MultiTouch
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Grundgedanke aller Multi-Touch Technologien ist die sog. Mensch-Maschine-Interaktion. Hinter diesem Ansatz steckt zunächst einmal die Bedienung von Maschinen durch den Menschen unter Zuhilfenahme von Bedienelementen jeglicher Art. Darunter kann man sich sowohl das Steuerrad eines Schiffes wie auch die Schaltflächen einer Maschine vorstellen. Multi-Touch Systeme verfolgen den Ansatz, nach Möglichkeit die Verwendung herkömmlicher Eingabegeräte wie z.B. Tastatur, Maus oder Grafiktabletts zu reduzieren. Nahezu alle Interaktionen mit dem Computer sollen über (berührungsempfindliche) Oberflächen durchgeführt werden, welche weitaus mehr Möglichkeiten bietet als die z.Z. noch stärker verbreiteten (Single-)Touchscreens. Die schon im Namen angedeutete Besonderheit bei Multi-Touch Systemen ist, dass bei der Bedienung mehrere Aktionen parallel erkannt werden können
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1 Motivation für moderne Bedienelemente
Der Mensch passt sich seiner Umgebung an, aber er passt seine Umgebung zugleich auch bewusst seinen Bedürfnissen an. Es besteht also zwischen Mensch und Maschine ein wechselseitiger Anpassungsprozess, ein Prozess, bei dem der Mensch grundsätzlich und im Ganzen gesehen die primäre Rolle spielt.[1]
Neben den bereits weitläufig bekannten Ansätzen zur Sprachsteuerung von Maschinen ist auch das Steuern durch berührungsempfindliche Oberflächen ein wichtiges Thema. Dies eröffnet neue Möglichkeiten zur Vereinfachung der Bedienung und bietet weiterhin eine Vereinigung von Ein- und Ausgabegeräten, was mit der Reduzierung von Hardware und verwendeten Ressourcen einhergeht. Systeme, die solche modernen Bedienelemente verwenden, sind kompakter, weniger fehleranfällig sowie deutlich intuitiver und somit auch sicherer zu bedienen.
2 Geschichtliche Entwicklung
Begonnen wurde mit der Entwicklung von Multi-Touch Systemen bereits Ende der 80er Jahre federführend durch die Universität von Toronto und die Bell Laboratories. Im Jahre 2006 machte der Forscher Jeff Han von der New York University durch die Demonstration eines Mutli-Touch-Prototypen auf der TED-Konferenz auf sich aufmerksam. Das Video seiner Präsentation wurde einige Monate später ins Internet gestellt und fand dort eine große Verbreitung. Er war auch einer der Ersten, die Multi-Touch-Geräte professionell vermarktete.[2]
Breite öffentliche Aufmerksamkeit erhielt das Thema Multi-Touch im Jahre 2002 durch den Science-Fiction Thriller ‚Minority Report’ von Steven Spielberg. In der Zukunftsvision des Washington, D.C. des Jahres 2054 steuern die Hauptdarsteller Tom Cruise und Colin Farrell ihre Computer dabei einzig mit Hilfe von Handgestiken und Sprache.
Erste Geräte für Privatanwender wurden im Jahr 2007 z.B. in Form des Apple ‚iPhone’ und durch das Microsoft Projekt ‚Surface’ vorgestellt.
3 Technische Grundlagen von Multi-Touch Elementen
Multi-Touch Systeme unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Technologie und der sich daraus ergebenden Möglichkeiten für die Praxis. Einige der geläufigsten Technologien sollen im Folgenden vorgestellt werden.
3.1 Optische Sensorik
Bei der optischen Sensorik wird der entsprechende Arbeitsbereich durch eine oder auch mehrere Kameras überwacht. Interaktionen des Benutzers werden registriert und bzgl. ihrer Position und Intention hin ausgewertet.
