Zapoznaj się ze sterowaniem gestami

Istnieje szereg technologii, które znajdują się obecnie w fazie opracowywania, a które mogłyby usprawnić interfejsy dotykowe lub nawet je całkowicie zastąpić. Spośród nich największy potencjał wydaje się mieć sterowanie gestami. Ludzie żyją w trójwymiarowym świecie i interakcja z dwuwymiarowym ekranem telefonu wydaje się… płaska – nawet jeśli zastosowany zostanie mechanizm haptyczny reagujący na dotknięcia. Natomiast bezdotykowe sterowanie gestami pozwala wzbogacić interfejs o wykrywanie ruchu w osi Z, a więc w całej przestrzeni. Technologia ta wykorzystuje czujniki odległości, by wykrywać cały szereg ruchów, a następnie porównuje zebrane rezultaty z wzorcami, zapisanymi w bibliotece programowej. Na tej podstawie interpretuje dany gest jako akcję, zanim zostanie on przekazany w postaci instrukcji do sterownika systemu na potrzeby wykonania określonego polecenia.

Przykłady wdrożeń

Na rynku istnieją już przykłady bezdotykowego sterowania gestami, które cieszą się popularnością wśród użytkowników. Akcesoria do konsol pozwalają użytkownikom na sterowanie akcjami gier albo sterowanie telewizorami za pomocą gestów wykonywanych z drugiego końca pokoju. Bezdotykowe rozpoznawanie gestów wkroczyło także do motoryzacji. Już w 2016 roku firma BMW w swoich limuzynach serii 7 zaimplementowała technologię tego typu, pozwalającą na sterowanie różnymi prostymi funkcjami. Dwa najbardziej popularne czujniki, stosowane w bezdotykowym sterowaniu gestami to kamery i sensory pola elektrycznego. Kamery wykorzystuje się zazwyczaj w bardziej złożonych aplikacjach, takich jak np. Microsoft Kinect. Czujniki pola elektrycznego są prostsze i tańsze, dzięki czemu świetnie sprawdzają się w znacznie szerszym zakresie aplikacji. Ich zasada działania polega na wykrywaniu małych zmian pola elektromagnetycznego pomiędzy dwiema antenami. Kiedy obiekt, taki jak np. ludzka ręka, trafia w obszar tego pola, wytarza zniekształcenia tego pola, które następnie są mierzone i porównywane z wzorcami zapisanymi w bibliotekach programowych.

Czujniki pola elektrycznego mogą być także umieszczone za nieprzewodzącymi materiałami i wciąż poprawnie pracować. Fakt, że technologia ta nie wymaga fizycznego dotyku, sprawia, że można ją zastosować w obszarach, w których działanie technologii dotykowej się nie sprawdza lub gdy np. operator musi nosić grube rękawice. Co więcej, wiele aplikacji sterowania bezdotykowego zostało tak zaprojektowanych, aby można je było wykorzystywać, nawet gdy sterowane urządzenie znajduje się za fizyczną barierą, co oznacza, że może ono zostać kompletnie obudowane, a przez to chronione przed środowiskiem.

Kwestie do rozważenia podczas projektowania aplikacji sterowanych bezdotykowo

Taka technologia wymaga oczywiście przemyślenia wielu nowych kwestii podczas projektowania. Ekrany dotykowe stanowią fizyczną powierzchnię, która znacząco ułatwia rozszyfrowanie tego, co chciał zrobić użytkownik. Ekran może prezentować powiadomienia, zapytania i podawać informacje zwrotne, czyniąc cały proces sterowania łatwiejszym. Interfejs bezdotykowy nie ma tych wszystkich „luksusów”, więc projektanci muszą podjąć konkretne decyzje już na początku procesu projektowania, by poradzić sobie z dodatkowymi trudnościami. Najważniejsze, by priorytetowo potraktować wrażenia użytkowe i mieć pewność, że użytkownicy będą czuli się komfortowo podczas korzystania ze sprzętu oraz że tworzony interfejs będzie wydawał się im znajomy.

Do tych decyzji należy m.in. ustalenie, gdzie ma się znajdować czujnik, czy ma być umieszczony za jakąś barierą, jakie gesty będą używane i kiedy będą stosowane oraz jak informować użytkownika o pomyślnym rozpoznaniu gestu. Aby rozwiązać te problemy, większość projektantów stosuje ekran, za pomocą którego można przekazywać informacje, a więc zapewniać informacje zwrotne użytkownikom.

Podczas projektowania oprogramowania na potrzeby systemu bezdotykowego sterowania gestami przydatny może być model koncepcyjny, który następnie może posłużyć do stworzenia modelu całego systemu i wszystkich potrzebnych opcji. Po ich zdefiniowaniu stanie się jasne, jakie gesty należy zaimplementować i jakich informacji będzie potrzebował użytkownik na każdym nowym ekranie. Na podstawie tych danych powinno dać się opracować interfejs, który będzie łatwy do zrozumienia i naturalny dla użytkownika.

