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Interacción persona-ordenador Dispositivos para la interacción.

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Presentación del tema: "Interacción persona-ordenador Dispositivos para la interacción."— Transcripción de la presentación:

1 Interacción persona-ordenador Dispositivos para la interacción

2 Objetivos zTener una visión general del estado actual de los dispositivos de interacción zConocer el estado actual de tecnologías de interacción como síntesis de voz, realidad virtual, háptica y realidad aumentada zDisponer de criterios para poder seleccionar unos dispositivos para la resolución de un problema determinado

3 Contenidos zTeclado y pantalla zApuntadores zVoz y sonido zRealidad virtual zRealidad aumentada zRastreo ocular zOtros dispositivos

4 Contenidos zTeclado y pantalla zApuntadores zVoz y sonido zRealidad virtual zRealidad aumentada zRastreo ocular zOtros dispositivos

5 Teclado zCaracterísticas yEl más usado yMecanismo yCon/sin cable yContacto con las teclas yViaje yNº de teclas yMemoria (buffer) yVelocidad de transferencia x300 caracteres/min = 5 bytes/seg

6 Teclado Tipos de teclas zMembrana zCapacitivaszMecánicaszEfecto Hall zInductivas

7 Teclado Tipos zQWERTY ySholes, 1870 yMáq. escribir zDVORAK y1920 yMás eficiente

8 Pantalla zMonitor zControladora

9 Pantalla Monitor zTipos: yCRT yLCD xMenor consumo y peso zPropiedades: yColores, tamaño, capacidad gráfica, tamaño del punto, tipo de barrido, conexión al ordenador

10 Contenidos zTeclado y pantalla zApuntadores zVoz y sonido zRealidad virtual zRealidad aumentada zRastreo ocular zOtros dispositivos

11 Apuntadores Ratón zComponente básico zIdeal para manipular objetos en pantalla zPreciso zMecánico, óptico Con/sin hilos

12 Apuntadores Historia del ratón zDouglas Englebart, 1964 zXerox Parc

13 Apuntadores Trackball y Touchpad zCompactos, poco espacio zPrecisos zDificultad en movimientos largos zUtilizados en portátiles

14 Apuntadores Joystick zNecesita poco espacio zBarato y robusto zUsado para juegos y entornos de navegación virtual zPara tareas que trabajan dirección y velocidad

15 Contenidos zTeclado y pantalla zApuntadores zVoz y sonido zRealidad virtual zRealidad aumentada zRastreo ocular zOtros dispositivos

16 Voz y sonido Micrófono zVarios tipos: carbón, cristal, cinta, bobina móvil, condensador zElemento básico: diafragma zCaracterísticas: respuesta en frecuencia, direccionalidad, sensibilidad, inmunidad a las perturbaciones externas

17 Voz y sonido Altavoces zProducen sonido audible a partir de un voltaje zElementos: imán, bobina móvil, diafragma

18 Voz y sonido Interacción mediante la voz zReconocimiento del habla zSíntesis de voz zIdentificación y verificación de la persona que habla zComprensión del lenguaje natural

19 Voz y sonido Reconocimiento del habla zReconocimiento de palabras aisladas yRequiere que se hagan pausas entre palabras zReconocimiento de voz continua yNo requiere pausas, se puede hablar continuo zDependiente del que habla yRequiere el entrenamiento de los usuarios zIndependiente del que habla yPuede reconocer a cualquier usuario

20 Voz y sonido Síntesis de voz zConcatenación ySe graban registros digitales de voz en el ordenador ySe pueden guardar palabras, frases o segmentos de palabras ySe pueden construir nuevas frases organizando palabras en el orden correcto (problema: entonación) zSíntesis por reglas yNo se utiliza voz humana directamente yLa síntesis se controla por reglas de fonemas o reglas que están relacionadas con el contexto de una sentencia o frase xPor el hecho de utilizar fonemas (el bloque básico de una palabra) el sistema puede articular un vocabulario indefinido de palabras xFonema es la unidad mas pequeña que hace que cambie una palabra

21 Voz y sonido Síntesis de voz Aplicaciones de la síntesis de voz yOjos libres yRevisar grandes volúmenes de texto yConfirmación de órdenes y selecciones Operar bajo condiciones en las que una visualización no es práctica Por ejemplo, oir el correo electrónico por teléfono

22 Voz y sonido Identificación y verificación zIdentificar a la persona que habla ySe contrasta con una base de datos de voces conocidas zVerificar la persona que habla yMi voz es mi contraseña

