Поверхностные вычисления - Surface computing

Поверхностные вычисления использование специализированного компьютер GUI в котором традиционные элементы графического интерфейса заменены интуитивно понятными повседневными объектами. Вместо клавиатура и мышь, пользователь взаимодействует с поверхностью. Обычно поверхность представляет собой сенсорный экран, хотя были реализованы и другие типы поверхностей, такие как неплоские трехмерные объекты. Было сказано, что это более точно повторяет знакомый практический опыт повседневного манипулирования объектами.[1][2]

Ранние работы в этой области были выполнены в Университет Торонто, Alias ​​Research и MIT.[3] Работа с поверхностью включает индивидуальные решения от таких поставщиков, как LM3LABS или GestureTek, Applied Minds для Northrop Grumman.[4] Платформы основных производителей компьютеров находятся на разных стадиях выпуска: iTable от PQLabs,[5] Linux MPX,[6] то Идеум МТ-50, интерактивная панель от spinTOUCH и Microsoft PixelSense (ранее известный как Microsoft Surface).

Типы поверхностей

В поверхностных вычислениях используются две широкие категории типов поверхностей: плоские и неплоские. Различие проводится не только по физическим размерам поверхностей, но и по способам взаимодействия.

Плоский

Типы плоских поверхностей относятся к двумерным поверхностям, таким как столешницы. Это наиболее распространенная форма поверхностных вычислений в коммерческом пространстве, наблюдаемая в таких продуктах, как Microsoft PixelSense и iTable. В вышеупомянутых коммерческих продуктах в качестве дисплея используется мультисенсорный ЖК-экран, но в других реализациях используются проекторы. Отчасти привлекательность двумерных поверхностных вычислений заключается в простоте и надежности взаимодействия. С момента появления планшетных компьютеров был разработан набор интуитивно понятных жестов, дополняющих двумерные поверхности. Однако двумерная плоскость ограничивает диапазон взаимодействий, которые может выполнять пользователь. Кроме того, взаимодействия обнаруживаются только при прямом контакте с поверхностью. Чтобы предоставить пользователю более широкий диапазон взаимодействия, были проведены исследования по расширению схем взаимодействия для двумерных поверхностей. Это исследование предполагает использование пространства над экраном в качестве другого измерения для взаимодействия, поэтому, например, высота рук пользователя над поверхностью становится значимым различием для взаимодействия. Эта конкретная система может быть квалифицирована как гибрид, который использует плоскую поверхность, но трехмерное пространство для взаимодействия.[7]

Не плоский

В то время как большая часть работы с поверхностными вычислениями выполнялась с плоскими поверхностями, исследователи заинтересовались неплоскими поверхностями. Конечная цель самих поверхностных вычислений связана с понятием повсеместные вычисления «где повседневные поверхности в нашей среде становятся интерактивными».[8] Эти повседневные поверхности часто бывают неплоскими, поэтому исследователи начали изучать изогнутые и трехмерные режимы. Некоторые из них включают сферические, цилиндрические и параболические поверхности. Включение третьего измерения в поверхностные вычисления представляет как преимущества, так и проблемы. Одно из этих преимуществ - дополнительное измерение взаимодействия. В отличие от плоских поверхностей, трехмерные поверхности позволяют ощущать глубину и, таким образом, классифицируются как поверхности с «пониманием глубины». Это позволяет использовать более разнообразные жесты. Однако одна из основных проблем - это разработка интуитивно понятных жестов для облегчения взаимодействия с этими неплоскими поверхностями. Кроме того, трехмерные формы, такие как сферы и цилиндры, требуют просмотра со всех углов, что также называется всенаправленным отображением. Создание привлекательных видов со всех сторон - сложная задача, как и разработка приложений, подходящих для этих типов дисплеев.[8]

