer eingestuft und knapp danach folgt bereits das über 300 Gramm leichtere HTC Flyer.

Möglichen Einfluss auf die Beurteilung des Gewichts könnte zum Einen die Gesamtgröße des Geräts zusammen mit dem Rahmen haben. Zum Anderen besteht der Rahmen des Xoom Tablets und des HTC Flyers überwiegend aus Metall. Dem gegenüber besteht das Gehäuse des Sony S und P aus Kunststoff.

Gesamteindruck

Auf Basis der durchgeführten Rangreihenbildung durch die Testteilnehmer belegen das Motorola Xoom den ersten, das Sony Tablet S den zweiten,  das HTC Flyer den dritten und das Sony Tablet P den vierten Platz.

Den Probanden zufolge überzeugt das Motorola Xoom durch seine Bedienbarkeit, die Qualität, der Oberfläche und der Helligkeit. Dem Gegenüber wird das Sony Tablet S für seine Bedienbarkeit, das angeschnittene Gehäuse mit breitem Gehäuserand und dem relativ leichten Gewicht bei großer Display-Größe gelobt.

Netzdiagramm: Zusammenfassende Übersicht ¹

Zusammenfassung und Ausblick

Aus den Ergebnissen der Pilottest konnten bereits sehr interessante Erkenntnisse gewonnen werden, die beim groß angelegten Test mit insgesamt 30 Probanden in Deutschland und Spanien verifiziert werden müssen. In erster Linie lassen die Ergebnisse aus den Messungen und Fragebögen eine klare Tendenz für Tablet-Computer mit großem Bildschirm erkennen. Dabei sollte allerdings berücksichtigt werden, dass trotz großem Display das Gewicht in einem annehmbaren Verhältnis zur Bildschirmgröße stehen sollte. Bei den vier getesteten Geräten bieten das Motorola Xoom und das Sony Tablet S den besten Kompromiss zwischen Größe und Gewicht. Darüber hinaus hatte das eingesetzte Material Einfluss auf das subjektive Empfinden bezüglich des Gewichts. Zwar wurde ein Tablet-Rahmen aus Metall als höherwertiger eingestuft, jedoch wurde das Gewicht von Plastik-Gehäusen als leichter empfunden.

Die Messungen der Fehlerquote der vier Tablets zeigt, dass für eine hohe Erkennung der Touch-Eingabe durch Senioren eine Mindestgröße von ca. 9-10 mm für die visuellen Interaktionselemente gewählt werden sollte. Andernfalls kann das einen negativen Einfluss auf den Spaß bei der Bedienung haben.

Nicht nur aus den aufgezeichneten Messwerten , sondern auch aus den Fragebögen der Probanden lässt sich das Motorola Xoom als Favorit herausstellen. Für das Tablet wurde mehrfach der erste Platz vergeben. Knapp danach folgt das Sony Tablet S auf dem zweiten Platz. Interessanterweise unterscheidet sich die Platzvergabe je nach Geschlecht. Während Männer eindeutig das Motorola Xoom bevorzugen, vergaben Frauen dem etwas kleineren und leichteren Sony Tablet S die Bestnoten.

Im Rahmen der Tests des SI-Screen Projekts in Spanien und Deutschland werden einige Messergebnisse und Beobachtungen näher beleuchtet werden; insbesondere, ob Frauen und Männer unterschiedliche Präferenzen und Anforderungen an Tablet Computer haben. Dabei wird nicht nur die subjektive Wahrnehmung der Probanden verglichen, sondern auch auf die geschlechtsspezifischen Unterschiede bei den Fingern geachtet.

Auffällig ist, dass die Finger älterer Herren eher breit und groß sind. Die Finger von älteren Damen sind dagegen eher schmal. Dieser Umstand kann Einfluss auf die Präzision der Bedienung haben.  Ein weiterer Einflussfaktor wäre auch die Veränderung der Struktur und Feuchtigkeitsaufnahme der Fingerkuppen  bei älteren Generationen ⁶.

Unabhängig davon planen wir, die Ergebnisse aus den Tests mit älteren Menschen denen von jüngeren Leuten gegenüber zu stellen. Ziel ist eine Analyse der altersbedingten Auswirkungen auf die Tests.

Danksagung

Wir bedanken uns herzlich bei den vier älteren Testkandidaten für das rege Interesse und die Teilnahme am Pilottest. Ein weiteres Dankeschön an Florian Ott, Benjamin Prost, Tobias Haugg und Britta Meyer für die Unterstützung bei der Vor- und Nachbereitung, sowie der Durchführung des Pilottests an der Universität der Bundeswehr München.

Dieser Beitrag steht im Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt SI-Screen, das mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung, und Forschung (Förderkennzeichen 16SV3982), sowie durch das Europäische AAL Joint Programm (AAL-2009-2-088) gefördert wird. Das Vorhaben wird von der Innovationsmanufaktur GmbH (ehemals SportKreativWerkstatt GmbH) koordiniert und gemeinsam mit der Universität der Bundeswehr München realisiert. Weiterführende Informationen sind verfügbar unter http://www.si-screen.eu.

Der vorliegende Artikel stellt Windows 8, insbesondere die Neuerungen im Touch-Bereich vor. Windows 8 ist der Nachfolger von Windows 7 und wird derzeit von Microsoft entwickelt. Besonderes Merkmal des neuen Betriebssystems ist die Fokussierung auf eine Bedienung mit Touchscreens. Dazu wurde eigens die neue Oberfläche „Metro“ gestaltet. Weiterhin wurde auch die Technologie für das Ansprechen von Touchscreens optimiert und viele weitere Verbesserungen eingeführt. Im Folgenden werden die wichtigsten Neuerungen vorgestellt.

Demo

Das folgende Video demonstriert sehr gut die Neuerungen von Windows 8 und gibt einen guten Einblick in die Bedienbarkeit:

http://www.youtube.com/watch?v=p92QfWOw88I&feature=player_embedded

Metro-Oberfläche

Die Metro-Oberfläche wurde für Windows 8 neu entwickelt und soll eine komfortable Bedienung per Touchscreen ermöglichen. Sie ist an die von Windows Phone bekannte Oberfläche angelehnt. Alle Menüs sind über Gesten aufrufbar, Programme können über sogenannte Kacheln („Tiles“) gestartet werden. Zu der neuen Oberfläche gehören auch erneuerte Anmelde- und Sperrbildschirme. Viele Menüs, wie beispielsweise die Anzeige für WLAN-Netzwerke, wurden an das neue Design angepasst. Besonders auffällig ist die „Lebendigkeit“ der Oberfläche, erzeugt durch die vielfältigen Animationen. So aktualisieren beispielsweise die Kacheln für Wetter, Nachrichten und Börse in regelmäßigen Abständen ihre Inhalte. Auch die Interaktion mit den Schaltflächen ist ansprechend animiert. Die Oberfläche ist vornehmlich auf die Touch-Bedienung ausgelegt, kann aber auch per Maus gesteuert werden. Hierzu werden zusätzliche Schaltflächen eingeblendet. Microsoft legt großen Wert darauf, dass Programme, die für die Metro-Oberfläche gestaltet werden, bestimmten Richtlinien erfüllen. Hierzu sind viele Tutorials verfügbar.

Ein weiteres Merkmal von Metro ist , dass keine Taskleiste mehr existiert. Multitasking ist natürlich dennoch möglich, denn Applikationen werden nicht mehr geschlossen, sondern laufen im Hintergrund weiter. Per Geste kann zwischen den geöffneten Applikationen gewechselt werden. Diese Funktionalität ist jedoch noch nicht ausgereift, da der Nutzer normalerweise nicht genau weiß, in welcher Reihenfolge sich die Applikationen im Hintergrund befinden. Gleichzeitig ist es möglich, den Bildschirm beliebig aufzuteilen, um mehrere Anwendungen gleichzeitig im Vordergrund zu haben. Der klassische Desktop ist wie alle anderen Anwendungen nur noch eine Kachel, also quasi eine Applikation von Windows. In Metro wurde auf das Startmenü verzichtet und einige Menüs neu gestaltet. Windows 7 Nutzer finden sich hier dennoch schnell zurecht. ¹

Windows 8 Metro Oberfläche

Windows Store Konzept

Ähnlich zum Mac App Store von Apple soll Windows eine einheitlichen Plattform für die elektronische Software-Distribution erhalten. Über diese zentrale Applikationen können Metro-Programme für den PC gesucht, installiert und auf dem aktuellen Stand gehalten werden. Es wird mehrere Kategorien geben, die jeweils beliebtesten Programme werden an präsenter Stelle angezeigt. Nutzer können Programme mit dem bekannten 5-Sterne-Prinzip bewerten. Für Entwickler ist der Windows Store eine wichtige Vertriebs- und Marketingplattform, wobei Microsoft große Flexibilität bei den unterstützten Geschäftsmodellen verspricht. So können sowohl Testversionen und verschiedene Sprachpakete als auch andere „Einkaufsmöglichkeiten“ innerhalb einer Applikation angeboten werden. Der Entwickler kann festlegen, unter welchen rechtlichen Bedingungen das Programm genutzt werden darf. Ähnlich wie bei Apple, will auch Microsoft die Applikationen vor der Veröffentlichung überprüfen. Dazu stellt Microsoft Akzeptanzrichtlinien und das „App Certification Kit“ zur Verfügung. ²

Windows Store

Cloud-Sync mit SkyDrive

SkyDrive ist ein Dienst von Microsoft Windows Live, der es ermöglicht, Dateien online zu speichern. Er ist integraler Bestandteil von Windows 8 und als virtuelle Festplatte erreichbar. Die Synchronisation erfolgt automatisch, die virtuelle Festplatte kann zum Beispiel mit dem Windows Explorer wie gewohnt genutzt werden. Der Zugriff kann zusätzlich auch über einen Browser oder diverse Apps, wie beispielsweise für Windows Phone, erfolgen. Somit hat der Nutzer seine Daten, wie Fotos und Dokumente auch auf Fremdrechnern immer verfügbar und kann diese auch anderen Nutzern freigeben. Die Dateien können wahlweise auch direkt online bearbeitet werden (zum Beispiel mit Office ab Version 2010). Weitere Funktionen werden über die Verknüpfung zu anderen Diensten, wie E-Mail, Adressbuch, Kalender und Messenger, realisiert. ³

Verbesserung der Touch-Interaktion

Wie bereits erwähnt, fokussiert das neue Betriebssystem von Microsoft stärker als seine Vorgänger auf Touch-Bedienung. Hierzu wurden eine Vielzahl kleinerer Verbesserungen durchgeführt. So verspricht Microsoft in einem Blog-Beitrag flüssige und leichtgängige Bedienung sowie eine ausgereifte Touch-Visualisierung. Auch die Korrektur von Fehleingaben wurde wesentlich verbessert. Dafür müssen Geräte, welche für Windows 8 zertifiziert werden, allerdings mindestens fünf Finger gleichzeitig verarbeiten können. Windows 8 selbst kann bis zu zehn Finger separat verarbeiten. Im übrigen wird bei Windows 8 strikt zwischen dem Touch-Modus und dem Maus-Modus unterschieden, wobei hieraus eine jeweils leicht andere Bedienung resultiert.

Windows 8 Touchbefehle

Wesentliche Verbesserungen werden im Folgenden vorgestellt.

„Design for Comfort“-Studie

Um mit Windows 8 ein herausragendes Touch-Erlebnis zu ermöglichen, hat Microsoft eine umfangreiche Studie mit einer frühen Version (BUILD 2011) des Betriebssystems durchgeführt. Der Grundgedanke dabei war, dass nicht jeder Nutzer den Touchscreen vollkommen gleich verwendet. Es wurde eine Versuchsgruppe mit unterschiedlichen repräsentativen Personen erstellt, bei der die Touchscreen-Nutzung in verschiedenen Umgebungen aufgezeichnet wurde. So konnte schon bei der Handhabung der Hardware herausgefunden werden, dass die Nutzer das Gerät sehr unterschiedlich halten und somit einen anderen „Komfortbereich“ haben. Dieser sog. Komfortbereich beschreibt die für die Finger gut erreichbaren Positionen auf den Bildschirm. Hieraus wurden drei Areale für eine günstige Nutzung festgelegt: Die Iconbar links und rechts sowie die aufsplittetete Tastatur am unteren Bildschirmrand. ⁴

Touch Target Locking

Die Korrektur von „Fehleingaben“ auf dem Touchscreen ist in Windows 8 wesentlich besser als in den Vorgängerversionen. Hierzu analysiert Windows einen bestimmten Bereich um die erkannte Fingerposition herum nach vorhandenen Touch-Elementen. So können Funktionen ausgeführt werden, ohne das der Benutzer den entsprechenden Punkt auf dem Touchscreen exakt treffen muss. Im unten gezeigten Beispiel möchte der Nutzer die Größe des Fensters ändern, tippt den Touchscreen aber einige Millimeter vom Fenster entfernt an. Windows 8 erkennt in dem angezeigten Oval das entsprechende Touch-Element und verbindet es mit der eigentlichen Fingerposition. ⁵

Windows 8 Touch Target Locking

Touch-Feedback

Die Visualisierung von Touch-Eingaben wurde unter Windows 8 erheblich verbessert. Alle erkannten Finger werden durch schwarze Punkte mit weißer Umrandung dargestellt. Diese Funktion kann zusätzlich erweitert werden, um auch Touch-Eingaben auf externen Monitoren sichtbar zu machen (siehe Systemsteuerung -> Pen und Touch -> Touch -> Visuelles Feedback auch an externen Monitoren) ⁶.

