Interaktive Systeme: 2 User interface engineering, 3D-Interaktion, Natural user interfaces
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Springer
2015
|
| Ausgabe: | 2. Aufl. |
| Schriftenreihe: | eXamen.press
|
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIX, 774 S. Ill., graph. Darst |
| ISBN: | 9783642452468 3642452469 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Teil
I User
Interface Engineering
1 User Interface Engineering: Einleitung........................... 3
1.1 Historische Entwicklung..................................... 6
1.2 Kontext der Softwareentwicklung............................. 10
1.2.1 Vertrags entwicklung.................................. 11
1.2.2 Produktentwicklung.................................. 12
1.2.3 Entwicklung innerhalb eines Unternehmens.............. 13
1.2.4 Positionierung von
Usability
und User
Experience
........ 14
1.2.5 User Interface Engineering und Agile Softwareentwicklung. 15
1.3 Phasen der Entwicklung..................................... 16
1.3.1 Analyse............................................ 16
1.3.2 Anforderungen...................................... 18
1.3.3 Spezifikation und Design.............................. 19
1.3.4 Umsetzung der entworfenen Lösungen.................. 20
1.4 User
Experience
Design..................................... 22
1.4.1 Emotionen.......................................... 26
1.4.2 Komponenten der UX................................ 27
1.4.3 Beispiele für UX Design.............................. 29
1.4.4 Zusammenfassung................................... 31
1.5 Szenariobasierte Entwicklung................................ 32
1.6
Contextual
Design.......................................... 34
1.7 Partizipative Entwicklung und
Living Labs
..................... 35
1.8 Beobachtungen, Befragungen und Workshops................... 39
1.8.1 Beobachtungen...................................... 39
1.8.2 Befragungen........................................ 40
1.8.3 Workshops in der Analyse und Evaluierung.............. 41
1.9 Werkzeuge für das User Interface Engineering.................. 42
1.10 Zusammenfassung.......................................... 43
xii Inhaltsverzeichnis
2 Anforderungsanalyse........................................... 45
2.1 Initiale Aufgaben- und Prozessanalyse......................... 47
2.2 Vertiefte Analyse von Aufgaben und Prozessen.................. 52
2.2.1 Beobachtungen...................................... 55
2.2.2 Interviews.......................................... 63
2.2.3 Schriftliche Befragungen.............................. 66
2.23
Λ
Organisatorische Vorbereitung der Befragung .... 66
2.2.3.2 Gestaltung von Fragebögen.................... 68
2.2.3.3 Auswertung von Befragungen.................. 69
2.2.3.4 Generelle Fragebögen........................ 70
2.2.3.5 Befragung mittels E-Mail oder mittels
web-basiertem Formular...................... 73
2.2.4 Die Rolle von Entwicklungspartnern.................... 73
2.2.5 Diskussion.......................................... 74
2.3 Repräsentation der Analyseergebnisse......................... 74
2.3.1 Repräsentation mittels Szenarien....................... 75
2.3.2 Hierarchische Aufgabenanalyse........................ 78
2.3.3 Prozessmodellierung und Workflow-Management......... 80
2.3.4 Validierung von Anforderungen........................ 84
2.3.5 Verbreitung der Ergebnisse............................ 85
2.4 Benutzeranalyse............................................ 85
2.4.1 Identifikation relevanter Gruppen von Benutzern.......... 86
2.4.2 Aspekte der Benutzeranalyse .......................... 89
2.4.3
Personas:
Fiktive Benutzer............................ 90
2.5 Rahmenbedingungen........................................ 94
2.5.1 Direkte Vorgaben.................................... 95
2.5.2 Unscharfe Vorgaben.................................. 95
2.6 Ethnografische Studien...................................... 96
2.7 Definition von Anforderungen................................ 99
2.7.1 Tätigkeiten bei der Definition von Anforderungen.........100
2.7.2 Klassifikation von Anforderungen......................102
2.7.3 Qualität von Anf
orderungs dokumenten..................
