Multitouch Interfaces - Επιφάνειες Πολλαπλής Αφής


Εισαγωγή

«Δοκιμάστε να βάλετε έναν άνθρωπο μπροστά στον υπολογιστή σας και πείτε του τι να κάνει. Θα δείτε ότι ακόμα και αυτός θα κάνει λάθη ενώ του λέτε ακριβώς τι θα κάνει. Πόσο μάλλον αν πρέπει να μιλήσετε σε μια μηχανή. Οι επαφές μεταξύ ανθρώπων και μηχανών είναι πολύπλοκες και ποικίλες και αυτό είναι το πλεονέκτημά τους» έλεγε το 2002 ο καθηγητής υπολογιστών του Πανεπιστημίου Delawere (ΗΠΑ), John Elias. [1]
Οι επιφάνειες πολλαπλής αφής είναι η εξέλιξη των της τεχνολογίας των οθονών αφής. Με αυτές δίνεται η δυνατότητα στον χρήστη να κάνουν διάφορες χειρονομίες με τα χέρια (δάχτυλα) ταυτόχρονα πάνω στην ηλεκτρονική επιφάνειας της διεπαφής και να στείλουν έτσι σύνθετες εντολές στη συσκευή. [2]
Οι επιφάνειες πολλαπλής αφής είναι η εξέλιξη των της τεχνολογίας των οθονών αφής. Με αυτές δίνεται η δυνατότητα στον χρήστη να κάνουν διάφορες χειρονομίες με τα χέρια (δάχτυλα) ταυτόχρονα πάνω στην ηλεκτρονική επιφάνειας της διεπαφής και να στείλουν έτσι σύνθετες εντολές στη συσκευή. [3]

Πορεία στον χρόνο

Οι οθόνες αφής έχουν κυρίως δύο ιδιότητες. Πρώτον δίνουν τη δυνατότητα στον χρήστη να αλληλεπιδράσει με την οθόνη άμεσα κάνοντας χρήση του χεριού του και όχι έμμεσα χρησιμοποιώντας ποντίκι. Δεύτερον επιτρέπει στον χρήστη να αλληλεπιδράσει με την συσκευή χωρίς να κρατά στο χέρι του κάποιο μολύβι. Τέτοιες συσκευές μπορούν να συνδεθούν με υπολογιστές και να χρησιμοποιηθούν σαν τερματικά σε δίκτυα. Επίσης διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στο σχεδιασμό ηλεκτρονικών συσκευών όπως τα PDA’s, τις δορυφορικές συσκευές πλοήγησης, τα κινητά τηλέφωνα και τα video games.
Οι οθόνες αφής ανακαλύφθηκαν στα μέσα της δεκαετίας του 1940. Η πρώτη τους εμφάνιση έγινε στο project PLATO (Programmed Logic for Automated Teaching Operations). Το PLATO ήταν ένα πρόγραμμα το οποίο αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις, λειτούργησε για τέσσερις δεκαετίες και παρείχε υποστήριξη στους δικούς του φοιτητές, σε σχολεία και σε άλλα πανεπιστήμια. Έγιναν όμως ευρέως γνωστές από την χρήση τους σε σημεία όπου παρέχονται πληροφορίες και σε διάφορα τουριστικά σημεία, σε μηχανήματα αυτόματης ανάληψης χρημάτων των τραπεζών. Επίσης χρησιμοποιούνται στα κινητά τηλέφωνα και στις παιχνιδομηχανές.
Ο HP-150 ήταν πιθανώς ο πρώτος υπολογιστής με οθόνη αφής. Για την ακρίβεια είχε μία οθόνη CRT 9 ιντσών μάρκας SONY, περικυκλωμένη από πομπούς και δέκτες υπέρυθρης ακτινοβολίας, οι οποίοι αντιλαμβάνονταν οποιοδήποτε μη διαφανές αντικείμενο στην οθόνη. [3]

hp150.jpg

Το Light pen (μολύβι) είναι μία φωτο-ευαίσθητη ράβδος και είναι ουσιαστικά συσκευή εισόδου του υπολογιστή (της συσκευής γενικότερα). Χρησιμοποιείται συνδιαστικά με οθόνες υπολογιστών, κινητά τηλέφωνα, PDA’s (personal digital assistant) κλπ. Επιτρέπει στον χρήστη να επιλέξει και να κάνει κλικ σε συγκεκριμένα σημεία της οθόνης, με παρόμοιο τρόπο όπως στις οθόνες αφής αλλά με μεγάλη ακρίβεια. Στο σημείο στο οποίο ακουμπά το μολύβι, ασκείται πίεση και αλλάζει στιγμιαία η φωτεινότητα και ουσιαστικά δίνεται η εντολή για την επόμενη κατάσταση (κάνοντας χρήση των δύο διαστάσεων X και Y του κάθε σημείου). [4]

HypertextEditingSystemConsoleBrownUniv1969.jpg
Μέχρι πρόσφατα, οι περισσότερες οθόνες αφής μπορούσαν να ανιχνεύσουν μόνο ένα σημείο αφής κάθε φορά, ενώ λίγες είχαν τη δυνατότητα να αντιληφθούν το πόσο δυνατό ήταν το άγγιγμα. Αυτό έχει αρχίσει ήδη να αλλάζει με τις επιφάνειες πολλαπλής αφής.