Das Touch-Feedback in Windows 8

Internet Explorer 10

Der neue Internet Explorer 10 ist bei Windows 8 in zwei Versionen unterteilt. Zum einen gibt es die klassische Desktop-Version, welche über die bekannten Funktionen und Schaltflächen verfügt. Hinzu kommt eine neu gestaltete Metro-Version. Diese ist vor allem auf die Bedienung per Touch-Screen ausgerichtet und bietet eine entsprechend überarbeitete Bedienbarkeit. Doch vor allem in einem Aspekt unterscheiden sich die beiden Varianten: Die Metro-Version wird keine Plugins unterstützen. Somit wird auch kein Adobe Flash im Browser laufen, stattdessen setzt Microsoft vor allem auf HTML5 in Verbindung mit CSS3 und JavaScript. Dafür bietet der neue Internet Explorer einen erweiterten HTML5 Support, wie beispielsweise Drag&Drop, eine File-API, eine eigene Sandbox und eine integrierte Input-Validation. ⁷

Internet Explorer 10

Windows Explorer mit Ribbon

Die bei Office 2007 neu eingeführte Menügliederung mit „Ribbons“ ⁸ wird fester Bestandteil in allen Windows-Programmen. Auch der Explorer wird in Windows 8 über ein Ribbon-Userinterface verfügen. Diese Multifunktionsleiste verbindet die Elemente Menüsteuerung und Symbolleiste miteinander und gliedert zusammengehörige Funktionen in logische Einheiten. Kontextabhängig werden weitere Aufgaben und Informationen angezeigt, beispielsweise wenn ein Bild oder eine Festplatte im Explorerfenster markiert wurde. Darüber hinaus wurde eine überarbeite Dokumentenvorschau integriert. Um die Dateiverwaltung zu optimieren, wurden durch ein in Windows 7 integriertes Feedback-Programm ⁹ die meist genutzten Funktionen ermittelt. Entsprechend der Auswertung der Studio können 85% aller Aktionen nun durch die primäre UI ausgeführt werden, ohne dass sie durch einen Rechtklick oder die Befehlsleiste eingeleitet werden müssen. ¹⁰

Windows 8 Explorer

Near Field Communication Integration

NFC (zu deutsch etwa „Nahfeld-Kommunikation“) ist eine international standardisierte Technologie zur kabel- und kontaktlosen Datenübertragung über kurze Entfernungen. Sie wird neben dem reinen Datenaustausch beispielsweise auch zum bargeldlosen Bezahlen oder für eine Zugangskontrolle eingesetzt. Hauptsächlich kommt die Technik heute in Chip-Karten, wie zum Beispiel Kredit- oder Bahnkarten, vereinzelt aber auch schon in Mobiltelefonen ¹¹, zum Einsatz. Der größte Vorteil gegenüber Wifi oder Bluetooth ist, dass auch passive Geräte / Karten angesprochen werden können. Des Weiteren wird keine Konfiguration benötigt. Durch die physische Nähe der Geräte ist nur ein Tap notwendig, um zwei Geräte miteinander zu verbinden. Windows 8 wird eine API anbieten, welche es erlaubt, URLs aufzurufen, Applikationen zu starten, Links und Fotos zu teilen und Programme miteinander zu verbinden. ¹²

Hyper-V: Die neue Virtualisierung für Windows 8

Unter Virtualisierung versteht man Methoden, die es erlauben, Ressourcen eines Computers für die Ausführung mehrerer Systeme zu nutzen. Micrsosfts Hyper-V Technologie wurde bisher nur für die Server-Varianten von Windows angeboten ¹³. Nun findet das Programm auch Einzug in Windows 8 und kann bereits in der Developer Preview lediglich durch das Hinzufügen von Windows-Funktionen installiert werden. Hyper-V besteht im Wesentlichen aus zwei Bestandteilen: Eine Konsole, in der virtuelle Maschinen konfiguriert werden können und einer Verwaltungsmöglichkeit, um eine Verbindung zu einer (entfernten) Hyper-V-Maschine herzustellen. Theoretisch können so bis zu 384 virtuelle Betriebssysteme gestartet werden. Diese sind voneinander abgeschirmt und können nicht auf die Ressourcen des jeweils anderen Systems zugreifen. Unterstützt werden alle Windowssysteme sowie diverse Linux-Distributionen. Der Nutzer kann beispielsweise parallel mit Linux arbeiten oder eine Test-Instanz von Windows starten. ¹⁴

Das AAL-Forschungsprojekt Social Interaction Screen hat das Ziel die soziale Interaktion älterer Menschen mit ihrer Familie, Freunden und Bekannten aus der näheren Umgebung zu erleichtern und zu mehr realer sozialer Aktivität anzuregen. Vor diesem Hintergrund entsteht das nutzerorientierte soziale Interaktionswerkzeug elisa mit einer innovativen Benutzerschnittstelle für die Interaktion mittels dem Social Web. In diesem Beitrag stellen wir die Vision und die zentralen Konzepte von SI-Screen vor.

Ausgangssituation

Aktuell finden in ganz Europa im Rahmen des AAL Joint Programme umfangreiche Aktivitäten statt, um die Lebensqualität einer zunehmend älter werdenden Gesellschaft durch die Entwicklung neuer Technologien nachhaltig zu sichern. Das Ziel dieser Bemühungen besteht darin, neue Dienstleistungen und Technologien und insbesondere IKT zu entwickeln, um älteren Menschen so lange wie möglich ein selbstbestimmtes, unabhängiges und sozial integriertes Leben in ihren eigenen vier Wänden zu ermöglichen.

Das Ziel des AAL-Projektes SI-Screen ist die soziale Interaktion älterer Menschen mit ihrer Umwelt zu vereinfachen und zu unterstützen. Vor diesem Hintergrund arbeiten zehn europäische Partner an elisa, einem Tablet-Computer dessen Benutzerschnittstelle ganzheitlich auf die Bedürfnisse von Senioren ab Rentenalter ausgelegt ist. Die Interaktion und Kommunikation mit Familie und Freunden erfolgt unter Zuhilfenahme des Social Webs, mit dem Anliegen die soziale Bindung von Senioren zu fördern.

SI-Screen Vision

Die Benutzerschnittstelle von Desktop-Rechnern, Smartphones, Tablets etc. wurde vorwiegend für Personen konzipiert, die mehrere Stunden am Tag mit diesen Geräten arbeiten und den unterschiedlichsten Tätigkeiten nachgehen. Das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten reicht vom Stöbern im Internet über Dokumentenverarbeitung bis hin zur Anwendungsentwicklung.

Social Interaction Screen ¹

Der Nachteil für ältere Menschen besteht darin, dass sie durch die Vielzahl an Möglichkeiten überfordert sein können, insbesondere wenn sie zuvor keine oder nur wenig Erfahrung im Umgang mit Computern besitzen. Bei ihrer gezielten Suche nach Information oder Unterstützungsfunktion können sie beispielsweise die Orientierung verlieren oder die Angst aufkommen versehentlich einen „falschen“ Knopf zu drücken. Unsere Umfragen in Deutschland und Spanien haben ergeben, dass ältere Menschen vorwiegend ein Gerät benötigen, dass sie vorwiegend selbständig, ohne Anleitung und externe Hilfe, bedienen können.

elisa Tablet

Um dieser Anforderung gerecht zu werden gehen wir über die klassische Entwicklung einer Software-Anwendung hinaus. Mit elisa realisieren wir ein Tablet, dessen Möglichkeiten von älteren Menschen begreifbar sind und über dessen Design das Gerät mit einem eindeutigen Zweck verbunden wird. Dabei achten wir insbesondere auf eine moderne ästhetische Formgebung bei der Tablet Hardware, die auch für jüngere Generationen ansprechend ist und nicht als stigmatisierende Betonung des Alters unserer Zielgruppe wahrgenommen wird.

elisa Tablet-Computer ¹

elisa Standfuß ¹

elisa Tragetasche ¹

Elisa unterscheidet sich sowohl im Endgerät als auch im Aufbau der grafischen Oberfläche von Tablets, die aktuell auf dem Markt erhältlich sind. Entgegen dem Trend eine möglichst dünne Display-Fassung aus Glas und Aluminum anzubieten, sehen wir einen breiten Rahmen mit einem Bezug aus Leder vor. Ein breiterer Rahmen verfügt über ausreichend Platz für die Ablage der Hände, ohne dass die Finger die Touch-Oberfläche berühren und versehentlich eine Funktion auslösen können. Ein integrierter Standfuß und Tragegriff sorgen für Stabilität sowohl während der Bedienung am Tisch, als auch für einen sicheren Transport bei der Mitnahme des Tablets.

elisa User Interface

Mit dem elisa UI entsteht eine klar strukturierte grafische Benutzerschnittstelle, die eine nachvollziehbare Navigation und einen konsistente Darstellung und Ablauf für jeden Funktionsbereich vorsieht. Für den ersten elisa Prototypen wurden insgesamt zwei Layout-Varianten konzipiert – das Inhalts-zentrische und das Personen-zentrische Layout.

Beim Inhalts-zentrischen Layout liegt die Betonung auf dem Zugang zu aufbereiteten Inhalten aus dem Web, ausgewählt nach persönlichen Präferenzen. Die in Magazin-Stil dargestellten Inhalte sollen dazu anregen auf lokale Interessengruppen und deren Aktivitäten aufmerksam zu werden, daran aktiv teilzunehmen und Gleichgesinnte dazu einzuladen.

Bei der Personen-zentrischen Gestaltung der elisa UI steht hingegen die soziale Interaktion mit Familie und Freunden im Vordergrund. Mit dem Ziel über aktuelle Geschehnisse von Vertrauten selbst bei großer örtlicher Entfernung auf dem Laufenden zu bleiben und die Möglichkeit zu bieten Personen mit gleichen Interessen zu finden oder verlorene Kontakte wieder herzustellen. Durch die Integration von bestehenden sozialen Netzwerken kann eine Brücke zur jüngeren Generation entstehen.

elisa User Interface ¹

elisa Hauptseite ¹

elisa Artikel ¹

elisa Kalender ¹

elisa Blog ¹

elisa Hauptseite ¹

elisa Profilseite ¹

elisa Kalender ¹

elisa Kontakte ¹

Bei der elisa UI nehmen wir bewusst Abstand von der gegenwärtig dominierenden App-Metapher von Smartphones und Tablets. Unseren Beobachtungen zufolge werden Apps als inkonsistent in ihrem Funktionsumfang und grafischer Gestaltung wahrgenommen. Darüber hinaus setzen die verfügbaren Produkte voraus, dass der Endanwender administrative Aufgaben, wie z. B. die Installation und Konfiguration, selbständig übernehmen kann. Eine weitere Hürde für ältere Menschen ist oftmals die wiederholte Registrierung von Benutzerkonten für jede (Web-)Anwendung, bevor sie in den vollständigen Genuss der jeweiligen Funktionalität kommen.

Tablet Standard: für jeden Funktionsbereich ein Benutzerkonto ¹

In SI-Screen steht der Nutzen und eine freudvolle Bedienung durch ältere Menschen an erster Stelle. Vor diesem Hintergrund haben wir für elisa Konzepte erarbeitet, um die unterschiedlichen Funktionen von Webdiensten über eine einheitliche Benutzerschnittstelle zur Verfügung zu stellen und die notwendigen administrativen Aufgaben zu reduzieren oder zumindest auf ein Person des eigenen Vertrauens übertragen zu können. Idealerweise können ältere Menschen die Vorteile des Social Webs nutzen, ohne selbst eine Mitgliedschaft beim jeweiligen Dienst beantragen zu müssen. Die Einmalanmeldung und Konsolidierung der Inhalte und Funktionalität des Social Webs verwirklichen wir über den sogenannten Social Software Integration Layer (SSIL).

Social Software Integration Layer

Der SSIL ist eine Server-basierte Software-Lösung, die elisa unterstützt mehrere Dienste des Social Webs über eine einheitliche Schnittstelle anzubinden. Zu diesem Zweck verdichtet der SSIL Profil-Informationen, Activity Streams (Status Updates) und Content Streams (Kommentare, Empfehlungen, Photos) von bestehenden SNS ², Social Content Sharing Plattformen ³, Gruppenkalender ⁴ sowie Web Feeds ⁵, Mailing-Listen und persönliche Blogs. Der SSIL verfügt über keine Benutzerschnittstelle, sondern ermöglicht elisa den Bi-Direktionalen Zugriff auf das Social Web.

SI-Screen Vision: eine einheitliche Benutzerschnittstelle ¹

CommunityMashup

Für die Realisierung des SSIL setzen wir auf CommunityMashup, eine Personen-zentrische Mashup-Lösung die an der Forschungsgruppe Kooperationssysteme realisiert wird. CommunityMashup ist eine Service-orientierte Middleware, welche für jeden Endanwender Inhalte aus den verschiedenen SNS bezieht, zu einem einheitlichen Datenstrom (Awareness-Stream) verdichtet und anschliessend den elisa Tablets über eine REST API bereitstellt.

Um etwaige Zugangsbarrieren für technisch unerfahrene Senioren zu senken, wurde CommunityMashup um die Möglichkeit erweitert die Konfiguration von der Inhaltsbereitstellung zu trennen. Auf diese Weise erhalten ältere Menschen den Zugang zum Social Web, während die bereitstellenden Webdienste und deren Konfiguration vom Endanwender verborgen bleiben.

Social Software Integration Layer ⁶

Profile Admin UI

Die Konfiguration der Dienstzugriffe erfolgt über die Profile Admin UI. Mit Hilfe der Profile Admin UI können Vertrauenspersonen mittels Fernzugriff die administrativen Aufgaben für den Endanwender übernehmen. Konkret können Dritte im Bedarfsfall über eine Administrations-Webseite (temporär) dazu berechtigt werden, Benutzerzugänge zu bestehenden oder neuen E-Mail-Konten bzw. Web-Diensten im SSIL zu hinterlegen.

Auf diese Weise können ältere Menschen über ihre Einmalanmeldung auf ihrem elisa Tablet Zugriff auf die unterschiedlichen Dienste erlangen, ohne selbst einen Registrierungsvorgang durchführen zu müssen. Versierte Nutzer können weiterhin die Konfiguration von elisa übernehmen, sind aber ungezwungen und können zumindest einen Teil davon abgeben.

