Imponujący rozwój interfejsów 3D Metody komunikacji użytkownika z komputerem

Z roku na rok na rynku dostępnych jest coraz więcej rozwiązań technologicznych.

Technologia koncentruje się na człowieku, a firmy zachodzą w głowę, jak dotrzeć do swoich klientów. Aby sprostać oczekiwaniom klienta, pozostają otwarte na nowatorskie rozwiązania i ciągłe zmiany. Interfejsy cały czas ewoluują, koło napędza się. Projektowanie interfejsów 3D wybiega ponad codzienne rozumienie user experience. To całkowita zmiana w sposobie odbioru rzeczywistości, oparta na doświadczeniach wszystkich zmysłów odbiorcy. 

Ale czym właściwie jest interfejs użytkownika 3D?

Książka „3D User Interfaces:Theory and Practice” (Bowman i in., 2005) mówi o tym, że user interface obejmuje interakcję 3D. Sama interakcja 3D jest natomiast formą interakcji między człowiekiem a komputerem, w której użytkownicy mogą poruszać się oraz wykonywać zadania w trójwymiarowym kontekście przestrzennym. 

Kontekst przestrzenny używany do interakcji może być przestrzenią fizyczną,  wirtualną lub kombinacją ich obu. 

Jeden z powszechnie znanych typów interfejsu użytkownika 3D obejmuje przestrzeń fizyczną, wykorzystywaną do wprowadzania danych. Użytkownik wprowadza dane do systemu, wchodząc w interakcję z maszyną, przy pomocy urządzenia wejściowego, który lokalizuje jego pozycję 3D. Interfejsy użytkownika 3D, bazujące na danych przestrzennych, spotykane są najczęściej w grach, aplikacjach przeznaczonych do modelowania 3D, w virtual reality (VR) czy augmented reality (AR).

Inny typ interfejsu użytkownika 3D obejmuje bezpośrednie oddziaływanie w wirtualnym trójwymiarowym kontekście przestrzennym. Użytkownik stosuje tradycyjne urządzenia wejściowe (inne niż 3D) lub porusza się – są to podstawowe dane wejściowe. Jeśli te dane są zamieniane bezpośrednio w działania w wirtualnej przestrzeni 3D, nadal odczytywane jest to jako interakcja 3D. Na przykład: użytkownik może poruszać się myszą po obiekcie 3D, może zmienić kolor obiektu lub przesunąć przedmiot w tym obszarze.

Zastosowania interfejsów użytkownika 3D

Interfejs użytkownika 3D obejmuje wiele zagadnień – zarówno badawczych, jak i technologicznych. Przez wiele lat pierwszoplanowym przeznaczeniem interfejsów użytkownika 3D była high-end virtual reality (VR) i systemy augmented reality (AR). Obecnie obserwujemy eksplozję danych przestrzennych, takich jak konsole do gier czy smartfony. Dlatego też dziś dobre projektowanie interfejsu użytkownika 3D jest kluczowe bardziej niż kiedykolwiek. Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo niektórym trendom technologicznym, w których interfejsy 3D mają wpływ na rzeczywiste doświadczenia użytkownika.

Gry „w ruchu” 

Tradycyjnie interfejsy użytkownika 3D opierają się na komponentach badania położenia o sześciu stopniach swobody (6-DOF; ang. six degrees of freedom), które wykrywają bezwzględne położenie 3D (w stałym układzie współrzędnych XYZ) oraz orientację (przechylenie, pochylenie i odchylenie w ustalonym układzie współrzędnych) przedmiotu, zwykle montowanego na głowie lub trzymanego w dłoni. Lokalizatory pozycji 6-DOF mogą być oparte na wielu różnych technologiach. Z tego również powodu śledzenie pozycji 6-DOF można wykonywać wyłącznie w przygotowanych przestrzeniach.

Nintendo Wii, Microsoft Kinect i Sony Move w pełni angażują użytkownika, wykorzystując do tego śledzenie przestrzenne. Narzędzia te całkowicie umożliwiają użytkownikom interakcję z grami poprzez gesty i naturalne ruchy. W wielu grach gracz może wykonywać bardzo podobne ruchy, jak w prawdziwym świecie. 

Interfejsy 3D doskonale nadają się do gier wideo z uwagi na doświadczenia, które można wzmocnić naturalnymi działaniami. Wiele z nich sprawia, że gracz czuje się integralną częścią akcji, a nie tylko pośrednio kontroluje działania odległej postaci. 

