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Interfaz de usuario tangible

Reactable , un instrumento musical electrónico, es un ejemplo de interfaz de usuario tangible. Dispositivo SandScape instalado en el Museo de la Creatividad Infantil en San Fran...

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Reactable , un instrumento musical electrónico, es un ejemplo de interfaz de usuario tangible.
Dispositivo SandScape instalado en el Museo de la Creatividad Infantil en San Francisco.

Una interfaz de usuario tangible ( TUI, por sus siglas en inglés) es una interfaz de usuario en la que una persona interactúa con información digital a través del entorno físico . Su nombre original era Interfaz de Usuario Agarrable, que ya no se utiliza. El propósito del desarrollo de TUI es potenciar la colaboración, el aprendizaje y el diseño al dar forma física a la información digital, aprovechando así la capacidad humana de agarrar y manipular objetos y materiales físicos. [ 1 ]

Radia Perlman concibió inicialmente este lenguaje de programación como un nuevo lenguaje para niños pequeños, similar a Logo, pero utilizando teclados y dispositivos de entrada especiales. Otro pionero en interfaces de usuario tangibles es Hiroshi Ishii , profesor del MIT y director del Tangible Media Group del MIT Media Lab . Su visión particular para las interfaces de usuario tangibles, denominadas Tangible Bits , consiste en dar forma física a la información digital, haciendo que los bits sean directamente manipulables y perceptibles. Tangible Bits busca la integración perfecta entre objetos físicos y datos virtuales.

Características

Existen varios marcos que describen las características clave de las interfaces de usuario tangibles. Brygg Ullmer y Hiroshi Ishii describen seis características relacionadas con la representación y el control: [ 2 ]

  1. Las representaciones físicas están acopladas computacionalmente a la información digital subyacente.
  2. Las representaciones físicas incorporan mecanismos de control interactivo.
  3. Las representaciones físicas están perceptualmente acopladas a representaciones digitales mediadas activamente.
  4. El estado físico de los objetos tangibles incorpora aspectos clave del estado digital de un sistema.

Ullmer, Ishii y Robert JK Jacob desarrollaron aún más un marco de token+restricción, en el que objetos físicos discretos (tokens) representan información digital y se manipulan dentro de regiones confinantes (restricciones) que se corresponden con operaciones digitales. [ 3 ]

Eva Hornecker y Jacob Buur describen un marco estructurado con cuatro temas: [ 4 ]

  1. Manipulación tangible: representaciones materiales con cualidades táctiles distintivas, que normalmente se manipulan físicamente. Un ejemplo típico es la manipulación háptica directa: ¿puede el usuario agarrar, sentir y mover elementos importantes de la interfaz?
  2. Spatial interaction: tangible interaction is embedded in real space; interaction occurs as movement in this space. An example is full body interaction: can the user make use of their whole body?
  3. Embodied facilitation: the configuration of material objects and space affects how multiple users interact jointly with the tangible user interface. Examples include multiple access points: can all users in the space see what is going on and interact with central elements of the interface?
  4. Expressive representation: expressiveness and legibility of material and digital representations employed by tangible interaction systems. An example is representational significance: do physical and digital representations have the same strength and salience?

According to Mi Jeong Kim and Mary Lou Maher, the five basic defining properties of tangible user interfaces are as follows:[5]

  1. Space-multiplex both input and output.
  2. Concurrent access and manipulation of interface components.
  3. Strong specific devices.
  4. Spatially aware computational devices.
  5. Spatial re-configurability of devices.