Service Integration

Unabhängig von der Administration können Familienmitglieder und Freunde mit Zugang zu sozialen Netzwerken einem elisa Nutzer Zugriff auf die eigenen Aktivitäten und publizierten Inhalte, wie Fotos oder geteilte Informationen, gewähren. Für Plattformen mit API-Key- oder OAuth-Unterstützung, wie z. B. Facebook oder Google+, ist für den Zugriff von elisa auf diesen Awareness-Stream keine Mitgliedschaft notwendig. Elisa ist bei ausgewählten Webdiensten als Anwendung registriert und mit Erlaubnis eines Mitglieds können Inhalte mit dem jeweiligen elisa Anwender geteilt werden.

Die Integration von Web-Diensten mittels SSIL geht über die Unterstützung von sozialen Netzwerken hinaus. Internetauftritte von lokalen Veranstaltern wie Theater, Museen, Kirchen Vereine oder Verbände, sowie Veröffentlichungen von Zeitungen oder Nachrichtenagenturen können beispielsweise über Web Feeds oder vergleichbare Datenquellen angebunden werden. Alternative Publikationsformen wie Newsletter werden in Zukunft über CommunityMashup ebenfalls unterstützt und können anschliessend abonniert werden.

Zusammenfassung und Ausblick

Das Ziel von SI-Screen ist die Realisierung eines Tablet Computers, der Inhalte und Funktionen über eine einheitliche und freudvolle Benutzerschnittstelle für ältere Menschen bereitstellt und zu sozialer Kommunikation und Aktivitäten im realen Leben anregt. Durch Übertragung der administrativen Vorgänge an Vertrauenspersonen können Senioren in die Vorzüge des Sozialen Webs gelangen, selbst wenn sie keine oder wenig Erfahrung im Umgang mit Computern haben.

Der erste Prototyp, eine klick-bare Demo-Anwendung der elisa UI, wurde im Januar 2012 fertig gestellt. In März und April 2012 wurden Senioren in Spanien und Deutschland zu den Hardware Designs und den beiden Layout-Varianten der grafischen Oberfläche befragt. Das Feedback fliesst in das gegenwärtige Design und Entwicklung des zweiten Prototypen ein. Über einen ISO 9241-9 Ergonomie-Test wird im Mai die Gebrauchstauglichkeit potentieller Tablet Computern evaluiert, deren Komponenten im zweiten Prototypen verarbeitet werden.

Danksagung

Dieser Beitrag steht im Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt SI-Screen, das mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung, und Forschung (Förderkennzeichen 16SV3982), sowie durch das Europäische AAL Joint Programme (AAL-2009-2-088) gefördert wird. Das Vorhaben wird von einem Zusammenschluss aus zehn internationalen Partnern durchgeführt und von der Innovationsmanufaktur GmbH (ehemals SportKreativWerkstatt GmbH) koordiniert. Das Hardware-Design und Prototyping des elisa Produkts wird von Porsche Design Studio entwickelt. Die visuelle Gestaltung des Artikelbildes und der elisa UI erfolgt durch helios.bz. Die Koordination der Produkt- und Systementwicklung sowie die Integration von Social Software obliegt der Universität der Bundeswehr München. Weiterführende Informationen zu SI-Screen sind verfügbar unter http://www.si-screen.eu.

Der vorliegende Artikel ist der zweite Bericht aus der Einführungs-Serie für Multitouch-Entwicklungsumgebungen und stellt die kommerzielle Software GestureWorks vor. Mit diesem Framework können Adobe Flash Applikationen mit Multitouch-Unterstützung erstellt werden, wobei eine breite Palette von Multitouch-Hardware unterstützt wird. Das Spektrum an unterstützten Gesten ist enorm, was sich u.a. auch in der von GestureWorks eingeführten Gesture Markup Language widerspiegelt. Im Folgenden wird eine kurze Einführung in die Plattform gegeben, einige vorgefertigte Beispiele gezeigt sowie ein kleine Anwendung selbst implementiert.

Einführung

• Framework zur Erstellung von Multitouch-Anwendungen mit Adobe Flash
• Unterstützung aller Adobe Flash-Komponenten
• Verwendung der Adobe Flash Rendering Engine
• Implementierung basiert auf Adobe ActionScript
• Anbindung beliebiger Hardware mit Windows 7 oder dem TUIO-Protokoll
• Über 100 verfügbare Gesten, assoziiert mit der Gesture Markup Language

Demo

Um vor der Vorstellung der technischen Details einen ersten Eindruck zu schaffen, demonstriert das folgende Beispielvideo die Funktionalität einer Applikation mit Flickr und Google Maps Integration:

Historie

Das Framework wird seit 2008 von dem US-Unternehmen Ideum Inc. entwickelt und steht derzeit in der Version 3.1 zur Verfügung. Es werden zwei Versionen vertrieben. Zum einen als Standard-Version für $149, welche auf fünf Gesten beschränkt ist und in jeder Anwendung ein Logo enthält, und die unbeschränkte Professional-Version für $349. Außerdem wird eine Demo-Version bereitgestellt, bei der jede Anwendung auf 30 Minuten Laufzeit eingeschränkt ist. Die Version 2 des Frameworks ist als über das Projekt Open Exhibits als Open-Source verfügbar.

Komponenten und Aufbau

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die technischen Eigenschaften sowie bereitgestellten Gesten und Komponenten des Frameworks:

Installation

Bevor die Installation starten kann, muss zunächst auf der Homepage eine Version gekauft werden. Alternativ steht auf der gleichen Seite auch eine Evaluationsversion zur Verfügung.

1. Die Adobe Air Laufzeitumgebung herunterladen und installieren
2. Die heruntergeladene Setup-Datei für GestureWorks ausführen
3. Den Installationsschritten folgen
4. Zum Ende der Installation die Lizenznummer eingeben und bestätigen
5. Nach der Installation öffnet sich der Windows Explorer und zeigt den Installationsordner. In diesem sind die Programm-Bibliotheken enthalten, die benötigt werden, um Multitouch-fähige Anwendungen mit Adobe Flash zu kompilieren. Es ist keine ausführbare Anwendung enthalten!

Installation Schritt 1

Installation Schritt 2

Installation Schritt 3

Installation Schritt 4

Installation Schritt 5

Installationsverzeichnis von GestureWorks

Einrichtung von Adobe Flash

Um Anwendungen auf Basis von Adobe Flash und GestureWorks entwickeln zu können, wird die Entwicklungsumgebung Adobe Flash Professional CS5+ benötigt. Im Folgenden wird erklärt, wie diese Anwendung eingerichtet werden muss, damit Applikationen mit GestureWorks erstellt werden können.

1. Dieses vorbereitete Template herunterladen und entpacken. Es enthält die Ordnerstruktur, welche für jedes neue Projekt benötigt wird.
2. Anlegen eines neuen Adobe AIR Projekts unter „Datei“ -> „Neu“ (Adobe AIR Projekt auswählen)
3. Abspeichern des Projekts unter beliebigem Namen in dem Template-Ordner
4. Neue Adobe ActionScript Klasse anlegen unter „Datei“ -> „Neu“ (ActionScript 3.0 auswählen)
5. Die neue Klasse im „src“-Ordner abspeichern unter dem Name „Main“
6. ActionScript Einstellungen festlegen unter „Datei“ -> „ActionScript Einstellungen
   1. Als Klassenname „Main“ angeben
   2. Neuen Quellpfad „.\src“ erstellen
   3. Bibliothekspfade hinzufügen. Alle GestureWorks-Projekte müssen mit den Bibliotheken „GestureWorksCML.swc“ und „GestureWorksGML.swc“ verknüpft werden. Diese Dateien befinden sich im „lib“-Ordner im Verzeichnis von GestureWorks und müssen mit dem Icon „SWC-Datei hinzufügen“ je als neue Bibliothek eingefügt und aus dem GestureWorks-Ordner (C:\Users\“Name“\GestureWorks3\lib) ausgewählt werden.
7. Veröffentlichungseinstellungen festlegen unter „Datei“ -> „Einstellungen für Veröffentlichungen“
   1. Der Pfad für die Ausgabedatei (.swf) ist „.\bin\Main.swf“
8. Nun kann der eigentliche Inhalt der Applikation implementiert werden. Dazu wird mit „Klassendefinition bearbeiten“ von „Main“ eine neue Klasse für ActionScript erstellt.

Einstellungen für Veröffentlichungen

ActionScript-Einstellungen 1

ActionScript-Einstellungen 2

Klassendefinition bearbeiten

Adobe Flash Professional CS5+

Neues Adobe AIR Projekt

Neue ActionScript Klasse

Mitgelieferte Beispiele

Die Beispielanwendungen für GestureWorks sind nicht in der Installation enthalten, sondern als Tutorial und Download auf der Webseite verfügbar. Die Applikationen sind allesamt einfach gehalten und lassen sich mit der Anleitung auf der Webseite einfach nachvollziehen. Für die weitere Betrachtung werden die Applikationen in zwei Kategorien eingeteilt. Zum einen die Beispiele, welche die grundlegenden Touch-Gesten demonstrieren, und zum anderen erweiterte Anwendungen. Letztere haben einen größeren Funktionsumfang und geben einen Einblick in die reale Entwicklung.

Die derzeit auf der Homepage befindlichen Beispiele sind für die Version 2 von GestureWorks ausgelegt.

Grundlegende Beispiele

Diese Beispielanwendungen dienen vor allem zum Erlernen der grundlegenden Touchgesten. Es werden jeweils nur wenige Geste mit einfachen Objekt kombiniert, um die Funktionalität zu erlernen.

Flick (Swipe)

Drag

Zoom

Move, Rotate, Scale

Tap

Rotate

Erweiterte Beispiele

Anwendungen in dieser Kategorie sind für fortgeschrittene Entwickler geeignet und zeigen wie man gewöhnliche Flash-Inhalte wie beispielsweise Karten oder 3D-Objekte mit Multitouch-Gesten versehen kann.

Google Maps App

Multitouch Flint App

StandingWave2 App

Twitter Touch App

Away3D Touch App

Minimalimplementierung

Eine Anwendung mit GestureWorks zu implementieren ist sehr einfach. Es werden nur zwei Dateien und etwas Quellcode (Adobe ActionScript 3) benötigt. Wie bei den anderen Beispielanwendungen für Multitouch-Frameworks dieser Seite soll die Beispielanwendung Bilder darstellen und mit entsprechenden Gesten (Drag, Scale, Rotate) manipulieren können. Für die Applikation wird zunächst ein neues Flash-Projekt benötigt. Dieses muss, wie bereits oben gezeigt, konfiguriert und mit dem GestureWorks-Framework verknüpft werden. Das Minimal-Beispiel steht ebenfalls als fertiger Download zur Verfügung.

Den eigentlichen Quellcode beinhaltet die „Main.as“-Datei. Diese besteht, wie bei objektorientierten Programmiersprachen üblich aus verschiedenen Bestandteilen. Zunächst werden die Grundfunktionen per Import-Anweisung eingebunden. Im Anschluss wird die Klasse von „Application“ abgeleitet und die benötigten Methoden implementiert. Die Methode „initialize“ enthält den Hauptbestandteil der Anwendung. Im Folgenden der vollständige Code für das Minimal Beispiel:

package{
import com.gestureworks.core.GestureWorks;
import com.gestureworks.core.TouchSprite;
import flash.display.Bitmap;
import flash.display.BitmapData;
import flash.display.Loader;
import flash.events.Event;
import flash.net.URLRequest;

public class Main extends GestureWorks{
	private var loader:Loader;
	private var myDisplay:TouchSprite;

	public function Main():void{
		super();
		key = "KEY HIER EINFUEGEN";
	}

	override protected function gestureworksInit():void{
		trace("GestureWorks has initialized");

		myDisplay = new TouchSprite();
		loader = new Loader();
		myDisplay.x = (stage.stageWidth) / 2;
		myDisplay.y = (stage.stageHeight) / 2;
		myDisplay.scaleX = 0.2;
		myDisplay.scaleY = 0.2;

		myDisplay.gestureTouchInertia = true;
		myDisplay.gestureReleaseInertia = true;
		myDisplay.clusterEvents = true;
		myDisplay.gestureEvents = true;
		myDisplay.transformEvents = true;
		myDisplay.disableNativeTransform = false;

		var gList:Object = new Object;
		gList["pivot"] = true;
		gList["n-drag"] = true;
		gList["n-rotate"] = true;
		gList["n-scale"] = true;
		myDisplay.gestureList = gList;

		loader.contentLoaderInfo.addEventListener(Event.COMPLETE, loaderComplete);
		loader.load(new URLRequest("library/assets/pic.jpg"));

		myDisplay.addChild(loader);
		addChild(myDisplay);
	}

	private function loaderComplete(event:Event):void{
		loader.x = 0 - (loader.width / 2);
		loader.y = 0 - (loader.height / 2);
	}
}}

Out-of-Home Displays werden an unterschiedlichsten öffentlichen Orten immer häufiger für Produkt- und Unternehmenswerbung verwenden. Gleichzeitig steigt das Interesse an Gestensteuerung und anderen modernen Interaktionsmöglichkeiten mit Großbildschirmen durch den Erfolg von Spielekonsolen wie beispielsweise Microsoft Kinect stetig an. Vor diesem Hintergrund liefert der folgende Beitrag zunächst eine kurze Einführung in den Themenbereich „Out-of-Home Displays“ sowie die damit verbundenen Begriffe „Ubiquitous Computing“ und „Pervasive Advertising“. Anschließend werden mögliche Klassifikationskriterien zur Strukturierung  von Out-of-Home Displays erarbeitet und anhand von Beispielen vorgestellt. Am Ende des Artikels erfolgt ein kurzer Ausblick über Nutzungsparadigmen von Out-of-Home Displays, die sich auf die Verbesserung der Informationsversorgung innerhalb von Unternehmen übertragen lassen.