103
2.7.4 Szenariobasierte Beschreibung von Anforderungen........104
2.7.5 Quantitative Anforderungen...........................106
2.7.6 Änderungen von Anforderungen .......................107
2.8 Zusammenfassung..........................................108
3 Der Designprozess..............................................111
3.1 Charakterisierung des Designprozesses........................ 112
3.2
Sketching
.................................................115
3.2.1 Manuelle Skizzen versus computergenerierte Layouts......115
3.2.2 Integration von manuellen Skizzen und
computergestütztem
Prototyping
.......................116
3.2.3 Verwendung von Storyboards..........................117
3.2.4 Informationsdesign...................................118
Inhaltsverzeichnis xiii
3.2.5 Erstellung von Wireframes............................119
3.3 Prototypen................................................120
3.3.1 Papier-Prototypen.................................... 123
3.3.2 Erstellung und Nutzung von Papier-Prototypen........... 124
3.3.3 Integration anderer Methoden des User Interface
Engineerings........................................ 125
3.3.4 Video
Prototyping
................................... 125
3.3.5 Wizard
of Oz Prototyping
............................. 126
3.3.6 Physische Prototypen................................. 128
3.4 Fallbeispiel 1:
Prototyping
für die
Exploration geografischer
Daten . 129
3.5 Fallbeispiel 2: Operationsplanung............................. 130
3.6 Fallbeispiel 3:
Prototyping
eines verbesserten User Interfaces
einer Angiografieanlage.....................................133
3.7 Werkzeuge für das
Prototyping
...............................138
3.7.1 Anforderungen an
Prototyping-
Werkzeuge...............138
3.7.2 Klassische
Prototyping-
Werkzeuge.....................140
3.7.3 Neuere
Prototyping-
Werkzeuge........................141
3.7.4 Werkzeuge für das integrierte
Prototyping
von physischen
und digitalen Komponenten ...........................146
3.8 Zusammenfassung..........................................148
4 Evaluierung von User Interfaces.................................151
4.1 Formale Evaluierung........................................152
4.2 Inspektionsmethoden .......................................154
4.2.1 Heuristische Evaluierung.............................. 155
4.2.2
Cognitive Walkthrough...............................
158
4.2.3 Zusammenfassung................................... 159
4.3 Einführung in die Empirische Evaluierung...................... 160
4.3.1 Arten empirischer Evaluierungen.......................160
4.3.2
Formative
und summative Evaluierungen................162
4.3.3 Studiendesign.......................................163
4.3.4
Usability
Laboratories................................165
4.3.5 Empirische Evaluierung subjektiver Kriterien.............166
4.3.6 Qualitätskriterien für Benutzerstudien...................169
4.4 Vorbereitung empirischer Evaluierungen.......................170
4.4.1 Auswahl von Testaufgaben............................171
4.4.2 Ziele und Hypothesen................................171
4.4.3 Beteiligte Personengruppen............................172
4.4.4 Weitere Aspekte der Vorbereitung......................173
4.5 Statistische Aspekte bei der Planung und Auswertung von
Evaluierungen........................,....................174
4.5.1 Abschätzung der notwendigen Anzahl an Testpersonen für
heuristische Evaluierungen............................174
4.5.2 Statistische Auswertung.......,.......................178
4.5.3 Der ^2-Test.........................................184
xiv Inhaltsverzeichnis
4.5.4 Statistische Auswertung ordinaler Daten.................186
4.5.5 Effektgröße.........................................187
4.5.6 Werkzeuge für die Auswertung von Testdaten............190
4.5.7 Zusammenfassung...................................191
4.6 Evaluierung der UX ........................................191
4.7 Kritische Sicht auf Evaluierungen.............................195
4.8 Auswertung...............................................196
4.8.1 Strukturierung von
Usability
Reports....................198
4.8.2
Usability
Reports aus Sicht der
S
oft ware-
Entwickler.......200
4.9 Zusammenfassung..........................................201
5 Styleguides im User Interface Engineering........................205
5.1 Firmen- und plattformspezifische Richtlinien...................206
5.2 Erstellung von Styleguides...................................208
5.3 Inhalt und Struktur von Styleguides ...........................211
5.3.1 Strukturierung.......................................211
5.3.2 Richtlinien zur Verwendung von
Icons
..................213
5.4 Validierung und Verifikation .................................216
5.5 Einführung von Styleguides..................................217
5.6 Veränderungen von Styleguides...............................218
5.7 Beispiele..................................................219
5.7.1 Webdesign..........................................219
5.7.2 Medizinische Anwendungen...........................220
5.7.3 Weitere Anwendungen................................223
5.8 UX Styleguides............................................226
5.9 Zusammenfassung..........................................228
Teil
II
aD-Interaktion
6 Einführung in die SD-Interaktion................................231
6.1 Leitszenarien..............................................233
6.1.1 Touristische Nutzung von ЗD-Stadt- und Terrainmodellen . . 233
6.1.2 Geometrische Modellierung im Design und in der
Architektur.........................................235
6.1.3 Komplexe industrielle
Planungs-
und Entwurfsprozesse .... 236
6.1.4
ЗО-РайеМептоаеПе
für die Therapieplanung............237
6.2 Begriffe...................................................237
6.2.1 Ein- und Ausgabegeräte...............................244
6.2.2 3D
Widgets
.........................................245
6.2.3 Virtual und
Augmented Reality ........................