23 Voz y sonido Comprensión del LN zComprender el sentido del texto hablado o escrito zPermite la comunicación con el ordenador en el propio lenguaje de la persona zSistemas actuales yVocabulario limitado yDominio restringido zMuchas posibilidades de futuro

24 Voz y sonido Uso de la interacción por voz zReconocimiento de órdenes habladas (manos libres) zDictado por la voz yTratamiento de texto, generación de informes zSíntesis de voz (ojos libres) zIdentificación y verificación de la persona por la voz yControl de acceso, personalización, bloqueo y desbloqueo de elementos (p.ej. un terminal), transacciones comerciales por Internet zComprensión del lenguaje natural yAcceso a bases de datos, sistemas de interrogación y respuesta, teleoperación

25 Voz y sonido Uso del sonido zImportante cuando los ojos están ocupados o una cuestión de interés puede pasar inadvertida zDebe guardar relación con lo que representa zSonido natural ySe trata de utilizar sonidos naturales para dar información al usuario zSonido musical yLa música como elemento de interacción (p. ej. una campana, un tambor, un teléfono)

26 Contenidos zTeclado y pantalla zApuntadores zVoz y sonido zRealidad virtual zRealidad aumentada zRastreo ocular zOtros dispositivos

27 Realidad virtual zEl ordenador crea un entorno sensorial que es dinámicamente controlado por las acciones de la persona, aparentando ser real para ella zDispositivos especiales zAspectos fundamentales: yInteractividad yCombinación de sentidos. Inmersión Sensación de realidad. Realimentación visual en tiempo real, calidad de la imagen

28 Realidad virtual Objetivos zExploración por el usuario de un mundo virtual creado por el ordenador yExploración de diseños de arquitectura

29 Realidad virtual Objetivos zInteracción con otros usuarios participantes en la misma aplicación yJuegos tridimensionales o simulaciones de combates militares

30 Realidad virtual Objetivos zAcción a distancia sobre el mundo real a través de una representación virtual del mismo yCirugía a distancia

31 Realidad virtual Elementos zDispositivos de posicionamiento zDispositivos de visualización zDispositivos de navegación zOrdenador zSoftware

32 Posicionamiento Grados de libertad zMundo tridimensional: 6 grados de libertad zPosición, orientación

33 zEl objetivo de los posicionadores es determinar la posición (x,y,z) y la orientación (yaw, pitch, roll) de alguna parte del cuerpo del usuario en relación a un punto fijo zLa mayoría de los dispositivos de interacción utilizados en realidad virtual tienen un posicionador en ellos Posicionamiento Objetivo

34 zLa latencia es el "retardo entre el cambio de la posición y orientación del objetivo que es seguido y el informe de este cambio al ordenador zSi la latencia es mayor de 50 milisegundos lo notará el usuario y posiblemente puede causar nausea o vértigo Posicionamiento Latencia

35 zPosicionadores mecánicos yEstructura articulada ajustable yRápidos y exactos pero incómodos zPosicionadores electromagnéticos yEmisor externo de campos electromagnéticos yDetector en usuario. Envía al ordenador yEl ordenador calcula por triangulación yPopulares pero inexactos. Les afecta el metal Posicionamiento Dispositivos (1/2)

36 zPosicionadores ultrasónicos y3 emisores fijos de ondas sonoras y 3 receptores en el usuario yPrecisan línea de visión directa emisor-receptor zPosicionadores infrarrojos yEmisores fijos y cámaras receptoras. Triangulación yPrecisan línea directa entre emisor y cámara zPosicionadores inerciales yConservación del momento angular. Giroscopios yGrandes volúmenes de trabajo Posicionamiento Dispositivos (2/2)

37 Realidad virtual Visualización zDispositivos yGafas LCD resplandecientes xEn cada momento se permite la visión de un ojo xLa imagen de la pantalla cambia ligeramente para cada ojo (izquierda-derecha) xLas gafas conmutan de un ojo a otro a 60Hz xLigeros, sin cables y fáciles de usar xHay que mirar a la pantalla: no hay inmersión yCasco (HMD, Head Mounted Display)

38 Visualización Casco (HMD) zLos cascos colocan una pantalla enfrente de cada ojo del individuo todo el tiempo zEl segmento del ambiente virtual generado y presentado se controla por la orientación de los sensores montados en el casco zEl ordenador reconoce el movimiento de la cabeza y genera una nueva perspectiva zUnas lentes y espejos agrandan la vista y llenan el campo visual