FTIR ist ein Vertreter der Optischen Sensorik, bei dem sich die Entwickler den unterschiedlichen Berechungsindex des Lichtes in unterschiedlichen Materialien und bei Interaktionen durch den Benutzer zu Nutze machen. Bei Berührungen durch den Benutzer wird ein Lichtstrahl entsprechend anders zurück geworfen als im Normalzustand.[3]
3.2 Angulation
Bei der Angulation werden mehrere Kameras (in der Regel vier) in den Ecken der Projektionsfläche angebracht. Das Blickfeld der Kamera ist dabei parallel zur Projektionsfläche, was diese Technik von der Optischen Sensorik unterscheidet. Es kommen herkömmliche Kameras zum Einsatz, die für IR-Licht unempfindlich sind. Die Kameras filmen direkt die Hände des Benutzers. Somit kann man mit 4 Kameras auch 4 Hände verfolgen. Per Bildverarbeitungssoftware werden die aufgenommenen Bilder so aufbereitet, dass als Resultat die Koordinaten der Berührungspunkte zur Verfügung stehen. Da es bei mehr als vier Händen zu Verdeckungen kommen kann und somit die eindeutige Ortung unmöglich wird, ist dieses System zwar in Bezug auf die Größe der Projektionsfläche problemlos skalierbar, nicht aber in Bezug auf die Benutzerzahl.[4]
3.3 Akustische Sensorik
Durch das Klopfen auf einer Fläche entstehen Schallwellen, welche mittels Mikrofonen aufgenommen werden können. Da sich die Schallwellen im Medium gleichmäßig verteilen, ist diese Art der Positionserkennung möglich. Durch Messen der Zeitdifferenz nach dem ersten Auftreffen bei einem Mikrofon, bis zum Erreichen eines anderen, kann bereits mit drei Mikrofonen eine sichere Erkennung erreicht werden. Aus praktischer Sicht ist es sinnvoll vier Mikrofone zu verwenden und diese in jeder Ecke zu platzieren, um durch die entstehende Redundanz eine größere Genauigkeit zu erzielen. Ein Nachteil der Technologie ist, dass mit diesem Verfahren keine kontinuierliche Bewegungen erkannt werden. Selbst wenn das Bewegen des Fingers über die Fläche ein ausreichend lautes Signal erzeugt, so besteht das Problem, dass die Fläche nicht ausschwingen kann und die reflektierten Wellen zu Interferenzen führen, welche das Ergebnis somit stark oder vollkommen verfälschen.[5]
3.4 Kapazitive Sensorik
Bei der Diamond Touch Technologie wird zunächst jeder Benutzer mit einem separaten Receiver ausgestattet, welcher (z.B. über den Stuhl) kapazitiv mit dem System verbunden ist. In die Oberfläche, auf der gearbeitet werden soll, ist eine große Anzahl von winzigen Antennen eingebettet, welche bei Berührung durch den Benutzer ein entsprechendes Signal über dessen Receiver übermitteln. Durch diese Technologie ist es möglich verschiedene Benutzer zu unterscheiden und auch simultane Eingaben zu verarbeiten.[6]
3.5 Interaktion - Multi-Layer-Tables
Bei der Multi-Layer-Technik stehen dem Nutzer verschiedene Aktions-Schichten zur Steuerung visueller Inhalten zur Verfügung. Der Nutzer kann zwischen den Schichten mit Hilfe eines Stifts, den er frei im Raum über der Projektionsebene bewegt, navigieren. Die Navigation im dreidimensionalen Bereich wird durch Verfolgen des Stiftes mittels Ultraschall-Ortung erreicht.[7]
4 Beispiele für Anwendung von Multi Touch Systemen
4.1 Multimedia-Kontrollgerät Lemur
Im Jahr 2005 bringt die französische Firma Jazzmutant das Multimedia-Kontrollgerät Lemur zum Steuern von Mischpulten im professionellen Audio- und Videobereich als eines der ersten multi-touch-fähigen Produkte auf den Markt. Mögliche Elemente sind Sequenzer, modulare Synthesizer, virtuelle Instrumente, VJ-Software, 3D-Animation-Tools und Lichtsteuerung.[8]
