Kurzfassung

Die Konzeption und Gestaltung anwenderfreundlicher Benutzerschnittstellen ist eine bedeutende Herausforderung und stellt permanent neue An-forderungen an Designer, Techniker und Wissenschaftler. Dieser Prozess erfordert detailliertes Spezialwissen und bindet Expertisen aus verschiedenen Fachrichtungen mit ein. Interaktionsdesign wird dabei als Teilgebiet der wissenschaftlichen Auseinandersetzung mit der Mensch-Computer-Kommunikation zu einer wesentlichen T¨ atigkeit.

Die vorliegende Arbeit besch¨ aftigt sich mit der Beschreibung und Illustration jener Modelle und Konzepte, die eine Ausgangsbasis f¨ ur die Gestaltung der Interaktion in multimedialen Systemen darstellen. Entscheidend ist, dass sehr viele unterschiedlich Ans¨ atze und M¨ oglichkeiten der Kommunikation zwischen Mensch und Computer bestehen. Diese werden innerhalb dieser Arbeit als so genannte Interaktionsparadigmen bezeichnet. Sie legen Art und Weise bzw. Stil der Interaktion fest und sind je nach Anwendungsfeld unterschiedlich.

An Hand der Theorien von Wissenschaftlern und anerkannten Experten auf dem Gebiet der HCI wird eine Definition des Begriffes Interaktionsparadigma gegeben. Die gewonnenen Erkenntnisse bilden in weiterer Folge die Grundlage f¨ ur die praktische Umsetzung eines Beispiels im Rahmen eines Design- und Implementierungsprozesses. Hierzu wird das von Jef Raskin kreierte Modell der Zooming Interfaces herangezogen. Zur Interaktion werden die Konzepte der Gesture Based bzw. Tangible Interaction eingesetzt, was die Konstruktion eines interaktiven Setups in Form eines kamerabasierten Trackingsystems erforderte.

In den folgenden Kapiteln werden die Grundlagen zur Themenstellung genau er¨ ortert und s¨ amtliche Teilbereiche der praktischen Umsetzung vorgestellt. Das Hauptaugenmerk liegt dabei vor allem auf der Pr¨ asentation und Diskussion geplanter Vorgehensweisen, gefundener L¨ osungen und getroffener Schlussfolgerungen.

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Abstract

The conception and design of interactive User Interfaces is an important challenge and permanently producing new requirements for designers, engineers and scientists. Special knowledge is needed for this process and expertise from different fields is involved. Interaction Design has become an essential task within Human-Computer Communication.

This thesis deals with different models and concepts that are fundamental for designing interaction in multimedia-systems. There are many possibilities for communication between humans and machines. Within this thesis they are called Interaction Paradigms. They affect the character of interactive systems.

A definition for Interaction Paradigm will be given according to the theories of scientists and experts in HCI. These facts are important for the design process and the following implementation. Therefore, Jef Raskin’s concept of the Zooming Interfaces will be realized. For interaction, the principles of Gesture Based and Tangible Interaction are implemented in combination with an optical tracking system.

Within the following chapters different Interaction Paradigms will be presented and discussed. Additionally, the solutions and results of the process of implementation are shown.

ii

Danksagung

Ich m¨ ochte mich bei all jenen bedanken, die direkt oder indirekt zur Entstehung dieser Arbeit in Form fachlicher oder anderweitiger Unterst¨ utzung beigetragen haben.

Besonderer Dank geb¨ uhrt dabei meinen Eltern, die mir durch ihre finanzielle und pers¨ onliche Unterst¨ utzung dieses Studium erm¨ oglicht haben.

Weiters bedanke ich mich bei Frau Univ.-Prof. Dr. Ina Wagner sowie sowie Herrn Univ.-Ass. Dr. Thomas Psik f¨ ur die Betreuung meiner Arbeit. Ihre zahlreichen wissenschaftlichen Ratschl¨ age waren f¨ ur mich sehr wertvoll und haben stets zur Verbesserung dieser Arbeit beigetragen.