246
6.2.4 Erfolgsfaktoren......................................250
6.3 Bibliotheken, Toolkits und Technologien.......................251
6.3.1 Grafikbibliotheken...................................252
6.3.2 Tools für die web-basierte
ЗО-Ітегакііоп
................257
6.3.3 Werkzeuge für AR und VR............................259
Inhaltsverzeichnis xv
6.4 Tiefenhinweise in realen und virtuellen Welten..................260
6.4.1 Tiefenhinweise in computergenerierten Bildern...........263
6.4.2 Gestalterische Tiefenhinweise..........................266
6.4.3 Evaluierung von Tiefenhinweisen.......................270
6.5 Orientierung und Navigation.................................274
6.5.1 Nutzung visueller Informationen.......................275
6.5.2 Nutzung nicht-visueller Informationen..................277
6.6 Beidhändige SD-Interaktion..................................279
6.7 Metaphern für die 3D-Interaktion.............................280
6.8 Zusammenfassung..........................................283
7 Ein- und Ausgabegeräte für die 3D-Interaktion....................285
7.1 SD-Eingabegeräte..........................................287
7.1.1 Kriterien...........................................287
7.1.2 SD-Mäuse___......................................289
7.1.3 Tracking-basierte Eingabe.............................293
7.1.4 Handgehaltene Eingabegeräte..........................294
7.1.5 Datenhandschuhe und Finger-
Tracking
..................297
7.1.6
Leap
Motion........................................299
7.1.7 Gestenbasierte Eingabe mit der Wiimote .................299
7.1.8
Tracking
auf Basis von Tiefenkameras ..................302
7.1.9 Evaluierung von Eingabegeräten.......................304
7.2 Stereoskopische und autostereoskopische Displays...............306
7.2.1 Stereodarstellungen..................................307
7.2.2 Stereodarstellungen mit dem z-Space-System.............310
7.2.3 Autostereoskopische Darstellungen.....................312
7.2.4 Evaluierung von Stereoeffekten........................315
7.2.5 Volumetrische und
holografische
Displays...............315
7.2.6 Zusammenfassung...................................316
7.3 Force Feedback-Geräte......................................317
7.4 Semi-Immersive und
immersive
VR-Umgebungen...............322
7.4.1 Semi-Immersive VR-Umgebungen .....................322
7.4.2 Displays für
immersive
VR............................
324
7.4.3
Cave
Automatic Virtual Environment...................326
7.4.4 Kuppelprojektionen..................................331
7.4.5 Anwendungen der Kuppelprojektion....................333
7.5 Displays für
Augmented Reality..............................
335
7.5.1 Optische
See-Through
Displays........................336
7.5.2 Video
See-Through
Displays..........................336
7.5.3 Google
Glass
........................................337
7.6 Zusammenfassung..........................................337
xvi Inhaltsverzeichnis
8 Grundlegende 3D-Interaktionen.................................339
8.1 Entwurf von 3D
Widgets
....................................340
8.1.1 Visuelle Gestaltung ..................................341
8.1.2 Platzierung und Sichtbarkeit von 3D
Widgets
.............342
8.2 Selektion .................................................343
8.2.1 Erweiterungen des Raycastings ........................345
8.2.2 Erweiterungen der Selektion in VR-Umgebungen.........348
8.2.3 Feedback...........................................352
8.2.4 Evaluierung von Selektionstechniken....................353
8.3 Objektplatzierung..........................................353
8.3.1 Arten der Objektplatzierung...........................354
8.3.2 Eingeschränkte Objektplatzierung......................355
8.3.3 Anwendungen.......................................359
8.4 Skalierung und Rotation von Objekten.........................364
8.5 Rotation der virtuellen Kamera...............................366
8.5.1 Virtueller Trackball ..................................367
8.5.2 Rotation mit dem
Two-Axis Valuator....................