39 Visualización Tipos de cascos zHMD con LCD yBaja resolución y contraste. Retardo zHMD proyectado yCRT con cables de fibra óptica. Mayor resolución y contraste. Caro y complejo zHMD con CRT pequeño yCRT. Más incómodo (peso y calor) zHMD con LED de columna única yCrea una imagen virtual que flota delante del usuario yPermite interactuar con el mundo virtual y el real a la vez zProblema común: movilidad (cable)

40 Visualización Tipos de cascos zMonitor Omnidireccional Binocular (BOOM, Binocular Omni- Orientation Monitor) JPL, Nasa

41 Visualización Audio 3D zEl sonido aumenta considerablemente la sensación de realidad zDebe modelar las condiciones ambientales: yFuente y dirección del sonido yEfectos ambientales (eco) yRuido de fondo zEvolución del sonido: ySonido monofónico: un altavoz, una señal ySonido estereofónico: dos altavoces, señales retrasadas ySonido ambiental: más altavoces, se juega con los retardos zIdea: crear un campo de sonido tridimensional zGran potencial para discapacitados (ciegos) Difícil con sonidos pregrabados

42 Realidad virtual Navegación zDispositivos yRatón 3D xRatón con posicionador xÚtil para navegar y seleccionar yPalanca de mando xPalanca con posicionador yGuante xMás intuitivo. Permite manipular objetos xVarias tecnologías

43 Navegación Guante zFibra óptica yDataglobe (VPL Research) yRed de fibras ópticas colocadas a lo largo de los dedos. En un extremo hay un LED y en otro un fotosensor yLas fibras tienen algunos cortes. Al doblar los dedos la luz escapa por ellos yLa cantidad de luz detectada por el fotosensor es una medida de cuánto se ha doblado el dedo

44 Navegación Guante zMedidas mecánicas yDexterous Hand Master, DHM yExoesqueleto que se sujeta a los dedos con bandas de velcro yUn sensor mecánico mide la flexión del dedo yMide movimientos de lado a lado de un dedo yMás exacto pero más difícil de usar

45 Navegación Guante zGalgas extensométricas yPowerglobe de Mattel (Nintendo) yMenos exacto, bajo precio yTiras de plástico recubiertas de tinta conductora colocadas a lo largo del dedo yAl doblar el dedo varía la resistencia eléctrica de la tinta

46 Realidad virtual Ordenador zCaracterísticas más importantes: yVelocidad (polígonos/segundo) yMemoria RAM de 256MB a 8GB yMonitores de alta frecuencia y resolución zEjemplos yOnyx2 InfiniteReality Deskside. 1 a 4 procesadores. Memoria de textura de 16 a 64MB. 6M pol/seg yOnyx2 InfiniteReality Monster. 2 a 64 procesadores. Memoria de textura de 80 a 320MB. 80M pol/seg

47 Realidad virtual Software zEl ojo percibe como tiempo real imágenes que se proyectan con una secuencia mínima de 50 a 100 mseg zUn software de realidad virtual se puede reducir a: yBucle de eventos yActualización de imágenes yLatencia de seguimiento del tracking zPor ejemplo ysi el bucle consta de 50 mseg, yla actualización de las imágenes tarda 50 mseg, y yel retardo del tracking es de 50 mseg, tenemos y150 mseg: estamos un poco por encima del mínimo

48 Realidad virtual La cueva

49 Ejemplo Perforaciones petrolíferas zNorsk Hydro yUsa datos obtenidos en revisiones sísmicas para ofrecer imágenes 3D de reservas de petróleo

50 Realidad virtual Háptica zUn problema con los sistemas actuales de realidad virtual es la falta de estímulos para el sentido del tacto zSi un usuario trata de tomar una copa virtual, yno hay una manera no visual para informarle de que la copa está en contacto con su mano virtual yTampoco hay un mecanismo para no permitir a la mano virtual traspasar la copa

51 Realidad virtual Háptica zLa investigación háptica intenta resolver estos problemas y puede ser subdividida en dos subcampos: yretroalimentación de fuerza (kinestética) retroalimentación táctil

52 Realidad virtual Háptica zLa retroalimentación de fuerza es el área de la háptica que trata con dispositivos que interactúan con músculos y tendones, y dan al ser humano una sensación de que se aplica una fuerza Estos dispositivos consisten principalmente en robots manipuladores que proporcionan una reacción de fuerza al usuario con fuerzas correspondientes al ambiente virtual en el que está el órgano terminal

53 Realidad virtual Háptica zLa retroalimentación táctil trata con dispositivos que interactúan con los nervios terminales de la piel los cuales indican la presencia de calor, presión y textura zEstos dispositivos se usan típicamente para indicar si el usuario está en contacto con un objeto virtual zOtros dispositivos de retroalimentación táctil han sido utilizados para estimular la textura de un objeto virtual

