Problemi del progettista
Come sviluppare un sistema interattivo
garantendone l'usabilità
Come dimostrare o misurare l'usabilità
di un sistema interattivo
Paradigmi per l’interazione
Studiare i paradigmi
HCI
Il paradigma iniziale
Elaborazione batch
Time-sharing
Calcolo interattivo
Calcolo impersonale
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3
HCI
Cambi di paradigma
Elaborazione batch
Timesharing
Connessione in rete
@#$% !
il nome del file
Elaborazione
era C…P…punto…
batch
o era R…M?
Timesharing
% foo.bar
Connessione in
ABORT
dumby!!!
rete
Schermi grafici
4
Sposta questo file qui,
e copia questo là.
Manipolazione diretta
Calcolo cooperativo
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Cambi di paradigma
???
HCI
2
Cambi di paradigma
Elaborazione batch
HCI
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5
HCI
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6
1
Cambi di paradigma
Cambi di paradigma
Elaborazione batch
Timesharing
Connessione in rete
Schermo grafico
Microprocessore
Elaborazione batch
Timesharing
Connessione in
rete
Schermo grafico
Microprocessore
WWW
Personal computer
HCI
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HCI
Cambi di paradigma
•
•
•
•
•
•
•
Elaborazione batch
Timesharing
Connessione in rete
Schermo grafico
Microprocessore
WWW
Altre frontiere
Una simbiosi del mondo
fisico e di quello virtuale
al servizio delle attività
quotidiane.
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8
Storia dell’interazione
Time-sharing:
un singolo computer che supporta più utenti
Unita’ video: computer per visualizzare e manipolare i dati
Toolkit di programmazione: componenti fondamentali per
costruire sistemi interattivi complessi
PC
Finestre e WIMP: flessibilita’ nel “cambiare argomento”
Metafora: nuovi concetti usando quelli noti
• Realta’ virtuale
• Informatica pervasiva
• Informatica contestuale
HCI
Informazione globale
9
HCI
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10
…continua…
Manipolazione diretta: (Shneiderman, 1982)
–
–
–
–
HCI
Rappresentazione continua dell’oggetto di interesse
linguaggi di input ed output non distinti
Interfaccia sostituisce il sistema sottostante
interazione basata sulla grafica
• visibilità degli oggetti
• azione incrementale e feedback veloce
• la reversibilità incoraggia l’esplorazione
• correttezza sintattica di tutte le azioni
• sostituzione del linguaggio con l’azione
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2
…continua…
…continua…
Linguaggio e azione: comunicazione utente-sistema tramite un
– What You See Is What You Get (WYSIWYG)
linguaggio indiretto
– interfaccia come mediatore
– interfaccia come agente intelligente
– programmazione ad esempi = azione + linguaggio
Pen computing
Interfacce vocali
HCI
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HCI
…continua…
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14
Realta’ Virtuale
Informatica pervasiva: ubiquitous computing
“Le tecnologie più profonde sono quelle che scompaiono.”
Mark Weiser, 1991
– restringere, incorporare, distribuire nell’ambiente fisico le macchine
– interazioni che non richiede l’intenzione dell’utente
Informatica contestuale: ambiente dotato di sensori interagisce
Rappresentazione tramite un computer
di mondi e oggetti che sono la
trasposizione digitale di ambienti reali o
di fantasia.
