Drifts, slips, and misses : input accuracy for touch surfaces

Wacharamanotham, Chatchavan; Borchers, Jan Oliver; Dracigevic, Pierre

doi:HT018890270

Drifts, slips, and misses : input accuracy for touch surfaces = Drifts, Slips und Misses : Eingabegenauigkeit auf Touch-Oberflächen

Wacharamanotham, Chatchavan

2016

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Chatchavan Wacharamanotham, M.Sc. aus Bangkok, Thailand

ImpressumAachen 2016

Umfang1 Online-Ressource (xiii, 107 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen, 2016

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Borchers, Jan Oliver (Thesis advisor) ; Dracigevic, Pierre (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2016-02-05

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2016-009620
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/567774/files/567774.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/567774/files/567774.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Informatik (frei) ; drifts (frei) ; slips (frei) ; misses (frei) ; touch screen (frei) ; multi-touch (frei) ; input (frei) ; HCI (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004

Kurzfassung
Mittels Touchscreens können Nutzer direkt mit virtuellen Objekten unter ihren Fingern interagieren. Da Eingabe und Ausgabe von Daten so eng zusammen liegen, schwindet die Grenze von der physischen zur virtuellen Welt, wodurch sich Interaktionen `natürlich' anfühlen. Dennoch ist die direkte Eingabe mit dem Finger mit einigen Einschränkungen verbunden: Wenn man die Spitze eines Eingabestifts mit einem Finger vergleicht, ist letzterer grösser und weicher, was die präzise Eingabe auf Touchscreens erschwert und leicht zu unbeabsichtigten Signalen führt. Hier zeigen sich Probleme in zwei Arten der Eingabegenauigkeit: Treffgenauigkeit („wo wurde die Eingabe gemacht“) und Zustandsgenauigkeit („wurde eine Eingabe gemacht“).In dieser Arbeit untersuchen wir Treffgenauigkeit und Zustandsgenauigkeit in vier Nutzungsszenarios:Zunächst stellen wir fest, dass Nutzer, die unter einem Handtremor leiden, durch unbeabsichtigtes Zittern Ziele verfehlen und ungewollte Eingaben verursachen. Um die Treffgenauigkeit zu verbessern, haben wir untersucht wie Muskelzittern die Eingabe auf Touchscreens beeinflusst, eine Alternative zur Eingabe entwickelt, die o. g. Schwierigkeiten umgeht, und diese ausgewertet.Des Weiteren, sprechen wir ein ergonomisches Problem mit der Zustandsgenauigkeit bei multi-touch Systemen an, bei denen horizontale Bildschirme zur Eingabe genutzt werden, während die Ausgabe auf vertikalen Bildschirmen erfolgt. Wir haben Massnahmen gegen ungewollte Zustandsänderungen entwickelt und vier Methoden zur besseren Kontrolle des Cursors verglichen. Ferner, haben wir eine Verbesserung an Touchscreens mit oberflächennahen Interaktionsfunktion vorgenommen, wobei mittels einer zusätzlichen, hauchdünnen Schicht auf dem Bildschirm Fingeraktivitäten besser wahrgenommen werden können. Hierzu haben wir eine geeignete Stärke festgelegt, um ein Abrutschen des Fingers bei der Eingabe zu minimieren. Zum Schluss sprechen wir ein weiteres Problem an, das sich mit dem Abdriften des Kontaktpunktes beim Drücken von Schaltern befasst, wenn der Nutzer Touchscreens blind benutzt. Hierbei bewerten wir magnetische Hilfsmittel, die den Nutzer bei der blinden Anwendung führen.Haben wir uns während dieser Arbeit zum Beitrag des Wissensbestandes mit jedem Szenario individuell befasst, dienen alle vier zusammen als Anregung für die weitere Entwicklung von Touchscreens, um Treff- und Zustandsgenauigkeit zu maximieren.

Touch screens allow users to interact with virtual objects directly below their fingertips. The proximity of input and output blurs the line between the physical and the virtual world, allowing the interactions to feel natural. However, direct finger input has several limitations. Compared to the tip of a graphics stylus, a fingertip is bigger and softer, making it more likely to occlude the screen and generate ambiguous touch signals. Furthermore, touch screens register any contact, making it more likely that they will respond to unintentional input, such as pressing a button when a finger just brushes pass it. These two problems exemplify issues in two types of input accuracy: space accuracy (“where it is being touched”) and state accuracy (“whether it is being touched”).In this thesis, we investigate space and state accuracy in four usage scenarios.First, we focused on users with hand tremors, whose involuntary finger oscillation causes them to miss targets and creates spurious touches and releases. To improve touch screen accessibility, we investigated how tremors influence touch input. Then, we designed and evaluated an alternative interaction technique that leverages the tremor movement characteristics for more accurate input.Second, we addressed a state accuracy problem in indirect multi-touch systems, in which a horizontal multi-touch screen is used to control cursors on a vertical display for ergonomic usage. We operationalized measures for state slips and compared four techniques for controlling the state of cursors.Third, we augmented touch screens with near-surface interaction by sensing fingers hovering in a thin layer above the screen surface. We determined appropriate layer thickness to minimize the likelihood that the fingers will slip out of the layer.Finally, we tackled the problem where touch contacts drift away from buttons when users employ touch screens without looking at them. Here, we assessed how magnetic forces might substitute for vision by guiding the fingertips towards the button in these scenarios.While the findings contribute to the body of scientific knowledge in each specific usage scenario, the insights derived from all four scenarios in combination suggest strategies for designing touch interaction techniques to maximize space and state accuracy.

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