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Inhaltsverzeichnis

Kurzfassung   i

Abstract   ii

Danksagung   iii

1  Einleitung  1

1.1  Motivation und Zielsetzung  3

1.2  Interaktionsparadigma: Versuch einer Begriffsdefinition  3

2  Varianten der Mensch-Computer-Kommunikation  5

2.1  Interaktionstheorien und Systemparadigmen nach Herczeg  6

2.1.1  Systemparadigmen  6

2.1.2  Varianten von SP I: Kommunikationspartner  8

2.1.3  Varianten von SP II: Handlungsr aume  10

2.1.4  Varianten von SP III: Mediale Systeme  13

2.1.5  Zusammenfassung  15

2.2  Theorien, Modelle und Interaktionsstile nach Shneiderman  17

2.2.1  Interaktionstheorien: Object-Action Interface Model  17

2.2.2  Varianten von IS I: Direkt manipulative Systeme  19

2.2.3  Varianten von IS II: Men uauswahl, Formularfelder  21

2.2.4  Varianten von IS III: Sprachen  23

2.2.5  Zusammenfassung  25

2.3  Interfacemetaphern nach Jenny Preece  26

2.3.1  Grundz uge von konzeptionellen Modellen  27

2.3.2  Varianten von Interaktionsparadigmen  30

2.3.3  Zusammenfassung  33

2.4  Interfaceparadigmen nach Jef Raskin  34

2.4.1  Interaktionsanalyse im Kontext der Wahrnehmung  35

2.4.2  Intuitive und Nat urliche Interaktion  37

2.4.3  Techniques in Humane Interfaces  38

2.4.4  Zusammenfassung  40

2.5  Die Interaktionsparadigmen von Jakob Nielsen  41

2.5.1  Das Ende von WYSIWYG  41

iv

INHALTSVERZEICHNIS v

2.6  Varianten und Formen der direkten Interaktion  43

2.6.1  Graphical User Interfaces - GUIs  43

2.6.2  Pointing Devices  44

2.6.3  Tangible Interaction  46

2.6.4  Sound and Speech Interaction  47

2.6.5  Gesture Based Interaction  49

2.7  Zusammenfassung und Analyse  50

3  Designkonzept  54

3.1  Ausgangsposition  54

3.2  Konzeptionierung des interaktiven Systems  56

3.2.1  Setup  57

3.2.2  Object-Tracking - Farbmarker  60

3.3  Entwurf und Skizzierung  62

3.3.1  Gesture Based Interaction  63

3.3.2  Tangible Interaction  66

4  Implementierung  69

4.1  Systemeinsatz und Entwicklungsumgebung  69

4.1.1  Programmiersprache Lingo  70

4.1.2  Zusatzmodul - TrackThemColors  70

4.2  Grundkonzept der Bewegungserkennung  71

4.2.1  Problemstellungen bei der Aufgabendurchf uhrung  73

4.3  Aufbau der Applikation  74

4.3.1  Gesture Based Interaction im Zoom Space  77

4.3.2  Tangible Interaction im Zoom Space  81

4.3.3  Problemstellungen bei der Aufgabendurchf uhrung  84

4.4  Vergleich: Tangible vs. Gesture Based Interaction  86

5  Schlussbemerkungen  88

5.1  Ausblick f ur die Zukunft  89

Literaturverzeichnis   91

Abbildungsverzeichnis

2.1 Systemparadigma Kommunikationspartner . . . . . . . . . . . 8

2.2 Beispiel f¨ ur einen Conversational Agent . . . . . . . . . . . . 9

2.3 Systemparadigma Handlungsr¨ aume . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.4 Beispiel f¨ ur Augmented Reality . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.5 Systemparadigma Mediale Systeme . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.6 Object-Action Interface Model . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.7 Direkt manipulatives System: Adobe Photoshop r . . . . . . 20

2.8 Varianten von Men¨ usystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.9 Interaktion mittels Befehlssprachen . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.10 Beispiel f¨ ur ein Desktop-System . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.11 Implementierung des ZIP I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.12 Implementierung des ZIP II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.13 Beispiele f¨ ur Pointing Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.14 Tangible Interaction am Beispiel des ColorTable . . . . . . . 47 2.15 Gesture Based Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3.1 Interaktives System - Gesamtsetup . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.2 Interaktives System - Object-Tracking . . . . . . . . . . . . . 59 3.3 Interaktives System - Informationsmonitor . . . . . . . . . . 60 3.4 Object Tracking - Farbmarker Gesture Based Interaction . . 61 3.5 Object Tracking - Farbmarker Tangible Interaction . . . . . . 61 3.6 Erster Entwurf der grafischen Oberfl¨ ache . . . . . . . . . . . . 63 3.7 GBI - Grafischer Entwurf f¨ ur die Aktion des Zooming . . . . 63 3.8 GBI - Grafischer Entwurf f¨ ur die vertikale Navigation . . . . 64 3.9 GBI - Grafischer Entwurf f¨ ur die horizontale Navigation . . . 64 3.10 GBI - Grafischer Entwurf f¨ ur die Rotation . . . . . . . . . . . 65 3.11 GBI - Grafischer Entwurf f¨ ur die Auswahl eines Elements . . 65 3.12 TI - Grafischer Entwurf f¨ ur die Aktion des Zooming . . . . . 67 3.13 TI - Grafischer Entwurf f¨ ur die Navigation . . . . . . . . . . 67 3.14 TI - Grafischer Entwurf f¨ ur die Selektierung . . . . . . . . . . 68

4.1 Object Tracking - Initialisierung der Farbwerte . . . . . . . . 71 4.2 Applikation - Aufbau des sekund¨ aren Monitors . . . . . . . . 75

vi

ABBILDUNGSVERZEICHNIS vii

4.3 Applikation - Grafische Gestaltung der prim¨ aren Anzeige . . 76 4.4 Piktogramme - Darstellung durch Symbole . . . . . . . . . . 76 4.5 GBI - ¨ Ubertragung der Trackingdaten . . . . . . . . . . . . . 78 4.6 GBI - Praktische Umsetzung des Zooming . . . . . . . . . . . 78 4.7 GBI - Navigation auf der grafischen Oberfl¨ ache . . . . . . . . 79 4.8 GBI - Rotation des Arbeitsbereiches . . . . . . . . . . . . . . 80 4.9 GBI - Selektierung durch das Ausl¨ osen eines Impulses . . . . 80 4.10 Applikationsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 4.11 TI - Zooming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.12 TI - Navigation und Selektierung . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.13 Modifizierte Farbmarker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4.14 Entstehung des ¨ Offnen-Schließen-Problems . . . . . . . . . . . 85

