Ukazovátko - Pointing device

Ukazovací zařízení je zařízení, rozhraní pro komunikaci , která umožňuje uživateli zadávat prostorové (tj, kontinuální a multi-dimenzionální ) dat do počítače . Systémy CAD a grafická uživatelská rozhraní (GUI) umožňují uživateli ovládat a poskytovat data do počítače pomocí fyzických gest pohybem ruční myši nebo podobného zařízení po povrchu fyzické plochy a aktivací přepínačů na myši. Pohyby polohovacího zařízení se na obrazovce odrážejí pohyby ukazatele (nebo kurzoru ) a další vizuální změny. Běžná gesta jsou ukazování a klikání a přetahování .

Zatímco zdaleka nejběžnějším ukazovacím zařízením je myš, bylo vyvinuto mnoho dalších zařízení. Termín myš se však běžně používá jako metafora pro zařízení, která pohybují kurzorem.

Fittsův zákon lze použít k předpovědi rychlosti, s jakou mohou uživatelé používat polohovací zařízení.

Klasifikace

Ke klasifikaci několika polohovacích zařízení lze zvážit určitý počet funkcí. Například pohyb, ovládání, polohování nebo odpor zařízení. Následující body by měly poskytnout přehled různých klasifikací.

• přímý vs. nepřímý vstup

V případě polohovacího zařízení s přímým vstupem je ukazatel na obrazovce ve stejné fyzické poloze jako polohovací zařízení (např. Prst na dotykové obrazovce, stylus na tabletovém počítači). Ukazovací zařízení s nepřímým vstupem není ve stejné fyzické poloze jako ukazatel, ale převádí jeho pohyb na obrazovku (např. Počítačová myš, joystick, stylus na grafickém tabletu).

• absolutní vs. relativní pohyb

Vstupní zařízení s absolutním pohybem (např. Stylus, prst na dotykové obrazovce) poskytuje konzistentní mapování mezi bodem ve vstupním prostoru (umístění/stav vstupního zařízení) a bodem ve výstupním prostoru (poloha ukazatele na obrazovce) . Vstupní zařízení s relativním pohybem (např. Myš, joystick) mapuje posunutí ve vstupním prostoru na posun ve výstupním stavu. Řídí tedy relativní polohu kurzoru ve srovnání s jeho počáteční polohou.

• izotonický vs. elastický vs. izometrický

Izotonické polohovací zařízení je pohyblivé a měří jeho posun (myš, pero, lidská paže), zatímco izometrické zařízení je pevné a měří sílu, která na něj působí (trackpoint, dotyková obrazovka snímající sílu). Elastické zařízení zvyšuje svůj silový odpor posunutím (joystick).

• ovládání polohy vs. řízení rychlosti

Vstupní zařízení pro ovládání polohy (např. Myš, prst na dotykové obrazovce) přímo mění absolutní nebo relativní polohu ukazatele na obrazovce. Vstupní zařízení pro ovládání rychlosti (např. Trackpoint, joystick) mění rychlost a směr pohybu ukazatele na obrazovce.

• překlad vs. rotace

Další klasifikací je rozlišení mezi tím, zda je zařízení fyzicky přeloženo nebo otočeno.

• stupně svobody

Různá polohovací zařízení mají různé stupně volnosti (DOF). Počítačová myš má dva stupně volnosti, a to pohyb na ose x a y. Nicméně Wiimote má 6 stupňů volnosti: X, Y a Z-osy pro pohyb, tak i pro otáčení.

• možné stavy

Jak již bylo zmíněno dále v tomto článku, polohovací zařízení mají různé možné stavy. Příklady těchto stavů jsou mimo rozsah, sledování nebo přetahování .

Příklady

• počítačová myš je nepřímé , relativní , izotonické , polohově ovládané , translační vstupní zařízení se dvěma stupni volnosti (poloha x, y) a dvěma stavy (sledování, přetahování).
• dotykový displej je přímý , absolutní , izometrický , polohy řídící vstupní zařízení, se dvěma nebo více stupni volnosti (x, y pozice a případně tlak) a dva stavy (mimo dosah a táhla).
• joystick je nepřímý , relativní , elastické , rychlost řízení , translační vstupní zařízení se dvěma stupni volnosti (x, y úhel) a dvěma stavy (pásové, tažením).
• Wiimote je nepřímý , relativní , elastické , rychlost řízení , translační vstupní zařízení se šesti stupni volnosti (x, y, z orientace a x, y, z polohy) a dvě nebo tři stavy (sledování, tažením pro orientaci a poloze ; mimo rozsah polohy).