Nintendo Wii –  konsola gier wideo początkowo znana jako „Revolution”, zaprojektowana i wyprodukowana przez japońską firmę Nintendo. Jej bezprzewodowy kontroler – pilot Wii – wykrywa ruch w trzech wymiarach. Posiada czujnik ruchu, przyspieszeniomierz, sensor optyczny (umożliwiający manipulowanie wskaźnikiem lub obiektami w grach), co więcej – ma też wbudowany głośnik. To urządzenie peryferyjne do gier nie oferuje śledzenia 6-DOF, ale zawiera kilka czujników bezwładnościowych oprócz prostego optycznego trackera, którego można użyć do przesuwania kursora na ekranie. 

Microsoft Kinect – urządzenie wejściowe to odpowiedź Microsoftu na gigantyczną popularność konsoli Nintendo Wii oraz jej ruchowych kontrolerów. Urządzenie pozwala użytkownikowi na interakcję z konsolą bez konieczności używania kontrolera, poprzez interfejs wykorzystujący gesty wykonywane przy pomocy całego ciała oraz przez komendy głosowe.

Sony Move – kontroler gier opracowany przez Sony Computer Entertainment, odwzorowuje czynności wykonywane przez użytkownika poprzez kamerę PlayStation Eye i przenosi je na ekran w jakości HDTV poprzez ruchy użytkownika, które mają bezpośredni wpływ na rozgrywkę. Urządzenie bardzo precyzyjnie śledzi 3D dłoni, palców i narzędzi na małej przestrzeni roboczej. Move wykorzystuje typowe akcelerometry i żyroskopy do wykrywania orientacji 3D oraz pojedynczą kamerę do śledzenia pozycji 3D świecącej kuli na szczycie urządzenia. 

Wi i Move używają śledzonych urządzeń przenośnych, podczas gdy Kinect bezpośrednio śledzi ciało użytkownika. Przyciski i joysticki wciąż są pomocne przy interakcjach takich, jak potwierdzanie wyboru, strzelanie z broni, łuku czy też zmiana widoku kamery. Z drugiej zaś strony całkowite pozbycie się tych dodatków może sprawić, że doświadczenie gracza podczas gry będzie wydawać się jeszcze bardziej naturalne.

Nie jestem zapalonym graczem, ale pograć czasem lubię, na przykład w „Need for Speed”, a skoro już mowa o szybkich i wypasionych samochodach…

Samochodowe technologiczne trendy

Jeśli istnieją auta, które wyznaczają technologiczne trendy, to Mercedes-Benz Klasy S właśnie do nich należy. Samochód posiadający masę technologicznych opcji, które czynią go ultranowoczesnym pojazdem, o którym śni wielu kierowców. 

Mercedes-Benz Klasy S to ponadczasowość, klasa i elegancja. Dopracowany został każdy szczegół. Technologia i możliwości zapierają dech w piersi. Ekran 3D, cyfrowe reflektory świateł, rozszerzona rzeczywistość, ogromny wyświetlacz OLED dla systemu inforozrywki – po prostu coś niesamowitego.
Zamiast tradycyjnych zegarów – zestaw wirtualnych wskaźników, wyposażony dodatkowo w efekt 3D. Gdy wykryta zostanie para oczu, efekt załącza się. Jeśli użytkownik zasłoni oko, efekt 3D dezaktywuje się. Jak to możliwe? Na górze wyświetlacza zamontowane zostały dwie kamery, śledzące źrenice kierowcy. Gdy kamera nie może wyśledzić oczu, komputer wykrywa oczy pasażera jadącego z tyłu. Jeśli natomiast nie wykryje źrenic, następuje błyskawiczna dezaktywacja tego efektu.
Efektownie prezentuje się tu mapa nawigacji. Nazwy ulic czy obiektów są jakby „zawieszone” nad płaszczyzną, a lokalizacja prędkościomierza dodatkowo wzmaga ten efekt. Efekt 3D w mercedesie przygotowany został nawet dla najbardziej wymagającego użytkownika. Mnogość stylów: od klasycznych, przez sportowe, po elegancję z dawką subtelności. Wyłączenie omawianego efektu jest również możliwe z poziomu ustawień. Gdy efekt 3D jest dezaktywowany, obraz automatycznie traci wiele, staje się płaski. To interesująca technologia, którą warto poczuć. 

