Investigación de Gestos de la Pluma y de Multiples Puntos de Contacto para la Edición de Diagramas sobre Superficies Interactivas

Mathias Frisch, Jens Heydekorn, Raimund Dachselt
User Interface & Software Engineering Group
Otto-von-Guericke University
Magdeburg, Germany
[mfrisch, jheyde, dachselt]@isg.cs.uni-magdeburg.de

Resumen— Es evidente que en muchas áreas de aplicación se necesita crear diagramas de nodos enlazados. En este trabajo se presenta la utilización de una pantalla de mesa interactiva que tiene como entrada un lápiz táctil y múltiples puntos de contacto. El empleo de esta tecnología es debido a que es muy prometedora. Se realizaron estudios en donde se observo como la gente editaba los diagramas en una mesa interactiva. Se valieron de sujetos de estudio y a cada uno se les pidió que realizaran 14 actividades, en donde abarcaron el empleo de operaciones muy básicas, como crear, mover y eliminar elementos de un diagrama. La restricciones que tenía los sujetos fueron dos, la primera era que podían interactuara con la mesa interactiva de tres formas diferentes (con una mano, ambas manos y con la pluma) y la segunda que emplearan la técnica think-aloud. El estudio arrojo valiosa información de cómo las personas interactuaron con la mesa interactive.
Palabras claves-Multiples puntos de contacto, gestos con las manos, entrada bimanual, pantalla de mesa, edición de diagramas, diagramas de nodos enlazados.

I. INTRODUCCION
El modelado gráfico, diagramas de redes y de estructuras cada vez son de mayor importancia, debido a que se emplean en diversas disciplinas (software, procesos de negocio y proyectos de gestión). Cuando se emplean software para la creación de diagramas entidad relación o herramientas UML se observa que están representados en forma gráfica o con diagramas de nodos enlazados y son empleados para el diseño y comunicación. En trabajos en entornos colaborativos es muy normal que se altere el diseño original y que exista una evolución del proyecto [1]. Por tal motivo las superficies interactivas tales como los pizarrones electrónicos o pantallas de mesas interactivas pueden resultar esenciales en la creación, navegación, y discusión de grandes diagramas, sin embargo todavía no ha sido explotadas plenamente.
En el desarrollo de software existes herramientas que proveen editores que son poco flexibles [2,3], el espacio de la pantalla es por lo general insuficiente, por los que se tienen que emplear zooms, la interacción con estos editores son pobres, se limita a arrastrar y soltar los elementos. Los pizarrones electrónicos tratan de resolver estos problemas y ofrecen técnicas digitales, tales como, ordenar, agrupar o escalar elementos y para la interacción, solo se apoyan de la pluma . Sin embargo, en este trabajo se sugieren el uso de la mesa interactiva con la combinación de múltiples sensores digitales y el lápiz táctil para la edición de diagramas. Siendo los primeros que abordan el problema empleando como pantalla la mesa interactiva.

II. ESTUDIO DE USUARIO
Para los gestos en las mesas de múltiple punto de contactos en el editor gráfico se realizo un enfoque centrado en el usuario. Realizaron un estudio cualitativo de los usuarios para comprender cómo es que editaban los diagramas de nodo enlazados sobre la mesa interactiva y de esta forma conocer la interacción gestual.
Antes de realizar el estudio, los investigadores se plantearon las siguientes preguntas: ¿Cuáles son los gestos naturales que ejecutaran los participantes?, ¿Se podrán distinguir los gestos para todas las tareas?, ¿Habrá un alto nivel de concordancia entre los usuarios de ciertos gestos y tareas?, ¿Para qué tareas la interacción bimanual será la solución preferida? y ¿Será que la pluma la utilizarán con la mano no dominante y para cuales tareas la emplearan?.

III. MÉTODO
Uno de los objetivos que se plantearon fue el de involucrar a los usuarios en el proceso de diseño lo antes posible, a cada participante se le pidió completar 14 tareas básicas de edición en un orden establecido. Las tareas fueron las siguientes:
 Selección del nodo
 Crear una línea sin dirección
 Crear una línea dirigida
 Mover un solo nodo
 Cambiar una línea a discontinua
 Mover un grupo de nodos
 Crear dos líneas dirigidas
 Crear dos nodos
 Selección de un grupo de nodos
 Zoom a un diagrama
 Borrar nodos
 Borrar líneas
 Escalar un solo nodo
 Copiar un subgrafo
Se cuido que la lista de tareas no fuera exhaustiva y que fueran un buen punto de partida, ya que engloba a todos los tipos básicos, que van desde una simple manipulación directa (mover un nodo) hasta tareas un poco más complejas (copiar un subgrafo). Con el fin de producir resultados que puedan aplicarse a una variedad de notaciones de modelado y tipos de diagramas, se utilizó diagramas de nodos enlazados. (véase la figura 1). Un nodo es representado por un rectángulo y puede cambiar el tamaño y ubicación. Un enlace conecta a dos nodos y, puede ser dirigido no dirigido.
Figura 1. Configuración técnica del estudio del usuario.

