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面向身体的交互：技术分类和应用

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UNIVERSIT

E PARIS-SUD

ECOLE DOCTORALE D’INFORMATIQUE DE PARIS-SUD

LABORATOIRE DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE

INRIA SACLAY–

ILE-DE-FRANCE

Discipline: Informatique

ESE DE DOCTORAT

soutenue le 6 D´ecembre 2012

par

Julie WAGNER

A Body-centric Framework for Generating and

Evaluating Novel Interaction Techniques

Directeur de th

ese : Wendy MACKAY

Directeur de Recherche (Inria Saclay–

Ile-de-France)

Co-Directeur de th

ese : St

ephane HUOT

ıtre de Conf

erences (Universit

e Paris-Sud)

Composition du jury :

Rapporteurs : Mountaz HASCO

ıtre de Conf

erences, HDR (Universit

e Montpellier II)

Celine LATULIPE

Associate Professor (University of North Carolina at Charlotte)

Examinateurs : Steven FEINER

Professor (Columbia University, New York)

Anne VILNAT

Professeur (Universit

e Paris-Sud), Pr

esident du jury

iii
Table of Contents
Table of Contents viii
Abstract ix
R´esum´e xi
Acknowledgments xiii
1 Introduction 1
1.1 Thesis Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Research Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Thesis overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Multi-surface Environments: Users, Tasks, and Design Challenges 7
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 A Real-world Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 The WILD Room . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.1 User-centered Research Approach . . . . . . . . . . . . 14
Users . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

iv Table of Contents

Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Work Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3 Interaction Design Challenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3 A Body-centric Design Space for Multi-surface Interaction 21

3.2 Related Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.3.1 Motor Assemblies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Output Motor Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Input Motor Assembly: Body-relative vs. World-ﬁxed . 27

3.3.3 Body Restriction in The Environment . . . . . . . . . . 28

3.3.4 Compound Techniques in Multi-Surface Environments 33

Input Motor Assemblies and Affected Body Parts . . . 35

2.4结论..............................17

3.1引言.............................22

3.3BodyScape：面向身体的交互框架.....24

输入电机组装...................25

3.3.2身体与周围交互环境之间的空间关系............26

输出电机组装：相对于身体vs.相对于世界固定28

使用BodyScape对原子相互作用技术进行分类.................

...31

将输入电机组装到复合技术中.....................34

Interaction Effects of Compound Interaction Tech-
niques in Parallel . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4 Formal Description of Interaction Techniques with BodyScape 39
5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6 Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
The Effect of Support on Input Motor Assemblies 43
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2 Motivation for Bimanual Interaction with the Support Hand . 44
2.1 Related Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3 Preliminary Study: How do People Hold Tablets? . . . . . . . 46
3.1 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2 Design Implications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4 The BiPad Prototype . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.1 BiPad Toolkit and Applications . . . . . . . . . . . . . . 49
4.2 BiPad Interaction Techniques for the Non-Dominant
Support Hand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.3 Sample BiPad Applications . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5 Classifying Tablet Holds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.1 Kinematic Chain Theory: Modeling Bimanual Action . 53
5.2 BiTouch Design Space: Framing, Support, Interaction . 54
6 Evaluating Interaction with the Support Hand . . . . . . . . . 57
7 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
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