Kapitel 1

Einleitung

Der allgegenw¨ artige Einsatz von Computersystemen stellt zunehmend neue Anforderungen im Bereich der Konzeption, Konstruktion, Gestaltung und Realisierung anwenderfreundlicher Benutzerschnittstellen. Durch intensive Forschung und Entwicklung wird das Aufgabengebiet von Computern mehr und mehr erweitert. Die vermehrte Integration von multimedialen Inhalten in viele Utensilien des allt¨ aglichen Lebens, wird einerseits von Entwicklungen im technischen Bereich und andererseits von Ver¨ anderungen im Konsumverhalten der Menschen getragen. In der Gesellschaft scheint es akzeptiert, dass Computer Bestandteil des allt¨ aglichen Lebens sind und in quasi allen Lebenssituationen auftauchen. Dadurch ergeben sich nat¨ urlich v¨ ollig neue Formen der Kommunikation zwischen Mensch und Computer, was wiederum permanent neue Herausforderungen an Designer, Informatiker, Techniker und Wissenschaftler stellt. Sie sind es, die durch ihre Arbeit die Ausgangspunkte und Konzepte f¨ ur die Kreation neuer, intuitiver und ¨ uberzeugender Interaktion schaffen.

Interaktionsdesign wird als Teilgebiet der wissenschaftlichen Auseinandersetzung mit der Mensch-Computer-Kommunikation zu einer wesentlichen T¨ atigkeit. Es handelt sich dabei um eine intensive und umfangreiche T¨ atigkeit, die Expertisen in den verschiedensten Fachgebieten erfordert. Als multifunktionaler Designbereich, vereint es Elemente aus Sozialwissenschaft, Design und Technik. Die Gestaltung interaktiver Systeme wird dadurch zu einer vielseitigen Problemstellung, die aus verschiedenen fachlichen Perspektiven gesehen werden kann. Faktoren wie Technik und Informatik, Psychologie und ¨ Asthetik sowie kulturelle und wirtschaftliche Aspekte m¨ ussen aufeinander abgestimmt werden, um ein passendes Zusammenwirken zu erreichen. Zudem gilt es die Ans¨ atze und Theorien einer st¨ andigen Kontrolle und Weiterentwicklung zu unterziehen, um zus¨ atzlich in neue wissenschaftliche Bereiche vorzudringen.

Um zumindest eine gewisse Eingrenzung vornehmen zu k¨ onnen, wird die Begriffsthematik innerhalb des hier vorherrschenden Zusammenhanges, vor-

1

KAPITEL 1. EINLEITUNG 2

rangig aus software- und medientechnischer Sicht gesehen. Interaktionsdesign spielt in diesen Disziplinen eine entscheidende Rolle, in der Entwicklung und im Design von Modellen und Systemen.

Die vorliegende Arbeit besch¨ aftigt sich nun mit der Darstellung und Konkretisierung der Modelle, Theorien und Metaphern, die quasi die Grundlage f¨ ur die Konzeption und Gestaltung der Interaktion in multimedialen Systemen darstellen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Formen der Mensch-Computer-Interaktion (Englisch: Human-Computer-Interaction, HCI). Entscheidend ist, dass sehr viele unterschiedliche Ans¨ atze und M¨ oglichkeiten der Kommunikation zwischen Mensch und Computer bestehen, in weiterer Folge als so genannte Interaktionsparadigmen bezeichnet. Diese Paradigmen legen Art und Weise bzw. Stil der Interaktion fest und sind je nach Anwendungsfeld unterschiedlich. F¨ ur die Gestaltung der Benutzerschnittstelle bilden sie aber eine maßgebliche Grundlage. In den ersten beiden Kapiteln wird versucht, an Hand konkreter Beispiele eine Definition f¨ ur den Begriff des Interaktionsparadigmas zu finden. Zu diesem Zweck werden auf Basis einer intensiven Literaturrecherche Definitionen von Wissenschaftlern, Forschern und anerkannten Experten auf dem Gebiet der HCI pr¨ asentiert. Dadurch soll die M¨ oglichkeit geboten werden, spezifische Grundcharakteristika zu erkennen und zu klassifizieren. In einer Analyse werden die Erkenntnisse des Forschungsteils noch einmal gegen¨ uber gestellt - um daraus resultierend - die Grundlagen f¨ ur den zweiten Abschnitt dieser Arbeit abzuleiten. Dieser besch¨ aftigt sich mit der konkreten praktischen Umsetzung eines definierten Interaktionsparadigmas. Von der Festlegung des Designkonzeptes bis hin zur finalen Implementierung werden s¨ amtliche Arbeitsschritte genau dokumentiert, um die Vorgehensweise strukturiert zu veranschaulichen. Nicht zuletzt spielen auch die pers¨ onlichen Erfahrungen eine wesentliche Rolle.

