4.1.4.1.
4.1. IntroduçãoIntroduçãoIntroduçãoIntrodução
Como forma de avaliar a interface desenvolvida junto aos usuários, faz-se necessária a realização de testes de usabilidade para serem identificadas falhas e pontos de melhoria na interface e ser avaliado o grau de aceitação da mesma. Um ponto que pode ser medido é a velocidade de digitação na utilização da interface. Esta métrica é fundamental para o grau de satisfação do usuário, pois os usuários quando necessitam fazer entrada de texto não o querem fazer de uma forma lenta, já que para eles a forma mais natural de se fazer este tipo de interação é através da voz. Existem várias formas de avaliação para interfaces de entrada de texto, porém todas possuem um conjunto de métricas em comum, como por exemplo, a taxa de digitação, o conforto do usuário, o grau de aprendizagem, a taxa de erros, entre outros [14][57].
Além desta coleta de métricas, é importante que elas sejam comparadas a outras interfaces similares para avaliar de fato como ela se comporta em relação a outras formas de entrada de texto. Desta forma, para a avaliação da TIARI também foi feita uma avaliação do teclado existente na aplicação a qual ela foi integrada, o mivaDesk. Além disso, foi feita uma comparação à taxa de digitação padrão de um teclado convencional de layout QWERTY comumente utilizado. As próximas seções descrevem melhor o método utilizado para avaliação das interfaces, seus resultados e comparativos.
4.2.
4.2.4.2.
4.2. MétodoMétodoMétodoMétodo Utilizad Utilizad Utilizad Utilizadooo o
O processo de avaliação consistiu em uma avaliação somativa feita ao final do desenvolvimento da interface TIARI. Foram avaliadas comparativamente duas interfaces para entrada de texto: a TIARI, proposta nesta dissertação, e o teclado soft já existente na aplicação mivaDesk.
Para a realização do experimento, foram escolhidos participantes entre um grupo de pessoas familiarizados com interfaces de interação convencionais (mouse, teclado, monitor). O procedimento para avaliação da interface consistiu de quatro fases: realização de um tutorial para aprendizagem da interface, digitação de textos para observação utilizando as duas interfaces, coleta das métricas utilizadas para a avaliação e, por fim, um questionário visando avaliar a taxa de conforto do usuário utilizando a interface. Este procedimento utilizado foi definido com base em uma avaliação feita por outra interface para entrada de texto, chamada Chording Gloves [49].
Na primeira fase do experimento, o usuário participou de um tutorial que explica o funcionamento básico da interface. O objetivo desta fase foi permitir que o usuário conhecesse a interface a ser utilizada e aprendesse a utilizar as funcionalidades básicas da mesma que seriam digitar um caractere, paginar para outra parte do teclado para digitar outros caracteres e utilizar as teclas de backspace, enter e espaço. O passo-a- passo do tutorial utilizado nos experimentos pode ser visto no Anexo B.
A fase seguinte foi a digitação de 3 frases utilizando-se as duas intefaces e a coleta de métricas para comparação das mesmas. A métrica utilizada nesta avaliação para comparar as interfaces foi a velocidade de digitação das frases, medidas em caractere digitado por segundo (cps). O experimento foi feito através de observação, onde os usuários utilizaram a TIARI e logo após o teclado soft do mivaDesk. Durante a utilização das interfaces o tempo era cronometrado e anotado. Como o experimento foi feito através de observação e marcação dos tempos de digitação manualmente, a taxa de erros de digitação não pôde ser medida em ambas as interfaces.
Os textos utilizados para a digitação em ambas as interfaces foram os mesmos, escolhidos de forma que possuissem letras em todas as partes do teclado e de uma forma
que houvesse um chaveamento razoável entre as partes do teclado para que validassem este conceito proposto. As frases utilizadas no experimento foram as seguintes:
"Valorizar o homem vale mais que enriquecer" "Aqui jaz Xavier Bonifacio Portugal"
"Vale mais um inimigo sabio que um amigo ignorante"
Para finalizar a avaliação com os usuários, após concluirem a utilização das duas interfaces, eles responderam um questionário que mede a taxa de conforto de utilização da interface em relação ao cansaço do braço, cansaço da mão, cansaço do pescoço, tontura e náusea. Para cada um destes itens foi dada uma nota de 0 (zero) a 10 (dez) pontos para avaliar problemas físicos relacionados às interfaces, onde a nota zero significa não ter sentido nenhum incômodo e a nota dez sentido um alto nível de desconforto. Além destes itens, o usuário também pôde acrescentar observações e opiniões sobre a interface, podendo assim, sugerir melhorias para a mesma. O questionário de satisfação dos usuários pode ser visto no Anexo C.