54 Realidad virtual + háptica Cybergrasp

55 Realidad virtual + háptica Cybertouch

56 Realidad virtual Aplicaciones zExploración de mundos virtuales yDiseño asistido por ordenador zInteracción con otros usuarios en mundos virtuales yTrabajo cooperativo yJuegos multiusuario tridimensionales zAcción a distancia sobre el mundo real a través de representaciones virtuales yMedicina yManipulación remota

57 Ejemplo Mantenimiento de aviones

58 Contenidos zTeclado y pantalla zApuntadores zVoz y sonido zRealidad virtual zRealidad aumentada zRastreo ocular zOtros dispositivos

59 Realidad Aumentada zEs una combinación de texto y gráficos generados por ordenador con imágenes reales, todo ello en tiempo real zIdea: aumentar la información que recibe el usuario zLa realidad aumentada puede utilizar los mismos dispositivos que la realidad virtual zFuturo: ordenadores vestibles

60 Realidad Aumentada Tecnología

61 Realidad Aumentada Aplicaciones

62

63 Contenidos zTeclado y pantalla zApuntadores zVoz y sonido zRealidad virtual zRealidad aumentada zRastreo ocular zOtros dispositivos

64 Rastreo ocular zEl ojo como herramienta de interacción zMuy útiles para personas discapacitadas zFuncionamiento: yTécnica centro pupilar / reflexión corneal (PCCR) yMétodo de la pupila brillante

65 Rastreo ocular Técnica PCCR zSe ilumina el ojo con un haz infrarrojo emitido por un diodo LED de baja frecuencia zEl haz se refleja en la córnea y aparece en la superficie del ojo (punto especular) zUna videocámara sensible al IR recoge las imágenes zA partir de ellas se calcula el centro de la pupila zEl vector que va hasta el reflejo corneal indica la dirección de la mirada zSe necesita mucha precisión y que la cámara esté perfectamente enfocada hacia el ojo

66 Rastreo ocular Técnica PCCR

67 zIntolerancia al movimiento de la cabeza yLa cámara debe enfocar al ojo (área de 2-3 de lado) ySolución: fijar la cámara a la cabeza zRetardos en la transmisión de datos yVelocidad de los movimientos oculares zÁngulos límites yAveriguar dónde mira alguien en profundidad. Unos pocos arcminutos pueden ser críticos Rastreo ocular Problemas y limitaciones

68 zNaturaleza intrusiva zFatiga visual zMovimientos involuntarios del ojo yDistinguir cuándo se mira algo con atención yEjemplo: aventura interactiva The Little Prince Rastreo ocular Problemas y limitaciones

69 zIndependencia del movimiento de la cabeza zDistinguir entre observación e interacción zDispositivo sensible a intereses y emociones. Intenta determinar el efecto de los guiones de cine en los espectadores zRastreo de varias personas zIdentificación de la persona rastreada zReconocimiento del iris, tecnología experimentada zBase de datos con preferencias de las personas Rastreo ocular Investigaciones futuras

70 zVision key (H.K. Eyecan Ltd) Rastreo ocular Modelos comerciales

71 zEyegaze System (LC Technologies Inc) Rastreo ocular Modelos comerciales

72 zVCS (Vision Control Systems) Rastreo ocular Modelos comerciales

73 Contenidos zTeclado y pantalla zApuntadores zVoz y sonido zRealidad virtual zRealidad aumentada zRastreo ocular zOtros dispositivos

74 Otros dispositivos zPantalla táctil yCajeros, puntos de información yIntuitivo pero poco preciso zLápiz yReconocimiento de escritura. Tinta digital zEscáner yOCR zWebcam

75 zAromas yGeneración automática de aromas yAplicaciones: juegos, cine, realidad virtual zSensor de huellas dactilares Otros dispositivos

76 zInteracción por Gestos yGesture pendant: reconoce gestos y los convierte en órdenes Georgia Institute of Technology Otros dispositivos

77 Ordenadores corporales zCambio en el modo de uso del ordenador yMovilidad yInteracción continua basada en el contexto zComponentes: yPantallas, dispositivos de entrada no obstrusivos, redes personales inalámbricas, sensores de contexto zAplicaciones: yAsistentes inteligentes, Agendas, Trabajo en equipo, Domótica

78 Ordenadores corporales

79

80 Ordenadores corporales SV-6 PC Viewer Eyeglass display

81 Conclusiones zExiste una amplia variedad de dispositivos de interacción que usan todas las maneras posibles de comunicación con los seres humanos zEs importante conocer sus posibilidades para saber cómo aplicarlos


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