4.2 Apple IPhone
Als Vertreter der Kapazitive Sensorik brachte Apple im Juni 2007 das IPhone auf den Markt. Neben den Multimediafunktionalitäten bietet das Handy auch eine neuartige Steuerung per berührungsempfindlicher Oberfläche. Dank seines großen Multi-touch-Displays und der innovativen Software lässt sich das iPhone ganz einfach per Fingertipp bedienen: Auf der intelligenten Tastatur schreiben, mit Cover Flow Alben überfliegen, in Fotoserien blättern oder einen Website Ausschnitt zoomen – all das geht mit dem Multi-touch-Display des iPhones.[9]
4.3 Interaktive Tresen - iBar
iBar ist ein System für die interaktive Gestaltung eines Bar-Tresen. Die milchige Bar-Oberfläche kann mit eingebauten Beamern mit beliebigen Inhalten bespielt werden. Das integrierte Tracking-System erkennt alle Objekte, welche die Oberfläche der Bar berühren. Damit kann die Projektion auf die Position der Gegenstände reagieren oder projezierte Objekte können mit den Fingern angeklickt werden. Das iBar System lässt sich kompakt in die Theke einbauen, es benötigt keine weiteren Installationen an der Decke oder Ähnliches. Die Software kann flexibel je nach Bedarf angepasst und erweitert werden. Videos, Zeitung, Kataloge, Spiel, Spaß, Visuals, Ambiente usw. sind möglich.[10]
4.4 Microsoft Surface
Surface ist Microsofts Ansatz eines gewöhnlichen Tabletop-PCs ausgestattet mit einer dynamischen, interaktiven Oberfläche. Das Produkt ermöglicht den mühelosen Umgang mit digitalen Inhalten durch natürliche Gestik, Berührung und physische Objekte. Zielbereiche sind die gemeinsame Nutzung, Erstellung, Kauf und vieles mehr in Restaurants, Hotels, Einzelhandel. Surface ist vom Aufbau her ein 30-Zoll-Bildschirm in Form eines Tisches, der es Einzelpersonen oder kleine Gruppen ermöglicht zu interagieren. Dies geschieht in einer Art und Weise, mit der sich die Benutzer vertraut fühlen, ähnlich wie in der realen Welt. Die Oberfläche erkennt gleichzeitig Dutzende von Interaktionen wie Berührungen und Gesten. Weiterhin ist es nach Anpassung in der Lage einzelne spezielle Objekte zu erkennen, die Identifizierung erfolgt dabei ähnlich wie mit Strichcodes. Das System wird mit einem Portfolio von Basis-Anwendungen, inklusive Fotos, Musik, Spiele und virtuellen Concierge ausgeliefert, die an die Anforderungen der Kunden angepasst werden können.[11]
5 Einzelnachweise
- ↑ Michael Eckardt: Mensch-Maschine-Symbiose,Verkag und Datenbank für Geisteswissenschaften, 2002, S.91
- ↑ Wikipedia
- ↑ Han, Jefferson Y., Low-cost multi-touch sensing through frustrated total internal reflection, ACM Press, 2005, S. 115-117
- ↑ Jonas Trümper, Multi-Touch-Systeme und interaktive Oberflächen, TU Berlin, 2007, S. 2
- ↑ Eric Peukert, Falk Ulbricht: Innovative Projektionssystem und Interaktive Oberflächen (2005), TU Dresden , S. 9-11
- ↑ Paul Dietz and Darren Leigh: Diamond Touch: A Multi-User Touch Technology, Mitsubishi Electric Research Laboratories, 2003, S.4-5
- ↑ Subramanian, Aliakseyeu, Lucero (2006), S. 1-2
- ↑ Lemur
- ↑ IPhone
- ↑ iBar
- ↑ Surface
6 Weblinks
- Multitouch - der Schreibtisch der Zukunft? – Bericht des Bayerischen Rundfunks
- Ein Überblick über die Multi-Touch-Geschichte von Bill Buxton (engl.)
- Bumptop - Interaktion mit Desktop-Systemen
- Photosynth - Darstellung von digitalen Fotos