IV. PARTICIPANTES
Para el estudio se emplearon diecisiete voluntarios de sexo masculino, con edades que fluctuaban entre 23 y 34 años. A excepción de 3 usuarios que tenían una sólida formación en ingeniería de software, los restantes aunque no eran expertos si habían utilizado herramientas para modelado. Ninguno tenía conocimiento de la interfaz. Ocho de los sujetos de estudio dijeron que empleaban lápiz táctil en su celular y ninguno de ellos habían utilizado una mesa interactiva.

V. APARATOS
La pantalla de mesa interactiva utilizada para el estudio tiene una resolución de 1280x800 píxeles, las dimensiones de la pantalla son 100x80 cm., se uso la Reflexión Interna Total Frustrada [4]. Se desarrollo una aplicación para poder llevar a cabo las 14 tareas. Se capturaron los gestos con una cámara de vídeo que se ubico por encima de la mesa y un sistema de visión colocado en la parte de abajo de la mesa. Dos observadores tomaron notas durante todo el procedimiento y registraron los comentarios que externaron en voz alta los sujetos de estudio.

VI. PROCEDIMIENTO
Al inicio de cada sesión, se pidió a los participantes llenar un cuestionario sobre datos demográficos y de su experiencia. Posteriormente, se les mostró los diagramas de nodos enlazados así como la estructura de las tareas. Antes de resolver cada tarea, se les daba una breve explicación, por ejemplo “En esta tarea seleccione un grupo de nodos” y se les pidió que pidió que llevaran a cabo los gestos en la pantalla de mesa interactiva.
En cada tarea los sujetos realizaron los gestos con tres diferentes técnicas de interacción: con una mano, con las dos y con la pluma.

VII. RESULTADOS
A continuación se presentan algunos resultados que se obtuvieron. Se registraron 658 gestos en total, menos de lo que pensaban en teoría (17 x 14 x 3 = 714). Tres gestos tuvieron que ser descartado debido a la confusión que presentaron los participantes. La interacción con las dos manos se produjo sobre todo en las tareas 5, 6 y 9. La mayoría de los gestos donde se utilizo la pluma fue en las tareas 10 y 13.
Llevaron a cabo un análisis y clasificación de los gestos, muy complete e incluso presentan un tabla en la que gráficamente describen como realizar las 14 tareas con las tres técnicas.

VIII. CONCLUSIONES
Este trabajo aportó un conjunto definido de gestos para la edición de diagramas de nodos enlazados sobre pantallas de mesas interactivas ya sea empleando la pluma o los múltiples puntos de contacto. Se empleo un estudio de usabilidad con el objetivo de aprender cómo los usuarios espontáneamente lograban realizar el conjunto de tareas empleando una de las tres modalidades. Los gestos inusuales sugiere la necesidad de una investigación más a fondo de los modos de interacción más allá de las limitaciones del dispositivo.

JUICIOS DEL REVISOR
Considero que éste tipo de trabajo también se puede trasladar al salón de clase, de tal forma que el profesor se apoye de las pantallas de mesa interactivas para que sus clases sean atractivas, visuales y motivantes para los alumnos. Por otro lado el uso de las superficies interactivas puede facilitar la comprensión de conceptos, al emplear diversos diagramas y si a esto se le sumamos que se fomenta el trabajo colaborativo, lo anterior propiciará que el aprendizaje del alumno sea significativo.
Muchas de las aplicaciones que emplean la pantalla de mesas interactivas , son de juegos, como el Tabletop Pong, para compartir fotografías, visualizar mapas.

REFERENCIAS
[1] Cherubini, M., Venolia, G., DeLine, R., and Ko, A. J. Let’s go to the whiteboard: how and why software develoopers use drawing. In Proc. CHI 2007, ACM Press (2007), 557-566.
[2] Damm, C. H., Hansen, K. M., and Thomsen, M. Tool support for cooperative object-oriented design: gesture based modeling on an electronic whiteboard. In Proc. CHI 2000, ACM Press (2000), 518-525.
[3] Grundy, J. and Hosking, J. Supporting Generic Sketching-Based Input of Diagrams in a Domain Specific Visual Language meta-Tool. In Proc. ICSE 2007, IEEE Computer Society (2007), 282-29.
[4] Han, J. y. Low-cost multi-touch sensing through frustrated total internal reflection. In Proc. UIST 2005, ACM Press, (2005), 115-118.