Multitouch_screen.jpg

Οι επιφάνειες πολλαπλής αφής έχουν εφαρμοστεί σε πολλές δραστηριότητες, ανάλογα με το μέγεθος και τον τύπο της διεπαφής. Αυτές οι επιφάνειες προβάλλουν την εικόνα μέσω ακρυλικού ή γυαλιού και «επιστρέφουν» αυτήν την εικόνα με LED’s (light-emitting diode). Όταν το δάχτυλο ή ένα αντικείμενο ακουμπά την επιφάνεια, αυτό προκαλεί τη διασπορά του φωτός και η αντανάκλαση αυτή συλλαμβάνεται από αισθητήρες ή κάμερες, με αποτέλεσμα να στέλνονται τα δεδομένα στο λογισμικό, το οποίο με τη σειρά του «απαντά» στην επαφή, ανάλογα με τον τύπο της αντανάκλασης.
Οι επιφάνειες πολλαπλής αφής μπορούν επίσης να αναγνωρίσουν την πίεση, με την προσθήκη ενός λεπτού στρώματος επικάλυψης το οποίο κάμπτεται διαφορετικά, ανάλογα με το πόσο πιέζεται. [4]
Όμως τα σημερινά interfaces έχουν ορισμένα μειονεκτήματα: οι οθόνες αφής, όπως αυτή του iPhone, δουλεύουν μόνο με δάκτυλο, όχι με stylus ή ακόμη και με γάντι. Άλλες οθόνες, όπως η Surface της Microsoft, είναι άκαμπτες, αρκετά ακριβές και σχετικά ογκώδεις. Νέες έρευνες στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης (NYU), όμως, υπόσχονται για το μέλλον φθηνά και ελαστικά multitouch interfaces, που ελέγχονται με δάκτυλα και αλλά αντικείμενα.
Με την τεχνολογία Inexpensive Multi-Touch Pressure Acquisition Devices (IMPAD) [Φθηνές Συσκευές Πολύ-Αφής Σύλληψης μέσω Πίεσης], μπορούν να κατασκευασθούν displays σε πάχος χαρτιού, να σμικρυνθούν για να χωρέσουν σε μικρές φορητές συσκευές ή να μεγεθυνθούν για να καλύψουν έναν ολόκληρο τοίχο. Οι ερευνητές θα παρουσιάσουν IMPAD displays σύντομα, στο Computer Human Interaction Conference που θα λάβει χώρα στη Βοστώνη.
"Ένα από τα ενδημικά προβλήματα των αισθητήρων multitouch είναι ότι είτε τους αγγίζουμε, είτε όχι" εξηγεί ο Ken Perlin, καθηγητής στο NYU. "Ένας σημαντικός αριθμός από δυνητικά χρήσιμες πληροφορίες απορρίπτεται, διότι ο αισθητήρας δεν συλλαμβάνει τις μικροαλλαγές". Αλλά με ένα ευαίσθητο στην πίεση touch pad, μια συσκευή μπορεί να καταλάβει πόσο πολύ την πιέζουμε, ανοίγοντας νέες διαστάσεις στη χρήση.
Οι ερευνητές έδειξαν ότι το ευαίσθητο στην πίεση touch pad μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές εικονικής γλυπτικής και ζωγραφικής, για εξομοίωση δεξιού και αριστερού κλικ και συρσίματος του ποντικιού, καθώς και για μουσικά όργανα όπως το πιάνο. [5]

multitouch_display.png


Η τεχνολογία multitouch ξεκίνησε να εφαρμόζεται σε ερευνητικό επίπεδο στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο το 1982, όπου δημιουργήθηκε το πρώτο σύστημα πολλαπλής αφής με το οποίο μπορούσε να αλληλεπιδρά ο άνθρωπος. Ένα επίπεδο τμήμα γυαλιού και μία κάμερα πίσω από το γυαλί, ήταν τα βασικά υλικά. Όταν ένα ή περισσότερα δάχτυλα πίεζαν το γυαλί, η κάμερα αντιλαμβανόταν το γεγονός σαν ένα η περισσότερα μαύρα σημεία στην οθόνη σε ένα διαφορετικό άσπρο υπόβαθρο, επιτρέποντάς το να θεωρηθεί σαν input. Ιδιαίτερα καινοτόμα ήταν η προσπάθεια του Pierre Wellner, ο οποίος το 1991 δημοσίευσε την εργασία του με τίτλο «Digital Desk». [6,7]

Jeff Han

Η έρευνα πάνω στο multitouch δεν σταμάτησε ποτέ, όμως μόλις το 2006 αποδείχτηκε ότι θα μπορούσε να μετατραπεί σε ένα εμπορικό προϊόν. Εκείνη τη χρονιά ο μηχανικός Jef Han του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης παρουσίασε στο συνέδριο TED στο Μοντερέι της Καλιφόρνιας (στο οποίο παρουσιάζονται κάθε χρόνο οι πιο φιλόδοξες ιδέες από εταιρείες και πανεπιστήμια) ένα τραπέζι το οποίο έμοιαζε πάρα πολύ με τις τεχνολογίες που παρουσίασαν οι Apple και Microsoft.

jeff_han_alt.jpg

Ο Jeff Han λέει ότι: «Multi-touch-sensing was designed to allow nontechies to do masterful things while allowing power users to be even more virtuosic». [8]