Der Aufbau der Arbeit wurde aus diesem Grund folgendermaßen gew¨ ahlt:

• Kapitel 1: Einf¨ uhrung in die Problemstellung

• Kapitel 2: Definition und Pr¨ asentation von Interaktionsparadigmen an Hand konkreter Beispiele

• Kapitel 3: Formulierung einer Designidee auf Basis der Ergebnisse des Forschungsteiles

• Kapitel 4: Dokumentation der praktischen Umsetzung des Designkonzeptes

• Kapitel 5: Schlussbemerkungen, Evaluierung der Ergebnisse und Ausblick auf weiterf¨ uhrende Arbeit

Im angef¨ ugten Literaturverzeichnis finden sich verschiedene Publikationen, die zur Erstellung dieser Arbeit herangezogen wurde. Da es sich bei Interaktionsdesign um ein sehr weitl¨ aufiges Fachgebiet handelt, finden sich in

KAPITEL 1. EINLEITUNG 3

der Auflistung der verwendeten Literatur Werke aus den Bereichen Technik und Sozialwissenschaft und zu einem geringen Anteil aus der Psychologie.

1.1 Motivation und Zielsetzung

Ein entscheidender Grund f¨ ur die Themenwahl ist das pers¨ onliche Interesse f¨ ur das Gebiet des Interaktionsdesigns. Dieses wurde hervorgerufen durch verschiedene Lehrveranstaltungen, die im Rahmen des Masterstudiums Me-dieninformatik absolviert wurden, sowie durch die Mitarbeit in diversen Projekten zur Thematik, auf die hier aber nicht genauer eingegangen werden soll.

Durch die Verfassung einer entsprechenden Studienabschlussarbeit, sollte die M¨ oglichkeit einer zus¨ atzlichen Vertiefung in die Materie gegeben sein, um damit nicht zuletzt auch die Weichen f¨ ur eine m¨ ogliche berufliche T¨ atigkeit in diesem Bereich zu legen.

Zu Beginn war es das erkl¨ arte Ziel, den Prozess des Interaktionsdesigns, wenn auch nur in Grundz¨ ugen, an Hand eines praktischen Beispiels zu zeigen. Auf Basis eines Forschungsteiles sollte ein geeignetes Fundament geschaffen werden damit - darauf aufbauend - eine weiterf¨ uhrende praktische Umsetzung durchgef¨ uhrt werden kann. Hierzu wurde eine Analyse etablierter Interaktionstechniken, im Rahmen der Arbeit als Interaktionsparadigmen bezeichnet, als passend angesehen.

In den folgenden Kapiteln werden die Grundlagen zur Themenstellung genau er¨ ortert, Vorgehensweisen, L¨ osungen und Schlussfolgerungen pr¨ asentiert und schlussendlich die Ergebnisse diskutiert und evaluiert.

1.2 Interaktionsparadigma: Versuch einer Begriffs-

definition

Die M¨ oglichkeiten den Benutzer in das Aktionsfeld eines interaktiven Systems einzubinden, sind sehr vielf¨ altig und haben sich in den letzten Jahren stark entwickelt und gewandelt. Die Wahl des passenden Interaktionsparadigmas ist ein fundamentales Element im gesamten Design- und Implementierungsprozess. F¨ ur eine genaue Definition des Begriffes Interaktionsparadigma ist eine konkrete Analyse notwendig, um Spezifikationen und Eigenschaften festzulegen. In dieser Formulierung manifestiert sich aber auch die Grundproblematik dieser Aufgabenstellung. Mehrere Definitionen existieren parallel und prinzipiell bestehen multiple M¨ oglichkeiten um zu spezifizieren, wie Interaktion zwischen Mensch und Maschine an sich funktionieren kann. Wurde f¨ ur die Beschreibung der Thematik innerhalb dieser Arbeit die Bezeichnung Interaktionsparadigma gew¨ ahlt, werden in der Literatur auch Be- griffe wie Interaktionsmodell, -stil, -metapher, -theorie oder auch -strategie

KAPITEL 1. EINLEITUNG 4

verwendet. Vorweggenommen sei gesagt, dass der Begriff des Interaktionsparadigmas (noch) nicht eindeutig zu beschreiben ist, da keine definitiven Festlegungen getroffen sind. Dies mag wohl auch daran liegen, dass es sich beim Interaktionsdesign an sich um eine T¨ atigkeit handelt, die eine Expertise verschiedener Wissensgebiete erfordert und deren Bedeutung in den letzten Jahren verst¨ arkt zugenommen hat.

F¨ ur eine Unterscheidung und Einordnung von Interaktionsparadigmen ist es notwendig, gewisse grunds¨ atzliche Merkmale zu definieren, an Hand derer eine Klassifizierung durchgef¨ uhrt werden kann. Hierbei ist es in erster Linie essentiell, die Art und Weise von Ein- und Ausgabevorg¨ angen zu untersuchen. Ausschlaggebend ist dabei, welche M¨ oglichkeiten den Benutzern zur Verf¨ ugung stehen, um Inputs zu generieren und in welchem Zusammenhang diese Dateneingaben mit dem Output des Systems stehen. Die daraus resultierende Form der Kommunikation erlaubt es dem Benutzer, auf Informationseinheiten zuzugreifen und Parameter zu definieren bzw. zu steuern und bietet auch dem Systemdesigner die M¨ oglichkeit, durch entsprechende Leitung und Aufforderung innerhalb des Programms, die interagierende Person zu entsprechenden Handlungen zu veranlassen. Dadurch kann sich ein bidirektionaler Datenfluss entwickeln, der wie ein Dialog zwischen Mensch und Maschine unter gewissen zeitlichen und r¨ aumlichen Gegebenheiten stattfindet. Die grunds¨ atzlichen Kriterien, an Hand derer Interaktionsparadigmen innerhalb dieser Arbeit unterschieden werden, gestalten sich also wie folgt:

