Multi-­‐touch scrolling 29

A  classic  form  of  scrolling  in  a  multi-­‐touch  application  is  to  place  a  single  finger  or   two  fingers  on  the  item  to  be  scrolled  and  then  moving  the  finger  up  or  down  the   screen  in  a  flick  motion  to  swiftly  scroll  the  item;  or  in  a  slow  motion  for  finer   control  over  the  scroll  (Lao.  S.,  et.  al.,  2009).  

A  problem  occurs  if  the  item  to  be  scrolled  is  nested  within  another  element  that   uses  the  same  scrolling  gestures  for  a  translation  effect.  In  this  instance  it  may  be   more  suitable  to  find  a  separate  window  to  use  for  scrolling  purposes.  Or  a  multi-­‐ touch  scroll  bar.  

A  multi-­‐touch  system  DTLens  (Forlines,  C.,  2005),  uses  a  resize  handle  in  the  lower   right  of  a  window  that  allows  the  user  to  zoom  into  and  out  of  an  image  by   touching  and  dragging  the  scroll  bar.  

This  is  a  useful  addition  as  the  zoom  slider  affects  the  items  nested  within  an   element  (Figure  2.17).  

Figure  2.17  –  DTLens  showing  the  scroll  bar  in  the  bottom  right  of  the  window.   The  user  can  touch  and  drag  the  scroll  bar  to  adjust  the  zoom  parameter  in  the  

main  window.  (Forlines  et.  al.,  2005)  

2.5  3D  Interaction  

A  potential  issue  arises  when  the  user  wishes  to  manipulate  3D  objects  using  a   multi-­‐touch  system  and  still  keep  the  smooth  natural  interaction  process.  A  2D   object  can  be  manipulated  by  rotation,  zooming  and  panning  –  tasks  that  can  be   easily  performed  using  two  hands.  The  notion  of  ‘Degrees  of  Freedom’  (DOF)  can   be  introduced  that  defines  which  planes  of  movement  an  object  can  be  moved  in.  A   2D  object  can  be  moved  in  3  DOF,  as  described  above,  but  a  3D  object  requires  6   DOF:  

1. Moving  up  and  down   2. Moving  left  and  right  

3. Moving  forward  and  backward   4. Tilting  forward  and  backward   5. Turning  left  and  right  

6. Tilting  side  to  side     (Martinet  et  al.,  2009)    

Hancock  et  al.  have  defined  a  form  of  3D  interaction  by  using  a  shallow-­‐depth  z   plane  in  a  3D  environment  where  the  3D  object  can  be  rotated  about  the  x  and  y   axes  by  touching  it  with  a  finger  and  moving  the  finger  over  the  interactive  surface.   The  standard  interactions  performed  on  a  GUI  are  deemed  shallow  depth  as   windows  can  be  stacked  on  top  of  each  other  and  riffled  through  which  makes  this   method  advantageous  for  users  of  these  systems.  

A  5  DOF  movement  can  be  achieved  by  a  single  touch  by  pinning  the  touch  action   to  the  object  through  point  of  contact.  Touching  the  point  works  like  a  sticky  finger   in  that  the  contact  point  will  rise  to  the  surface.  Rotating  the  object  requires  the   user  to  touch  a  slide  and  drag  it.  A  retouch  may  be  required  to  keep  rotating  the   object  to  view  occluded  sides  (Figure  2.18)  (Hancock  et  al.,  2007).  

Figure  2.18  –  A  sequence  of  motion  using  one-­‐touch  interaction  in  shallow-­‐depth   3D.  The  black  dot  represents  the  point  of  contact  of  the  user’s  finger.  (Hancock  et  

al.,  2007)  

Although  this  method  allows  the  user  to  rotate  an  object  in  any  direction  it  is  often   necessary  to  place  constraints  on  the  rotation  such  as  movement  in  one  plane  only.   This  can  be  done  by  drawing  a  doughnut  around  the  shape  that  allows  rotation   around  that  axis  only  by  touching  and  dragging  around  it.  

Five  or  six  DOF  can  be  achieved  by  using  only  2  points  of  contact.  The  first  point  will   allow  for  free  rotation  and  translation  in  the  x  and  y-­‐axis  as  described  above  but  a   second  point  will  add  the  ability  to  pitch  and  roll.  Two  contact  points  also  allows  for   movement  in  the  z-­‐axis  by  changing  the  distance  between  them  in  a  similar  way  to   zooming  2D  pages.  

By  introducing  a  third  touch  point  pitch  and  roll  adjustment  are  included  in  addition   to  the  two  previous  movements.  Although  this  allows  for  greater  control  over  the   object  the  combination  of  each  touch  point  is  immediately  quite  confusing  for  a   user  without  practice  of  each  individual  point.  

An  empirical  study  was  carried  out  to  determine  how  each  touch  input  affected   speed,  accuracy  and  user  preference.  The  results  showed  that  three-­‐finger  touch  is   faster  (average  13.3s  completion  time)  than  two-­‐finger  touch  (average  15.7s   completion  time),  which  is  faster  than  one-­‐finger  (average  18.9s  completion  time)   (Hancock  et  al.,  2007).  The  same  trend  was  seen  with  incomplete  trials  with  the   three-­‐finger  input  obtaining  the  lowest  number.  On  the  user  preference  

questionnaire  the  three-­‐finger  input  obtained  the  highest  score,  on  average,  with  a   higher  preference  seen  on  ease-­‐of-­‐use  and  expectation  compare  to  the  other   inputs.  

Another  approach  for  3D  interaction  examines  how  a  traditional  desk  is  used.  2D   objects  can  be  manipulated,  such  as  paper,  as  well  as  3D  objects,  such  as  pens  and   books.  Knowing  this  an  analogy  can  be  assumed  for  multi-­‐touch  tables  that  allows   the  use  of  tangible  objects  for  interaction  (Hancock  et  al.,  2009).  

A  device  has  been  created,  TableBall,  incorporating  a  trackball  that  allows  for  5  DOF   –  3  DOF  is  tracked  by  the  position  and  rotation  of  the  device  on  the  table  and  2  DOF   are  provided  by  the  trackball.  Placing  the  TableBall  on  an  object  selects  it  and   sliding  and  rotating  the  device  across  the  table  also  moves  the  object  in  relation.   The  trackball  on  top  of  the  device  allows  for  precise  object  rotation  around  the  x   and  y  axis.  

A  user  study  was  carried  out  to  further  explore  the  useful  extend  of  tangible   interactions.  The  users  were  required  to  dock  a  3D  pyramid  with  another  pyramid  

so  that  the  vertices  matched  up.  The  pyramid  was  considered  docked  if  the  vertices   were  aligned  to  within  6cm  (126  pixels).  

The  results  showed  that  the  users  preferred  using  direct  touch  instead  of  TableBall.   Direct  touch  was  quicker  than  using  TableBall  for  planar  movements  (where  the   object  was  only  moved  over  a  2D  area).  Completion  times  for  planar  movements   were  6.5  seconds  for  direct  touch  and  15.2  seconds  when  using  TableBall.   However,  when  full  3D  rotation  and  translation  was  required  the  TableBall  

technique  was  slightly  faster  with  a  completion  time  of  17.1  seconds  as  opposed  to   17.6  seconds  for  direct  touch.