Buxtonova taxonomie

Následující tabulka ukazuje klasifikaci polohovacích zařízení podle jejich počtu rozměrů (sloupců) a které vlastnosti je snímáno (řádky) zavedené Billem Buxtonem . Dílčí řádky rozlišují mezi mechanickým prostředníkem (tj. Stylusem) (M) a citlivým na dotek (T). Je zakořeněn v lidské motorické/smyslové soustavě . Zařízení pro kontinuální ruční zadávání jsou zařazena do kategorií. Dílčí sloupce rozlišují zařízení, která ke svému provozu používají srovnatelné řízení motoru. Tabulka je založena na původní grafice práce Billa Buxtona na téma „Taxonomie vstupu“.

	Počet rozměrů
		1		2				3
Vlastnosti snímané	Pozice	Rotační hrnec	Posuvný hrnec	Tablet a puk	Tablet a stylus	Lehké pero	Plovoucí joystick	3D joystick	M
				Stiskněte Tablet		Dotyková obrazovka			T
	Pohyb	Kontinuální rotační hrnec	běžecký pás	Myš			Trackball	3D trackball	M
			Ferinstat				Podložka X/Y		T
	Tlak	Snímač točivého momentu					Izometrický joystick		T

Buxtonův třístavový model

Tento model popisuje různé stavy, které může polohovací zařízení předpokládat. Tři běžné stavy popsané Buxtonem jsou mimo dosah, sledování a přetahování . Ne každé polohovací zařízení se může přepnout do všech stavů.

Modelka	Vysvětlení
2 Stavová transakce	Myš se pohybuje bez stisknutí tlačítka. Tento stav lze nazvat sledováním , což znamená, že uživatel pouze pohne myší bez další interakce se systémem. Je -li myš namířena na ikonu a při pohybu myší stisknuto tlačítko, vstoupí do nového stavu zvaného přetahování . Tyto stavy jsou zobrazeny na obrázku „2 stavová transakce“ .
Mimo dosah a sledování	Pokud místo myši použijete dotykový tablet, který je schopen cítit dotek nebo dotyk, vypadá stavový model jinak. Přesněji to znamená, že jakýkoli pohyb prstu mimo displej je mimo rozsah a nemá na systém žádný vliv. Pouze když se prst dotkne displeje, stav se přepne na sledování (obrázek: „Mimo rozsah a sledování“ ).
Mimo dosah, sledování a přetahování	Pokud je použit grafický tablet se stylusem, je možné vycítit všechny tři stavy. Když je stylus zvednutý, je mimo dosah . Když je v dosahu, stav se přepne na sledování a ukazatel sleduje pohyb stylusu. Vyvíjením zvláštního tlaku na stylus se spustí tažení stavu 2 (obrázek: „Mimo rozsah, sledování a přetahování“ ).
Stav 2 Set	Pomocí myši s více tlačítky nebo několika kliknutí lze stav 2 rozdělit do sady stavů, tj. Stisknutí různých tlačítek vede k různým stavům. Například výběr objektu pomocí tlačítka 1 přepne do stavu Drag Original, zatímco Button 2 přepne na Drag Copy . Totéž platí pro více kliknutí známých z Windows : jedno kliknutí na objekt vybere objekt, dvojitým kliknutím jej otevře (obrázek: „Stav 2 sada“ ).

Fittsův zákon

Fittsův zákon (často citovaný jako Fittsův zákon) je prediktivní model lidského pohybu, který se používá především v interakci člověka a počítače a ergonomii. Tento vědecký zákon předpovídá, že čas potřebný k rychlému přesunu do cílové oblasti je funkcí poměru mezi vzdáleností k cíli a šířkou cíle. Fittsův zákon se používá k modelování aktu ukazování, a to buď fyzickým dotykem předmětu rukou nebo prstem, nebo virtuálně, ukazováním na předmět na monitoru počítače pomocí polohovacího zařízení. Jinými slovy to například znamená, že uživatel potřebuje více času na kliknutí na malé tlačítko, které je vzdálené od kurzoru, než na kliknutí na velké tlačítko v blízkosti kurzoru. Tím je obecně možné předpovědět rychlost, která je potřebná pro selektivní pohyb na určitý cíl.