Bill Buxton

Στην ερώτηση γιατί χρειάστηκαν τριάντα χρόνια προκειμένου να μπουν σε εφαρμογή οι τεχνολογίες αυτές στις καταναλωτικές συσκευές, ενώ υπήρχαν ήδη συστήματα από τη δεκαετία του ’80, δίνει την καλύτερη ίσως απάντηση ο Bill Buxton (Principal Researcher - Microsoft Research), ο οποίος θεωρείται αυθεντία στις εν λόγω τεχνολογίες, στην ιστοσελίδα του. «Χρειάστηκαν τριάντα χρόνια από τότε που δημιουργήθηκε το ποντίκι από τους Engelbart και English, το 1965, προκειμένου να γίνει απαραίτητο εξάρτημα για κάθε υπολογιστή. Αν αυτός είναι ο ρυθμός ανάπτυξης κάθε νέας τεχνολογίας επαφής του ανθρώπου με τον υπολογιστή, τότε χρειαζόμαστε λίγα χρόνια ακόμα». [9]

Λεξικό Χειρονομιών

  1. Ελαφρύ χτύπημα για επιλογή (Tap to select)
  2. Διπλό ελαφρύ χτύπημα για ενεργοποίηση (double tap to activate)
  3. Σύρετε για να μετακινήσετε ένα αντικείμενο (drag to move object)
  4. Σύρετε για να μετακυλίσετε (slide to scroll)
  5. Περιστρέψτε για να μετακυλίσετε (Spin to scroll)
  6. Σύρετε και κρατήστε για συνεχή μετακύλιση (Slide and hold for continuous scrolling)
  7. Χτυπήστε ελαφρά για να σπρώξετε(Flick to nudge)
  8. Χτυπήστε ελαφρά για να μετακυλίσετε (Flick to scroll)
  9. Ελαφρύ χτύπημα για να σταματήσετε (Tap to stop)
  10. Τσίμπημα για να σμικρύνετε και άπλωμα για να μεγεθύνετε (pinch to shrink, spread to enlarge)
  11. Δύο δάχτυλα για να μετακυλίσετε (Two fingers to scroll)

Στον παρακάτω πίνακα ακολουθεί μία σύντομη περιγραφή όλων των χειρονομιών.

1. Ελαφρύ χτύπημα για επιλογή
(Tap to select)
Με ένα δάκτυλο
Ίσως η πιο βασική χειρονομία
για (πολύ)απτικές διεπαφές
2. Διπλό ελαφρύ χτύπημα
για ενεργοποίηση
(double tap to activate)
Η ενεργοποίηση μπορεί να γίνεται
on-press ή on-release
Είναι καλύτερα on-release
Tap_to_select_acivate.jpg
3. Σύρετε για να μετακινήσετε
ένα αντικείμενο
(drag to move object)
Πατήστε το δάκτυλο σας
πάνω στο αντικείμενο και
σύρετέ το
Ίσως το αντικείμενο να
πρέπει πρώτα να επιλεγεί
4. Σύρετε για να μετακυλίσετε
(slide to scroll)
Δεν μετακινούμε αντικείμενα
αλλά το οπτικό πεδίο μας ή
σέρνουμε λίστα αντικείμενων.
drag_to_move_object_slide_to_scroll.jpg
5. Περιστρέψτε για να
Μετακυλίσετε
(Spin to scroll)
Κατά κανόνα με την
φορά του ρολογιού
Ο χρήστης μπορεί να
μετακυλιθεί γρήγορα
μεταξύ των σελίδων του
περιεχομένου
Συνήθως χρησιμοποιείται
σε φορητές συσκευές
Spin_to_scroll.jpg
6. Σύρετε και κρατήστε για
συνεχή μετακύλιση
(Slide and hold for
continuous scrolling)
Απαιτείται όταν θέλετε
να δείτε γρήγορα τα
αντικείμενα της διεπαφής
να περνούν μπροστά
από τα μάτια σας
Slide_and_hold_for_continuous_scrolling.jpg
7. Χτυπήστε ελαφρά για
να σπρώξετε
(Flick to nudge)
Συνήθως με το δείκτη
ή τον αντιχείρα
Σπρώχνετε – διώχνετε
τα αντικείμενα ή μια
λίστα αντικειμένων από
το σημείο της οθόνης
όπου βρίσκεστε
Flick_to_nudge.jpg
8. Χτυπήστε ελαφρά για
να μετακυλίσετε
(Flick to scroll)
Παρομοίως με την
προηγούμενη χειρονομία,
αλλά για να μετακυλίσετε
στοιχεία της οθόνης ή
όλη την οθόνη
Flick_to_scroll.jpg
9. Ελαφρύ χτύπημα για
να σταματήσετε
(Tap to stop)
Όταν θέλετε να διακόψετε
μια πράξη του συστήματος
Tap_to_stop.jpg
10. Τσίμπημα για να σμικρύνετε
και άπλωμα για να μεγεθύνετε
(pinch to shrink,
spread to enlarge)
Συνήθως εκτελείται με αντίχειρα
και δείκτη ή δύο δείκτες
Συνήθως εφαρμόζεται σε έγγραφα,
χάρτες, φωτογραφίες
Πρόκειται για δύο τεχνικές αλληλεπίδρασης
που επειδή είναι ‘αντίθετες’,
συναντιόνται μαζί σε εφαρμογές.
Συνήθως γίνονται αναλογικά (με το μάτι)
pinch_to_shrink_spread_to_enlarge.jpg
11. Δύο δάχτυλα για
να μετακυλίσετε
(Two fingers to scroll)
Κατά κανόνα ο δείκτης
και ο μέσος
Συνήθως χρησιμοποιείται
στα trackpads
Two_fingers_to_scroll.jpg