Motivation

Interaktive Großbildschirme und andere Display-Technologien sind mittlerweile allgegenwärtig und werden ständig weiterentwickelt ¹. Geeignete Nutzungskonzepte mit informationellem Mehrwert für die unternehmensinterne Zusammenarbeit fehlen jedoch, obwohl sich die bereits erfolgreich angewendeten Methoden im Bereich Pervasive Advertising z.T. durchaus auf den Unternehmenskontext übertragen werden könnten. Um dies in einem ersten Schritt zu ermöglichen, werden im vorliegenden Artikel verschiedene Konzepte von Out-of-Home Displays vorgestellt und klassifiziert.

Begriffsdefinitionen

Um für die spätere Beschreibung verschiedener Anwendungen eine ausreichende Begriffsbasis zu schaffen, werden im folgenden Kapitel zunächst die Begriffe „Out-of-Home-Displays“ sowie die damit verbundenen Wissenschaftsbereiche  „Ubiquitous Computing“ und „Pervasive Advertising“ kurz vorgestellt.

Out-of-Home Displays

Der Begriff “Out-of-Home-Displays”, resp. “Out-of-Home-Media” stellt eine Erweiterung und Weiterentwicklung des vor allem im angelsächsischen Raums verbreiteten Begriffs der “Outdoor Media” dar.(Stalder, Ursula) ²

Out-of-Home-Displays bezeichnen damit alle digitalen Kommunikationsträger, die außerhalb des eigenen Hauses verwendet werden. Sie beruhen auf gemeinsamen technischen Grundlagen und haben gemeinsame medienspezifische Eigenschaften, z.B. Technologie, Informationsgehalt oder Eingabemöglichkeiten, die unterschiedlich genutzt werden. Es existieren unterschiedliche Anwendungsformen für Out-of-Home Displays. Die meisten Anwendungsgebiete sind vergleichbar mit konventionellen Werbe-, Unterhaltungs- und Informationssystemen, wobei sich vier Bereiche herauskristallisieren:

• Out-of Home-Medien: Infoterminals, Kiosksysteme, etc.
• Bild-Medien: TV, Videoclips, Film, Podcasts, etc.
• Display-Medien: TV, PC, Web, MP3-Player, etc.
• Netzwerk-Medien: Websites, Management-Informationssystemen, etc.

Diese unterschiedlichen Anwendungsgebiete lassen eine Kategorisierung nach verschiedenen konkreten Ausprägungen zu. Ihr Kontext als eigenständige Mediengruppe im medialen, sozialen und räumlichen Umfeld sind dabei die maßgebende Eigenschaft ³.

Ubiquitous Computing

Der Begriff des „Ubiquitous Computing“ ⁴ beschreibt die allgegenwärtige Informationsverarbeitung, die Datenzugriffsmöglichkeit und die Vernetzung des Alltages mit „intelligenten“ Maschinen und Geräten. Interaktivität, Automatisierung und Ubiquität sind die Eigenschaften, die für dieses Prinzip stehen und im Rahmen von E-Commerce-Szenarien und webbasierten Geschäftsprozessen nutzbar gemacht werden können ⁵. Das scheinbare Verschwinden der Technologie ist die mitunter wichtigste Eigenschaft:

The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it.(Weiser, Mark) ⁶

Für dessen Verwirklichung werden drei Teilen benötigt: günstige und leistungsstarke Computer, Software für ubiquitäre Anwendungen und ein Netzwerk, das alles miteinander verbindet. Anhand dieser aufgezählten Punkte fügt sich Pervasive Computing „unsichtbar“ in die Umwelt ein und verändert das Leben der Gesellschaft ⁷. Neue Technologien wie Sensoren, Netzwerke, Verarbeitungs- und Speichereinheiten ermöglichen die drei Kernprinzipen: Automation, Interactivity und Ubiquity ⁸.

Pervasive Advertising

Pervasive Advertising ist eine Zusammenführung der Fachrichtungen Pervasive Computing und Advertising. Advertising beschäftigt sich mit jeglicher Entwicklung von Werbung, um bei potentiellen Kunden Informationen zu vermitteln, Emotionen zu wecken und Reaktionen auszulösen. Neue Erkenntnisse aus der Marktforschung ⁹ argumentieren für das Einbinden von neuen effektiveren und insbesondere ubiquitären Technologien in die Werbung. Aus der Verbindung der beiden Fachrichtungen Advertising und Pervasive (Ubiquitous) Computing geht Pervasive Advertising hervor. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die bestehende Art der Werbung zu verändern. Besonders Personalisierung und das Kreieren eines positiven Verkaufserlebnisses stehen im Vordergrund.

„Pervasive advertising is the use of pervasive computing technologies for advertising purposes.”(Müller et al.) ⁸

Durch die Verbindung mit Ubiquitous Computing bietet Pervasive Advertising im Vergleich zu traditionellen Werbemitteln, wie Plakatwänden oder Litfaßsäulen, fortgeschrittene Darstellungsmöglichkeiten. Pervasive Advertising beschäftigt sich u.a. mit:

• Symmetric Communication: Das Abgeben der Bestimmungsrechte der Werbemittelbetreiber in die Hände der Nutzer; der Kunde erhält bei der Auswahl der Werbung ein Eintscheidungsrecht. ¹⁰
• The Long Tail: Auch Kleinanbietern ist es möglich, durch geringen Einsatz eine effektive und individualisierte Werbekampagne zu starten. ¹¹
• Experiences: Neugier und das Interesse von Personen an neuen, unbekannten Systemen; Die visuellen Eindrücke, das Gefühlte und das daraus Reflektierte sind die drei Ebenen, die Pervasive Advertising anspricht. ¹²
• Personalization and Context Adaptivity: Speichern von Vorlieben und Verhalten von Zielgruppen oder -personen, um den Kontext, in dem eine Werbung steht, besser zu erfassen und für die Darstellung der Werbung berücksichtigen zu können. ⁸
• Audience Measurement: Messung von Reaktionen der Passanten oder Nutzer, um den Erfolg oder Misserfolg einer Werbekampagne in Zahlen und Daten noch exakter beschreiben zu können. ¹³
• Automated Persuasion: Überzeugungskraft von Pervasive Displays, die auf die allgegenwärtige, teilweise unterbewusste Wahrnehmung setzt, um das Verhalten von Passanten zu beeinflussen und Kunden anzulocken. ¹⁴.

Beispiele für Out-of-Home Displays

In der folgenden Kategorisierung werden die verschiedene Beispiele für Out-of-Home Displays entsprechend ihrer Nutzung näher beschrieben und kurz voneinander abgegrenzt.

Produktmedien

Produktmedien zeichnen sich durch Bildschirme mit Information, Werbung und Unterhaltungsangeboten an belebten Plätzen aus.

Carrefour Live, Schweiz

Die Carrefour Market-Kette mit über 1000 Filialen nutzt ein neues Netzwerk von Bildschirmen, das neben Produktnachrichten auch lokale Werbung und allgemeine Unterhaltung bietet ¹⁵.

Carrefour Live, Schweiz ¹⁶

Carrefour Live, Schweiz ¹⁶

BBC Launch Kampagne, New York

Während der BBC Launch Kampagne wurden dramatische Fotografien aus Nachrichtensendungen dargestellt, die das Interesse der amerikanischen Bevölkerung an internationalen Nachrichten stärken sollten. Die Rezipienten konnten mit ihrem Handy über wichtige Fragen abstimmen und haben damit unbewusst ein Stimmungsbild der Bevölkerung zu verschiedenen Themen erzeugt ¹⁷.

BBC Launch Kampagne, New York ¹⁸

BBC Launch Kampagne, New York ¹⁸

Architekturmedien

Architekturmedien werden als Markenrepräsentationen in verschiedenen Größenkategorien eingesetzt. Siesind zum einen ein mediales System zur Markeninszenierung (eingebettet in die Architektur), das im Außenbereich an Gebäudefronten oder kompletten Gebäude angebracht ist und zum anderen eine zukunftsträchtige architektonische Inszenierung einer Marke mit Hilfe moderner Technik und Design, um deren Ansehen zu steigern.

Uniqa Tower, Wien

Die Versicherungsgesellschaft Uniqa repräsentiert über die Fassade des Towers hinweg die Unternehmensphilosophie durch die abstrakten und gegenständlichen Motive ¹⁹. Für die visuelle Gestaltung wurde die gesamte Gebäudeoberfläche von mehr als 7000m², bestehend aus einer zweischaligen Glasfassade, genutzt ²⁰.

Uniqa Tower, Wien ²¹

Uniqa Tower, Wien ²¹

Swarovski Kristallwelten, Wattens

Die Firma Swarovski hat in Wattens, Österreich, eine Fantasiewelt geschaffen, die sich über 8500m² erstreckt und das Motto „The Art of Crystal Fiction“ trägt ²².

Swarovski Kristallwelten, Wattens ²³

Swarovski Kristallwelten, Wattens ²³

Forschungsmedien

Forschungsmedien sind interaktive (beispielsweise gestengesteuerte) Displays, die heute meist noch nicht in öffentlichen Anwendungen genutzt werden, sondern sich in der Entwicklung befinden. Es handelt sich meist um Prototypen, die zur Erforschung und Verbesserung von Gestensteuerung, Fingererkennung, 3D-Koordinaten-Verfolgung oder Multi-User-Nutzbarkeit dienen ²⁴. Potential ist im Spiele-, Unternehmens-, E-Learning- und Simulationssektor vorhanden ²⁵. Die Steuerung erfolgt über Bewegung der Hände und Finger, welche über verschiedene Kamerasysteme eingefangen digitalisiert und umgesetzt werden.

Omnitouch

Das System besteht aus einer Kamera und einem Pico-Projektor, die zusammen überall einen Touchscreen erzeugen können ²⁶.

Omnitouch ²⁷

Omnitouch ²⁷

iPoint Presenter

Mit dem iPoint Presenter, einer Entwicklung des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts, sollt die Mensch-Computer Interaktion, wie sie aus dem Film „Minority Report“ bekannt ist, verwirklicht werden ²⁸. Die Technologie ermöglicht es dem Nutzer, den Computer mittels einfacher Gesten auch ohne direkte Berührung zu bedienen ²⁹.

iPoint Presenter ³⁰

iPoint Presenter ³¹

Kulturell-Informelle Medien

Als viertes Einsatzgebiet existieren kulturell-informelle Medien, die sich durch interaktive Informations- und Orientierungssysteme, sowie digitale künstlerische Gestaltungsmöglichkeiten im öffentlichen Raum abgrenzen lassen.

Spots Facade, Berlin

Die Spots Medienfassade in Berlin besteht aus 1800 Leuchtstoffröhren, die in einer Matrix angeordnet und individuell steuerbar sind. Das Gebäude am Potsdamer Platz ist elf Stockwerke hoch und wurde durch die Glasvorhangfassade zu einem riesigen, 1350m² großen Display ³².

Spots Facade, Berlin ³³

Spots Facade, Berlin ³³

ibex Touchboard, Luzern

Seit dem 01. Januar 2010 ist in der Lobby des Hotels Continental in Luzern das Ibex Touchboard aufgestellt. Das Informations-Tool bietet den hauseigenen Gästen Informationen über das Wetter, aktuelle Nachrichten, lokale Veranstaltungen, Webcam-Übertragungen, z.B. vom Gipfel des nächsten Berges, Kino- und Restauranttipps und vieles mehr ³⁴.

ibex Touchboard, Luzern ³⁵

ibex Touchboard, Luzern ³⁵

Klassifizierung von Out-of-Home Displays

Die verschiedenen Out-of-Home Displays können nach den folgenden Vergleichskriterien klassifiziert werden. Diese Kriterien werden im Anschluss anhand eines Beispiels in einer Klassifizierungstabelle dargestellt.

Vergleichkriterien

• Anzeigetechnologie: Dieses Kriterium gibt die genutzte Displaytechnologie an, basierend auf den Herstellerangaben oder weiterführender Literatur.
• Größe: Als Größe wird bei Bildschirmen die Diagonale in Zoll oder die Maße in Quadratmeter angegeben.
• Betrachtungs- /Benutzungsabstand: Je nach Funktion des Displays gibt es entweder nur einen Betrachtungs- oder aber zusätzlich einen Benutzungsabstand. Diese Abstände sind in vier Zonen eingeteilt: Eine persönliche Interaktions-, eine subtile Interaktions-, eine implizite Interaktions- und eine Außenzone ³⁶.
• Multiuserfähigkeit: Multiuserfähigkeit beschreibt die Eigenschaft eines Displays, mit mehreren Benutzern gleichzeitig zu interagieren ³⁷.
• Nutzung: Die vorgestellten Modelle können entweder interaktiv sein oder zur reinen Darstellung verwendet werden.
• Verwendungszweck: Die Verwendungszwecke beinhalten z.B. Werbung, Informationsversorgung, Aufmerksamkeitserregung oder Markenrepräsentation und sind eng mit der Zuordnung in die jeweilige Kategorie verbunden.
• Informationsgehalt: Dieses Kriterium gibt das Verhältnis von reiner Werbung und Informationen an, z.B. Aktualität von Nachrichten.
• Eingabe: Die Eingabe an Displays kann über fünf Kategorien erfolgen: optisch, haptisch, akustisch, über Peripheriegeräte und Umwelteinflüsse.
• Ausgabe: Im Vergleich zur Eingabe existieren bei der Ausgabe des Displays an Rezipienten vier Kategorien: optisch, haptisch, akustisch und Peripheriegeräte.
• Umgebung: Out-of-Home Displays finden sich quasi überall im öffentlichen Raum ¹. Dieses Kriterium liefert daher eine Einschränkung der genaueren Umgebung, in der das System installiert wurde.
• Kategorie: Die Out-of-Home Displays werden in die im vorherigen Abschnitt vorgestellten Kategorien zugeordnet.

Beispiel: Hauptbahnhof Zürich

Das e-advertising Unternehmen hat im 2. Untergeschoss des Bahnhofs den ersten interaktiven Ad Screen der Schweiz eingerichtet. Auf dem Display wird abwechselnd, im 30 min Takt, Werbung für Coca-Cola und den VW Golf GTI angezeigt. Durch eine neue Softwaretechnik, die von der Vanija GmbH bereitgestellt wurde, soll die Werbung realistischer werden ³⁸.