Matematická formulace

Společná metrika pro výpočet průměrného času na dokončení pohybu je následující:

${\ displaystyle {\ text {MT}} = a+b \ cdot {\ text {ID}} = a+b \ cdot \ log _ {2} {\ Bigg (} {\ frac {2D} {W}} {\ Bigg)}}$

kde:

• MT je průměrný čas na dokončení pohybu.
• a a b jsou konstanty, které závisí na volbě vstupního zařízení a jsou obvykle určeny empiricky regresní analýzou.
• ID je index obtížnosti.
• D je vzdálenost od počátečního bodu ke středu cíle.
• W je šířka cíle měřená podél osy pohybu. W lze také považovat za povolenou toleranci chyby v konečné poloze, protože konečný bod pohybu musí spadat do ± W ⁄ 2 středu cíle.

Výsledkem je interpretace, že, jak již bylo zmíněno dříve, velkých a blízkých cílů lze dosáhnout rychleji než malých vzdálených cílů.

Aplikace Fittsova zákona v designu uživatelského rozhraní

Jak bylo uvedeno výše, velikost a vzdálenost objektu ovlivňují jeho výběr. Navíc to ovlivňuje uživatelské prostředí. Proto je důležité, aby byl při navrhování uživatelských rozhraní zohledněn Fittsův zákon. Níže jsou uvedeny některé základní principy.

• Interaktivní prvky

Například příkazová tlačítka by měla mít jinou velikost než neinteraktivní prvky. Větší interaktivní objekty lze snadněji vybrat pomocí libovolného polohovacího zařízení.

• Hrany a rohy

Vzhledem k tomu, že se kurzor připne na okraje a rohy grafického uživatelského rozhraní, lze k těmto bodům přistupovat rychleji než k jiným bodům na displeji.

• Vyskakovací menu

Měly by podporovat okamžitý výběr interaktivních prvků, aby se uživateli zkrátila „doba cestování“.

• Možnosti výběru

V nabídkách, jako jsou rozevírací nabídky nebo navigace na nejvyšší úrovni, se vzdálenost zvyšuje, čím dále uživatel klesá v seznamu. V koláčových nabídkách je však vzdálenost k různým tlačítkům vždy stejná. Cílové oblasti v koláčových nabídkách jsou navíc větší.

• Panely úloh

K ovládání hlavního panelu potřebuje uživatel vyšší úroveň přesnosti, tedy více času. Obecně brání pohybu přes rozhraní.

Zisk ovládacího displeje

Zisk ovládacího displeje (nebo zisk CD) popisuje poměr mezi pohyby v řídicím prostoru k pohybům v zobrazovacím prostoru. Hardwarová myš se například pohybuje jinou rychlostí nebo vzdáleností než kurzor na obrazovce. I když tyto pohyby probíhají ve dvou různých prostorech, jednotky měření musí být stejné, aby byly smysluplné (např. Metry místo pixelů). Zisk CD se týká faktoru měřítka těchto dvou pohybů:

${\ displaystyle CDgain = V_ {Display}/V_ {Control}}$

Nastavení zisku CD lze ve většině případů upravit. Je však třeba najít kompromis: s vysokými zisky je snazší přiblížit se ke vzdálenému cíli, s nízkými zisky to trvá déle. Vysoké zisky brání výběru cílů, zatímco nízké zisky tento proces usnadňují. Tyto společnosti Microsoft , MacOS a X okenní systémy zavedly mechanismy, které se přizpůsobují zisk CD potřebám uživatele. např. zisk CD se zvyšuje, když se zvyšuje rychlost pohybu uživatele (historicky se tomu říká „zrychlení myši“).

Běžná polohovací zařízení

Polohovací zařízení pro sledování pohybu

Myš

Myš je malé ruční zařízení tlačené přes vodorovný povrch.

Myš pohybuje grafickým ukazatelem posouváním po hladkém povrchu. Konvenční myš s kuličkovým pohonem používá kuličku k provedení této akce: míč je v kontaktu se dvěma malými hřídeli, které jsou navzájem posazeny v pravém úhlu. Při pohybu míčku se tyto hřídele otáčejí a otáčení se měří senzory v myši. Informace o vzdálenosti a směru ze senzorů se poté přenesou do počítače a počítač pohybuje pohybem myši na obrazovce sledováním pohybů myši. Další běžnou myší je optická myš. Toto zařízení je velmi podobné konvenční myši, ale ke zjištění změn polohy používá místo válečkové koule viditelné nebo infračervené světlo. Navíc je zde mini-myš , což je malá myš velikosti vejce pro použití s přenosnými počítači ; obvykle dostatečně malý pro použití na volné ploše samotného těla notebooku, je obvykle optický , obsahuje výsuvný kabel a používá USB port pro úsporu baterie.