con l’utente
Realta’ virtuale
HCI
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HCI
Visualizzazione 3D
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16
…continua…
Schermi standard:
– Ombre,
ostruzioni,
proiezoni,
assonometria, prospettiva e movimento
Occhiali stereoscopici, HMD
– visione stereoscopica
• creazione di immagini da prospettive diverse
HCI
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17
HCI
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18
3
La tecnologia della realtà
virtuale
Limiti
Immagini generate in tempo reale
le cuffie permettono agli utenti di “vedere” il
mondo virtuale
il riconoscimento dei gesti avviene con una
cuffia di lycra con sensori ottici che misurano
le posizioni delle mani e delle dita
Oggetti rappresentati come poligoni
il sistema a rilevazione dello sguardo
consente agli utenti di indicare la direzione
solo con gli occhi
Hardware e software potenti
HCI
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viene percepita la posizione di tutto il corpo,
HCI la camminata
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Dispositivi per la VR
…continua…
Controlli virtuali
– volanti, manopole e rotelle
Mouse 3D
– gradi di movimento: x, y, z,
imbardata
rollio, beccheggio,
– Vibrazioni, feedback basato sulla forza
HCI
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HCI
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22
…continua…
…continua…
imbardata
Guanto interattivo
rollio
beccheggio
HCI
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23
– Tracciamento:
• fibre ottiche usate
per
rilevare
la
posizione delle dita
• sensori per rilevare
il posizionamento
del polso
HCI
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24
4
…continua…
…continua…
Occhiali stereoscopici
– Visualizzazione 3D
– A lenti colorate
– A lenti polarizzate
– Ad otturatori
–Percesione tattile:
•Scariche
eletriche
stimolano
le
connessioni nervose
sottocutanee
•Materiali
che
si
flettono se settoposti
all’azione
di
un
campo elettrico
HCI
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25
HCI
…continua…
ritardo
– rilevano il movimento della testa e dello sguardo
– Stereoscopici
• Visore diverso per ogni occhio
– Monoscopici
• Singolo display
– LCD
• dimensioni ridotte
• basso voltaggio
• assenza di radiazioni
– CRT
• Plicromia tramite filtri
• alto voltaggio
• radiazioni
– Laser
• disegnano le immagini sulla retina
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– Tra movimento della testa e cambiamento di
scena
– conflitto: movimento della testa rispetto a quello
degli occhi
percezione della profondità
– la cuffia suggerisce una diversa distanza sui due
canali stereo
– ma tutto è focalizzato nello stesso piano
– conflitto: angolo oculare e fuoco
indizi conflittuali => nausea
27
HCI
…continua…
• braccio meccanico lega fisicamente l’utente alla macchina
– Ottico
• telecamere rilevano la posizione di sorgenti di luce poste
sull’operatore
– Ultrasonico
• riflessione e deviazione di onde sonore
– Magnetico
• distorsioni di campi magnetici
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…continua…
Tracciamento del movimento
– Meccanico
HCI
26
L’effetto ‘mal di mare’
Caschi
HCI
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29
Grotta
– Proietta
immagini
stereo
– Le
immagini
stereo
vengono
aggiustate
secondo
gli
spostamenti
HCI
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5
…continua…
…continua…
Audio tridimensionale:
Olfatto:
– I processori sonori 3D permettono di posizionare suoni in
qualsiasi punto della sfera virtuale, di direzionarli, spostarli,
generare effetti di assorbimento e di eco.
– tecnologia attuale molto limitata
– capsule contenenti profumi che vengono
rilasciati in varie quantità
– Cuffie stereofoniche individuano la posizone delle sorgenti
sonore.
HCI
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HCI
Ambiente e sensibilità agli
stimoli biologici
Realtà virtuale immersiva
Realtà virtuale non immersiva
accensione luminosa automatica
rilevatori di ultrasuoni
antifurto
temperatura, peso, posizione
– Desktop VR
– Comandi e controlli
Realtà arricchita
… e anche il nostro corpo …
– scanner dell’iride, temperatura corporea, battito
cardiaco, risposta galvanica cutanea, battito degli
occhi
HCI
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Tipi di realtà virtuale
sensori
–
–
–
–
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HCI
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34
Realtà virtuale immersiva
…continua…
Immersiva = interazione completa con
l’ambiente virtuale
– situazioni simili alle esperienze della vita reale
– si riescono a vedere cose invisibili a occhio nudo
HCI
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35
HCI
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36
6
Applicazioni: addestramento
…continua…
Applicazioni:
– simulazioni
• militari
• giochi
• formazione professionale
– mediche
• chirurgia
HCI
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37
HCI
Applicazioni: entertainment
HCI
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Advanced Cab Flight Simulator Cockpit, NASA, 1997
38
Applicazioni: telepresenza
39
HCI
Applicazioni: prototipazione
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…continua…
– psicologiche
• riabilitazione motoria e cognitiva
disordini del movimento
ritardo mentale
• disturbi psichiatrici
disturbi d’ansia e fobie
disturbi del comportamento alimentare
HCI
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HCI
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42
7
immersione condivisa
Realtà virtuale non immersiva
Desktop VR
–
–
–
–
HCI
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Il mondo virtuale è presentato sullo schermo di un computer
PC, mouse e schermi
Giochi
Web
HCI
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Display 3D avanzati
HCI
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45
HCI
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Display 3D avanzati (prototipi)
Visione auto-stereoscopica
Visione attiva
Interazione
attraverso
meccanismi
head/gaze/[hand] trancking
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VRML
Descrive scene tridimensinali
File ASCII per descrivere un mondo virtuale
–
–
–
–
di
oggetti
colore
texture
posizionamento 3D
Pro:
– interazione più reale
Contro:
– strumentazione 2D
– lentezza della rete
HCI
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HCI
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48
8
…continua…
…continua…
Comandi e controlli
#VRML V1.0 ascii
Separator {
Separator {
# for sphere
Material {
emmissiveColor 0 0 1 # blue
}
Sphere { radius 1 }
}
Transform { translation 4 2 0 }
Separator {
# for cone
Texture2 {
filename "big_alan.jpg"
}
Cone {
radius 1 # N.B. width=2*radius
height 3
}
}
}
HCI
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–
–
–
–
–
–
49
HCI
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HCI
scene proiettate sui muri
ambiente realistico
attuatori idraulici
controlli reali
altre persone
applicazioni:
• addestramento
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Realtà arricchita
immagini proiettate sul mondo reale
– sistemi non correlati
– sistemi correlati
problemi
– allineamento del mondo virtuale e reale
– direzione dello sguardo dell’utente
HCI
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allaAPsicologia
Bowskill,Informatica
Morphett,applicata
Downie,
Taxonomy for Enhanced Reality Systems
…continua…
Realtà Virtuale
Applicazioni:
– manutenzione e/o assemblaggio
• sovrapporre istruzioni ai diagrammi
• visualizzare diagrammi arricchiti
Utilizzo terapeutico
HCI
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53
9
Realtà Virtuale
Realtà Virtuale
È una nuova tecnologia che altera il
modo in cui gli individui interagiscono
con il computer, attraverso:
Può essere considerata come
un’esperienza mentale in grado di far
credere al soggetto di “essere lì”
presente sulla scena.