Προϊόντα


iPhone

Το 2007 κυκλοφόρησε το iPhone, με την Apple να ισχυρίζεται ότι ανακάλυψε την πολλαπλή αφή. Όλα τα δεδομένα εισάγονται μέσω της οθόνης αφής 3.5 ιντσών, η οποία αναγνωρίζει σύνθετες χειρονομίες, χρησιμοποιώντας την πολλαπλή αφή. Ο χρήστης μπορεί να κινήσει το αντικείμενο πάνω κάτω κάνοντας την αντίστοιχη κίνηση με το δάχτυλο του. Το ζουμάρισμα σε μία εικόνα ή μία ιστοσελίδα γίνεται τοποθετώντας δύο δάχτυλα στην οθόνη δίπλα δίπλα και κινώντας τα (spread) προς διαφορετικές κατευθύνσεις (με τον αντίθετο τρόπο γίνεται η αντίστροφη κίνηση). Επίσης το scrolling σε μία μεγάλη λίστα από στοιχεία, επιτυγχάνεται με την ολίσθηση του δαχτύλου προς την κατεύθυνση που επιθυμεί ο χρήστης. [10]

IPhone_3GS_with_home_screen.png

Microsoft Surface

Κυκλοφόρησε τον Απρίλιο του 2008. Πρόκειται για μία συσκευή με επιφάνεια πολλαπλής αφής, η οποία επιτρέπει στον χρήστη να χειρίζεται το ψηφιακό περιεχόμενο κάνοντας χρήση της αναγνώρισης των χειρονομιών. Η συσκευή αναγνωρίζει αντικείμενα, χειρονομίες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ταυτόχρονα από πολλούς χρήστες αφού υποστηρίζει την πολλαπλή αφή. Οι χρήστες μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τη συσκευή αγγίζοντας ή σύροντας το δάχτυλό τους ή κάποιο αντικείμενο στην οθόνη, ή τοποθετώντας και μετακινώντας αντικείμενα επί της οθόνης.

microsoft-surface.jpg

Μπορούν να δουν ψηφιακές φωτογραφίες, να ακουμπήσουν το ποτό τους, να παίξουν επιτραπέζια παιχνίδια, να ζωγραφίσουν πάνω σε έναν ψηφιακό καμβά κλπ. Το surface μπορεί να αναπαραγάγει βίντεο, να σας συνδέσει στο ίντερνετ, να συγχρονίσει τα δεδομένα μεταξύ αυτού και μιας κινητής συσκευής ή δύο κινητών συσκευών (χωρίς μάλιστα να χρειαστεί να τις συνδέσετε μέσω κάποιου καλωδίου, όπως κάνετε σήμερα στον υπολογιστή σας), να σας δώσει διαδραστικούς χάρτες για οποιαδήποτε χρήση κ.ά. [11], [12]
touch_5.jpg

Για την ακρίβεια, 52 δάχτυλα ταυτόχρονα (τα δικά σας και όλων όσοι είναι μαζί σας) μπορούν να κάνουν παράλληλα ό,τι επιθυμούν πάνω σε αυτή την επιφάνεια την οποία παρακολουθούν πέντε κάμερες, οι οποίες εξασφαλίζουν την καλή επικοινωνία της συσκευής με τους χρήστες της.
microsoft-surface-illo-0707-sm.jpg
  1. Screen: Το επάνω μέρος της επιφάνειας του "τραπεζιού" αποτελεί μια ακριλική επίπεδη οθόνη "πολλαπλής επαφής", η οποία επιτρέπει την εισαγωγή πολλαπλών ερεθισμάτων από πολλούς χρήστες. Επίσης, η επιφάνεια μπορεί να "αναγνωρίσει" φυσικά αντικείμενα αναγνωρίζοντας ιδιότητες της μορφής τους.
  2. Infrared: Το "μάτι" της συσκευής λειτουργεί σε ένα φάσμα κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία, με τη χρήση μιας LED φωτενής πηγής μήκους κύματος στα 850 nanometers. Όταν ένα αντικείμενο (δάχτυλο, ποτήρι, άλλη συσκευή, πινέλο κλπ) ακουμπήσει στην επιφάνεια, οι φωτεινές ακτίνες αντανακλώνται πίσω και ανιχνεύονται από πολλές infrared κάμερες, με net resolution στα 1280 x 960.
  3. CPU: Στην παρούσα μορφή, οι τεχνολογίες που έχει και ένας απλός desktop υπολογιστής είναι αυτές που αξιοποιούνται και στη συσκευή αυτή. Δηλαδή περιλαμβάνει έναν Core 2 Duo επεξεργαστή, 2GB μνήμης RAM και μια Κάρτα Γραφικών 256MB. Η ασύρματη επικοινωνία με τις συσκευές που ακουμπά κανείς στην επιφάνεια επιτυγχάνεται με WiFi and Bluetooth κεραίες (όπου σε μελλοντικές εκδόσεις υπάρχει πρόβλεψη για ενσωμάτωση τεχνολογιών RFID ή Near Field επικοινωνίας). Το λειτουργικό σύστημα που χρησιμοποιείται είναι μια ειδικά διαμορφωμένη έκδοση των Microsoft Vista.
  4. Projector: Η Microsoft's Surface χρησιμοποιεί την ίδια DLP light engine που συναντάται και στις rear-projection HDTVs. Το αποτύπωμα της ορατής επιφάνειας είναι στα 1024 x 768 pixels και είναι μικρότερο από την αόρατη επικάλυψη εύρους της υπέρυθρης προβολής, προκειμένου να επιτρέπει την καλύτερη αναγνώριση και ανίχνευση από τις άκρες της οθόνης. [13]