Niektóre z technik, jakie zostały wymyślone na potrzeby sterowania dotykiem, są także pomocne w interfejsach bezdotykowych. Przygotowując nowe rozwiązanie, wyposażone w wyświetlacz, ważne jest, by prezentowane informacje uwzględniały kontekst aplikacji. Często dwa różne programy będą korzystać z tych samych gestów do realizacji różnych funkcji. Kontekstowa natura gestów powinna być odwzorowana na ekranie, tak by całe użytkowanie było nie tylko łatwiejsze, ale też wydawało się bardziej naturalne.

Dodatkowo, ważne jest również naturalne otoczenie, w którym znajdować się będzie używany sprzęt, obsługiwany przez system bezdotykowego sterowania. Podczas rozpoczynania pracy z nowym sprzętem ludzie poszukują graficznych wskazówek. Pomagają one w przyjęciu odpowiedniej postawy i zapoznaniu się z systemem. Pokazują wszystkie możliwe akcje, czyniąc cały proces logicznym i zrozumiałym.

W naszej codziennej rzeczywistości, gdy wykonujemy gest, oczekujemy jakiejś odpowiedzi i – co za tym idzie – gdy nasze działania nie powodują żadnej reakcji, czujemy się zmieszani. Projektanci telefonów komórkowych wiedzą o tym i dlatego często stosują reakcje haptyczne, by powiadomić użytkowników o tym, że ich akcje były poprawne i zostały przyjęte. Takie sprzężenie zwrotne jest jeszcze ważniejsze w przypadku sterowników bezdotykowych, gdzie przecież nie występuje żaden fizyczny kontakt z urządzeniem. Przykładowo, zastosowanie odpowiedniego systemu potwierdzania pomoże zapobiec błędom, jakie mogą pojawić się przez wielokrotne powtarzanie gestów, co przecież będzie się działo, jeśli użytkownik nie będzie pewien, że wydane przez niego polecenie zostało przyjęte.

Przykłady

Jedną z firm, która dostarcza kompletny ekosystem dla projektantów chcących zbudować aplikację sterowaną bezdotykowymi gestami, jest Microchip. Produkty tego typu są oferowane w ramach grupy komponentów GestIC i zbudowane wokół rodziny sterowników gestów serii MGC3X30 oraz oprogramowania Aurea GUI.

MGC3X30 pozwala odciążyć główny procesor urządzenia i przejmuje wszystkie funkcje związane z rozpoznawaniem gestów. Pobiera niewiele mocy i jest w stanie wykrywać gesty w odległości do 20 cm. Zawiera wszystko, co potrzebne do opracowania takiego jednoukładowego systemu wykrywania gestów. Aby zapewnić projektantom łatwy sposób na przetestowanie tej technologii, Microchip opracował też szereg płytek deweloperskich, jak np. Sabre Wing.

Projektanci mają do wyboru kilka opcji sprzętowych. Jedną z nich jest ADI ADUX1020-EVAL-SDP, czyli płytka ewaluacyjna do rozpoznawania gestów, wyposażona w czujnik zbliżeniowy (ADUX1020). Innym ciekawym wyborem dla projektantów jest płytka rozszerzeń Flick HAT dla komputera Raspberry Pi. Bazuje ona na technologii Microchip GestIC i pozwala użytkownikom, którzy mają Raspberry Pi (lub kompatybilne urządzenie), na łatwy dostęp do bogatego systemu kontroli gestów. Płytka Flick HAT może być podłączona bezpośrednio do różnych wersji Raspberry Pi: A+, B+, 2B i 3B. Pozwala projektantom na sterowanie urządzeniami za pomocą znajomych gestów, wydawanych w odległości do 10 cm od czujnika. W serwisie GitHub można znaleźć wiele przykładowych kodów źródłowych dla tej platformy.

Różne wersje płytki Flick HAT dostępne są także dla innych komputerów jednopłytkowych. Przykładowo Flick Large jest kompatybilne z Raspberry Pi, Arduino, BeagleBone, Genuino i każdym innym systemem, w którym dostępny jest interfejs I2C. Natomiast platforma Raspberry Pi Zero jest wspierana przez płytkę w wersji Flick Zero.

Podsumowanie

Bezdotykowe sterowanie gestami może być rozwiązaniem komplementarnym do obecnych technologii sterowania dotykowego albo zupełnie je zastąpić. Otwiera ono cały świat nowych aplikacji i sposobów naturalnego komunikowania się z maszynami. I pomimo że jest trochę różnic pomiędzy opracowywaniem rozwiązania tego typu, w porównaniu do rozwiązań bazujących na dotyku jest też wiele podobieństw. Wśród nich najważniejsze są techniki psychologiczne, które pomagają ludziom łatwo zapoznać się z daną technologią i uczynić ją łatwą i naturalną w użytkowaniu.

Courtney Kennedy, Technology
Solutions Marketing Manager

Farnell
tel. 00800 121 29 671, http://pl.farnell.com