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Donnerstag, 14. Dezember 2017

Mobile Computing

Virtuelle Falttastatur für Tablet-PC: Tippen, ohne das Gerät loszulassen

Von Evdoxia Tsakiridou | 4. Oktober 2013 | Ausgabe 40

Mobile intelligente Endgeräte sind zwar in, die Handhabung sorgt aber nicht immer für gute Laune. Ende August trafen sich Medienexperten und Informatiker aus aller Welt an der Münchner Ludwig-Maximilians-Universität zur Konferenz MobileHCI 2013, um ihre Ideen für eine ergonomischere Eingabeschnittstelle vorzustellen. Die Forscher zeigten beispielsweise, wie sich virtuelle Tastaturen dem Menschen anpassen oder Eingabestifte mit intelligenten Funktionen verknüpfen lassen.

Virtuelle Falttastatur für Tablet-PC: Tippen, ohne das Gerät loszulassen

Prinzip der Falttastatur: Die virtuellen "Tasten" für die Buchstaben liegen auf der Rückseite des Tablets. Daher lässt es sich beim Tippen sicher in beiden Händen halten. Die beiden großen Tasten oben links und rechts werden mit den Daumen bedient. Foto: O. Schönleben

Oliver Schönleben schreibt – während er seinen Tablet-PC zwischen den Händen hält. Auf der oberen Hälfte des Displays leuchten rechts und links vom Eingabefeld zwei Symbole: Das eine ist die Leertaste, die tippt er einfach mit dem Daumen seiner rechten Hand an. Die Löschtaste ist auf der linken Seite zu finden, die kann er bequem mit dem Daumen der linken Hand erreichen. Der Rest der virtuellen Tastatur ist auf der Rückseite des Gehäuses zu finden, so kann er mit acht Fingern tippen, ohne den Rechner loslassen zu müssen.

"Das Keyboard ist praktisch in der Mitte gefaltet und die beiden Hälften sind dann um 90° nach außen gedreht", beschreibt der Forscher vom Helsinki Institute for Information Technology sein neu entwickeltes Design. Anwender haben die Wahl zwischen einer Dvorak (DSK)- oder der gängigen Qwertz-Tastatur. Texte lassen sich wie gewohnt mit zwei oder zehn Fingern eingeben.

Bei dem Prototypen, den Oliver Schönleben präsentiert, wird das Keyboard über einen zweiten Tablet-Rechner realisiert. Die beiden mobilen Geräte sind an ihren Gehäusen aneinandergeklebt und kommunizieren per Funk. Um sich das Tippen zu erleichtern, kann der Anwender die Tasten auch auf die Vorderseite projizieren. Für jeden der vier Finger gibt es eine farbige Reihe mit drei Buchstabensymbolen, die als große runde Flächen dargestellt sind.

Die Position der virtuellen Tasten ist nicht starr: Ein Berührungssensor sorgt dafür, dass sich das virtuelle Keyboard der Handgröße anpasst. Greift der Anwender daneben, wandert der angezielte Buchstabe in Richtung seines Fingers. Wurde dagegen der Punkt aus Versehen angetippt, weicht er zur Seite aus. Das Programm, das Schönleben dafür entwickelt hat, beinhaltet zwei Komponenten: einen Algorithmus, der den Abstand zwischen Fingerkuppe und Buchstaben-Symbol berechnet. Zusätzlich werden die Eingaben mittels eines Sprachmodells abgeglichen, das auf der Wahrscheinlichkeit von Buchstabenkombinationen beruht.

Erste Anwendertests haben gezeigt, dass sich mit der virtuellen "Falttastatur" eine gute Schreibgeschwindigkeit erreichen lässt. Nach einer Trainingsphase von 8 h hatten sich die Probanden an die neuartige Tastenanordnung gewöhnt. Sie kamen auf eine Tippgeschwindigkeit von durchschnittlich rund 36 Wörter pro Minute (wpm). Das entspricht 64 % der individuellen Leistung auf der normalen Tastatur. Die DSK-Probanden schafften rund 46 wpm (84 %).

Zum Vergleich: Ein geübter Tipper auf der Qwertz-Tastatur kommt auf 60 wpm (DSK-Anwender auf 55 wpm). Oliver Schönleben hofft, dass sich bald ein Industriepartner findet, der seine Idee realisiert. Dann soll das "Sandwich-Keyboard" serienmäßig mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche ausgestattet sein.

Bei schmaleren Endgeräten ist eine Eingabe per Tastatur nicht praktikabel. Für diese Fälle hat sich Sungjae Hwang vom Korea Advanced Institute of Science and Technology eine Alternative überlegt, die auf den ersten Blick aussieht wie der bekannte kapazitive Eingabestift. Sein Exemplar hat jedoch besondere "Fähigkeiten": Will der Nutzer etwas schreiben, kann er die Liniendicke bestimmen, in dem er den Druck auf dem Monitor variiert. Hat er vor zu zeichnen, wird ihm eine Farbskala im oberen Displayfeld angezeigt. Um eine auszuwählen, tippt er die entsprechende Position auf einer parallel gedachten Linie auf dem Rahmen an.

Die Lösung des Informatikers beruht auf einem physikalischen Phänomen: Magnetismus. "Alles, was man für die Eingabetechnologie benötigt, ist dieser magnetische Stift und ein Magnetfeldsensor, der sowieso in mobilen Endgeräten integriert ist, um die Kompassfunktion zu ermöglichen", führt Sungjae Hwang auf. Der MagPen, wie er ihn nennt, besteht aus einem Plastikzylinder, der von einem leitfähigen Material umhüllt und an beiden Enden mit leitfähigen Gummispitzen ausgestattet ist. In der Mitte des Zylinders ist ein scheibenförmiger Permanentmagnet platziert. Auf diese Weise erzeugt der Stift sein eigenes Magnetfeld bzw. es wird aus ihm ein Dipol.

Sungjae Hwang nutzt den Umstand aus, dass der in Smartphones eingebaute dreiachsige Magnetfeldsensor die natürliche Magnetflussdichte registriert. Bewegt sich ein zweiter Magnet (Stift) in seiner Nähe, verändert sich letztere. Diese Veränderungen kann der Sensor messen. Die Stiftposition lässt sich somit per Software berechnen.

"Man kann damit die Position des MagPen auch im Raum orten. Interaktionen sind nicht mehr auf den Touchscreen beschränkt", erläutert der Forscher und demonstriert dies umgehend, indem er den Stift in die Waagerechte kippt und ihn gekonnt zwischen Zeige- und Mittelfinger dreht. Diese Bewegung führt ebenfalls zu einer Veränderung der Magnetfeldintensität und ist mit bestimmten Funktionalitäten assoziiert: So hat der Doktorand für das eine Ende des Dipols eine Schreib- und für das gegenüberliegende eine Löschfunktion realisiert.

"Ich liebe Magnete. Sie sind klein, robust, preiswert und benötigen keine Energie", begeistert sich Sungjae Hwang. Und nicht nur er ist davon angetan, an den Patenten des 31-Jährigen ist mittlerweile auch ein bekannter koreanischer Elektronikhersteller interessiert.  EVDOXIA TSAKIRIDOU

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