Технологические компоненты

Отображать

Дисплеи для наземных вычислений могут варьироваться от ЖК-дисплей и проекционные экраны к поверхности физических объектов. В качестве альтернативы, гарнитура дополненной реальности может использоваться для отображения изображений на реальных объектах. Дисплеи можно разделить на дисплеи с одним и несколькими точками обзора. Единичные точки обзора включают любой плоский экран или поверхность, где просмотр обычно осуществляется под одним углом. Отображение с несколькими точками обзора может включать в себя любую трехмерную поверхность объекта, такую ​​как сфера или цилиндр, которая позволяет смотреть под любым углом.[7]

Проекторы

Если используется проекционный экран или поверхность физического объекта, необходим проектор для наложения изображения на дисплей. Используется широкий спектр проекторов, включая DLP, LCD и LED. Также используются методы передней и задней проекции. Преимущество проектора в том, что он может проецировать на любую произвольную поверхность. Однако в конечном итоге пользователь отбрасывает тени на сам дисплей, что затрудняет определение высокой детализации.

Инфракрасные камеры

Инфракрасный или термографический камеры используются для облегчения распознавания жестов. В отличие от цифровых камер, инфракрасные камеры работают независимо от света, вместо этого полагаясь на тепловую сигнатуру объекта. Это полезно, поскольку позволяет обнаруживать жесты при любом освещении. Однако камеры могут быть заблокированы другими объектами, что может привести к потере отслеживания жестов. Инфракрасные камеры наиболее распространены в трехмерных реализациях.

Методы взаимодействия

В поверхностных вычислениях существуют различные методы взаимодействия. Самый распространенный метод, основанный на прикосновении, включает одиночный и мультитач взаимодействия. Существуют и другие взаимодействия, например, от руки 3D взаимодействия камеры с функцией распознавания глубины.

•Двумерный Обычно традиционные типы поверхностей являются двумерными и требуют только двухмерного сенсорного взаимодействия. В зависимости от системы, мультитач-жесты, например ущипнуть, чтобы увеличить, поддерживаются. Эти жесты позволяют пользователю управлять тем, что он видит на поверхности, физически прикасаясь к ней и перемещая пальцы по поверхности. Для достаточно больших поверхностей жесты multi-touch могут распространяться на обе руки и даже на несколько наборов рук в многопользовательских приложениях.

•Трехмерный Используя камеры с функцией определения глубины, можно создавать трехмерные жесты. Такие жесты позволяют пользователю перемещаться в трех измерениях пространства без необходимости соприкасаться с самой поверхностью, например, методы, используемые в Восприятие глубины.[8] DepthTouch использует камеру с датчиком глубины, проектор, настольный компьютер и вертикальный экран для взаимодействия пользователя. Вместо того чтобы физически прикасаться к экрану, пользователь может управлять отображаемыми на нем объектами, делая жесты от руки в воздухе. Затем камера с распознаванием глубины может обнаруживать жесты пользователя, и компьютер обрабатывает их, чтобы показать, что пользователь делает на дисплее.

Приложения

Поверхностные вычисления используются как в исследовательских, так и в коммерческих целях. Он более широко известен в таких продуктах, как iPad. Хотя планшеты, такие как iPad, являются одними из наиболее распространенных типов поверхностных вычислений, существуют другие реализации, такие как HP Росток компьютер. В исследованиях поверхностные вычисления использовались для разработки жестов для настольных реализаций.[9] Кроме того, было проведено исследование других типов поверхностей, чтобы помочь применить поверхностные вычисления ко многим другим типам поверхностей, таким как изогнутые и сферические поверхности.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Что такое Microsoft Surface? - Что такое компьютер Microsoft Surface и как он работает
  2. ^ Подросток создает первый мультитач-стол для OS X
  3. ^ http://www.billbuxton.com/multitouchOverview.html
  4. ^ Applied Minds и Northrop Grumman
  5. ^ PQLabs
  6. ^ Мультитач Linux MPX
  7. ^ а б «Взаимодействие в воздухе: добавление глубины интерактивным столам» (PDF).
  8. ^ а б c Помимо вычислений на плоской поверхности: проблемы глубинных и изогнутых интерфейсов
  9. ^ Определяемые пользователем жесты для поверхностных вычислений

внешняя ссылка