• Formen von Ein- und Ausgabevorg¨ angen

• Zusammenhang zwischen Input und Output

• Varianten der Kommunikation

• Gestaltung von Dialog und Handlung

• Zeitliche und r¨ aumliche Gegebenheiten

Vorab l¨ asst sich sagen, dass sich die die Differenzierung zwischen den einzelnen Bereichen als sehr schwierig erweist, was prim¨ ar an den vielen ¨ Uberschneidungen zwischen diesen liegt. Um nun das Prinzip des Interaktionsparadigmas einigermaßen greifbar zu machen, ist es notwendig Beispiele anzuf¨ uhren, mit deren Hilfe eine eindeutige Beschreibung getroffen werden kann. Zu diesem Zweck wurde eine intensive Recherche durchgef¨ uhrt, um herauszufinden, wie der Begriff in der Literatur verwendet wird. Die Ergeb- nisse hierzu werden im nachfolgenden Kapitel pr¨ asentieren.

Kapitel 2

Interaktionsparadigmen als

Varianten der Mensch-Computer-Kommunikation

Interaktionsdesign ist eine multidisziplin¨ are Designdisziplin, die sich im Spannungsfeld verschiedenster Wissenschaften befindet. F¨ ur die technischen Wissenschaften, allen voran die Informatik, aus deren Blickwinkel die Thematik innerhalb dieser Arbeit betrachtet wird, spielt das Gestalten von wertvoller, interessanter und ¨ uberzeugender Information und Interaktion eine wesentliche Rolle. Art und Weise der Kommunikation zwischen System und Benutzer sind dabei wesentliche Aspekte.

Die verschiedenen Formen des Zusammenwirkens zwischen Mensch und Computer stellen die Grundlage f¨ ur den folgenden Abschnitt dar, in dem versucht wird, die Bedeutung des Begriffes Interaktionsparadigma n¨ aher zu erl¨ autern. Dabei ist es entscheidend abzugrenzen, was nun als Interaktionsparadigma bezeichnet werden kann, welche charakteristischen Eigenschaften ausschlaggebend und bezeichnend sind und dar¨ uber hinaus, welcher prim¨ are Weg der Kommunikation im entsprechenden Interaktionsmodell verwirklicht ist. Zu diesem Zwecke werden verschiedene Beispiele aus der Literatur angef¨ uhrt. Dies soll dabei nicht nur eine Auflistung unterschiedlicher Interaktionsformen darstellen, sondern vor allem auch die M¨ oglichkeit bieten, spezifische Grundcharakteristika der unterschiedlichen Interaktionskonzepte zu erfassen und zu klassifizieren.

Eine entscheidende Erkenntnis, die vorab festgehalten werden kann ist, dass f¨ ur ein und den selben Sachverhalt von vielen Autoren zwar unterschiedliche Bezeichnungen verwendet werden, aber inhaltlich dennoch starke Kongruenzen auftreten.

5

KAPITEL 2. VARIANTEN DER M-C-K 6

2.1 Interaktionstheorien und Systemparadigmen nach

Herczeg

A good design is better than you think (Rex Heftman)

Der deutsche Wissenschafter Michael Herczeg ist Universit¨ atsprofessor und Direktor des Institutes f¨ ur multimediale und interaktive Systeme an der Universit¨ at L¨ ubeck. Er setzt sich in seinen Publikationen vorrangig mit Mustern und Modellen der Softwareergonomie auseinander. Dabei kn¨ upft er nahtlos an die Konzepte und Theorien des Systemdesigns in der Informatik und Interfacegestaltung an. Zus¨ atzlich versucht er einen genauen ¨ Uberblick ¨ uber die Herausforderungen des Interaktionsdesigns zu geben, um nicht zuletzt auch aktuelle Systemkonzepte und deren Benutzerschnittstellen zu evaluieren. Die Verbindung zur Thematik ergibt sich bei Herczeg durch seine langj¨ ahrige T¨ atigkeit in den Bereichen Mensch-Computer-Interaktion, Softwareergonomie, Interaktionsdesign und sicherheitskritische Mensch-Maschine-Systeme. Dies macht ihn zu einem anerkannten Forscher und Wissenschaftler auf dem Gebiet. Aus diesem Grunde werden u.a. seine Theorien und Thesen herangezogen, um eine Definition des Begriffes Interaktionsparadigma zu liefern.

