Lehrstuhl für Arbeits- und Kognitionspsychologie - RWTH Aachen Univ.-Prof. Dr. Jochen Müsseler Laszlo Bardos Kolloquium: Untersuchung von Effekten sensumotorischer Transformationen bei Computereingabegeräten

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 2 / 14 Überblick motorische Grundlagen Tappingaufgaben Fitts‘ Gesetz Cursortransformation Experimente von Arnaut und Greenstein Versuchsaufbau und Durchführung

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 3 / 14 Menschliche Motorik Sensumotorik anstatt Motorik Verzahnung von Bewegung und Wahrnehmung Körpertransformation Werkzeugtransformation Bewegungskontrolle Steuerung Regelung

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 4 / 14 Körpertransformation Körperdimensionen wenig variabel, aber unterschiedliche Drehmomente Muskelermüdung Schwerkraft erlernen des Zusammenspiels von motorischen Kommandos visuell registrierten Bewegungen propriozeptiv registrierten Bewegungen Lernphase hauptsächlich im Kindesalter Ausnahme z.B. Sport

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 5 / 14 Werkzeugtransformationen Eigenschaften von Werkzeugen variabel keine „Nacheffekte“ Sinne erfassen unterschiedliche Objekte Bahn-Transformation z.B. Drehbewegung in Linearbewegung siehe: natural mappings räumlich-zeitliche Transformation Proportional- Totzeit- Integraltransformation

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 6 / 14 Steuerung & Regelung Steuerung Eingangsgröße -> gewünschte Ausgangsgröße benötigt: Invertierung der Transformation Vorteil: „Programmierung“ im voraus Nachteil: abhängig vom inversen Modell Regelung Kreislauf: Differenz von tatsächlicher und vorgegebener Position vergleichen Vorteil: inverse Transformation nicht benötigt Nachteil: Verzögerung (CMN Model) -> Instabilität Hybridmodell

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 7 / 14 Fitts‘ Tapping Aufgabe Zielkreuz wiederholt aus dem Startkästchen in das andere bewegen MT = a + b log ( D / W + 1) virtuelles Zeigen (Card et al.; 1978) D W

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 8 / 14 Experimente von Arnaut und Greenstein „Is Display/Control Gain a Useful Metric for Optimizing an Interface?“ Gain = Displaydistanz : Eingabedistanz C/D Ratio Variation von: Eingabedistanz Displaydistanz Displayzielgröße Ergebnis: Gain nicht ausreichend unterschiedliche Leistung trotz konstantem Gain visuelle Rückmeldung durch Display und Contoller

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 9 / 14 Amplituden und Zielgrößen DisplayTablett 1:1 1:2 1:4

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 10 / 14 Hypothesen Die Cursortransformation beeinflusst bei konstanten Tablettamplituden und –zielgrößen die Bewegungszeit. Eine Änderung der Cursortransformation und dadurch auch der Displayamplitude führt zu Unterschieden in der Schätzung der zurückgelegten Tablettdistanz durch die Versuchspersonen. Nach einem Wechsel der Cursortransformation kommt es mit der neuen Transformation nur beim ersten Trial zu einem Nacheffekt.

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 11 / 14 Versuchsaufbau und Durchführung PC mit Windows XP 17“ CRT Monitor Wacom Tablett Sichtschutz für die Hände Matlab + Psychtoolbox 8-10 Versuchspersonen Unabhängige Variablen 5 Zielgrößen, 3 Amplituden, 3 Transformationen Abhängige Variablen Bewegungszeit, Zielpräzision, Fehlerrate, subjektive Tablettdistanz möglich: Zeigergeschwindigkeit & -beschleunigung

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 12 / 14 Störvariablen bei der Cursortransformation Genauigkeitsverlust durch „Überspringen“ von Pixel Entgegenwirken durch Reduzierung der Genauigkeit bei niedrigeren Transformationen

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 13 / 14 Experimentalsoftware Matlab als Programmiersprache kompatibel zu MacOS und Windows numerische Kalkulation Psychtoolbox Modul Schnell, trotz High-Level Sprache VSync, Audio- & Videoplayback, Eyetrackingsupport Millisekundengenauigkeit (auch unter Windows) OpenGL Grafikausgabe Datenreduktion ebenfalls in Matlab Vorbereitung für Datenauswertung in SPSS

Effekte sensumotorischer Transformationen Laszlo Bardos 14 / 14 Ausblick Lerneffekte distale vs. proximale Bewegungsausführung Overshoot & Undershoot bevorzugte Transformation der Vpn Vergleich mit Trackball, Trackpoint, Joystick