Moving between on-task and off-task talk; overlapping communities of practice

La tarea a resolver es la de construir un sistema de interacción con elementos tangibles de tipo tabletop, cuya área de detección se amplia y se sitúa en el suelo para lograr que una interacción con el sistema colaborativa, por lo que se deben tener algunas consideraciones:

1. El sistema es capaz de detectar usuarios y elementos tangibles (puck) como elementos a detectar por el sistema.

2. El usuario puede aplicar dos tipos de movimientos válidos sobre el puck, translación de este dentro del área de detección y rotación en el eje del puck, por lo que el sistema tiene que ser capaz de detectar cualquiera de los dos movimientos. 3. Los puck no deben superar la altura de la cintura de

un usuario y su área debe ser lo suficientemente extensa para que un usuario pueda manipular el puck con ambas manos. Por supuesto, ya que debe trasladarse el puck por toda un área de detección los puck no deben ser incómodos de cargar, sobre todo pesados.

4. Los sensores utilizados no deben de ninguna manera obstaculizar al usuario dentro del área de detección.

Desde el punto de vista del sistema el sensor debe reconocer dos tipos de elementos: las personas y los puck; a estos se les denominara autores. Se debe tener en cuenta que es necesario establecer un tope de usuarios y puck por área de detección; de no hacerse demasiados usuarios o demasiados puck pueden convertirse en un inconveniente, ya que se reduce notablemente el área en que los usuarios pueden operar debido a que todos se convierten en obstáculos entre sí. De igual modo, si se emplea la interacción de agrupar personas por puck, no tiene mucho sentido si todas las personas se agrupan en un solo puck, por lo que se recomienda establecer un tope de usuarios puck y personas, máximo 3 puck por área y solo 3 personas agrupadas por puck.

Se seleccionó el dispositivo Kinect como elemento sensor del sistema ya que en su interior posee 3 elementos que pueden funcionar en conjunto para detectar usuarios en su videojuego:

- Imágenes en bruto (sin procesar o sin comprimir) a través de la cámara RGB con sensor tipo CMOS.

- Información de profundidad de objetos a través de la cámara de profundidad que funciona con sensores CMOS. La diferencia con la cámara RGB es que esta es una cámara monocromática que obtiene la información de intensidad del emisor infrarrojo en función de distancia.

- Datos de audio a través de cuatro micrófonos los cuales organizan la entrada de sonido en arreglos de frecuencias.

Se pretende emplear los diferentes elementos del Kinect para que estos se apoyen entre sí, logrando una detección en tiempo real sin que esta sea afectada por factores externos como las condiciones de iluminación. El uso del Kinect como elemento de detección se justifica dentro de la necesidad de mantener todo sensor lejos

del alcance de los usuarios. Se resalta que puede llegar a ser una alternativa muy económica cuando se habla de costos de desarrollo del sistema. Sin contar el costo del ordenador que corre la interfaz (necesitado tanto por el Kinect usado por VirtuaOM como por otros sistemas) se tiene que el costo del Kinect es de 150 dólares. Otro beneficio encontrado en este sistema es heredado de los sistemas de realidad aumentada. Ya que actualmente estos sistemas no solo están diseñados para presentar contenido 3D sino diferentes variaciones de contenido multimedia, en vez de diseñar una interfaz propia de visualización de datos se emplea aquella que ya hace parte del sistema de realidad aumentada utilizado (Goblin XNA).

Respecto al campo de visión del Kinect, este permite un Angulo de visión de 57 grados y verticalmente de 43.5 grados. Su motor de inclinación permite cambiar el ángulo de visión verticalmente 27 grados hacia arriba o hacia abajo, con esto puede posicionarse el Kinect en diferentes partes y asegurar que aún se detecte personas con él. Esta modificación del ángulo de visión vertical del Kinect resulta bastante conveniente para el diseño del sistema. Pensando en las diferentes opciones de posicionamiento del Kinect, se observó que mientras que se ubique el Kinect de manera frontal se tiene el problema donde un autor se interpone en el camino del otro evitando su detección por la cámara y se pierde la noción de interfaz tabletop. También se observó que posicionar el Kinect en la posición central superior, encima de la zona de detección puede ser muy complicado en infraestructura, se necesitaría ubicar el Kinect a 2.76 metros de altura para alcanzar una detección de 4 metros cuadrados. Una solución hibrida entre las 2 opciones anteriores es ubicar el Kinect a cierta altura, pero a diferencia de la opción donde se ubica en un punto central se propone ubicarlo en un punto lateral. Se especula que es posible aumentar el área de detección si se aprovecha la inclinación del Kinect. Además a nivel físico, es más sencillo ubicar el Kinect en una pared o columna que en el techo de una habitación (ver figura 3). Utilizando esta configuración se descubrió que puede alcanzarse un área de detección de 4 metros cuadrados con una altura de 2.26 metros.