2.1.1 Systemparadigmen: Aufgabenteilung zwischen Mensch und Computer

Um nun ein Verst¨ andnis f¨ ur die Theorien von Herczeg zu entwickeln, ist es vor allem notwendig, gewisse Grundbegriffe seiner Sichtweise der Dinge zu spezifizieren. Vorrangig besch¨ aftigt er sich in [24] mit den Auspr¨ agungen von Mensch-Computer-Systemen und spricht dabei im Kontext von Interaktion im Konkreten von so genannten Paradigmen multimedialer interaktiver Systeme oder kurz Systemparadigmen. 1

Die Klassifikation und Deskription der einzelnen Systemparadigmen st¨ utzt sich dabei auf bestimmte Charakteristika und Grundprinzipien der HCI. Seiner Meinung nach ist es ein prim¨ ares Ziel der Computernutzung, eine passende und ad¨ aquate Aufgabenteilung zu finden zwischen Mensch und Maschine. Art und Weise dieser Arbeitsaufteilung, stellt dabei sozusagen die Grundlage f¨ ur das entsprechende, zu verwirklichende Systemparadigma dar. Entscheidend sei, dass in diesem Wechselspiel gleichermaßen die F¨ ahigkeiten von Mensch und Computer einfließen.

Im Folgenden findet sich hierzu eine Auflistung und Gegen¨ uberstellung von Eigenschaften und potentiellen Aufgabengebieten, die eine Ausgangbasis f¨ ur das Design von interaktiven Systemen darstellen k¨ onnen. 2

¹ Siehe [24]: Herczeg Michael: Interaktionsdesign - Gestaltung interaktiver und multimedialer Systeme. Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, 2006: S. 41

² Siehe [24]: Herczeg, 2006: S. 42

KAPITEL 2. VARIANTEN DER M-C-K 7

Der Mensch

• setzt Ziele,

• benutzt sein leistungsf¨ ahiges System zur Wahrnehmung von Situationen und Ergebnissen,

• definiert Teilprobleme und ihre Beziehungen zueinander,

• w¨ ahlt geeignete Problempr¨ asentationen,

• benutzt umfangreiches Allgemeinwissen und integriert Wissen aus verschiedenen Bereichen zur Probleml¨ osung,

• baut auf vorhergehende Erfahrungen auf und l¨ ost Probleme durch Analogieschl¨ usse,

• kontrolliert die Teill¨ osungen und f¨ ugt diese zu einer Gesamtl¨ osung zusammen und

• f¨ uhrt komplexe Entscheidungen durch.

Der Computer hingegen

• ¨ ubernimmt die Rolle einer externen Ged¨ achtnishilfe,

• liefert Abstraktionsebenen durch formale Sprachen,

• kontrolliert die Auswirklungen von Ver¨ anderungen,

• hilft, Inkonsistenzen zu vermeiden oder aufzudecken,

• erzeugt dynamisches Verhalten aus statischen Beschreibungen,

• erm¨ oglicht, die Konsequenzen von Aktionen r¨ uckg¨ angig zu machen und f¨ ordert damit exploratives und kreatives Verhalten,

• bietet verschiedene Perspektiven auf komplexe Informationsstrukturen,

• verbirgt durch kontextabh¨ angige und benutzergesteuerte Filter irrelevante Einzelheiten,

• lenkt unsere Aufmerksamkeit auf wichtige Informationen oder Ereignisse,

• ist erm¨ udungsfrei wachsam und - f¨ uhrt komplexe und umfangreiche Aktivit¨ aten fehlerfrei durch

Dies sind nur wenige Faktoren, die bekr¨ aftigen welch außerordentliches Potential in der HCI verborgen ist und durch entsprechend konzipierte interaktive Systeme zum Tragen kommen kann. Ziel des Designers soll es daher sein, die F¨ ahigkeiten beider Kommunikationspartner optimal auszunutzen und in das System einfließen zu lassen.

Abbildung 2.1: Kommunikationsablauf im Systemparadigma Kommunikationspartner. Aus [24].

Dieser Weg der Interaktion weist bestimmte prinzipielle Grundcharakteristika auf, die signifikant sind. Allem voran ist wichtig, dass die Kommunikationsaktivi¨ at in Form eines Dialoges durchgef¨ uhrt wird, d.h. es steht eine bestimmte Sprache zur Verf¨ ugung, die genutzt wird. Dadurch wird ein bestimmtes Rollenverhalten initiiert, wobei der Mensch in erster Linie delegiert und Initiativen ergreift. Diese Kompetenz kann bei fortlaufender Dauer des Dialoges durchaus wechseln.

Die Verwendung von Sprache als Mittel und Weg der Verst¨ andigung birgt aber entsprechende Probleme in sich. Die sprachlichen F¨ ahigkeiten des Computers werden sehr oft ¨ ubersch¨ atzt, wodurch es zu Missverst¨ andnissen und Mehrdeutigkeiten im Handlungsablauf kommen kann. Ein Sachverhalt, der vor allem durch mensch¨ ahnliche Darstellungen oder Verwendung der Ich-Form bei Avataren und Assistenten entstehen kann. Grunds¨ atzlich ist zu sagen, dass das Systemparadigma von Mensch und Computer als Kommunikationspartner schon seit den Anf¨ angen im Interaktionsdesign verfolgt wird. Ansprechende technische und vor allem unmissverst¨ andliche Realisierungen erweisen sich allerdings seit jeher als sehr schwierig und sind prim¨ ar von der richtigen Auswahl der Anwendungsdom¨ ane abh¨ angig.