Hauptbahnhof Zürich ³⁹

Mehrwerte für Unternehmen

Aus den betrachteten Out-of-Home Displays können verschiedene potenzielle Mehrwerte beim Einsatz von Großbildschirmen zur Verbesserung der Informationsversorgung in Unternehmen abgeleitet werden:

• User Attraction und die Nutzung von Mobile Devices wie im Beispiel der BBC Launch Kampagne: Dadurch wird die Attraktivität gesteigert und zur Interaktion mit einem eigenen Gerät, z.B. einem Smartphone angeregt.
• Gestensteuerung als moderne Interaktionsmöglichkeit wie im Beispiel des iPoint Presenter: Durch diese moderne Form der Interaktion kann die Steuerung intuitiver gestaltet und für ein größeres Zielpublikum nutzbar gemacht werden.
• Mehrbenutzerfähigkeit, bzw. die Mehrbetrachterfähigkeit, wodurch mehrere Personen gleichzeitig an einem Display arbeiten können: Das kollaborative Arbeiten kann effektiver und einfacher durchgeführt werden.
• Die Informationsdarstellung auf einem Display: Aus dem Beispiel des iBex Touchboard können geeignete Visualisierungsarten abgeleitet werden, um die benötigten Informationen auf sinnvolle Weise darzustellen. Dadurch kann ein Informationsüberfluss verhindert werden.

Zusammenfassung

Out-of-Home Displays sind mittlerweile allgegenwärtig und werden ständig weiterentwickelt ¹. Geeignete Nutzungskonzepte mit informationellem Mehrwert für Unternehmen fehlen jedoch. Neue Visualisierungs- und Interaktionsmöglichkeiten, z.B. Multi-Touch, Gestensteuerung oder synchron-mehrbenutzerfähige Darstellung finden aktuell fast ausschließlich Anwendung in der Werbe- und Unterhaltungsbranche.

Gestensteuerungsmöglichkeiten werden beispielsweise bereits durch verschiedene Systeme erfolgreich erforscht ^{24 25 40 41}.
Schwerpunktmäßiger Nutzungskontext sind allerdings Unterhaltungssysteme ⁴² , obwohl Gestensteuerung als zukunftsträchtiges Interaktionsverfahren gilt. Out-of-Home-Medien bieten darüber hinaus viele weitere Verwendungsmöglichkeiten ⁴³. Durch Übertragung der Konzepte können Unternehmen die vorhandenen Mehrwerte für sich nutzen, um die unternehmensweite Informationsversorgung  zu verbessern.

Diesbezügliche Ansätze finden sich u.a. hier auf der Plattform im Bereich CommunityMirrors – Interaktiven Großbildschirmen zur Verbesserung der peripheren Informationsversorgung im Unternehmenskontext.

Dieser Artikel stellt den Auftakt einer Serie weiterer Berichte zu „ersten Schritten“ mit aktuell verfügbaren Multitouch-Entwicklungsumgebungen dar. Innerhalb dieser Serie liefert der vorliegene Bericht einen Überblick über die Entwicklung von Multitouch-Anwendungen mit Multitouch for Java (MT4j). Das Framework bietet umfangreiche Funktionalität für das Arbeiten mit Multitouch-Hardware und einfach adaptierbare Konzepte zur Entwicklung eigener Anwendungen. Im Folgenden wird nach einer kurzen Einführung die Einrichtung mit Eclipse erläutert, einige Beispielanwendungen vorgestellt sowie ein Minimal-Beispiel implementiert.

Einführung

• Java-Framework zur Entwicklung von Multitouch-Anwendungen
• Verwendung verschiedener Komponenten (Bilder, Videos, 3D-Objekte)
• Anbindung unterschiedlicher Hardware und Protokolle
• 10 vorhandene Multitouch-Gesten sowie Möglichkeit zur Erstellung von eigenen Gesten
• Performante Darstellung durch OpenGL

Demo

Um vor der Vorstellung der technischen Details einen ersten Eindruck zu schaffen, demonstriert das folgende Beispielvideo die Funktionalität der mitgelieferten Kartenapplikation:

Historie

Das MT4j-Framework wird vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) entwickelt und basiert (wie der Name schon sagt) auf der weit verbreiteten objektorientierten Programmiersprache Java. Im Herbst 2009 wurde das Framework unter Open Source-Lizenz veröffentlicht und wird seitdem durch die OpenSource-Gemeinde weiterentwickelt. Die Multitouch-Plattform übernimmt alle benötigten Aufgaben, wie beispielsweise die Erkennung von Multitouch-Gesten, deren Umsetzung in Events sowie die erforderliche Grafikausgabe. Es bietet eine umfangreiche Bibliothek mit vorgefertigten Grafiken, Gesten und Schriften und ist sehr generisch implementiert, sodass eigene Gesten und Grafiken problemlos hinzugefügt werden können. Das Framework ist prinzipiell kompatibel zu allen Multitouch Geräten, da es die Inputs der Hardware abstrahiert.  Als Grundlage hierfür wird die Anbindung an verschiedene APIs (z.B. TUIO) bereitgestellt, welche die Eingaben des Touchscreens interpretieren. Die Darstellung erfolgt über die Grafikschnittstelle OpenGL, sodass die Anwendungen auf entsprechender Hardware sehr performant sind.

Komponenten und Aufbau

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die technischen Eigenschaften sowie bereitgestellten Gesten und Komponenten des Frameworks:

Installation

Das MT4j Framework steht als quelloffener Download, derzeit in Version 0.95 zur Verfügung und ist bereits als ein Eclipse-Projekt strukturiert.

MT4j läuft derzeit nur mit der 32bit-Variante von Java. Soll ein 64bit System eingesetzt werden, muss trotzdem der 32bit JDK installiert werden. Unter Eclipse muss entsprechend die 32bit Variante von Java zum Ausführen der MT4j Anwendungen ausgewählt werden!

1. Java Development Kit 32bit (gekennzeichnet als x86) herunterladen und installieren
2. Die heruntergeladene ZIP-Datei entpacken (MT4j 0.95 full release)
3. Im Paketexplorer von Eclipse mit Rechtsklick importieren wählen
4. In dem Importfenster ein „bereits existierendes Projekt“ auswählen
5. Den unter 2. entpackten Ordner auswählen und importieren

Import Schritt 2

Import Schritt 3

Import Schritt 1

Eclispe mit MT4j

Mitgelieferte Beispiele

Das MT4j-Paket enthält 19 einfache Beispielanwendungen. Diese sind unterteilt in die Pakete „basic“ und „advanced“ und sind im Ordner „examples“ zu finden. Die Basic Examples dienen zum Verstehen und Testen der grundlegenden Techniken in sehr einfach gehaltenen Applikationen. Die Advanced Examples demonstrieren die Leistungsfähigkeit des Frameworks, indem beispielsweise 3D Modelle verwendet werden. Jede Anwendung befindet sich in einem eigenen Paket. Es ist keine weitere Konfiguration erforderlich, da das Framework alle benötigte Komponenten automatisch sucht und auswählt. Zum Starten ist jeweils eine „Start…Example.java“ Datei hinterlegt, die als „Java Application“ in Eclipse ausgeführt werden kann. Nach dem Start öffnet sich ein neues Fenster innerhalb dessen die Multitouch-Interaktion möglich ist.

Basic-Anwendungen

css

helloworld

javagui

mtgestures

scenes

svgexample

Advanced-Anwendungen

drawing

flickrmt

fluidsimulator

models3d

modestmapsmt

mtShell

physics

puzzle

simpleparticles

space3d

touchtail

water

Minimalimplementierung

Eine Multitouch-Anwendung mit MT4j zu schreiben ist denkbar einfach, da sie nur zwei Klassen (Scene und MTApplication) benötigt. Die folgenden beiden Abschnitte geben einen Überblick über die Implementierung eine einfachen Applikation zur Bildmanipulation. Die Anwendung, die zum Selbsttest ebenfalls als Download verfügbar ist, ermöglicht es, ein Bild anzuzeigen und dieses mit Standard-Multitouch-Gesten zu manipulieren.

Scene

Eine „Scene als erste benötigte Bestandteil der Anwendung muss die abstrakte Klasse „AbstractScene“ erweitern. In dieser Klasse wird festgelegt, welche Komponenten angezeigt werden. Es gibt viele vorgefertigte Elemente, die insbesondere Standard-Multitouch-Gesten bereits beherrschen. Hierzu gehören beispielsweise Grafiken, Textfelder und Rahmen für verschiedene andere Objekte. Für unser Minimalbeispiel benötigen wir folgenden Code für die Scene-Klasse:

package MinimalExample;

import org.mt4j.MTApplication;
import org.mt4j.components.TransformSpace;
import org.mt4j.components.visibleComponents.widgets.MTImage;
import org.mt4j.input.gestureAction.InertiaDragAction;
import org.mt4j.input.inputProcessors.componentProcessors.dragProcessor.DragProcessor;
import org.mt4j.sceneManagement.AbstractScene;
import org.mt4j.util.math.Vector3D;

import processing.core.PImage;

public class PictureScene extends AbstractScene
{
  private String picturePath =  "MinimalExample" + MTApplication.separator + "data" + MTApplication.separator;

  public PictureScene (MTApplication mtApplication, String name)
  {
    super(mtApplication, name);

    MTApplication app = mtApplication;
    PImage img = app.loadImage(picturePath + "pic.jpg");
    MTImage image = new MTImage(img,app);
    image.setUseDirectGL(true);
    image.setPositionGlobal(new Vector3D(400,400,0));
    image.scale(0.2f, 0.2f, 0.2f, image.getCenterPointLocal(), TransformSpace.LOCAL);
    image.addGestureListener(DragProcessor.class, new InertiaDragAction());
    this.getCanvas().addChild(image);
  }

  @Override
  public void init() {}

  @Override
  public void shutDown() {}
}

Datei ist zu beachten, dass sich das entsprechende Bild im Paket „MinimalExample.data“ (gekennzeichnet als „picturePath“) befinden muss, damit es geladen werden kann!

MTApplication

Die „Application“-Klasse dient zum Starten der Anwendung und muss die abstrakte Klasse „MTApplication“ erweitern. Die vorher beschriebene Scene wird lediglich hinzugefügt. Anschließend wird die Anwendung mit dem Methodenaufruf „initialize()“ gestartet. Dazu sind lediglich die Folgenden Codezeilen erforderlich:

package MinimalExample;

import org.mt4j.MTApplication;

public class StartMinimalExample extends MTApplication
{
  private static final long serialVersionUID = 1L;

  public static void main(String args[])
  {
    initialize();
  }

  @Override
  public void startUp()
  {
    this.addScene(new PictureScene(this, "Picture scene"));
  }
}

Der vorliegende Artikel widmet sich dem Vergleich aktueller Outdoor-Touchscreen-Terminals im Hinblick auf die verwendeten Hardware-Komponenten und liefert einen kompakten Marktüberblick inkl. Preisangaben zum Jahreswechsel 2011-2012. Der Markt für interaktive Anzeigesysteme ist klein und insbesondere für Outdoor-Geräte existieren nur wenige Hersteller. Der Artikel wende sich an Firmen, Gemeinden oder öffentlichen Einrichtungen und ermöglicht einen transparenten Überblick. Nachdem der Beitrag im Rahmen einer studentischen Arbeit entstanden ist, verfolgt er keinerlei kommerzielles Interesse.

Einführung

Outdoor-Touchscreen-Terminals werden im öffentlichen oder halböffentlichen Raum eingesetzt. Je nach Aufstellungsort können sich die Einsatzbereiche stark unterscheiden und umfassen beispielsweise:

• Touristeninformation in Städten und Einkaufszentren
• Buchungssystem auf Flüghäfen, Bahnhöfe, Hotels oder in Firmen
• Internet- oder Surf-Terminals
• reine interaktive Werbeflächen

Verglichene Terminals

Im Artikel Outdoor-Touchscreens: Hardware und Komplettsysteme wurden bereits Touchscreen-Produkte inkl. der jeweiligen Hersteller oberflächlich vorgestellt. Darauf basierend folgt in diesem Artikel zunächst eine Übersicht konkreter Produkte und aufbauend auf einigen kurz beschriebenen Vergleichskriterien ¹ eine Gesamtübersicht, in der die unterschiedlichen Geräte einander gegenüber gestellt werden.

Kolembar – Hawk

Kolembar Hawk Terminal 32 ²

Das „Hawk“ Terminal ist ein sehr individuell konfiguriertbares Terminal. Das Gehäuse entscheidet über In- bzw Outdoor-fähigkeit sowie die Größe des Displays. Alle weiteren Hardwarespezifikationen können frei gewählt werden.

Weitere Informationen und Kontaktmöglichkeiten finden sie auf der Produktseite des Hawk beim Hersteller Kolembar.

SOLIDD – K8

SOLIDD K8 42 ⁷

Eine Besonderheit am „K8″ Terminal ist die im Preis enthaltene PC – Einheit zusammen mit der Umsetzung des Touchscreens und der Outdoor-Fähigkeit. Die Firma SOLIDD bietet hierzu ein Touchscreen Kit für verschiedene Displaygrößen und ein Outdoor-Kit an.

Weitere Informationen und Kontaktmöglichkeiten finden sie auf der Produktseite des K8 beim Hersteller SOLIDD.

friendlyway – grande 46

Diese Terminal wird von der Firma friendlyway nach aktuellen Informationen nicht mehr als Outdoor-Terminal produziert und zur Zeit als reines Indoorterminals vertrieben.

friendlyway grande 46

Beim „grande 46″ ist zu beachten, dass es ausschließlich als doppelseitiges Terminal zu erwerben ist. Daher ist der Grundpreis der Basiseinheit und ebenso der Preis der verfügbaren Addons höher. Weiterhin benötigt es zwei PC-Einheiten, um die beiden Displays zu betreiben. Der Preis für das Upgrade auf Multitouch wird entsprechend pro Display (und damit i.d.R. zweimal) fällig.