DiamondTouch

Ο πίνακας DiamondTouch της Circle Twelve, επιτρέπει μέχρι και 4 χρήστες να κάθονται απέναντι και να συνεργάζονται, αλληλεπιδρώντας με την συσκευή. Επίσης είναι χρήσιμο για brainstorming. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της συσκευής είναι ότι μπορεί να αναγνωρίσει ποιος αγγίζει που. Αυτό το επιτυγχάνει μέσω της χωρητικής σύζευξης μίας σειράς πομπών, οι οποίοι βρίσκονται στην επιφάνεια αφής και χωριστών δεκτών που βρίσκονται στην καρέκλα κάθε χρήστη. [14]

MERL-LOBBY.jpg

Reactable

Το Reactable είναι ένα ηλεκτρονικό μουσικό όργανο με μία επιφάνεια αφής και κατασκευάστηκε στο Πανεπιστήμιο Pompeu Fabra στη Βαρκελώνη. Πρόκειται για ένα στρογγυλό ημιδιαφανές τραπέζι, το οποίο χρησιμοποιείται σε ένα σκοτεινό δωμάτιο. [15]

Reactable_Multitouch.jpg

Οι μουσικοί παράγουν διάφορους ήχους με την κίνηση διαφόρων αντικειμένων στο tabletop, την επιτραπέζια δηλαδή επιφάνεια του οργάνου. Από κάτω έχει τοποθετηθεί μια φωτογραφική μηχανή, η οποία αναλύει συνεχώς τα δεδομένα που λαμβάνει από την στρογγυλή επιφάνεια, ακολουθώντας τη φύση, τη θέση και τον προσανατολισμό των αντικειμένων που κινούνται ή σέρνονται πάνω στην επιφάνεια.


Philips Entertaible

Το Entertaible, που παρουσίασε η Phillips το 2006 στην διεθνή έκθεση Consumer Electronics Show (CES), είναι μια συσκευή που θυμίζει αρκετά το surface και το iphone, μόνο που επικεντρώνεται στα παιχνίδια. Σε ένα ψηφιακό ταμπλό 32 ιντσών που θυμίζει το αντίστοιχο ενός επιτραπέζιου παιχνιδιού, οι παίκτες έχουν τη δυνατότητα κινώντας κανονικά πούλια να παίξουν σε δυναμικά κινούμενες εικόνες, όπως σε ένα βιντεοπαιχνίδι. [16,17]


Touchlight

Με το Touchlight ο χρήστης μπορεί να αλληλεπιδράσει με 3D αντικείμενα κάνοντας κινήσεις με τα χέρια του. Κατασκευάστηκε από την Microsoft το 2005 και το 2006 παραχώρησε τα δικαιώματα στην εταιρεία EON Reality. H συσκευή έχει τη δυνατότητα σύνδεσης δύο συσκευών οπουδήποτε στον κόσμο και χρήσης του εργαλείου σαν μέσο επικοινωνίας και συνεργασίας. Μπορεί να φωτογραφίσει οτιδήποτε τοποθετήσει ο χρήστης απέναντι από την οθόνη και εν συνεχεία να επιλέξει το μέγεθος, την θέση και τον προσανατολισμό της εικόνας, κάνοντας χειρονομίες. Η οθόνη έχει ενσωματωμένο ένα μικρόφωνο το οποίο μπορεί να αναγνωρίσει δόνηση, δίνοντας έτσι τη δυνατότητα στον χρήστη να αλλάξει τις ρυθμίσεις αγγίζοντας απλά την οθόνη. [18]

Εταιρείες που παράγουν συσκευές πολλαπλής αφής


Τα τελευταία χρόνια πολλές εταιρείες δραστηριοποιούνται στην τεχνολογία multitouch, προσφέροντας λύσεις σε απλούς πελάτες, μέχρι και σε πολυεθνικούς οργανισμούς. Οι εταιρείες που κατασκευάζουν φορητούς ή tablet υπολογιστές περιλαμβάνουν trackpad στα προϊόντα τους. Επίσης τα κινητά τηλέφωνα περνάν σιγά σιγά από την εποχή του push button στην εποχή των multitouch οθονών. Συνήθως αυτά τα τηλέφωνα παρέχουν εξελιγμένες υπηρεσίες, όπως πλοήγηση στο ίντερνετ, υπηρεσίες ναυσιπλοΐας κλπ πέραν των παραδοσιακών υπηρεσιών που προσέφεραν τα κινητά τηλέφωνα. Άλλες εταιρείες προσφέρουν λύσης μεγάλης κλίμακας, όπως για παράδειγμα τραπέζι ή μεγάλη επιφάνεια που υποστηρίζει multitouch τεχνολογία. Η wikipedia παρουσιάζει μία πολύ ενδιαφέρουσα λίστα, με προϊόντα όλων των κατηγοριών. [2]
Επίσης έχει καταγράψει σε μία λίστα με υπολογιστές και οθόνες που υποστηρίζουν multitouch τεχνολογία.

