Konzepte zur Übertragung der 2D-Gesten auf 3D-Objekte
Die Herausforderung, dreidimensionale Objekte über ein Multi-Touch-Display zu steuern, liegt in der nur zweidimensionalen Eingabeform eines flachen Monitors. Durch die geschickte Wahl geeigneter Gesten können jedoch alle benötigten Aktionen abgebildet werden. Weil ein einzelner Finger auf dem Multi-Touch-Display nur zwei Freiheitsgrade besitzt, sind für die Bewegung dreidimensionaler Objekte mehrere Finger nötig, wobei jeder zusätzliche Finger weitere zwei Freiheitsgrade beisteuert. Dadurch ist es möglich, auf zusätzliche Steuerelemente zu verzichten und die Steuerung allein über Gesten umzusetzen. Es ist naheliegend, für oft genutzte Funktionen bereits etablierte RST-Gesten oder leichte Variationen zu verwenden. Diese Gesten sollten dann auch den erwarteten Effekt hervorrufen: So sollte beispielsweise eine Pinch-to-Zoom/ Scale-Geste auch eine Art von Vergrößern/Verkleinern eines Objekts oder der Ansicht zur Folge haben. Die bereits eingangs erwähnte Beispielimplementierung ist ein 3D- Model Viewer, der es ermöglicht, ein dreidimensionales Objekt zu betrachten. Hierfür muss es möglich sein, das Objekt entlang aller Achsen zu bewegen und zu rotieren. Bei dieser Anwendung können einige Vereinfachungen und Einschränkungen für den benötigten Gestensatz getätigt werden. Für das Beispiel wurden einige Vereinfachungen getroffen: Es wird nur ein einzelnes 3D-Objekt dargestellt, sodass für Darstellung und Interaktion keine Selektionsgesten notwendig sind. Die Rotation des einzelnen Objektes soll außerdem nur um den Objektmittelpunkt erfolgen. Konzept A:
Rotation um feste Achsen
Bei dem Konzept A zur Rotation um feste Achsen ist es das Ziel, sich mit Hilfe der Zwei-Finger-Translate-Geste in einer bestimmten Richtung auf einer festgelegten Achse zu bewegen. Somit ist es also zum einen möglich, das 3D-Objekt um die X-Achse zu rotieren, indem die Finger parallel zum Verlauf der Y-Achse (die Vertikale des Bildschirms) bewegt werden. Zum anderen kann das 3D-Objekt um die Y-Achse rotiert werden, indem die Finger parallel zum Verlauf der X-Achse (die Horizontale des Bildschirms) bewegt werden. Die Richtung der Fingerbewegung gibt jeweils die Drehrichtung der Rotation an. Die RST-Gesten werden so weit wie möglich genutzt und auf sinnvolle Bewegungen für diesen Anwendungsfall angewendet. So ruft die Skalierungsgeste ‚Pinch-to-Zoom‘ eine Bewegung des Objekts auf der Z-Achse (Achse aus der Bildschirmebene heraus) hervor. Dies entspricht einem Annähern oder Entfernen des Objekts von der Kamera und somit einem Zoom. Eine Translation erfolgt mit dem gewohnten Bewegen eines einzelnen Fingers auf dem Bildschirm. Diese Bewegung wird nur in der X-Y-Ebene ausgeführt. Für einen Wechsel der Tiefe muss zusätzlich die Skalieren-Geste eingesetzt werden. Außerdem erfolgt über die Standard-Rotate-Geste eine Rotation des Objekts um die Z-Achse. Die drei verschiedenen Bedienkonzepte wurden mit dem Ziel implementiert, die Rotation des Objekts aus der Bildschirmebene heraus möglichst intuitiv zu ermöglichen. Alle in den Bedienkonzepten verwendeten Gesten wurden als kontinuierliche und indirekt manipulative Gesten implementiert.
Konzept B und C: Methoden zur 3D-Rotation nach ‚Sticky Fingers‘- bzw. ‚Arcball‘-Methode
Die Rotation des Objekts aus der Ebene heraus wird bei der Sticky- Fingers-Methode mit einer Drei-Finger-Geste und mit beiden Händen ausgeführt. Zwei Finger einer Hand legen eine Rotationsachse über dem Objekt fest, um die das Objekt dann mit einem Finger der zweiten Hand, der sich senkrecht zu dieser Achse bewegt, rotiert wird. Die Richtung der Bewegung des freien Fingers gibt die Drehrichtung um die Achse an. Bei der Arcball-Methode wird die Rotationsachse senkrecht zur Bewegungsrichtung der Zwei-Finger-Translate-Geste durch den Objektmittelpunkt festgelegt und die Drehrichtung der Rotation wird durch den Winkel der Bewegungsrichtung zur Rotationsachse bestimmt (entweder +90 oder -90°). Durch die Realisierung als kontinuierliche Geste ist es jederzeit möglich, während einer Rotation die Richtung und damit die Rotationsachse zu wechseln, ohne die Geste neu beginnen zu müssen. Dieses Konzept ermöglicht also trotz der Verwendung der gleichen Gesten wie in Konzept A im Gegensatz dazu eine freie Wahl der Rotationsachse.