Comparison with graphical user interfaces

A tangible user interface is usually built for one specific target group, because of the low range of possible application areas. Therefore, the design of the interface must be developed together with the target group to ensure a good user experience.[6]

In comparison with a TUI, a GUI has a wide range of usages in one interface. Because of that it targets a large group of possible users.[6]

One advantage of the TUI is the user experience, because it occurs a physical interaction between the user and the interface itself (E.g.: SandScape: Building your own landscape with sand). Another advantage is usability, because the user knows intuitively how to use the interface by knowing the function of the physical object. So, the user does not need to learn the functionality. That is why the Tangible User interface is often used to make technology more accessible for elderly people.[7]

[6]

Una interfaz de usuario tangible (TUI) se distingue de una interfaz gráfica de usuario (GUI) por la forma en que los usuarios interactúan con la información digital. Mientras que una GUI media la interacción principalmente mediante representaciones digitales como ventanas, iconos, menús y punteros, una TUI separa la información digital de sus elementos físicos y permite a los usuarios realizar acciones concretas y manipular el sistema mediante acciones espaciales. Por ejemplo, se utiliza una pantalla para presentar información digital, mientras que un ratón o una pantalla táctil se utilizan para interactuar con ella. En cambio, las TUI hacen que los datos digitales sean directamente accesibles mediante objetos físicos que ayudan a establecer un vínculo tangible entre el mundo digital y el físico. [ 8 ]

Las interfaces de usuario de texto (TUI) suelen diseñarse para tareas específicas de dominio por terceros, como en el diseño colaborativo, la educación o la simulación. A diferencia de la afirmación de que las TUI tienen un "bajo rango de posibles áreas de aplicación", la investigación sugiere que la aplicabilidad de una TUI a una aplicación depende del contexto, los objetivos de la tarea y los requisitos del usuario, más que de limitaciones inherentes. El diseño de una TUI generalmente requiere una estrecha colaboración con los usuarios objetivo para garantizar la usabilidad y la eficacia, especialmente para tareas especializadas o complejas. [ 9 ]

En comparación, las GUI suelen ser más flexibles y pueden admitir una mayor diversidad de aplicaciones en una sola interfaz, lo que les permite dirigirse a una mayor y más amplia diversidad de usuarios. [ 10 ] Sin embargo, las TUI y las GUI no son mutuamente excluyentes y existen muchos sistemas híbridos que integran elementos tangibles y gráficos. [ 11 ] [ 9 ] Las mesas interactivas, por ejemplo, combinan widgets GUI táctiles con objetos tangibles, interacciones multimodales y soporte para interacciones multimodales, así como actividades colaborativas. [ 12 ]

TUIs offer possible advantages in terms of embodied interaction and cooperative interaction.[13][14] The physical nature of the interface can be used to develop spatial thinking, promote a common understanding within group work, and provide some sensory information that compliments visuals.[15][12] While some studies acknowledge that physical manipulation may be seen as "intuitive", usability is affected by the quality of a design, the context of the task and the user's familiarity, and not an intrinsic property of tangibility.[16] TUIs have been used to make interfaces more interesting and accessible for various kinds of users, including those inexperienced with conventional digital systems.[17][18]

Examples

A simple example of tangible UI is the computer mouse: Dragging the mouse over a flat surface moves a pointer on the screen accordingly. There is a very clear relationship about the behaviors shown by a system with the movements of a mouse. Other examples include:

  • Marble Answering Machine by Durrell Bishop (1992).[19] A marble represents a single message left on the answering machine. Dropping a marble into a dish plays back the associated message or calls back the caller.
  • The Topobo system. The blocks in Topobo are like LEGO blocks which can be snapped together, but can also move by themselves using motorized components. A person can push, pull, and twist these blocks, and the blocks can memorize these movements and replay them.[20]
  • Implementations which allow the user to sketch a picture on the system's table top with a real tangible pen. Using hand gestures, the user can clone the image and stretch it in the X and Y axes just as one would in a paint program. This system would integrate a video camera with a gesture recognition system.
  • jive. The implementation of a TUI helped make this product more accessible to elderly users of the product. The 'friend' passes can also be used to activate different interactions with the product.[21]
  • a projection augmented model.
  • SandScape: Designing landscape with TUI. This interface lets the user form a landscape out of sand on a table. The sand model represents the terrain, which is projected on the surface. In real-time the model projects the deformations of the sand.[7]

Se han explorado diversas estrategias para establecer un middleware genérico para interfaces de usuario basadas en texto (TUI). Estas estrategias buscan la independencia de los dominios de aplicación, así como la flexibilidad en cuanto a la tecnología de sensores empleada. Por ejemplo, Siftables ofrece una plataforma de aplicaciones donde pequeñas pantallas sensibles a gestos interactúan para formar una interfaz hombre-máquina.