Λογισμικό


Τα Λειτουργικά Συστήματα τα οποία «τρέχουν» στις συσκευές που έχουν multitouch τεχνολογία είναι το Mac OS X, τα Windows 7, τα Windows Vista, τα Windows XP Tablet PC Edition, τα Ubuntu (έκδοση 7.10 και πάνω), το λειτουργικό σύστημα της Apple για το iPhone, το Android της Google, το webOS Palm και τέλος το Xandros.

Multitouch in Windows 7

Τα Windows 7 υποστηρίζουν τις εξής χειρονομίες:
  • Zoom
  • Single finger and two fingers pan
  • Rotate
  • Two fingers tap
  • Press and tap
Πως μπορεί ο χρήστης να κάνει δεξί κλικ χρησιμοποιώντας τα Windows 7? Για παράδειγμα αν θέλει να ανοίξει την λίστα του Windows Live Messenger, τότε απλά βάζει το δάχτυλό του πάνω στο Windows Live Messenger και το σέρνει προς τα έξω, όπως δείχνει η παρακάτω εικόνα. [19]

Live_Messenger.gif


Multi-touch Technologies


Σημαντικό ρόλο στις τεχνολογίες multitouch διαδραματίζει ο Jeff Han και η τεχνολογία FTIR (Frustrated Total Internal Reflection). Υπάρχουν όμως και άλλες τεχνολογίες. Συνοπτικά είναι οι εξής, κάνοντας διάκριση σε κύριες και δευτερεύουσες:

multitouch_technologies.jpg


Εισαγωγή


Αρχικά πρέπει να διασαφηνιστεί η έννοια της διάθλασης και να γίνει μία αναφορά στο νόμο του Snell.

Γενικά διάθλαση ονομάζεται το φυσικό φαινόμενο της εκτροπής της ευθύγραμμης τροχιάς διάδοσης που υφίστανται φωτεινά ή άλλα κύματα όταν διέρχονται από ένα διαπερατό από αυτά μέσον σε ένα άλλο (Gettys, Keller and Skove 1989, p.799). Η γωνία στην οποία αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται εξαρτάται από τους διαθλαστικούς δείκτες και των δύο υλικών, και είναι γνωστή ως κρίσιμη γωνία, ενώ μπορεί να υπολογιστεί από μαθηματική άποψη χρησιμοποιώντας το νόμο Snell.
Η γωνία στην οποία αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται εξαρτάται από τους διαθλαστικούς δείκτες και των δύο υλικών, και είναι γνωστή ως κρίσιμη γωνία, ενώ μπορεί να υπολογιστεί από μαθηματική άποψη χρησιμοποιώντας το νόμο του Snell.
Ιδιαίτερα, στην οπτική (Οπτική ονομάζεται ο κλάδος της Φυσικής που μελετά τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες του φωτός, ενώ επιπλέον περιγράφει και τα φαινόμενα που διέπουν την αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη), διάθλαση φωτός χαρακτηρίζεται κάθε οπτικό φαινόμενο της εκτροπής της διεύθυνσης των φωτεινών ακτινών κατά τη μετάβασή τους από ένα διαπερατό μέσο διάδοσης με δείκτη διάθλασης σε άλλο μέσο διάδοσης με δείκτη διάθλασης . Η διαχωριστική επιφάνεια των δύο μέσων ονομάζεται δίοπτρο.
Η σχέση που συνδέει τη γωνία πρόσπτωσης με τη γωνία διάθλασης, ως προς την κάθετο, στη διαχωριστική επιφάνεια είναι γνωστή ως "νόμος του Snell". [20,21]

snell.jpg

Κύριες τεχνολογίες

FTIR


FTIR είναι τα αρχικά από τον όρο Frustrated Total Internal Reflection. Στα ελληνικά αποδίδεται ως Συμπιεσμένη Ολική Εσωτερική Ανάκλαση.
Η τεχνολογία αυτή είναι ευρέως διαδεδομένη, λόγω της μεγάλης εφαρμογής της στα βίντεο του Jeff Han στο διαδίκτυο. Το φως IR "πέφτει" στην πλευρά μιας ακρυλικής επιφάνειας. Αυτό το φως παγιδεύεται μέσα από την εσωτερική αντανάκλαση. Όταν ένα δάχτυλο αγγίζει την ακρυλική επιφάνεια αυτό το φως "ακυρώνεται", αναγκάζοντας το φως να διασκορπίσει προς τα κάτω, από όπου "τραβιέται" από μια φωτογραφική μηχανή IR. [22]

Ftir.jpg

Diffused Illumination (DI)


Το φως IR "πέφτει" και στις δύο πλευρές της επιφάνειας. Προϊόντα όπως το Touchlight και το MS Surface, χρησιμοποιούν τέτοια τεχνολογία. Ένας διασκορπιστής (διαχυτής) τοποθετείται στην κορυφή ή στο κατώτατο σημείο της επιφάνειας αφής. Όταν ένα αντικείμενο αγγίζει την επιφάνεια, αυτή ανακλά περισσότερο φως από το διασκορπιστή ή από άλλα αντικείμενα στο υπόβαθρο. Το πρόσθετο φως γίνεται αντιληπτό από μια φωτογραφική μηχανή. Ανάλογα με το διασκορπιστή, αυτή η μέθοδος μπορεί επίσης να ανιχνεύσει και αντικείμενα που τοποθετούνται στην επιφάνεια. [23]
Προϊόντα όπως το Touchlight και το MS Surface, χρησιμοποιούν τέτοια τεχνολογία.