Weitere Informationen und Kontaktmöglichkeiten finden sie auf der Produktseite des grade 46 beim Hersteller friendlyway.

BV-comOffice – iMotion

BV-com Office Touchscreen imotion 52 ¹⁷

Das iMotion-Terminal gibt es in den größsten Display-Ausführungen von bis zu 70″. Dabei ist es möglich, die Displays auch in doppelseitiger Ausführung und (bis zur Größe von 65″) auch im Querformat einzubinden.

Weitere Informationen und Kontaktmöglichkeiten finden sie auf der Produktseite des imotion beim Hersteller BV-comOffice.

Vergleichskriterien

Neben den grundlegenden Komponenten eines Standard-Outdoor-Terminals wurde dabei insbesondere das Angebot an Peripherie betrachtet.

Basisgerät

Als Standard wurde neben der PC-Einheit ein mind. 32“ größes Single-Touch-Display ausgewählt. Die Bewertung des Basisgeräts basiert auf den im Preis enthaltenen Komponenten sowie den angebotenen Variationsmöglichkeiten.

PC- Einheit

Bei der PC-Einheit wurden die Komponenten der direkt miteinander verglichen. Die Bedürfnisse jeder Anwendung sind sehr unterschiedlich, doch die bisherigen Szenarien stellen keine sehr hohen Hardwareanforderungen. Daher werden von den Herstellern meist recht durchschnittliche Hardwarekomponenten verbaut. Single oder schwache Dual-Core-Prozessoren, Onboard-Grafikkarten, wenig RAM und Festplattenspeicher sind die Regel. Dies ist jedoch für die meisten Anwendungen vollkommen ausreichend. ²²

Touchscreen

Das wichtigste Element der Terminals ist das Touchscreen-Display. Es verbindet Anzeige und Eingabe und ist daher die kritischste Komponente des Terminals. Die verwendeten Technologien sind sehr unterschiedlich und bringen entsprechend unterschiedliche Eigenschaften mit sich. ²³ Gegenüber der Entwicklung bei Smartphones und Tablets ist Multitouch bei Outdoor-Terminals noch nicht zum Standard geworden. Im Vergleich hat unterstützt keines der Geräte Multitouch-Gesten oder mehrere simulane Touch-Punkte. ²⁴

Peripherie

Da das Angebot an optionalen Erweiterungen sehr unterschiedlich ist und einige Firmen erst auf Anfrage bestimmte Geräte verbauen, beschränkt sich der Vergleich auf die Anzahl der angebotenen Komponenten.

Gesamtübersicht

Die folgende Gesamtübersicht zeigt die vorgestellten Vergleichskriterien der vier Terminals im direkten Vergleich.

Terminal. 25	Basisgerät 26	PC- Einheit 27	Touchscreen 28	Peripherie 29	Summe
Kolembar – Hawk					5.570,00 €
Solidd – Infosäule K8					5.285,50 €
friendlyway – grande 46					8.150,00 €
BV-comOffice – imotion					9.620,00 €

Zusammenfassung

Der vorliegende Artikel gibt eine grobe Markübersicht über Outdoor-Touchscreen-Terminals sowie deren Komponenten. Oftmals sind bei heutigen Lösungen nicht die Größe der Touchscreens oder die Leistungsstärke der PC Einheiten entscheidend,  sondern je nach Anwendung und Einsatzgebiet bestimmte Komponenten, die nicht jeder Hersteller anbietet. Im Vergleich ist beispielsweise Kolembar der einzige Hersteller, der einen Barcodescanner oder Telefonhörer anbietet. Gleiches gilt für BV-com Office für 3G bzw. UMTS und Bluetooth-Übertragung.

Ansonsten stechen Hersteller und Produkte primär durch Sonderfunktionen bzgl. der Bauweise des Geräts hervor: Beispiele sind

• High Brightness Displays, die auch bei hoher Sonneneinstrahlung gut zu erkennen sind,
• Sonderlackierungen, um mehr Aufmerksamkeit auf das Terminal zu lenken,
• Schutzlackierungen gegen Graffitis oder
• Rollen unter dem Gerät, um es bei Bedarf im halböffentlichen oder privaten Bereich flexibel einzusetzen.

Aufgrund der sonst sehr ähnlichen Eigenschaften bieten insbesondere diese Kriterien Potenzial für Differenzierungsstrategien, da sie für Kaufentscheidungen eine entscheidende Rolle spielen können. Die neuste Entwicklung zeigt jedoch auch ganz andere sekundäre Funktionen für Outdoor-Terminls. Das in diesem Artikel aufgeführte Terminal iMotionvon BV-comOffice gibt es beispielsweise in einer „HELP-Ausführung“, die einen Defibrilator beinhaltet, der im Notfall von jedem Passanten entnommen werden kann. Dabei setzt das Terminal einen Notruf ab und zeigt Videos von lebensrettenden Sofortmaßnahmen.

Danksagung

Besonderer Dank gilt den folgenden Ansprechpartnern der jeweiligen Firmen für die Bereitstellung der oben aufgeführten Daten und die Genehmigung der Veröffentlichung, ohne die der vorliegende Artikel nicht möglich gewesen wäre: Kolembar Industrietechnick: Dipl. Ing Hans Wilhelm, SOLIDD: Derek Owen, friendlyway: Florian Sommer, BV-comOffice: Jan Nätscher.

"Weitere Informationen und Kontaktmöglichkeiten finden sie auf der Produktseite des grade 46 beim Hersteller friendlyway."

Die ISO Norm 9241 ist eine internationale Norm, die Richtlinien zur Interaktion zwischen Mensch und Computer bereitstellt. Neben Vorgaben zur Ergonomie des Arbeitsplatzes und zur Gestaltung der Bildschirminteraktion beschreibt der Teil 9 mit dem Titel „Anforderungen an Eingabegeräte – außer Tastaturen“ neben einer Vielzahl von Begriffsbestimmungen auch Angaben für Maße der Gebrauchstauglichkeit eines Interaktionsmechanismus. So wird die Gebrauchstauglichkeit nach ISO 9241-9 durch die Effektivität, die Effizienz und die Zufriedenheit des Nutzers bei der Nutzung eines Gerätes in einem gewissen Anwendungskontext bestimmt. ¹ Außerdem enthält die Norm neben Hinweisen zur Ergonomie und Nutzungsanforderungen bei der Gestaltung von Eingabegeräten außer Tastaturen im Anhang B auch Informationen zur Bewertung der Effektivität und Effizienz der Interaktionsmechanismen. ² Zur Evaluation wird demnach ein Fitts’ Law Test verwendet. Diese Evaluationsmethode wird nachfolgend genauer erläutert, indem zunächst die ursprüngliche Evaluation eines Zeigegerätes nach Fitts vorgestellt wird und anschließend das daran angelehnte Verfahren nach ISO 9241-9 beschrieben wird.

Geschichte der Fitts‘ Law Evaluation

Der in der ISO 9241-9 beschriebene Testablauf zur Bewertung von Zeigegeräten basiert auf dem in der HCI auch vor der Normierung häufig zur Evaluation von Zeigegeräten genutzten Fitts’ Law Modell. Der ursprünglich von Paul M. Fitts durchgeführte Testablauf diente der Überprüfung, ob eine schnelle, gezielte Bewegung der Hand durch die physische Stärke des Muskelapparates oder die Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung des menschlichen Nervensystems limitiert wird. ³ Dazu mussten die getesteten Personen mit unterschiedlich schweren Stiften abwechselnd zwei Aluminiumstreifen mit vorgegebener Breite und festem Abstand berühren.

Ursprunglicher Fitts' Law Test ⁴

Die Veränderung der Breite der Aluminiumstreifen und des Abstands der Streifen diente dann zur Veränderung des Schwierigkeitsgrades. Zur Bestimmung des Schwierigkeitsgrades nutzte Fitts ein Theorem von Shannon zur Bestimmung der Kapazität eines Kommunikationskanals in bit durch ID= log₂(2A/ W) mit dem Schwierigkeitsindex ID in bit, der Zielentfernung A und der Zielbreite W. ⁵ Daher wird auch nach der heutigen ISO Norm die Schwierigkeit eines Ziels in bit angegeben und die Leistung eines Zeigegerätes in bit/s gemessen. Das Ergebnis des Tests war eine geringe Abweichung der Bewegungszeiten bei unterschiedlichem Gewicht des Stifts, woraus Fitts folgerte, dass nicht die physische Muskelstärke die Bewegungszeit einschränkt. Fitts’ Law sagt außerdem aus, dass ein linearer Zusammenhang zwischen dem Schwierigkeitsindex eines Ziels und der Auswahlzeit besteht.

Fitts' Law ⁶

Evaluation nach ISO 9241-9

Die ISO Norm bietet zur Bewertung der Effizienz und Effektivität von Zeigegeräten verschiedene Verfahren, die je nach Interaktionsform ein unterschiedliches Vorgehen zur Datensammlung erfordern.

Dabei unterscheidet die Norm nach folgenden Interaktionsformen ⁷:

• Zeigen
• Auswählen
• Ziehen
• Nachziehen
• Freihandeingabe

Je nach vorwiegender Interaktionsform bei der Interaktion mit der Mensch-Computer Schnittstelle hat auch der Versuchsaufbau ein anderes Erscheinungsbild. Während Auswahltests verschiedene Objekte auf dem Display darstellen, die der Nutzer mit dem Zeiger erreichen und auswählen muss, sind Nachziehtest so aufgebaut, dass ein Cursor-Objekt auf einer vorgegebenen Bahn zwischen zwei Randbegrenzungen bewegt werden muss. Der Anordnung von Zeiger und Zielen kann dem folgenden Bild entnommen werden:

Anticktests ⁸

Durch die Testform wird auch die Messung der Daten zur Bewertung des Interaktionsmechanismus bestimmt. Die nachfolgenden Abschnitte beschäftigen sich mit der Bewertung von Zeigegeräten bei Zeige-, Auswahl- und Ziehaufgaben.

Wahl der Schwierigkeitsindizes

Der Schwierigkeitsgrad ID bei einem Auswahltest wird durch die Entfernung des Zeigers zur Zielmitte in der jeweiligen Bewegungsrichtung und der Größe des Ziels nach folgender Formel bestimmt ⁹:

ID = log₂ ((D/W)+1) = log₂ ((D+W)/W)

Dabei ist D die Zielentfernung (Distance) und W die Zielbreite (Width). Für die Wahl der Maßeinheit für Zielentfernung und Zielbreite macht die ISO Norm keine Vorgaben, jedoch wird darauf hingewiesen, dass eine konsistente Nutzung der gewählten Einheit erforderlich ist. Nach ISO Norm gilt folgende Einordnung der Schwierigkeitsindizes auf der logarithmischen Skala:

• 2 < ID <= 4 | leichtes Ziel
• 4 < ID <= 6 | mittleres Ziel
• ID > 6 | schweres Ziel

Die verwendeten Schwierigkeitsindizes sollten bei einer konkreten Evaluation in einem Bereich zwischen 2 und 8 liegen. Eine Kombination aus Zielentfernung und Zielbreite wird als Kondition bezeichnet. Je mehr Konditionen der Testperson präsentiert werden, desto aussagekräftiger ist das Bewertungsergebnis für das jeweilige Zeigegerät. Dabei ist jedoch zu beachten, dass eine Kondition dem Nutzer 15-25 mal angezeigt werden sollte. Welche Konditionen realisiert werden können, kann von dem verwendeten Display und der genutzten Testform abhängen.

Erhebung der Messwerte

Wurde die für das Einsatzszenario des Eingabegerätes geeigente Testform gewählt und eine Menge von Entfernungs-Zielbreite-Kombinationen festgelegt, wird eine korrekte Erfassung der Nutzerinteraktion während Durchführung des Tests vorgenommen. Dabei sind einige Maße zu erheben, die für die spätere Bewertung notwendig sind. Eines dieser Maße ist die Bewegungszeit MT (Movement Time), also die Zeit, die ab dem Moment vergeht, ab dem der Nutzer den Zeiger in Zielrichtung in Bewegung setzt bis das Ziel ausgewählt wurde.

Bewegungszeit und Auswahlzeit

Dabei dürfen die Reaktionszeit des Nutzers bis zum Inbewegungnetzen des Zeiger und die Verweilzeit über dem Ziel, die bei manchen Interaktionsmechanismen zum Auslösen des Auswahlevents nötig ist, nicht in der Bewegnungszeit enthalten sein. Außerdem sollten der Start- und der Endpunkt der Bewegung sowie die Zielmitte erfasst werden und eventuelle „Fehler“ (falsche Auswahlevents) wenn sich der Zeiger nicht innerhalb des Ziels befindet, dokumentiert werden. Im Rahmen der Evaluation wird der entwickelte Mechanismus zur Erfassung und Dokumentation der Messwerte für die gewählte Testform dann von einer möglichst breiten und repräsentativen ¹⁰ Grundgesamtheit an Testpersonen genutzt.