Trackball

Trackball je ukazovací zařízení, skládající se z koule uloženého v objímce, který obsahuje senzory pro detekci rotace míče o dvou osách, podobný obrácený myší: jako uživatel najede koule s palcem, prsty nebo dlaní ukazatel na obrazovce se také bude pohybovat. Trackerové kuličky se běžně používají na pracovních stanicích CAD pro snadné použití, kde nemusí být místo na stole, kde by bylo možné použít myš. Některé lze připnout na boční stranu klávesnice a mají tlačítka se stejnou funkcí jako tlačítka myši. Existují také bezdrátové trackball, které uživateli nabízejí širší škálu ergonomických poloh.

Joystick

Izotonické joysticky jsou rukojeti, kde si uživatel může libovolně měnit polohu páčky, s víceméně konstantní silou.

Izometrické joysticky jsou místo, kde uživatel ovládá hůl změnou síly, kterou tlačí, a poloha páčky zůstává víceméně konstantní. Izometrické joysticky jsou často uváděny jako obtížněji použitelné kvůli nedostatku hmatové zpětné vazby poskytované skutečným pohyblivým joystickem.

Ukazovátko

Ukazovátko je malý nub citlivý na tlak použitý jako joystick. Obvykle se nachází na přenosných počítačích vložených mezi klávesy G , H a B. Funguje tak, že snímá sílu působící na uživatele. Odpovídající tlačítka „myši“ jsou běžně umístěna těsně pod mezerníkem . Nachází se také na myších a některých stolních klávesnicích.

Wii Remote

Wii Remote, také hovorově známý jako Wiimote, je hlavním ovladačem pro konzoli Wii od společnosti Nintendo. Hlavním rysem Wii Remote je jeho schopnost snímání pohybu, která umožňuje uživateli komunikovat s položkami na obrazovce a manipulovat s nimi pomocí rozpoznávání gest a ukazování pomocí technologie akcelerometru a optického senzoru.

Sledování prstů

Zařízení pro sledování prstů sleduje prsty ve 3D prostoru nebo blízko povrchu bez kontaktu s obrazovkou. Prsty jsou triangulovány technologiemi jako stereo kamera, doba letu a laser. Dobrými příklady polohovacích zařízení pro sledování prstů jsou LM3LABS 'Ubiq'window a AirStrike

Polohovací zařízení pro sledování polohy

Grafický tablet

Grafický tablet nebo digitalizační tablet je speciální tableta podobný touchpadu, ale řízené pomocí pera nebo pera, která se udržuje a použit jako normální pero nebo tužku. Palec obvykle ovládá klikání pomocí obousměrného tlačítka v horní části pera nebo klepnutím na povrch tabletu.

Kurzor (také nazývaný puk) je podobný myši, kromě toho, že má okno s křížovými vlasy pro přesné umístění a může mít až 16 tlačítek. Pero (také nazývané stylus) vypadá jako jednoduché kuličkové pero, ale místo inkoustu používá elektronickou hlavu. Tablet obsahuje elektroniku, která mu umožňuje detekovat pohyb kurzoru nebo pera a převést pohyby do digitálních signálů, které odešle do počítače. „To se liší od myši, protože každý bod na tabletu představuje bod na obrazovce.

Stylus

Stylus je malý nástroj ve tvaru pera, který slouží k zadávání příkazů na obrazovku počítače , mobilní zařízení nebo grafický tablet.

Dotykové pero je primárním vstupním zařízením pro osobní digitální asistenty , chytré telefony a některé ruční herní systémy , jako je Nintendo DS, které vyžadují přesné zadávání, přestože zařízení s vícedotykovým vstupem prstu s kapacitními dotykovými obrazovkami se staly populárnějšími než zařízení poháněná dotykovým perem v trh se smartphony.

Touchpad

Touchpad nebo trackpad je plochý povrch, který může detekovat prst kontakt. Jedná se o stacionární polohovací zařízení, běžně používané na přenosných počítačích. S touchpadem se běžně dodává alespoň jedno fyzické tlačítko, ale uživatel může také vygenerovat kliknutí myší klepnutím na podložku. Mezi pokročilé funkce patří citlivost na tlak a speciální gesta, jako je posouvání pohybem prstu po hraně.

K měření pohybu prstů využívá dvouvrstvou mřížku elektrod : jedna vrstva má svislé elektrodové proužky, které zvládají svislý pohyb, a druhá vrstva má vodorovné elektrodové pásy, které zvládají vodorovné pohyby.

Dotyková obrazovka

Dotykový displej je zařízení vložené do obrazovce televizoru nebo systému LCD monitorech přenosných počítačů. Uživatelé komunikují se zařízením fyzickým stisknutím položek zobrazených na obrazovce, a to buď prsty, nebo nějakým pomocným nástrojem.