Als m¨ ogliche Umsetzungsvarianten des Systemparadigmas Kommunikationspartner sind zu nennen:

1. Intelligent Agents

Die Grundannahme, dass Computersysteme die F¨ ahigkeit besitzen an- spruchsvolle Problemstellungen zu l¨ osen, impliziert eine gewisse Form

KAPITEL 2. VARIANTEN DER M-C-K

von Intelligenz. Aus diesem Grund basiert das System der Intelligent Agents auf dem Prinzip des unerm¨ udlichen Helfers, der sowohl Aufgaben entgegennimmt, als auch Unterst¨ utzung bei Hilfethemen bietet. Diese intelligenten Benutzerschnittstellen, die durchaus die F¨ ahigkeit der Probleml¨ osung besitzen, sind in wesentlichen Bereichen wohl eher dem Forschungsbereich der k¨ unstlichen Intelligenz zuzuordnen. Dennoch ist entscheidend, dass dieses Prinzip sich speziell f¨ ur jene Menschen hervorragend eignet, die nicht die F¨ ahigkeiten bzw. M¨ oglichkeiten besitzen, sich auf die formalen Kriterien komplexer Benutzerschnittstellen bzw. interaktiver Systeme einzustellen.

2. Avatare und Conversational Agents

Prim¨ arer Ansatzpunkt ist bei dieser Variante des Computers als Kommunikationspartner ein gewisses zus¨ atzliches Gef¨ uhl der Vertrautheit, das bei der interagierenden Person erzeugt werden soll - vorrangig durch visualisierte, ausdrucksvolle K¨ orperlichkeit. Eine m¨ ogliche Umsetzungsvariante zeigt sich z.B. in Form von dreidimensionalen Repr¨ asentationen von Intelligent Agents, die in Lage sind, ¨ Mimik mit dem Benutzer zu kommunizieren.

Der japanische Wissenschaftler Masahiro Mori besch¨ aftigt sich ebenfalls mit dieser Thematik und weist dabei auf deren Komplexit¨ at hin. ³ Seiner Ansicht nach werden abstrakte Repr¨ asentationen von Conversational Agents von der interagierenden Person wesentlich besser aufgenommen als mensch¨ ahnliche Darstellungen, die nicht als nat¨ urlich empfunden werden.

Abbildung 2.2: Beispiel f¨ ur einen Conversational Agent von Verbot r . Aus [61].

³ Vgl.: Mori Masahiro: The Buddha in the Robot. Charles E. Tuttle Publishing, 1982

- In [24]: Herczeg 2006: S. 45

Abbildung 2.3: Kommunikationsablauf im Systemparadigma Handlungsr¨ aume. Aus [24].

Eine m¨ ogliche Variante, in der sich ein solches reales Modell manifestiert, ist den Computer als Ressource zu sehen, die vom Menschen als Hilfsmittel verwendet werden kann, um komplexe Problemstellungen zu bearbeiten und zu l¨ osen. Sehr nahe liegt dabei die Betrachtungsweise, den Computer als Werkzeug einzusetzen, das vom Menschen benutzt und bedient wird und die M¨ oglichkeit schafft, zu modellieren und zu bearbeiten. Entscheidend ist, dass ein Arbeitsgegenstand mit einem gewissen Arbeitsziel editiert wird und dabei Arbeitswerkzeuge benutzt werden, um das gew¨ unschte Ergebnis zu erreichen. Besonders wichtig ist die Auswahl des richtigen Instruments, um eine falsche Benutzung zu vermeiden.

Die Kreation und Gestaltung von passenden Tools ist begrifflich sehr stark mit dem Software-Development verbunden. Computerwerkzeuge sind allerdings hochfunktional und damit mit entsprechenden Anforderungen in der Entwicklung verkn¨ upft.

M¨ ogliche Umsetzungsvarianten des Systemparadigmas Handlungsr¨ aume sind:

1. Direkt manipulative und metaphorische Systeme In dieser Form der Mensch-Computer-Kommunikation werden auf Basis einer vorwiegend symbolhaften Sprache, Objekte und Werkzeuge der physischen, realen Welt, durch repr¨ asentative Abbildungen (Piktogramme) dargestellt. Entscheidend ist dabei, einen entsprechenden Grad der Abstraktion zu wahren, speziell in der Visualisierung der Be-

KAPITEL 2. VARIANTEN DER M-C-K 11

dienoberfl¨ ache und Interaktionswerkzeuge, um einerseits die technische Komplexit¨ at der Darstellung nicht ¨ uber zu strapazieren und anderer-

seits einen Verlust der metaphorischen Symbolik zu vermeiden. Zur Bearbeitung bzw. direkten Manipulation wird eine Reihe von Methoden angeboten. Ein wichtiger Aspekt ist in diesem Zusammenhang die Abbildung nat¨ urlicher Verhaltensweisen durch Einsatz physikalischer Dialogprinzipien wie Drag and Drop oder Cut and Paste, um nur zwei zu nennen.