Virtual Reality 

W poprzednich modelach Mercedes zaprezentował ciekawą opcję Virtual Reality w choćby Mercedesie Klasy A. Dla przykładu: przy zbliżaniu się do skrzyżowania na ekranie ukazywał się obraz z informacjami dotyczącymi kierunku jazdy, lokalizacji, nazewnictwa ulic czy obiektów dookoła. Mercedes Klasy S zastosował tę funkcjonalność w ekranie Head-Up Display (HUD) i wyświetlacza przeziernego, prezentującego informacje na specjalnej szybie bez zasłaniania widoku. Przed oczyma kierowcy pojawiają się naniesione systemy wsparcia, prędkość pojazdu, alerty bezpieczeństwa oraz wszystkie niezbędne informacje dotyczące nawigacji – i to o odpowiednio czytelnym rozmiarze! Centralny ekran systemu multimedialnego jest kierowany przez najnowszą odmianę (MBUX), która bazuje na technologii OLED (Organic Light Emitting Diode), z funkcją rzeczywistości rozszerzonej (AR) do nawigacji. Co więcej: ogromną zaletą OLED jest zdolność do wyświetlania idealnej czerni emisyjnej, tzn. zerowej emisji światła, na całym ekranie lub jego części. To właśnie brak emisji światła na poziomie subpiksela (najmniejszego elementu wyświetlacza) sprawia, że OLED mają nieskończony kontrast. Daje to ogromną przewagę nad innymi technologiami wyświetlania obrazu (typu LCD, plazma). Dzięki temu ekran nie emituje tak dużo światła podczas jazdy nocą (co występuje w przypadku tradycyjnych ekranów LCD i jest dla niektórych niewygodne, a czasami nawet męczące). Może być to bardzo istotne, ponieważ zwiększa komfort pasażera z tyłu pojazdu, np. mogącego chcieć smacznie zasnąć w drodze do domu czy dłuższej trasie. 

MBUX łączy świat realny z wirtualnym, aby kierowca mógł się odnaleźć w każdej sytuacji w ruchu drogowym. Kamera umieszczona w przedniej szybie filmuje otoczenie przed samochodem. Technika pozwala na wyświetlanie na żywo informacji dotyczących nawigacji i stanu ruchu drogowego. Dzięki temu kierowca dociera do celu szybciej, bezpieczniej i bez zbędnego stresu. Pod tym ekranem znajduje się belka przycisków fizycznych, służących do aktywacji najistotniejszych ustawień funkcji, oraz nowość w Mercedesie Klasy S, czyli czytnik linii papilarnych, dzięki któremu samochód rozpoznaje kierowcę i może dostosować ustawienia pod kątem preferencji konkretnego użytkownika. Czy to nie brzmi wspaniale? Wybierasz się w dłuższą trasę, którą pokonujesz kilka razy w miesiącu, a samochód wie, dokąd chcesz jechać, a do tego zapamiętał ustawienia ulubionej playlisty czy ostatnio słuchanego podcastu. 

Omawiając interfejsy 3D, wspomniałam już trochę o ekranach na przykładzie technologii w nowym Mercedesie. Czas wspomnieć o kolejnym trendzie, a mianowicie o ekranach w dużym formacie.

Ekrany dotykowe

Postępuje rozkwit rozmiaru, rozdzielczości i różnorodności wyświetlaczy. Ogromne ekrany w centrach handlowych tworzą tak zwane „ścianki wystawowe”. W wielu domach i w wielu miejscach poprawił się komfort i okazuje się, że w tym przypadku rozmiar ma znaczenie. Wiele z tych wyświetlaczy jest pasywnych, ukazują przygotowane informacje, ale pojawia się też coraz więcej ekranów interaktywnych.

Interaktywne plany i mapy w galeriach handlowych, wyświetlacze z grami dla malucha w bawialniach, interaktywne tablety w przebieralniach sklepowych i wiele wiele innych. Jak więc należy wchodzić w interakcję z dużymi wyświetlaczami? Nadal tradycyjna mysz czy klawiatura mają ogromne znaczenie, ale są trudne w momencie, gdy użytkownicy chcą poruszać się swobodnie przed ekranem i wchodzić w kolejne interakcje. Ekran dotykowy pozwala użytkownikowi wejść w interakcję z wyświetlaczem, trzeba jednak stać na wyciągnięcie ręki, ograniczając „ilość” widocznego wyświetlacza. Interakcja 3D to naturalny wybór w przypadku dużych kontekstów wyświetlania. Śledzone urządzenie podręczne, fragment ciała lub całe ciało mogą służyć jako przenośne dane wejściowe, które działają z dowolnego miejsca. Użytkownik wskazuje w miejsce na wyświetlaczu, aby z nim współdziałać, ale może również używać gestów ciała.

Obecnie urządzenia mobilne są polem bitwy dla projektantów interakcji nie tylko z uwagi na bogatą przestrzeń projektową, ale również dlatego, że urządzenia te zawierają czujniki przestrzennego wejścia 3D. Gry mogą wyczuć, kiedy użytkownik gra np. na wirtualnej gitarze. W rzeczywistości rozszerzonej smartfon staje się oknem na  świat, przez które użytkownik widzi nie tylko rzeczywisty świat, ale także wirtualne obiekty, a także informacje. Aby jednak zaprojektować użyteczne interfejsy użytkownika 3D, konieczne jest podstawowe zrozumienie świata przestrzennego, przy jednoczesnej dbałości o potrzeby użytkownika docelowego.