Anpassung der Daten

Wurden die beschriebenen Messwerte bei der Durchführung des gewählten Testdurchlaufs erhoben, kann eine Anpassung der Schwierigkeitsindizes erfolgen, um den tatsächlich erzielten Schwierigkeitsindex widerzuspiegeln. Dieser sog. „effektive Schwierigkeitsindex“ wird für jede Kondition (also Zielentfernungs-Zielbreite-Kombinationen) errechnet. Dazu ist zunächst die effektive Zielbreite W_e notwendig. Diese berechnet sich aus der Standardabweichnung der Entfernung zwischen Zielmitte und Auswahlposition multipliziert mit 4,133:

W_e = 4,133 * StA_{Distanz zur Zielmitte}

Die Berechnung des effektiven Schwierigkeitsindexes erfolgt dann auf Basis folgender Formel:

ID_e = log₂ ((D/W_e)+1) = log₂ ((D+W_e)/W_e)

Ist außerdem der Start- und Endpunkt der Zeigerbewegung bekannt, errechnet man zunächst die effektive Zielentfernung D_e aus dem Mittelwert der Distanz zwischen Start- und Endpunkt für alle ausgewählten Ziele der jeweiligen Kondition. Anschließend lässt sich der effektive Schwierigkeitsindex ID_e folgendermaßen berechnen:

ID_e = log₂ ((D_e/W_e)+1) = log₂ ((D_e+W_e)/W_e)

Durch die Anpassung des Schwierigkeitsindex an die tatsächlich vom Nutzer erzielten Ergebnisse wird der lineare Zusammenhang zwischen Schwierigkeitsindex eines Ziels und der zur Auswahl des Ziels benötigten Zeit verstärkt. ¹¹

Anpassung des Schwierigkeitsgrades ¹²

Bewertung anhand des Durchsatzes

Der Durchsatz ist ein Maß, das die Leistungfähigkeit des Zeigegerätes im Hinblick auf die ausgewählte Testaufgabe quantifiziert. Es kombiniert sowohl die Präzision als auch die Geschwindigkeit eines Interaktionsmechanismus zu einem vergleichbaren Wert. Das Maß für die Präzision ist dabei der zuvor beschrieben effektive Schwierigkeitsindex ID_e jederKondition. Das Maß für die Geschwindigkeit ist die durchschnittliche Auswahlzeit der Ziele einer Kondition t_m. Der Durchsatz T (Throughput) eines Zeigegerätes mit der Maßeinheit bit ergibt sich aus folgender Summe über alle x unterschiedlichen Konditionen:

T = ∑(ID_e/t_m)

Das Maß T erlaubt dann einen Vergleich der Leistungsfähigkeit eines Zeigegerätes bei verschiedenen Aufgaben oder verschiedener Zeigegeräte bei derselben Aufgabe. Zusätzlich kann mittels linearer Regression anhand der Wertepaare (ID_e,t_m) der einzelnen Konditionen überprüft werden, ob ein linearer Zusammenhang zwischen dem effektiven Schwierigkeitsindex und der dafür benötigten Auswahlzeit besteht und das Zeigegerät sich somit gegebenenfalls konform zu Fitts‘ Law verhält.

Praktische Anwendung

Geht man nach den beschrieben Schritten vor, wird mit dem Durchsatz ein Maß gewonnen, dass einen Vergleich verschiedener Eingabegeräte erlaubt. Daher ist die Evaluation nach ISO 9241-9 eine geeignete Methode, um beispielsweise verschiedene natürliche Interaktionsmechanismen zu vergleichen.
In Kürze folgt hierzu ein weiterer Bericht zu einer durchgeführten Evaluation über die Eignung verschiedener Eingabegeräte für die Steuerung eines großen Wandbildschirms unter Einhaltung der ISO-Vorgaben. Dabei wurden die Eigenschaften von fünf Interaktionsmechanismen aus unterschiedlichen Entferungen zu einem großen Wandbildschirm untersucht. Konkret handelte es sich dabei um die Nintendo Wii Remote, die Logitech MX Air Mouse, einen Friendlyway d-sign 52 Touchscreen, einen Microsoft Kinect Sensor und ein HTC Magic Smartphone.

Einsatzentfernungen der Interaktionsmechanismen

HTC Magic ¹³

Microsoft Kinect

Logitech MX Air ¹⁴

Friendlyway d-sign 52

Wii-Mote Plus ¹⁵

Mit dem Erscheinen von Microsoft Kinect als Zubehör für die Spielekonsole Xbox 360 im November 2010 wurde erstmal ein kostengünstiger Infrarot-Tiefensensor für eine breite Nutzerschaft verfügbar und schuf somit die Möglichkeit zur Entwicklung von Anwendungen, die durch eine gestenbasierte Nutzerinteraktion ohne zusätzliche Eingabegeräte das Potential zur Revolution der Gestaltung der Human-Computerrec Interaction versprechen. Daher entstand in kurzer Zeit eine Community, die die Anbindung an einen PC zunächst mit selbstentwickelten Treibern, einige Wochen später dann mit Treibern und Software Development Kit (SDK) von dem ebenfalls an der Entwicklung von Kinect beteiligten Unternehmen Primesense ermöglichte und erste Anwendungen mit vielfältigen Anwendungsgebieten veröffentlichte. Während Microsoft selbst diesen Trend zunächst nicht unterstützte, wurde dann im Mai 2011 ein offizielles „Kinect for Windows SDK“ veröffentlicht. Durch die unterschiedliche Dauer der Verfügbarkeit der verschiedenen Gerätetreiber und der darauf aufbauenden SDKs haben sich unterschiedliche Entwicklergemeinden gebildet. Daher gibt es derzeit mehrere verschiedene Anwendungen, die zur Steuerung eines Mauszeigers durch die Kinect-Hardware eingesetzt werden können. Jede dieser Anwendungen unterscheidet sich in der Art der Bedienung oder Funktionsumfang. In diesem Artikel werden einige der verfügbaren Anwendungen näher betrachtet und anhand der Kriterien Einsatzentfernungen, Genauigkeit der Zeigerpositionierung, Zuverlässigkeit der Auswahlgesten, Stabilität der Anwendung und Konfigurierbarkeit mit einander verglichen.

Kinect Maus-Emulatoren

Die Grundlage des Artikels bilden die Anwendungen FAAST, Kinemote und PCD auf der Basis des von Primesense veröffentlichten OpenNI SDK sowie Kinect Cursor Control auf Basis des Kinect for Windows SDK von Microsoft. Neben diesen frei verfügbaren Anwendungen zur Steuerung des Mauszeigers mit dem Kinect Tiefensensor wird nachfolgend auch eine kommerziell vertriebene Anwendung betrachtet. Dabei handelt es sich um um die Anwendung WIN&I, die von der Evoluce AG angeboten wird.

KinEmote

KinEmote ¹ ist ein Framework, das verschiedene Anwendungen zur Nutzung der Microsoft Kinect bündelt. Es greift dazu auf das OpenNI Framework ² zurück, welches die Verwendung der verschiedenen von der Kinect gelieferten Sensordaten ermöglicht. OpenNI wurde von einer  Non-Profit-Organisation veröffentlicht, an der unter anderem auch Primesense mitwirkt. Primesense entwickelte zusammen mit Microsoft den Kinect-Sensor.

Neben Anwendungen zur Steuerung des Xbox Media Centers und der Medienserveranwendung Boxee mit Handgesten sowie der Emulation von bis zu acht zuvor konfigurierten Tastatureingaben durch das Bewegen der Hand nach oben, unten, links und rechts bei gestrecktem oder gebeugtem Arm kann KinEmote auch zur Steuerung des Mauszeigers genutzt werden. Dazu kommt eine Kombination von relativer und absoluter Positionierung des Zeigers zum Einsatz. Während viele Anwendungen zur Maussteuerung mittels Kinect ein imaginäres Rechteck im Raum aufspannen und die Position der Hand in diesem Rechteck auf eine absolute Position auf dem genutzten Display abbilden, wird bei der virtuellen KinEmote Maus die relative Bewegung der Hand zwischen Start- und Endpunkt der Handbewegung auf eine Bewegung des Mauszeigers übertragen. So kann der Nutzer mit einer schnellen kurzen Bewegung der Hand einen rasche Verschiebung des Zeigers über eine große Strecke realisieren aber auch durch eine langsame Bewegung der Hand über eine große Strecke eine präzise Verschiebung des Zeigers in einem kleinen Radius auf dem Display erreichen.

KinEmote

Andere Anwendungen mit relativer Zeigerpositionierung nutzen häufig einen statischen Referenzpunkt mittig vor dem Körper und bilden z.B. eine Handbewegung nach rechts oben von der Körpermitte auf eine Zeigerbewegung nach rechts oben ab. Da KinEmote den Endpunkt der letzten Bewegung als neuen Referenzpunkt für die nächste Bewegung nutzt, lässt sich die Anwendung ähnlich bedienen, wie eine Anwendung mit absoluter Zeigerpositionierung, wodurch der Nutzer ein direkteres Feedback für die durchgeführte Handbewegung erhält, als bei einer relativen Positionierung mit statischem Referenzpunkt. Die Kombination von absoluter und relativer Positionierung erlaubt also eine schnelle aber dennoch präzise Verschiebung des Zeigers.

Der Benutzer beginnt die Interaktion durch eine Winkbewegung aus dem Handgelenk. Es können sowohl die linke als auch die rechte Hand zur Interaktion genutzt werden. Da die Anwendung in einem Abstand von einem bis vier Metern vor dem Sensor genutzt werden kann und sehr stabil läuft, ist KinEmote gut geeignet, um die Funktionen einer herkömlichen Computermaus zu emulieren. Ein Auswahl-Event wird durch das Vor- und Zurückführen der Hand ausgelöst, mit der auch der Zeiger positioniert wird. Da keine Parameter zur Konfiguration des Select-Events verfügbar sind, kommt es häufig vor, dass beim Versuch einen Klick auszuführen eine versehentliche Neupositionierung des Zeigers erfolgt. Außerdem wird gelegentlich kein Klick ausgelöst, obwohl der Nutzer dies beabsichtigt.

FAAST

Das Flexible Action and Articulated Skeleton Toolkit (FAAST) ³ ist eine am Institute for Creative Technologies der University of Southern California entwickelte, auf dem OpenNI SDK basierende Anwendung, die es erlaubt verschiedene Gesten zu erfassen und damit mittels einer einfachen Syntax definierbare Maus- oder Tastatur-Events zu emulieren. Auf diese Weise können dann andere Anwendungen mit den zuvor konfigurierten Gesten bedient werden. Die Anwendung kann dazu zwischen der Fokussierung bei der Gestenerkennung auf den gesamten Körper, den Oberkörper, den Unterkörper oder die Hand unterscheiden. Je größer der fokussierte Bereich ist, desto mehr Gesten können erkannt werde. Allerdings sinkt damit auch die Präzision der Erkennung der ausgeführten Gesten.

Eine präzise Steuerung des Mauszeigers ist leider aktuell nur bei der Fokussierung auf die Hand möglich. Durch die Fokussierung auf die Hand können jedoch keine Gesten mit anderen Körperteilen erfolgen, weshalb es mit FAAST nicht möglich ist, gleichzeitig eine genau Positionierung und eine zuverlässige Auswahlgeste zu erreichen. Bei einem Fokus auf den Oberkörper kann dann beispielweise konfiguriert werden, dass der linke Arm leicht nach vorne geführt werden muss, um einen Klick auszulösen, während der rechte Arm zum Positionieren des Zeigers genutzt wird. Die Syntax zum konfigurieren der Geste-Event Belegungen hat folgende Form:

<Gestenbezeichnung> <Positionsveränderungzum Auslösen der Geste in Inch/Zoll> <Auszulösendes Event> <Konkretisierung des Events>

Dabei müssen die einzelnen für die Platzhalter in der Syntax eingetragenen Spezifizierungen genau ein Leerzeichen Abstand haben und Leerzeichen in den Spezifizierungen durch einen Unterstrich ersetzt werden. Ein Beispiel für eine Gesten-Event Konfiguration könnte folgendermaßen aussehen:

left_arm_forwards 5 mouse_click left_mouse_button

Damit wird bei einer Bewegung des linken Arms um fünf Zoll (also 12,7cm) nach vorn ein einzelner Klick mit der linken Maustaste ausgelöst. Eine detaillierte Auflistung aller verfügbaren Gesten und auslösbaren Events mit der dafür zu verwendenden Spezifizierung ist auf der Website zur Anwendung erhältlich.

Fokusbereiche von FAAST

Neben den programmierbaren Geste-Event Kombinationen gibt es außerdem eine Reihe von Parametern, die zur Individualisierung des Interaktionsbereichs und zur Feinjustierung der Bewegungsglättung zur präziseren Zeigerpositionierung genutzt werden können. So können unter anderem der fokusierte Körperteil, die Stärke der Bewegungsglättung und die Art der Zeigerpositionierung gewählt werden. So erlaubt FAAST als einzige betrachtete Anwendung die individuelle Konfiguration des Bereichs, in dem die Bewegungen der Hand des Nutzers auf Bewegungen des Zeigers auf dem Bildschirm zur absoluten Positionierung übertragen werden. Insgesamt bietet FAAST die umfassendsten Konfigurations- und Individualisierungsoptionen.

Konfigurationsoptionen von FAAST

WIN & I

WIN&I ⁴ ist eine von der Evoluce AG kommerziell vertrieben Anwendung zur Emulation der Maussteuerung mit dem Microsoft Kinect Sensor auf Basis des OpenNI SDK. Die Anwendung nutzt dieselbe Form der relativen Positionierung wie die Virtual Mouse des KinEmote Anwendungspaketes und erlaubt eine ebenso präzise Zeigerpositionierung. Jedoch wird bei WIN&I bei einer schnellen Handbewegung eine weitere Verschiebung des Zeigers vorgenommen als bei KinEmote, sodass die Steuerung des Zeigers insgesamt einen agileren Eindruck vermittelt und so ein direkteres Feedback liefert.

Außerdem erlaubt die Anwendung die Nutzung aller Mausfunktionen über die Implementierung eines Gestenmodus. Hält der Benutzer die Hand für eine gewisse Zeitspanne, die über einen Parameter grob anhand der Nutzererfahrung konfiguriert werden kann, still, so erscheint statt des Mauszeigers ein Und-Symbol. Ist der Gestenmodus auf diese Weise aktiviert worden, kann der Nutzer nun durch die Bewegung der Hand in eine Richtung einen Mouse-Event auslösen, ohne dabei den Zeiger zu verschieben. Nach der Aktivierung des Gestenmodus löst beispielsweise eine Bewegung
der Hand nach links einen Linksklick aus. Eine Bewegung der Hand nach rechts bewirkt
einen Rechtsklick. Eine Auswahl der Ziele durch Ausstrecken und Zurückziehen des Arms
ist dennoch möglich. Somit ist WIN&I die einzige getestete Anwendung, die ein präzises Positionieren des Zeigers und ein zuverlässiges Auswählen der Ziele zulässt. Zudem läuft die Anwendung sehr stabil und kann in einer Entfernung von einem bis vier genutzt werden.