4.3.
4.3.4.3.
4.3. ResultadosResultadosResultadosResultados
As interfaces TIARI e teclado soft do mivaDesk foram utilizadas por 7 pessoas, todas estudantes universitários, com média de idade de 23 anos, todos homens. A duração total dos experimentos foi em média 35 minutos, estes distribuídos em 6.18 minutos em média para o tutorial, 13.4 minutos em média para digitação com a TIARI e 15.42 minutos em média para a digitação com o teclado soft do mivaDesk, tempo durante o qual foram coletadas as métricas.
Média Digitação 0,0000 0,1000 0,2000 0,3000 1 2 3 4 5 6 7 usuários c a ra c te re s p o r s e g u n d o ( c p s ) TIARI mivaDesk
A média de digitação com a TIARI foi de 0.23 cps (caracteres por segundo) ou 13.83 cpm (caracteres por minuto) e com o teclado soft do mivaDesk foi 0.188 cps ou 11.28 cpm. Isto mostra que a TIARI teve uma taxa de digitação 18.47% superior ao teclado existente na aplicação mivaDesk. O gráfico com a média de digitação das frases pode ser visualizado através da Figura 57. Através deste gráfico, pode-se observar que em todos os casos a média de digitação da TIARI foi superior a do teclado soft existente na aplicação mivaDesk. Os dados coletados durante o experimento podem ser vistos em detalhes no Anexo D e os gráficos das médias de digitação por frase podem ser vistos no Anexo E.
Porém, além deste fato de que a TIARI obteve um desempenho melhor que o teclado do mivaDesk, ela obteve uma baixa performance em relação ao teclado convencional de layout QWERTY. Segundo Soukoreff et al. [53] a média de digitação para pessoas não familiares ao teclado QWERTY é de 8.9 ppm (palavras por minuto) e 30.1 ppm para pessoas experientes. No caso da TIARI, ela possui uma taxa de 2.76 ppm, fazendo-se a conversão através da fórmula proposta por Soukoreff et al.. A fórmula de conversão entre cps e ppm é dada abaixo:
Pode-se concluir, então, que mesmo a TIARI possuindo uma taxa de digitação mais elevada que a do teclado soft do mivaDesk, ainda assim, não possui uma taxa de digitação comparável a um teclado convencional de layout QWERTY. O principal fator que leva a TIARI a possuir esta baixa taxa de digitação e que foi observado ao longo dos experimentos realizados é o fato da instabilidade na detecção dos marcadores. Este problema na detecção faz com que teclas sejam digitadas sem o usuário ter realmente as digitado ou a não detecção de uma tecla que deveria ser digitada. Por exemplo, se a tecla backspace ficar sendo identificada como uma tecla digitada por problemas na detecção dos marcadores, as palavras que já foram escritas podem acabar sendo apagadas por causa disto. Este problema da instabilidade na detecção dos marcadores acontece devido a vários fatores que vão desde o nível de iluminação da sala onde ela é utilizada ao tipo de câmera e resolução utilizados. Como no desenvolvimento da TIARI foi utilizada uma webcam com resolução de 320x240 pixels, que é uma baixa resolução, isto pode ter sido um fator decisivo no resultado final da avaliação. Infelizmente não foi
possível ser avaliada outra resolução de câmera, pois a biblioteca OpenCV utilizada não funciona corretamente com resoluções de câmera maiores que esta. Lembrando que esta resolução de câmera não deve ser confundida com a resolução da janela. Portanto, se fosse possível utilizar uma resolução de câmera mais alta, possivelmente a detecção dos marcadores seria bem melhor e isto faria com que a instabilidade dos marcadores diminuísse, aumentando, assim, a taxa de digitação da TIARI.