369
8.5.3 Vergleich der Methoden...............................370
8.5.4 Orientierungsanzeige.................................373
8.6 Touch-basierte Platzierung und Rotation von SD-Objekten........373
8.7 Navigation in virtuellen Welten...............................375
8.7.1 Navigationsaufgaben.................................378
8.7.2 Navigationshinweise.................................380
8.7.3 Geschwindigkeitssteuerung............................384
8.7.4 Beschränkte Navigation...............................386
8.7.5 Automatische Tourgenerierung.........................388
8.7.6 Selbstdefmierte Pfade.................................389
8.8 3D
Widgets
zur Systemsteuerung.............................390
8.8.1 Kommandoeingabe...................................390
8.8.2 Texteingabe in virtuellen Umgebungen..................391
8.8.3 SD-Menüs..........................................391
8.8.4 Kreisförmige Menüs .................................393
8.9 Zusammenfassung..........................................396
9 Fortgeschrittene SD-Interaktionen und Anwendungen .............399
9.1
Exploration
von SD-Daten...................................400
9.1.1 Einfügen und Manipulieren von Schnittebenen ...........401
9.1.2 Linsen, Cutaways und Ghostviews......................404
9.1.3 Explosionsdarstellungen.............................. 408
9.2 Erstellung komplexer Objektformen...........................409
9.2.1 Modellierung mit Bezier- und Splineflächen......,.......410
9.2.2
Sketching
...........................................414
9.2.3 Architektonische Modellierung.........................419
9.2.4 Virtuelle Resektion...................................422
9.3 Anwendungen der Navigation................................425
Inhaltsverzeichnis xvii
9.3.1 Navigation in SD-Stadtmodellen .......................425
9.3.2 Navigation in der virtuellen
Endoskopie
.................427
9.3.3 Navigation in VR....................................430
9.4 Annotation von SD-Modellen ................................434
9.4.1 Annotation von SD-Stadt- und Terrainmodellen...........437
9.4.2 Dynamische Anpassungen.............................439
9.4.3 Annotation in immersiven VR-Umgebungen.............441
9.5 Interaktive Vermessung in virtuellen Welten....................443
9.5.1 Distanzmessung.....................................444
9.5.2 Größenabschätzung..................................445
9.5.3 Winkelmessung......................................446
9.5.4 Vermessung in VR...................................448
9.6 Fallbeispiele...............................................448
9.6.1 Medizinische Lern- und Trainingssysteme...............449
9.6.2 VR-Anwendungen...................................451
9.7 Zusammenfassung..........................................455
Teil
III
Natural
User Interfaces
10 Natürliche und gestische Interaktion.............................461
10.1
Natural
User Interfaces: Einführung und Motivation .............463
10.1.1 Grenzen von Fenstern,
Icons,
Menüs und Mauszeigern.....466
10.1.2 Die natürliche Nutzererfahrung ........................470
10.1.3 Meilensteine der Entwicklung..........................473
10.1.4 Post-WIMP UIs: Ausprägungen und Konzepte............479
10.1.5 Ein konzeptueller Rahmen:
Reali
tätsbezogene Interaktion . . 484
10.2 Gesten in der menschlichen Kommunikation....................488
10.2.1 Grundlagen: Gesten im Alltag......................... 489
10.2.2 Typisierung und Klassifikation von Gesten...............491
10.2.3 Aufbau und Aspekte von Gesten .......................494
10.3 Gestenbasierte Mensch-Computer-Interaktion...................496
10.3.1 Begriffsbestimmungen und eine
Taxonomie
..............496
10.3.2 In welchen Formen werden Gesten genutzt?..............500
10.3.3 Gesten als Teil natürlicher Benutzungsschnittstellen.......507
10.3.4 Anwendungsgebiete und -beispiele für Freihandgesten.....512
10.4 Designaspekte und Herausforderungen beim Gestenentwurf.......520
10.4.1 Attribute und Freiheitsgrade von Gesten.................520
10.4.2 Designrichtlinien und -herausforderungen................522
10.4.3 Weitere Herausforderungen............................525
10.5 Prozess und Verfahren der Gestenerkennung....................528
10.5.1 Grundsätzliche Probleme und Herausforderungen.........529
10.5.2 Merkmalserfassung (Feature
Detection)
.................530
10.5.3 Merkmals Verfolgung
(Tracking)
........................533
10.5.4 Gestenklassifikation
(Classification)
....................534
10.5.5 Weiterführende Literatur und Ausblick..................536
xviii Inhaltsverzeichnis
10.6 Möglichkeiten und Grenzen gestischer Interaktion...............537
10.6.1 Vorteile ............................................537