WIN&I in Nutzung ⁵

PCD

Palm Click and Drag (PCD) ⁶ ist eine auf OpenNI aufbauende Anwendung der Entwickler des KinEmote-Anwendungspakets. Anders als die virtuelle Maus des KinEmote-Paketes kann mit PCD eine präzise Platzierung des Zeigers über eine absolute Positionierung erfolgen. Startet der Benutzer die Interaktion durch eine Winkgeste, so wird ein im Vergleich zu anderen Anwendungen mit absoluter Zeigerpositionierung kleines imaginäres Rechteck um die Position der Hand gebildet. Da bei der absoluten Positionierung die Position der Hand im imaginären Rechteck auf die Position des Zeigers auf dem Display abgebildet wird, kann der Nutzer schnell die äußeren Positionen des Displays erreichen und dabei stets eine angenehme Körperhaltung beibehalten. Die gute aber nur teilweise konfigurierbare Bewegungsglättung erlaubt zudem eine präzise Positionierung im zentralen Displaybereich, die stets ohne ein Springen des Zeigers erfolgen kann.

Den Namen „Palm Click and Drag“ trägt die Anwendung wegen ihrer verschiedenen Interaktionsmodi. Zur Unterscheidung der Modi bildet das Framework eine Umrandung der Hand. Im Modus „Palm“ kann der Zeiger bei geöffneter Hand und gespreizten Fingern positioniert werden. Dabei ist sowohl die horizontale, als auch die vertikale Ausdehnung der Umrandung der Hand maximal. Führt der Nutzer die Finger zusammen, gelangt er in den Modus „Click“, der eine Betätigung der linken Maustaste emuliert. Dazu erfasst die Anwendung die verringert horizontale Ausdehnung der Handumrandung bei weiterhin maximaler vertikaler Ausdehnung. Schließt der Nutzer nun zusätzlich die Hand und ballt sie somit zu einer Faust, gelangt er in den Modus „Drag“ und emuliert so ein Drag-Event (Halten der linken Maustaste), das beim Öffnen der Hand mit einem Drop-Event (Loslassen der linken Maustaste) beendet wird. Die horizontale und vertikale Ausdehnung der Handumrandung haben sich gegenüber dem „Palm“ Modus verringert. Auf diese Weise können alle Mausevents, die mit der linken Maustaste einer Rechtshändermaus ausgelöst werden, stattfinden. Ein Doppelklick erfolgt z.B. durch zweifaches schnelles Zusammenführen und Spreizen der Finger.

Die Anwendung bietet einige Konfigurationsmöglichkeiten, welche die Präzision der Interaktion mit der Anwendung sowie die emulierbaren Events beeinflussen. Mit dem Schieberegler „History amount for averaging (0-10)“ kann beispielsweise die Anzahl der für die Errechung der Handumrandung genutzten Positionsdaten der Hand zwischen null und zehn Frames variiert werden. Mit einem hohen Wert lässt sich zwar die Präzision der Zeigerpositionierung und dieZuverlässigkeit der Klickerkennung steigern, jedoch steigt dabei auch die benötigte Rechenleistung an. Mit dem Schieberegler „Averaging“ kann der Detailgrad der für die Errechnung der Handumrandung genutzten Positionsdaten variiert werden, um die benötigte Rechenleistung zu reduzieren, da Anfangs der Maximalwert eingestellt ist. Mit dem Regler „Open/Close Delta“ kann die nötige Verringerung der maximalen Ausdehnung der Handumrandung bis zum Auslösen der Click- und Drag-Events beeinflusst werden. Jedoch führt auch eine starke Verringerung dieses Wertes nicht zu einer zuverlässigeren Auslösung der Auswahlevents bei einer Entfernung von mehr als 2,50m. Zusätzlich kann die Positionierung des Zeigers und das Auslösen der Klick-Events aktiviert bzw. deaktiviert werden und eine emulierte Tastatureingabe beim Start der Interaktion durch die Winkgeste oder beim Beenden der Interaktion durch Entfernen der Hand aus dem imaginären Rechteck zur Positionierung eingestellt werden.

Palm Click and Drop

Kinect Cursor Control

Kinect Cursor Control ⁷ ist eine Anwendung zur Steuerung des Zeigers mittels Kinect und basiert auf dem „Kinect for Windows SDK“ ⁸ von Microsoft. Die Anwendung ermöglicht eine absolute Positionierung des Zeigers durch die Bewegung der rechten Hand im von der Anwendung angezeigten Bildausschnitt und eine entsprechende Abbildung der Position der Hand im Bildausschnitt auf die Position des Zeigers auf dem Display.

Da jedoch das imaginäre Rechteck zur Positionierung zu groß gewählt ist, können nicht alle Stellen des Displays mit dem Cursor erreicht werden, sodass bei der Nutzung mit der rechten Hand ein Bereich auf der linken Seite des Displays nicht erreicht wird und bei der Nutzung mit der linken Hand ein Teil am rechten Rand des Displays. Außerdem muss der Arm häufig weit angehoben und weit über die Körpermitte bewegt werden, sodass die Schulter bei der Interaktion schnell ermüdet. Zusätzlich kann es bei der Positionierung der Hand direkt vor dem Körper zu einem starken Springen des Zeigers kommen, da dort die Position der Hand nicht klar erkannt werden kann. Andererseits beinhaltet die Anwendung einen zuverlässigen Mechanismus zum Auslösen eines Select-Events. Um einen Klick auszuführen, muss der Arm, der nicht zur Positionierung genutzt wird, gestreckt angehoben und kurz dort gehalten werden. So kann ein Klick ausgelöst werden, ohne versehentlich den Zeiger neu zu positionieren. Die zu starke Bewegungsglättung der Anwendung führt jedoch dazu, dass die Steuerung des Zeigers träge und indirekt wirkt, sodass eine Nutzung der Anwendung zur Steuerung eines Rechners nicht dauerhaft und ohne Einschränkungen möglich ist.

Kinect Cursor Control

Vergleichskriterien

Nachdem die einzelnen Anwendungen vorgestellt und beschrieben wurden, folgt an dieser Stelle eine Übersicht über  im Hinblick auf die für den Einsatz zur PC-Interaktion relevanten Kriterien. Dafür werden zunächst die verwendeten Vergleichskriterien Art der Zeigerpositionierung, Präzision der Zeigerpositionierung, Zuverlässigkeit der Auswahlgeste, maximale und minimale Einsatzentfernung sowie Stabilität der Anwendung erklärt, bevor anschließend eine tabellarische Einordnung der einzelnen Anwendungen anhand der genannten Kriterien erfolgt.

Art der Zeigerpositionierung

Zur Positionierung des Mauszeigers werden bei den betrachteten Anwendungen drei verschiedene Methoden genutzt. Die erste Methode, die absolute Positionierung, spannt ein imaginäres Rechteck im Raum auf und bildet die Position der Hand des Nutzers innerhalb des Rechtecks auf die entsprechende Position des Mauszeigers auf dem genutzten Display ab. Damit diese Methode auch bei unterschiedlichen Entfernungen des Nutzers zum Display funktioniert, muss das imaginäre Rechteck indirekt proportional zur Entfernung des Nutzers skaliert werden. Die zweite und dritte Methode zur Positionierung des Zeigers basieren auf einer relativen Handbewegung, also einer Bewegung der Hand relativ zu einem Bezugspunkt im Raum. Während eine Form der relativen Positionierung einen statischen Bezugspunkt wählt und somit beispielsweise ein Bezugspunkt in der Körpermitte und eine Bewegung der Hand auf die linke Körperseite immer eine Zeigerverschiebung nach links bewirkt, wird bei der anderen Form der relativen Positionierung der Bezugspunkt für die Bewegung ständig an der Stelle, an der die Handbewegung endet, neu gesetzt. Durch die gerade beschriebene adaptive relative Positionierung kann ein ähnliches Nutzungsgefühl wie bei der absoluten Positionierung erreicht werden und dennoch eine genauere Platzierung erfolgen.

Präzision der Zeigerpositionierung

Die Präzision, mit welcher der Zeiger über einem Objekt positioniert werden kann, ist abhängig von der Bewegungsglättung, die die zu Grunde liegende Anwendung nutzt, um die Sensordaten in eine Zeigerbewegung umzusetzen. Je nachdem, wie die dafür relevanten, häufig nicht beeinflussbaren Parameter in der jeweiligen Anwendung gesetzt wurden, kann der Zeiger ein sehr unruhiges Verhalten mit einem starken „Jitter“ (Flattern) zeigen. Außerdem kann es vorkommen, dass die Zeigerposition zu selten aktualisiert wird, sodass der Zeiger wie auf einem groben Raster entweder stillsteht oder einen Sprung von einem Rasterpunkt zum nächsten vollzieht ohne eine gleichmäßige, gut kontrollierbare Bewegung zu ermöglichen.

Zuverlässigkeit der Auswahl

Die Zuverlässigkeit mit der die Auswahl eines Ziels nach der Zeigerpositionierung ausgelöst werden kann, hängt wesentlich von der Geste ab, die von der Anwendung zum Auslösen des Mouseclick-Events genutzt wird. Während einige Anwendungen die Manipulation zur Positionierung völlig von der Geste zum Auswählen trennen, gehen bei anderen Anwendungen beide Interaktionen fließend ineinander über. Liegen die Gesten zum Positionieren und Auswählen nah beieinander ⁹, so wird die Auswahlgeste insbesondere bei einer kurzen Entfernung des Nutzers zum Kinect Sensor häufig als Neupositionierung erkannt, weshalb der Zeiger bei kleinen Zielen versehentlich aus dem Zielbereich bewegt wird. Daher kann eine zuverlässigere Auswahl erfolgen, wenn die Positionierung z.B. mit der rechten Hand und die Auswahl durch Anheben der linken Hand oder eine anderen Geste, welche die Position der rechten Hand nicht beeinflusst, erfolgen. Müssen Positionierung und Auswahl zwingend mit ein und derselben Hand erfolgen, hat sich das Halten der Hand an der zur Auswahl gewünschten Position für eine gewisse Zeitspanne zum „Einrasten“ des Zeigers an dieser Stelle statt einer zusätzlichen Auswahlgeste als zuverlässig erwiesen, da sich hierbei die Auswahlposition nicht versehentlich verändert. Ein weiterer Einflussfaktor für die Zuverlässigkeit der Auswahl ist die Sensibilität der Auswahlgeste. So kann je nach Anwendung bereits bei einer Andeutung der Auswahlgeste versehentlich ein Klick ausgelöst werden, wohingegen eine zu wenig sensible Auswahlgeste dazu führt, dass zu wenige oder gar keine Klicks ausgelöst werden. Beides führt beim Nutzer dazu, dass er die ausgelösten Interaktionen nicht nachvollziehen kann, da sie von ihm nicht beabsichtigt sind.

Maximale und minimale Einsatzentfernung

Der Abstand, mit dem ein Nutzer eine Anwendung zur Emulation der Maussteuerung verwenden kann, wird nicht durch die Sichtweite des Kinect Sensors, sondern durch die minimale und maximale Distanz der zuverlässigen Erkennung der Auswahlgeste bestimmt, die wiederum von dem Sichtfeld und der Auflösung des Infrarotkamerabildes abhängt. Zwar kann die Infrarotkamera des Kinect Sensors Tiefenwerte in einer Entfernungsspanne von einem halben bis sieben Metern liefern, jedoch muss der fokussierte Körperteil vollständig im Sichtfeld liegen, weshalb die Minimalentfernung bei Fokussierung auf die Hand zwischen einem halben und einem Meter, bei Fokussierung des gesamten Körpers jedoch bei mindestens eineinhalb Metern liegt. Da der Nutzer bei zunehmender Entfernung vom Sensor einen kleiner werdenden Teil des Sensorsichtfeldes einnimmt, kann es wegen der geringen Auflösung der Infrarotkamera von 640 x 480 Pixel dazu kommen, dass kleine Bewegungen nicht mehr erkannt und somit manche Auswahlgesten nicht wahrgenommen werden. Daher schwankt die maximale Nutzungsentfernung mit der genutzten Auswahlgeste z.T. sehr stark. ¹⁰

Stabilität der Anwendung

Eine Anwendung ist für die „stabil“, wenn sie während eines Evaluationsdurchlaufs mit einer Dauer zwischen 30 und 90 Minuten nicht unplanmäßig beendet wird. Einige Anwendungen stürzten während der Tests nach einer kurzen Zeitspanne ab, schlossen sich gelegentlich unvorhergesehen, wenn der Fokus des zur Steuerung genutzten Körperteils verloren wurde oder konnten nicht mehr genutzt werden, wenn eine Konfiguration der  bereitgestellten Optionen / Parameter vorgenommen wurde.

Zusammenfassung

Abschließend werden die oben vorgestellten Merkmale der betrachteten Maus-Emulatoren anhand eigener Beobachtungen im Hinblick auf die zuvor beschriebenen Eigenschaften in tabellarischer Form zusammengefasst. Die Beurteilung der Anwendungen erfolgte dazu durch eine einfachen Auswahlaufgabe, bei der der Nutzer den Cursor über einem Ziel platzieren und dieses anschließend auswählen musste. Diese Aufgabe wurde mit jeder Anwendung aus verschiedenen Entfernungen zum Kinect Sensor wiederholt, wobei die verschiedenen Frameworks wie folgt abschnitten:

Bewertungskriterium	KinEmote	FAAST	WIN&I	PCD	Kinect Cursor Control
Art der Zeigerpositionierung	adaptiv relativ	absolut oder statisch relativ	adaptiv relativ	absolut	absolut
Präzision der Zeigerpositionierung		11
Zuverlässigkeit der Auswahl	12	13	14	15	16
Min. / max. Einsatzentfernung	1m – 4m	1m – 4m	0,75m – 4m	1m – 2,5m	1m – 3m
Stabilität der Anwendung