Figura 3. configuración diagonal del Kinect

En la configuración diagonal se identifican dos áreas, la primera se le denomina área muerta ya que esta

fuera del punto de visión del Kinect y la segunda es el área de detección del sistema. Puede usarse la cámara de Infrarroja para calcular la distancia entre un autor entrante a la zona de detección y el sensor. La idea es ignorar todo elemento que no esté a una distancia entre los 1.2 y los 2.5 metros lo cual cubre la distancia entre la cabeza de una persona de 2 metros y un puck con una altura de un metro. La cámara de infrarrojos detecta elementos pero no le es posible diferenciar los diferentes autores. Para diferenciar entre usuarios y puck se emplean patrones usados en realidad aumentada denominados Glyph o marcadores. Cada Glyph contiene una imagen patrón especifica que puede ser usada para dar un código de identificación única a cada puck (ver figura 4). La ventaja adicional en el uso de los Glyph es que estos permiten fácilmente rastrear la orientación del puck, esto se debe a que en realidad aumentada los objetos 3D se dibujan en la posición y orientación donde se localiza el patrón respecto a una cámara digital. Para la detección de los marcadores de realidad aumentada es necesario entonces usar la cámara RGB del Kinect que, a diferencia de la cámara de infrarrojos, provee imágenes a color para ser procesadas.

Figura 4. Glyph o marcador. Imágen Goblin XNA. Aunque es posible diferenciar entre un puck y un usuario, también es necesario diferenciar los usuarios que entran al sistema. Para evitar tener que usar marcas especiales en los usuarios, se emplea un esquema donde el programador puede determinar la posición inicial de cada autor para ser identificados. El esquema consta de dos modos: primero un modo detección donde el sistema espera que cada autor se ubique en sus posiciones iníciales previamente establecidas y modo rastreo en el cual una vez que todos los autores están ubicados en su posición inicial comienzan a ser rastreados. En el modo rastreo debe tenerse en cuenta que debe detectarse cuando los usuarios están agrupados en el puck y la distancia entre autores. También debe tenerse en cuenta que no es posible que un puck se mueva solo, por ende el sistema debe reconocer cuando un usuario está cerca de un puck.

Para observar las debilidades y fortalezas de VirtuaOM como sistema interactivo se evaluó este tipo de interfaz basado en las heurísticas de diseño de Nielsen (1995). Se descubrió que la interfaz es fácil de entender por los usuarios pero falla en el aspecto de control de usuario y libertad, sobre todo cuando un usuario sale del área de detección, no existe forma de mostrarle al usuario que el tratar de salirse de esa área está mal. Como muestra final del funcionamiento del sistema, para probar la capacidad de integrarlo con otras librerías y probar la capacidad de hacer aplicaciones multimodales, se integró el VirtuaOM con la librería de control de

sonido irKlang para hacer un reproductor tangible. Este reproductor es controlado con diferentes puck, con el giro de un puck se puede subir el volumen, con un segundo se puede adelantar y retroceder las canción y finalmente existen zonas especiales donde con un tercer puck se mueve para reproducir o pausar una canción. Este experimento se consideró exitoso, no solo por la posibilidad de manejar el sistema con elementos tangibles, sino porque se demostró que el combinar el sistema de reconocimiento con otros programas no genera un incremento significativo de su latencia (que seguía siendo mayor a 24 cuadros por segundo en un ordenador básico).

5. CONCLUSIONES

Utilizando principios de Design thinking e ingeniería de software se creó VirtuaOM, una alternativa para crear interfaces colaborativas de propósito múltiple sin que esto sea extremadamente costoso, no solo en producción sino en mantenimiento. Se reconoce la importancia de las interfaces tangibles cuando se trata de lograr una interacción multimodal, al igual que la importancia de tener una interfaz que permita no solo interactuar con el sistema, sino con otros usuarios. Sistemas como VirtuaOM tienen un gran campo de acción en escenarios donde es necesario crear una interfaz en el que el usuario pueda relacionarse con el ambiente donde se encuentra. Esto puede ser bastante usado en lugares como exposiciones de museos. Aquí, los sistemas digitales no deberían hacer que los usuarios ignoren el contenido del museo, por lo contrario el sistema debe convertirse en una guía para el usuario. Especialmente si esto se combina con otros sistemas para la realización de aplicaciones de realidad aumentada o mixta.

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