Rearditouch.jpg

Laser Light Plane Illumination (LLP)


Το υπέρυθρο φως (IR- Infrared light) "πέφτει" πάνω σε μία επιφάνεια. Το επίπεδο λέιζερ του φωτός είναι περίπου 1mm παχύ και τοποθετείται ακριβώς πάνω από την επιφάνεια. Όταν το δάχτυλο ακουμπάει αυτό το επίπεδο, αυτό θα χτυπήσει την άκρη του δάχτυλου, επειδή το αντιλαμβάνεται σαν μία "σταγόνα" υπέρυθρου φωτός. [24]

Llp1.jpg

Diffused Surface Illumination


Διάχυτος επιφανειακός φωτισμός. Σε αυτή την τεχνική χρησιμοποιείται ένα ειδικό ακρυλικό για να διαχέεται το φως σε όλη την επιφάνεια. Κατά βάση εφαρμόζεται η τεχνική FTIR, με ένα πλαίσιο LED. Μέσα στο υλικό βρίσκονται μικρά μόρια, τα οποία ενεργούν σαν χιλιάδες μικροί καθρέφτες. Όταν "πέφτει" υπέρυθρο φως (IR- Infrared light) στις άκρες αυτού του υλικού, το φως ανακατευθύνεται και διασκορπίζεται στην επιφάνεια του ακρυλικού. [25]

Dsi1.jpg


Δετερεύουσες τεχνολογίες


Capacitance Testing


Έλεγχος χωρητικότητας. Με αυτό τον τρόπο λειτουργεί το iPhone. Το κύριο συστατικό αυτών των οθονών είναι το γυαλί. Αυτή η μέθοδος είναι πολύ δαπανηρή. Αυτό οφείλεται στο σύνθετο ηλεκτρονικό πλέγμα που απαιτείται. Χρησιμοποιούνται στα ATM’s, σε κιόσκι παροχής πληροφοριών κλπ. [26]

Gap Method


Ένα ευρύ ρυθμιστικό διάφραγμα (στοιχείο παρεμπόδισης ή ελέγχου διέλευσης ήχου, φωτός ή υγρού) τοποθετείται γύρω από τις άκρες και επάνω από το γυαλί ή την ακρυλική επιφάνεια. Αυτό το διάφραγμα αφήνει ένα μικρό χάσμα (0.5mm) ανάμεσα σε αυτό και την ακρυλική επιφάνεια. Το υπέρυθρο φως (IR) φαίνεται από αυτό το μικροσκοπικό χάσμα που δημιουργεί μια μικρή πολύ στενή ακτίνα του φωτός πάνω και πέρα από την ακρυλική επιφάνεια. Αυτή η ακτίνα διακόπτεται, όταν αγγίζει ο χρήστης την επιφάνεια, και το υπέρυθρο φως ανιχνεύεται από τη φωτογραφική μηχανή, η οποία είναι τοποθετημένη κάτω. Τα LED's πρέπει να τοποθετούνται και στις 4 πλευρές. [27]

A sensor based technique


Μία τεχνική η οποία βασίζεται σε αισθητήρες. Ένα παράδειγμα βρίσκεται εδώ:
Active Matrix LCD with Integrated Optical Touch Screen

FTIR Side Scanning matrix


Ουσιαστικά πρόκειται για ανίχνευση πολλαπλής αφής με την ανάλυση του φωτός που εκπέμπεται από τις πλευρές του γυαλιού FTIR. [28]

Video Plane Triangulation


Using multiple line scanner video sources to triangulate multiple touches for 2D Plane. [29]

Sonar Matrix


Χρησιμοποίηση υπερηχητικής λουρίδας αισθητήρων στον άξονα Χ και Υ για να ανιχνευθεί πολλαπλή αφή. [30]

LED Matrix Layer


Χρησιμοποίηση ενός στρώματος από LED πομπούς και ανιχνευτές, που θα βοηθούσε στο αναπήδημα του φωτός πάνω από τα αντικείμενα που θα βρισκόταν από τους ανιχνευτές. [31,32]

Spacial Hand Detection


Χρησιμοποίηση πολλαπλών πηγών βίντεο, για να αναπαρασταθεί η πολλαπλή αφή και η θέση του χεριού σε τρισδιάστατο περιβάλλον. [33]




Παρουσίαση







Βίντεο





























PyMT - A post-WIMP Multi-Touch UI Toolkit from Thomas Hansen on Vimeo.


http://nuigroup.com/touchlib/

touchWorldWind - ReadMe

Surface Tension: Interactives and workshops from Dreamtime Film on Vimeo.