K detekci dotyku lze použít několik technologií. Odporové a kapacitní dotykové obrazovky mají vodivé materiály zabudované ve skle a zjišťují polohu dotyku měřením změn elektrického proudu. Infračervené ovladače promítají mřížku infračervených paprsků vloženou do rámečku obklopujícího samotnou obrazovku monitoru a zjišťují, kde objekt paprsky zachycuje.

Moderní dotykové obrazovky by mohly být použity ve spojení s dotykovými pery, zatímco ty napájené infračerveným paprskem nevyžadují fyzický dotek, ale rozpoznávají pohyb ruky a prstů v určité minimální vzdálenosti od skutečné obrazovky.

Dotykové obrazovky jsou stále populární se zavedením palmtop počítače, jako jsou výrobky prodávané v Palm, Inc. výrobce hardwaru, některé třídy high škálu laptopy, mobilní telefon jako HTC nebo Apple Inc iPhone a dostupnost standardních ovladačů zařízení s dotykovým displejem do Symbian , Palm OS , Mac OS X a Microsoft Windows operační systémy.

Polohovací zařízení pro sledování tlaku

Izometrický joystick

Na rozdíl od 3D joysticku se samotná páčka nepohybuje nebo se pohybuje jen velmi málo a je upevněna v šasi zařízení. Aby uživatel mohl pohybovat ukazatelem, musí na tyč působit silou. Typické zástupce lze nalézt na klávesnicích notebooku mezi klávesami „G“ a „H“. Tlakem na TrackPoint se kurzor pohybuje na displeji.

Další zařízení

• Světelného pera je zařízení podobné dotykové obrazovky, ale používá speciální citlivý na světlo pero namísto prstu, což umožňuje přesnější vstupní obrazovky. Vzhledem k tomu, špička světelného pera dotkne obrazovky, odešle signál zpět do počítače, který obsahuje souřadnice jednotlivých pixelů v tomto bodě. Lze jej použít k kreslení na obrazovku počítače nebo provádění výběrů z nabídek a nevyžaduje speciální dotykový displej, protože může pracovat s jakýmkoli CRT displejem .
• Lehká zbraň
• Palmová myš - držená v dlani a ovládaná pouze dvěma tlačítky; pohyby po obrazovce odpovídají dotyku peří a tlak zvyšuje rychlost pohybu
• Footmouse - někdy nazývaný krtek - varianta myši pro ty, kteří nechtějí nebo nemohou používat ruce nebo hlavu; místo toho poskytuje klikání nohou
• Podobně jako u myši je puk, který místo sledování rychlosti zařízení sleduje absolutní polohu bodu na zařízení (obvykle sada nitkových křížů namalovaných na průhledném plastovém štítku trčícím z horní části puku) . Pouzdra se obvykle používají pro trasování v práci CAD/CAM/CAE a často jsou doplňkem pro větší grafické tablety.
• Zařízení pro sledování očí -myš ovládaná pohyby sítnice uživatele, která umožňuje manipulaci s kurzorem bez dotyku
• Finger-mouse-Extrémně malá myš ovládaná pouze dvěma prsty; uživatel jej může držet v jakékoli poloze
• Gyroskopická myš - gyroskop vnímá pohyb myši při jejím pohybu vzduchem. Uživatelé mohou ovládat gyroskopickou myš, když nemají prostor pro běžnou myš nebo musí zadávat příkazy ve stoje. Toto vstupní zařízení nepotřebuje čištění a může mít mnoho dalších tlačítek, ve skutečnosti se některé notebooky zdvojnásobují, protože televizory mají gyroskopické myši, které se podobají, a zdvojnásobují se jako dálkové ovladače s vestavěnými obrazovkami LCD.
• Volant - lze považovat za 1D polohovací zařízení - viz také část volantu v článku ovladače hry
• Pádlo - další 1D polohovací zařízení
• Jog dial - další 1D polohovací zařízení
• Jho (letadlo)
• Některá vstupní zařízení s vysokým stupněm volnosti
• 3Dconnexion -šestistupňový ovladač
• Diskrétní polohovací zařízení
• directional pad - velmi jednoduchá klávesnice
• Taneční podložka - slouží k ukazování na hrubá místa v prostoru nohama
• Mýdlová myš -ruční polohovací zařízení založené na poloze založené na stávající technologii bezdrátové optické myši
• Laserové pero - lze použít v prezentacích jako polohovací zařízení

Reference