Para brindar soporte a la colaboración, las TUI deben permitir la distribución espacial, las actividades asíncronas y la modificación dinámica de la infraestructura de la TUI, entre otras características importantes. Este enfoque presenta un marco basado en el concepto de espacio de tuplas LINDA para cumplir con estos requisitos. El marco TUIpist implementado despliega tecnología de sensores arbitraria para cualquier tipo de aplicación y actuadores en entornos distribuidos. [ 22 ]

Lo último

El interés por las interfaces de usuario tangibles (TUI) ha crecido constantemente desde la década de 1990, y cada año aparecen más sistemas tangibles. Un informe técnico de 2017 describe la evolución de las TUI para experiencias con mesas táctiles y plantea nuevas posibilidades de experimentación y desarrollo. [ 23 ]

En 1999, Gary Zalewski patentó un sistema de bloques móviles para niños que contenían sensores y pantallas para enseñar ortografía y composición de oraciones. [ 24 ]

Tangible Engine es una aplicación de autoría propietaria que se utiliza para crear interfaces de reconocimiento de objetos para mesas táctiles capacitivas proyectadas. Tangible Engine Media Creator permite a los usuarios con poca o ninguna experiencia en programación crear rápidamente experiencias basadas en TUI (Interfaz de Usuario Transaccional).

El Grupo de Medios Tangibles del MIT, dirigido por Hiroshi Ishi, desarrolla y experimenta continuamente con interfaces de usuario táctiles (TUI), incluyendo numerosas aplicaciones de mesa. [ 25 ]

El sistema Urp [ 26 ] y el más avanzado Augmented Urban Planning Workbench [ 27 ] permiten simulaciones digitales del flujo de aire, sombras, reflejos y otros datos basados ​​en las posiciones y orientaciones de modelos físicos de edificios, sobre la superficie de la mesa.

Los desarrollos más recientes van un paso más allá e incorporan la tercera dimensión, permitiendo al usuario crear paisajes con arcilla (Illuminating Clay [ 28 ] ) o arena (Sand Scape [ 29 ] ). De nuevo, diferentes simulaciones permiten analizar sombras, mapas de altura, pendientes y otras características de las masas de tierra que se pueden formar de forma interactiva.

InfrActables es una mesa colaborativa de retroproyección que permite la interacción mediante interfaces de usuario táctiles (TUI) con reconocimiento de estado. Al añadir diferentes botones a las TUI, se habilitan funciones adicionales asociadas a ellas. Las versiones más recientes de esta tecnología pueden incluso integrarse en pantallas LCD [ 30 ] mediante sensores infrarrojos situados detrás de la matriz LCD.

El Desastre Tangible [ 31 ] permite al usuario analizar medidas de respuesta ante desastres y simular diferentes tipos de desastres (incendios, inundaciones, tsunamis, etc.) y escenarios de evacuación durante sesiones de planificación colaborativa. Los objetos físicos permiten ubicar los desastres colocándolos en el mapa interactivo y, además, ajustar parámetros (como la escala) mediante diales incorporados.

Recientemente se ha identificado el potencial comercial de las TUI. El galardonado Reactable, [ 32 ] un instrumento interactivo de sobremesa tangible, ahora es distribuido comercialmente por Reactable Systems, una empresa derivada de la Universidad Pompeu Fabra, donde fue desarrollado. Con Reactable, los usuarios pueden configurar su propio instrumento de forma interactiva, colocando físicamente diferentes objetos (que representan osciladores, filtros, moduladores, etc.) y parametrizándolos mediante rotación y entrada táctil.