Touchwall Demo from Joel on Vimeo.



Sociable Interactive Bar Table from Ayaka Ito on Vimeo.



Bug Rug - Snibbe Interactive from Oriol Ferrer Mesià on Vimeo.



Chemieraum - tangible chemistry in exhibition space from Jens Franke on Vimeo.


Puddle of Life - Darwin Exhibit from Tiago Serra on Vimeo.



Κατασκευή
























Βιβλιογραφία


  1. University Of Delaware Researchers Develop Revolutionary Computer Interface Technology; Fingerworks System Uses Hand Motions, ScienceDaily, 10/10/2002, http://www.sciencedaily.com/releases/2002/10/021010072402.htm
  2. Άρθρο στη wikipedia για το Multi-touch, http://en.wikipedia.org/wiki/Multi-touch
  3. Άρθρο στη wikipedia για το Touchscreen, http://en.wikipedia.org/wiki/Touchscreen
  4. Άρθρο στη wikipedia για το Light Pen, http://en.wikipedia.org/wiki/Light_pen
  5. Tο μέλλον των multitouch displays, PC Magazine, 3/4/2009, http://e-pcmag.gr/news/58211
  6. The UnMousePad Video, http://www.technologyreview.com/video/?vid=290&a=f
  7. Τσιμιτάκης Μ., Σερφάροντας στο τραπέζι του μέλλοντος, Καθημερινή, 14/10/2007, http://news.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_world_1_14/10/2007_244780
  8. Fifth annual list of the world's most influential people (43 of 101), ΤΙΜΕ, 2008, 30/4/2009, http://205.188.238.109/time/specials/2007/article/0,28804,1733748_1733754_1735325,00.html
  9. Multi-Touch Systems that I Have Known and Loved, Buxton B., Microsoft Research, Original: Jan. 12, 2007, Version: October 9th, 2009, http://billbuxton.com/multitouchOverview.html
  10. Άρθρο στη wikipedia για το iPhone, http://en.wikipedia.org/wiki/iPhone
  11. Άρθρο στη wikipedia για το Microsoft Surface, http://en.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Surface
  12. How it Works: Multi-touch Surfaces Explained, Scientific American Magazine, 18/6/2008, http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=how-it-works-touch-surfaces-explained
  13. Microsoft Surface και Surface Technology - Σύνδεση Ψηφιακού με Φυσικό κόσμο!, Αποστολόπουλου Ι., Φοιτητική Πύλή my.aegean.gr, 17/6/2007, http://my.aegean.gr/web/article2573.html
  14. Άρθρο στη wikipedia για το DiamondTouch, http://en.wikipedia.org/wiki/DiamondTouch
  15. Άρθρο στη wikipedia για το Reactable, http://en.wikipedia.org/wiki/ReacTable
  16. Άρθρο στη wikipedia για το Philips Entertaible, http://en.wikipedia.org/wiki/Philips_Entertaible
  17. Philips Debuts Cool New Prototype Touchpad Game Board, Natali T. Del Conte, 30/8/3006, http://www.extremetech.com/article2/0,1697,2010102,00.asp
  18. Άρθρο στη wikipedia για το Touchlight, http://en.wikipedia.org/wiki/TouchLight
  19. MultiTouch Capabilities in Windows 7, http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/ee336016.aspx
  20. Άρθρο στη wikipedia για τη Διάθλαση, http://el.wikipedia.org/wiki/Διάθλαση
  21. Άρθρο στη wikipedia για το νόμο του Snell, http://en.wikipedia.org/wiki/Snells_law
  22. Άρθρο στο nuigroup για την τεχνολογία FTIR, http://wiki.nuigroup.com/FTIR
  23. Άρθρο στο nuigroup για την τεχνολογία Diffused Illumination, http://wiki.nuigroup.com/Diffused_Illumination
  24. Άρθρο στο nuigroup για την τεχνολογία Laser Light Plane Illumination, http://wiki.nuigroup.com/LLP
  25. Άρθρο στο nuigroup για την τεχνολογία Diffused Surface Illumination, http://wiki.nuigroup.com/Diffused_Surface_Illumination
  26. Άρθρο στο nuigroup για την τεχνολογία Capacitance Testing, http://wiki.nuigroup.com/Touch_Technologies_Comparison#Capacitive
  27. Άρθρο στο nuigroup για την τεχνολογία Gap Method, http://wiki.nuigroup.com/Multitouch_Technologies#Other_Technologies
  28. Άρθρο στο forum του nuigroup για την τεχνολογία FTIR Side Scanning matrix, http://nuigroup.com/forums/viewthread/3532/
  29. Άρθρο στο forum του nuigroup για την τεχνολογία Video Plane Triangulation, http://nuigroup.com/forums/viewthread/3250/
  30. Άρθρο στο forum του nuigroup για την τεχνολογία Sonar Matrix, http://nuigroup.com/forums/viewthread/3953/
  31. Άρθρο στο forum του nuigroup για την τεχνολογία LED Matrix Layer, http://nuigroup.com/forums/viewthread/3952/
  32. Άρθρο στο forum του nuigroup για την τεχνολογία LED Matrix Layer, http://nuigroup.com/forums/viewthread/3952/
  33. Crystal, Abstract Graphical User Interface, http://lightbucket.org/