Um outro ponto relevante em relação à taxa de digitação dos dois teclados comparados é o tracker que foi utilizado para a digitação com o teclado soft do mivaDesk. Este possui um problema de calibração e algumas vezes identificava movimentos sem que estes tivessem acontecido. Por exemplo, as vezes o tracker movia o ponteiro do mouse para uma direção mesmo o usuário estando com a mão parada. Isto também dificultou a digitação com este teclado, diminuindo, assim, a sua taxa de digitação final.
Em relação ao conforto do usuário, foi observado que a maior parte das pessoas sentiu algum desconforto em relação ao cansaço de seu braço e de sua mão. O problema da detecção dos marcadores possivelmente foi o causador deste desconforto, pois para que os marcadores não ficassem muito instáveis, o usuário precisava ficar com o braço levantado e próximo à câmera. Isto fazia com que logo nas primeiras digitações o usuário se cansasse de ficar com o braço levantado, tornando a TIARI um pouco desconfortável. O gráfico com o resultado da avaliação de conforto pode ser visto através da Figura 58. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Cansaço braço Cansaço mão Cansaço pescoço Tontura Náusea n o ta s
Além desta questão do cansaço do braço, várias pessoas apresentaram cansaço do pescoço e tontura. Isto ocorreu por causa do HMD que foi utilizado durante os experimentos (ver Figura 6). Este HMD, apesar de ser um modelo amplamente
comercializado, mostrou-se pesado e bastante desconfortável de vestir, pois o elástico que o prende à cabeça do usuário precisa ficar bem justo se não ele escorrega e cai. Outro problema com o HMD utilizado é o fato de que as telas que exibem o ambiente aumentado ao usuário não possuem uma boa definição (resolução de 800x600 pixels e as telas virtuais distantes dos olhos do usuário), fazendo com que partes da aplicação fiquem praticamente ilegíveis aos usuários. A maior parte das pessoas que participou do experimento se queixou em relação à leitura do texto digitado que ocorreu por conta da resolução do display. Por fim, outro problema deste HMD é que seu design possui uma brecha nos óculos onde o usuário consegue ver o mundo real, diminuindo a sensação de imersão do usuário.
Durante o experimento também foi observado que os usuários logo se familiarizaram com o layout escolhido. No começo os usuários ainda paravam um pouco para buscar as letras, porém logo eles já sabiam exatamente em que parte do teclado elas se encontravam. Além disto, durante a utilização da TIARI algumas letras ficavam escondidas pela janela do notepad utilizado no experimento e mesmo assim os usuários conseguiam digitar, pois eles já sabiam a localização das letras. Além do que alguns também utilizavam o teclado soft presente na tela para se orientar em relação à localização das letras. Em geral, as pessoas gostaram da TIARI e a maior parte das reclamações foi devida ao problema na detecção dos marcadores.
Por fim, os usuários deram sugestões de melhoria para a TIARI. A mais solicitada foi que as teclas especiais fossem feitas através de outros gestos capturados pela luva. Além dessa sugestão, outras como a adição de som, movimentação dentro do texto através de cursores, e diminuição do tamanho dos marcadores foram sugeridas e estão listadas, juntamente a outras melhorias identificadas ao longo deste trabalho, no próximo capítulo na seção de trabalhos futuros.
4.4.
4.4.4.4.
4.4. Considerações FinaisConsiderações FinaisConsiderações FinaisConsiderações Finais
Este capítulo descreveu a análise somativa da TIARI que teve como objetivo a identificação de falhas e pontos de melhoria e avaliação da aceitação da TIARI,
comparando-a com um outro tipo de teclado existente, o teclado soft. O procedimento foi feito em quatro etapas: um tutorial feito com o usuário, a digitação de 3 frases com os dois teclados, a coleta dos tempos de digitação e por fim, o usuário respondeu um questionário de conforto de utilização da TIARI. Este questionário tem como propósito medir o grau de conforto da interface baseado em cinco métricas: cansaço da mão, cansaço do braço, cansaço do pescoço, tontura e náusea.