F¨ ur eine Charakterisierung dieser Systeme l¨ asst sich auf die Definitionen von Ben Shneiderman verweisen: 4

• Fortlaufende Darstellung der interessanten Objekte und Aktionen mit bedeutungsvollen visuellen Metaphern

• Physische Aktionen oder Dr¨ ucken von gekennzeichneten Buttons statt komplexer Syntax (vgl. Kommandosysteme)

• Schnelle, inkrementelle umkehrbare Operationen, deren Effekte auf dem Zielobjekt sofort sichtbar sind.

Diese Grundprinzipien bilden die Basis f¨ ur diverse Konzepte, die im Rahmen der HCI in verschiedenen Anwendungen sehr erfolgreich umgesetzt wurden. Der Erfolg hat dabei unterschiedliche Ursachen. Durch die symbolhafte Implementierung wird auch Gelegenheitsbenutzern die M¨ oglichkeit geboten, die Grundcharakteristika des Systems kennenzulernen und sich schnell zu Recht zu finden. Entscheidend ist allerdings die direkte Abfolge von Aktion und Reaktion. Der Benutzer kann sofort erkennen, ob die von ihm ausgef¨ uhrte Handlung das gew¨ unschte Resultat gebracht hat, signalisiert durch entsprechendes Feedback.

Der vorrangige Einsatzbereich dieser Interaktionstechnik im Bereich von grafischen Benutzeroberfl¨ achen bringt aber auch Nachteile und Problemstellungen zum Vorschein. Durch die mehrheitliche Verwendung von typischen Pointing Devices zur Interaktion (siehe Abschnitt 2.6.2), erh¨ oht sich die Anzahl der Arbeitsschritte gew¨ ohnlich mit steigender Anzahl der Einzelobjekte, da es normalerweise notwendig ist, Modifikationen von Attributen f¨ ur jedes Objekt separat durchzuf¨ uhren. Man stelle sich hierbei z.B. die Visualisierung einer Verzeichnisstrukur auf Basis einer grafischen Benutzeroberfl¨ ache vor, in Kombination mit der Aufgabe s¨ amtliche Dateibezeichnungen zu ¨ andern.

2. Virtual, Augmented and Mixed Reality

Die Modellierung und Darstellung von virtuellen Realit¨ aten bietet die M¨ oglichkeit, dem Benutzer eine Vielzahl unterschiedlicher Objekte zur

⁴ Vgl. [53]: Shneiderman Ben, Plaisant Catherine: Designing the User Interface. Pear- son, Addison Wesley, 2005: S. 234

Abbildung 2.4: Beispiel f¨ ur Augmented Reality. Aus [59].

F¨ ugen sich zur virtuellen Welt in einem ausgewogenen Verh¨ altnis reale Elemente hinzu, so spricht man von Mixed Realities. Diese Systeme bieten die M¨ oglichkeit, visuelle, auditive und haptische Wahrnehmungen um entsprechende virtuelle Teilaspekte zu erweitern. Auf Basis einer Stimulierung verschiedener menschlicher Sinne wird versucht, eine erweiterte Immersion zu erreichen. Durch die Integration von realen und virtuellen Elementen wird im Speziellen die Interaktion in diesen R¨ aumen zu einem bedeutenden Erlebnis. Entscheidend ist hierbei, dass ein mentales Modell, welches bereits in der realen Welt gebildet

Abbildung 2.5: Kommunikationsablauf im Systemparadigma Mediale Systeme. Aus [24].

Entscheidend ist hierbei, dass der Benutzer Zugriff zu einem Medium bzw. einem Kommunikationspartner erh¨ alt, wobei s¨ amtliche Nachrichten entsprechend der unterschiedlichen Anwendungswelten transformiert und ubersetzt werden. Diese Form der Interaktion tritt normalerweise in Kombi¨

nation mit anderen Varianten auf, wie z.B. direkt manipulativen Systemen, was wiederum impliziert, dass Aktion und Reaktion sofort sichtbar sind und durch entsprechende R¨ uckmeldungen signalisiert werden. Das Systemparadigma der medialen Systeme findet prim¨ ar im Bereich der Hypermediasysteme Anwendung, hierbei insbesondere im World Wide Web. Bohn und Rohs vom Institut f¨ ur Informationssysteme der ETH Z¨ urich sprechen in ihrer Publikation zum Thema Interaktion in Informationssystemen vom Klicken in der realen Welt ⁵ als Interaktionsparadigma. Durch Aktivierung eines Hyperlinks ist es uns m¨ oglich, weit entfernte Daten in Form von Dokumenten und Grafiken abzurufen und auf einem lokalen Anzeigeger¨ at darzustellen. Dabei m¨ ussen wir uns keine Gedanken ¨ uber technische Details

und weltweite Weitergabe der Informationen machen. Weiters enthalten Objekte des t¨ aglichen Lebens eine Vielzahl von Informationen und k¨ onnen daher in gewisser Weise als physische Hyperlinks betrachtet werden, deren Daten durch die virtuellen Repr¨ asentationen zug¨ anglich

⁵ Siehe [7]: Bohn J¨ urgen, Rohs Michael: Klicken in der realen Welt - Workshop Mensch-Computer-Interaktion in allgegenw¨ artigen Informationssystemen. ETH Z¨ urich, 2001: S. 3