Good user interface design works from the user''s capabilities and limitations, not the computer''s. This applies to generic interfaces for larger groups of people as well as to designing special interfaces for disabled user.
The main aim of this study was to develop a method for measuring and evaluating user performance using an eye-controlled input device and a three-dimensional (3D) input device. 3D tracking technique is a key factor for the eye-controlled input device and the 3D device. We developed a 3D tracking system based on passive vision technique. This system has dynamic accuracy with 0.7 % average error and 4.2 % maximum error, and the sampling rates to 6 - 10 Hz.
In this study, a series of three experiments were conducted to investigate human performance variations using an eye-controlled input device and a series of two experiments were conducted to investigate those using a 3D input device.
In experiment 1, the D/C gain of a mouse was optimized. The mouse was used to compare with the eye-controlled input device for the following experiments.
In experiment 2, eight subjects were studied using the mouse and the eye-controlled input device. Target selection methods were clicking for the mouse and performing an intentional blink for the eye-controlled input device. The experiment investigated movement times and selection times in discrete movement acquisition tasks. The indices of performance were 10.8 bits/s for the mouse and 6.2 bits/s for the eye-controlled input device.
In experiment 3, the experimental task was identical to that of experiment 2 except the direction of the movement was added as an independent variable. The effect of direction on movement time was not statistically significant. The indices of performance were 10.6 bits/s for the mouse and 6.7 bits/s for the eye-controlled input device.
The results of the three experiments indicated that Fitts paradigm would be useful for evaluation an eye-controlled input device.
In experiment 4, the D/C gain of the 3D mouse was optimized for the following experiment. In experiment 5, we investigated the effect of viewpoint and degree of freedom (DOF) of control on task completion time and investigated the user performance including the use of Fitts paradigm to model the task completion time in the 3D input device. The index of performance of 3 DOF control was 7.0 % greater than that of 6 DOF control in ego-referenced viewpoint. The index of performance in ego-referenced viewpoint was 20.4% greater than that in world-referenced viewpoint. The modified Fitts'' law produced a good linear fit, but the equation was not independent of those experiment conditions.
The result of this study may be applied to design or evaluate a virtual environment system. The essence of virtual environment and other advanced interface approaches is to exploit the user''s pre-existing abilities and expectations. The input interface based eye movement increases the human-to-computer bandwidth of the interface and makes it more natural. Moreover, eye movements and virtual environments both exemplify a new, non-command style of interaction.
The modified Fitts'' law produced a linear good fit, the equation is needed more careful verification.'
인터페이스의 설계는 컴퓨터의 성능과 한계를 아는 것도 중요하지만 사용자의 성능과 한계를 먼저 아는 것이 중요하다. 이것은 장애자를 위한 특정한 인터페이스나 대중을 위한 일반적인 인터페이스에 모두 적용이 된다.
3차원 추적은 주시 입력 기기와 3차원 입력 기기에서 중요한 요소이다. 주시 입력 기기에서는 머리의 움직임을 추적해야 하기 때문에 중요하다. 본 논문에서는 화상처리 기법을 이용한 3차원 추적 방법론을 제시하였다. 이것을 이용한 시스템은 동적 정확도가 0.7 %의 평균오차와 4.2 %의 최대오차를 보였다. 샘플링 비율은 6 - 10 Hz를 보였다. 이정도의 샘플링 비율로는 입력기기로 사용하기에는 한계가 있다. 하지만 이것은 좀더 좋은 성능의 화상처리보드로 해결할 수 있는 문제이다.
주시 인터페이스의 사용자 수행도를 평가하기 위해 3개의 실험을 수행하였다. 실험 1은 주시 입력기기와 비교하기 위한 마우스의 D/C 이득을 최적화 하기 위해 수행되었다. 실험 2에서는 마우스와 주시 입력기기의 이동시간과 선택시간을 측정하였다. 선택방법은 마우스는 버튼 클릭을 주시 인터페이스는 의도적 눈깜박임을 사용하였다. 마우스의 수행지수는 10.8 bits/s였고, 주시 인터페이스의 수행지수는 6.2 bits/s 였다. 실험 3은 실험 2의 연장인데 이동방향이 미치는 영향을 고려하였다. 이동방향은 이동시간에 통계적인 영향을 주지 못했다. 이 실험을 통해 Fitts의 법칙은 주시 입력 기기를 사용하였을 때 이동시간을 예측하기 위한 유용한 방법론이 되는 것을 알 수 있다.
3차원 입력 기기인 3D 마우스의 사용자 수행도를 평가하기 위해 2개의 실험을 수행하였다. 실험 4에서는 3D 마우스의 D/C 이득을 최적화하였다. 실험 5에서는 입력기기의 움직임 자유도와 관점(viewpoint)이 작업 수행 시간에 미치는 영향을 조사하였다. 3 자유도(위치)의 움직임이 6 자유도(위치와 방향)의 움직임에 비해 7.0 %의 수행지수가 높았고 자기기준관점 (ego-referenced viewpoint)이 바깥기준 관점(world-reference viewpoint)에 비해 20.4 %의 수행지수가 높았다. 변형된 Fitts의 법칙은 이동시간을 더 잘 예측하나, Fitts의 법칙의 큰 장점인 2차원의 자료를 1차원으로 줄이는(타겟의 너비와 타겟까지의 거리를 단지 그 비율로 이루어진 난도로 표시함) 것이 불가능해지는 단점을 가지고 있다.
이 연구의 결과는 가상 환경에서도 유용한데, 3차원 마우스는 이미 가상 환경에서 많이 쓰이고 있다. 주시 입력기기는 높은 정확도를 유지하기 위해서는 카메라를 머리 언저리에 장착해야 하는데 (사용편의성을 카메라를 머리에 장착하지 않는 방법도 많이 연구되고 있는데 정확도가 떨어지는 단점이 있음), 가상 환경에서 많이 사용되고 있는 HMD는 머리에 쓰는 장비이기 때문에 주시 입력 기기의 단점을 보완해 준다. 또한, 비명령어 인터페이스(non-command interface) 등 새로운 개념의 인터페이스에서 눈의 움직임을 이용한 방법은 매우 유용한 수단이 된다. 변형된 Fitts'' 법칙은 좀 더 세밀한 검증이 필요하다.