Microsoft distribuye su novedosa plataforma basada en Windows, Microsoft Surface [ 33 ] (ahora Microsoft PixelSense ), desde 2009. Además del seguimiento multitáctil de los dedos, la plataforma admite el reconocimiento de objetos físicos por sus huellas. Se han presentado varias aplicaciones, principalmente para uso comercial. Algunos ejemplos van desde diseñar un diseño gráfico personalizado para una tabla de snowboard o una patineta hasta analizar los detalles de un vino en un restaurante colocándolo sobre la mesa y navegando por los menús mediante la entrada táctil. También admite interacciones como la visualización colaborativa de fotografías desde una videocámara o un teléfono móvil que se conecta sin problemas al colocarlo sobre la mesa.

Otra instalación interactiva destacable es Instant City [ 34 ] , que combina juegos, música, arquitectura y aspectos colaborativos. Permite al usuario construir estructuras tridimensionales y crear una ciudad con bloques rectangulares, lo que da como resultado el ensamblaje interactivo de fragmentos musicales de diferentes compositores.

El desarrollo de Reactable y el lanzamiento posterior de su tecnología de seguimiento reacTIVision [ 35 ] bajo la licencia GNU/GPL, así como las especificaciones abiertas del protocolo TUIO, han desencadenado una enorme cantidad de desarrollos basados ​​en esta tecnología.

In the last few years, many amateur and semi-professional projects outside of academia and commerce have been started. Due to open source tracking technologies (reacTIVision[35]) and the ever-increasing computational power available to end-consumers, the required infrastructure is now accessible to almost everyone. A standard PC, webcam, and some handicraft work allows individuals to set up tangible systems with a minimal programming and material effort. This opens doors to novel ways of perceiving human-computer interaction and allows for new forms of creativity for the public to experiment with.

It is difficult to keep track and overlook the rapidly growing number of all these systems and tools, but while many of them seem only to utilize the available technologies and are limited to initial experiments and tests with some basic ideas or just reproduce existing systems, a few of them open out into novel interfaces and interactions and are deployed in public space or embedded in art installations.[36]

The Tangible Factory Planning[37] is a tangible table based on reacTIVision[35] that allows to collaboratively plan and visualize production processes in combination with plans of new factory buildings and was developed within a diploma thesis.

Another example of the many reacTIVision-based tabletops is ImpulsBauhaus-Interactive Table[38] and was on exhibition at the Bauhaus-University in Weimar marking the 90th anniversary of the establishment of Bauhaus. Visitors could browse and explore the biographies, complex relations and social networks between members of the movement.

Using principles derived from embodied cognition, cognitive load theory, and embodied design TUIs have been shown to increase learning performance by offering multimodal feedback.[39] However, these benefits for learning require forms of interaction design that leave as much cognitive capacity as possible for learning.

Physical icon

A physical icon, or phicon, is the tangible computing equivalent of an icon in a traditional graphical user interface, or GUI. Phicons hold a reference to some digital object and thereby convey meaning.[40][41][42]

History

Los iconos físicos se utilizaron por primera vez como interfaces tangibles en el proyecto metaDesk, creado en 1997 por el grupo de investigación de bits tangibles del profesor Hiroshi Ishii en el MIT . [ 43 ] [ 44 ] El metaDesk consistía en una mesa cuya superficie mostraba una imagen de vídeo proyectada desde atrás. Al colocar un phicon sobre la mesa, se activaban sensores que alteraban la proyección de vídeo. [ 45 ]

Véase también

Referencias

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  • TUIO es un marco de trabajo abierto para superficies multitáctiles tangibles disponible en TUIO.org.
  • Entrada de enciclopedia sobre la historia de la interacción tangible y las interfaces de usuario tangibles.
  • Libro blanco sobre la evolución de las interfaces de usuario tangibles en mesas táctiles.
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