Il soggetto non è semplice spettatore,
ma vive la sensazione di
coinvolgimento e partecipazione.
1. Manipolazione di : Spazio – Tempo Interazione.
2. Disponibilità di un’ interfaccia grafica.
HCI
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55
HCI
Caratteristiche dell’ambiente
virtuale:
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Realtà Virtuale Immersiva (RVI)
Realtà Virtuale non Immersiva
Augmented Reality (AR)
57
HCI
Riabilitazione motoria
Riabilitazione cognitiva
Apprendimento
Trattamento dei Disturbi psichiatrici
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Primi studi sulla Realtà
Virtuale
Utilità della Realtà Virtuale
HCI
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3 tipi di Realtà Virtuale:
Percezione reale di essere in quel
mondo
Possibilità di interagire con i movimenti
del corpo.
HCI
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Hanno riguardato il trattamento delle FOBIE:
Paura di volare
Paura di guidare
Paura degli spazi aperti
Paura della velocità
Paura dell’altezza
Paura di parlare in pubblico
59
HCI
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10
Ricerca
Dati della ricerca
Studio condotto per verificare l’utilità della
Realtà Virtuale nel trattamento dei
disturbi psicosomatici specifici.
20 soggetti maschi e femmine
Età compresa tra 18 e 40 anni
Gruppo Sperimentale: soggetti con disturbo
d’ansia generalizzata
Gruppo di Controllo: soggetti che non
presentano nessuna diagnosi dell’Asse I del
DSM-IV
20 sedute bisettimanali
HCI
HCI
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Misurazioni basali effettuate
Biofeedback: (BFB) è la terapia basata
sull’apprendimento di cambiamenti
corporei e il loro controllo
Elettromiografia di superficie: (EMG)
rivela l’attività muscolare
Risposta Galvanica cutanea: (GRS)
misura la resistenza cutanea
1. Scala Hamilton per l’ansia
2. Structural Clinical Interview for DSM III-R
Misurazioni neurofisiologiche
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HCI
I Seduta:
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Dalla II Alla XIX Seduta:
Valutazione psicodiagnostica
Misurazione della frequenza cardiaca
Esposizione di 20’ alla Realtà Virtuale
Esposizione di 20’ di BFB
HCI
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Misurazioni neurofisiologiche
Misurazioni psicodiagnostiche:
HCI
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Esposizione alla Realtà Virtuale
Misurazione del Riflesso Galvanico
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HCI
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11
XX Seduta:
Risultati della Ricerca:
Valutazione Psicodiagnostica
Misurazione della frequenza cardiaca
Esposizione di 20’ alla Realtà Virtuale
Esposizione di 20’ di BFB
HCI
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Il confronto dei punteggi della Scala Hamilton
per l’ansia evidenzia una diminuzione del
disturbo dopo il trattamento
Assenza di variazione nei parametri
neurofisiologici
La retta di regressione evidenzia una
covariazione tra gli indici fisiologici di EMG e
GRS
67
HCI
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Conclusioni:
La Realtà Virtuale è uno strumento
terapeutico utile perché:
1. Il soggetto scopre ed impara a gestire i segnali
del proprio corpo
2. Il soggetto impara a gestire la propria ansia
La Realtà Virtuale necessita di una
rielaborazione a livello cognitivo per la
riacquisizione del controllo sull’ambiente
esterno
HCI
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