O experimento foi realizado com 7 pessoas levando em média 35 minutos para ser concluído. Como resultado deste, foram obtidas as médias de digitação com a TIARI e com o teclado soft do mivaDesk que foram 13.83 cpm e 11.28 cpm, respectivamente. Isto conclui que a TIARI apresentou-se em média 18.47% mais rápida que o outro teclado analisado. Apesar desta performance alta em relação ao teclado soft, pode ser observado que a TIARI possui um baixo desempenho em relação a um teclado convencional de layout QWERTY, pois o mesmo possui uma média de digitação de 8.9 ppm para leigos e 30.1 ppm para usuários experientes, enquanto a TIARI possui apenas 2.76 ppm. Esta baixa performance tem como principal fator a instabilidade de detecção dos marcadores que gera muitos problemas durante a digitação pelo usuário. Este problema é gerado por fatores como pouca iluminação e baixa resolução de câmera.
Em relação ao conforto de utilização da interface, as pessoas apresentaram cansaço nas mãos e nos braços, o que foi gerado pelo problema citado acima, pois os usuários precisavam colocar os marcadores próximos à câmera para que eles fossem detectados corretamente. Além disto, alguns usuários apresentaram problemas de cansaço do pescoço e náusea. Isto deve-se ao HMD que foi utilizado durante os experimentos que se mostrou bastante desconfortável e pesado.
No geral, os usuários gostaram de utilizar a TIARI, achando-a interessante e fácil de usar. Seu layout foi facilmente memorizado pelos usuários. Ao longo do experimento foram sugeridas melhorias, tais como adição de som, utilização de mais gestos e diminuição no tamanho dos marcadores. Estas, entre outras melhorias detectadas ao longo deste trabalho, serão melhor discutidas ao longo do próximo capítulo.
Capítulo 5
Capítulo 5
Capítulo 5
Capítulo 5
Conclusão
Esta dissertação apresentou a concepção, desenvolvimento e avaliação de uma nova interface para entrada de texto em sistemas de RA chamada TIARI (Text Input Augmented Reality Interface). Esta interface foi projetada com o objetivo de tratar o problema de entrada de texto neste tipo de sistemas, tentando facilitar e simplificar seu uso.
O cenário de uso desta interface foi definido como o cenário de aplicações de RA com características de mobilidade e para digitação de textos curtos como anotações, labels, digitação em agendas, entre outros. Para a concepção da interface, várias formas de interação foram estudadas, sendo escolhidas para compor a TIARI a bare hand com utilização de marcadores fiduciais, uma luva de RV que permite detecção de gestos e um teclado virtual. Para chegar a este modelo, também, técnicas existentes de entrada de texto foram estudadas e entre estas foi escolhida a forma de interação mais utilizada que é a baseada em teclado. Portanto, a TIARI pode ser classificada como um misto entre um teclado em miniatura, teclado com poucas teclas e teclado soft.
Como a TIARI é uma interface baseada em vídeo que utiliza marcadores fiduciais, seu fluxo de funcionamento se dá através da captura de vídeo, detecção de marcadores, renderização dos objetos e exibição do resultado final ao usuário. Para ajudar no seu desenvolvimento foram estudadas bibliotecas para ajudar em cada uma dessas fases do funcionamento da aplicação. Para a captura e exibição do vídeo foi utilizado o OpenCV e para detecção de marcadores foi utilizado o ARTag, por causa do bom desempenho do mesmo para fazer a detecção de marcadores pequenos, requisito necessário para a construção da TIARI. Por fim, para ajudar na renderização dos objetos 3D foi utilizado o OGRE, juntamente com o OpenGL. Esses últimos foram utilizados de
uma forma integrada com as bibliotecas de captura de vídeo e detecção de marcadores, através do OgreAR, uma biblioteca desenvolvida para facilitar o desenvolvimento de aplicações de RA.
O modelo da TIARI baseia-se na idéia de um teclado deslizante que é mostrado por partes. O usuário pagina entre as partes do teclado através da luva de gestos, vendo apenas uma parte do teclado e digitando a letra desejada através de uma técnica de detecção de marcadores com a ponta do dedo (Tip Point Marker Detection).