10.6.2 Nachteile...........................................538
10.7 Zusammenfassung und Ausblick..............................540
11 Interaktive Oberflächen ........................................545
11.1 Interaktive Oberflächen: Einführung & Grundlagen..............547
11.1.1 Wenn Eingabe und Ausgabe verschmelzen...............548
11.1.2 Meilensteine der Entwicklung..........................550
11.1.3 Formfaktoren und Gerätevielfalt........................558
11.2 Gestische Multitouch-Eingabe................................567
11.2.1 Ein einführendes Beispiel: Multitouch-Layout............567
11.2.2 Charakteristik von Multitouch-Eingabe..................570
11.2.3 Multitouch-Gesten...................................576
11.3 Designaspekte und Herausforderungen bei Multitouch-Interaktion. . 580
11.3.1 Fat-Finger-Problem..................................581
11.3.2 Geeignetes Feedback.................................585
11.3.3
Feedforward
als Ergebnisvorschau......................588
11.3.4 Erlernen von Touch-Gesten............................589
11.3.5 Multiuser-Aspekte...................................590
11.3.6 Nutzeridentifikation..................................594
11.3.7 Erkennung von Gesten in
Hard-
und Software............595
11.4 Der Entwurf eines Gestenvokabulars ..........................597
11.4.1 Von (technischen) Experten allein entworfene Gesten......598
11.4.2 Ein benutzerzentrierter Gesten-Entwicklungsprozess ......598
11.4.3 Von Nutzern vorgeschlagene Gesten....................600
11.4.4 Individualisierte und selbst definierte Gesten.............606
11.5 Erfolgreiche Anwendungsgebiete.............................607
11.5.1 Tabletops in Museen und Ausstellungen.................608
11.5.2 LehrVLernanwendungen..............................610
11.5.3 Schauräume und Verkaufs an Wendungen.................612
11.5.4 Kollaborative Informationsvisualisierung................613
11.5.5 Strategie, Planung und Koordination....................614
11.6 Aktuelle Trends und Herausforderungen.......................615
11.6.1 Neue Formfaktoren, Materialien und Haptik..............615
11.6.2 Erweiterter Interaktionsraum vor und um Oberflächen .....619
11.6.3 Abstandsabhängige und entfernte Interaktion.............621
11.6.4 Multi-Display-Umgebungen...........................624
11.7 Zusammenfassung..........................................626
12
Tangible
User Interfaces........................................629
12.1 Einführung, Grundlagen und Historie..........................630
12.1.1 Einführende Beispiele................................ 632
12.1.2 Was sind
Tangible
User Interfaces?.....................634
12.1.3 Eigenschaften und Kernaspekte von TUIs................637
Inhaltsverzeichnis xix
12.1.4 Historie und Entwicklung.............................640
12.2 Anwendungsklassen und -beispiele............................643
12.2.1 Architektur-, Raum- und Landschaftsplanung.............644
12.2.2 Informationsvisualisierung, -suche und -filterung..........646
12.2.3 Musik und Kunst....................................651
12.2.4
Tangible
Programming................................654
12.2.5 Lehr-ZLernanwendungen..............................656
12.2.6 Spiele und
Edutainment
...............................659
12.3 Klassifikation von TUIs und konzeptionelle Frameworks .........663
12.3.1 Grundlegende TUI-Klassen............................664
12.3.2 Begriffe und ein Framework:
Token
und
Constraints
.......668
12.3.3 Kopplung des Gegenständlichen und Digitalen............669
12.3.4 Soziale Interaktion und User
Experience
.................672
12.4 Designaspekte, Vorteile und Grenzen..........................673
12.4.1 Herausforderungen...................................674
12.4.2 Stärken und Vorteile von TUIs.........................677
12.4.3 Nachteile und Beschränkungen von TUIs................ 679
12.5 Aktuelle Trends............................................680
12.5.1 Touch+Tangibles kombiniert........................... 680
12.5.2
Tangibles
auf Mobilen Endgeräten......................681
12.5.3
Tangibles
jenseits von kleineren horizontalen Oberflächen . . 682
12.5.4 Größerer Ausdrucksreichtum.......................... 683
12.5.5 Smarte und Augmentierte Objekte......................684
12.5.6 Aktuierte
Tangibles
und Oberflächen....................685
12.5.7 Formveränderliche Oberflächen und
Tangibles
............687
12.6 Zusammenfassung..........................................689
Literaturverzeichnis.............................................695
Definitionen....................................................752
Index .........................................................753
Personen.......................................................765
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