A arquitetura de implementação da TIARI baseia-se na biblioteca OgreAR. Esta teve que ser alterada para poder dar suporte às bibliotecas utilizadas na TIARI para detecção de marcadores (ARTag) e captura de vídeo (OpenCV). Além disto, para validar a interface desenvolvida, a TIARI foi integrada a um sistema de RA existente, o mivaDesk, um desktop virtual 3D. Durante esta integração, mudanças na arquitetura do mivaDesk e da TIARI foram feitas para dar suporte a esta integração, fazendo com que o mivaDesk passasse a utilizar a arquitetura do OgreAR e mudasse a biblioteca utilizada para captura e exibição de vídeo para utilizar o OpenCV. Cabe ressaltar que a utilização do OgreAR é bastante importante neste desenvolvimento, porque o desenvolvimento de aplicações de RA utilizando bibliotecas de alto nível como o OgreAR e o OGRE se torna bastante facilitado. Comumente bibliotecas de baixo nível, que não permitem uma boa produtividade durante o desenvolvimento, são aplicadas.
Por fim, um estudo de usabilidade foi feito para avaliar a efetividade da TIARI e um comparativo com o teclado soft previamente existente na aplicação mivaDesk foi realizado. Deste estudo, concluiu-se que a TIARI se mostrou uma boa interface, tendo uma média de tempo de digitação melhor que a do teclado soft. Porém, fazendo-se uma comparação com a média de tempo de digitação com um teclado convencional de layout QWERTY, foi observado que a TIARI apresentou um desempenho baixo. Este baixo desempenho foi causado por um principal fator que foi o problema da instabilidade na detecção dos marcadores utilizados. Este problema pode ser melhorado com a utilização de uma resolução de câmera maior, podendo, assim, aumentar consideravelmente o desempenho da TIARI.
Além disto, foram identificados problemas com relação ao conforto dos usuários ao utilizar a TIARI. Basicamente foram relatados problemas em relação ao cansaço da
mão e do braço decorrentes também do problema de detecção dos marcadores, pois o usuário precisava ficar com o braço levantado para posicionar os marcadores próximos da câmera, causando um desconforto e cansaço do pescoço. Além disto, os usuários relataram sentirem náusea, ocasionada pelo HMD utilizado durante este estudo que se mostrou desconfortável e pesado.
Após esta avaliação, algumas melhorias e sugestões foram enumeradas e serão mostradas com mais detalhes ao longo deste capítulo, bem como as principais contribuições deste trabalho.
5.1.
5.1.
5.1.
5.1.
Principais CPrincipais CPrincipais CPrincipais Contribuiçõesontribuiçõesontribuiçõesontribuições
Como uma das principais contribuições deste trabalho pode-se destacar o estudo realizado sobre interação em sistemas de RA, voltado principalmente para entrada de texto, foco principal desta dissertação. Além disso, o estudo comparativo entre bibliotecas de detecção de marcadores, captura de vídeo e renderização de objetos 3D também é uma contribuição relevante deste trabalho.
A maior contribuição deste trabalho foi a interface desenvolvida, a TIARI, pois é um novo conceito de entrada de texto proposto, utilizando uma mistura de várias abordagens de interação conhecidas. O conceito da interface, apesar de estar voltado para aplicações de RA, poderia ser estendido a um dispositivo novo para entrada de texto. Por exemplo, poder-se-ia trocar os marcadores utilizados por botões físicos, o que geraria uma nova forma de teclado que poderia ser utilizado no lugar de um teclado convencional para qualquer tipo de aplicação que tivesse o requisito de entrada de textos pequenos. Além disto, vale salientar que a TIARI pode ser considerada uma solução de baixo custo visto que utiliza marcadores de papel para o teclado utilizado. A luva de gestos utilizada ainda tem um certo custo, porém como sua funcionalidade é única, ela poderia ser substituída por um outro dispositivo que tivesse a mesma função, barateando mais ainda a solução.
Além disto, a validação da arquitetura do OgreAR e a extensão da mesma para