Dispositivo señalador - Pointing device

Un ratón de computadora

Touchpad y un dispositivo de puntero en un portátil IBM

Punto de búsqueda

Un ratón 3D anciano

Dispositivo señalador 3D

Un dispositivo señalador es un dispositivo de interfaz humana que permite al usuario ingresar datos espaciales (es decir, continuos y multidimensionales ) en una computadora . Los sistemas CAD y las interfaces gráficas de usuario (GUI) permiten al usuario controlar y proporcionar datos a la computadora mediante gestos físicos moviendo un mouse de mano o un dispositivo similar a través de la superficie del escritorio físico y activando interruptores en el mouse. Los movimientos del dispositivo señalador se reflejan en la pantalla mediante los movimientos del puntero (o cursor ) y otros cambios visuales. Los gestos comunes son señalar y hacer clic y arrastrar y soltar .

Si bien el dispositivo señalador más común es el mouse, se han desarrollado muchos más dispositivos. Sin embargo, el término mouse se usa comúnmente como una metáfora de los dispositivos que mueven el cursor.

La ley de Fitts se puede utilizar para predecir la velocidad con la que los usuarios pueden utilizar un dispositivo señalador.

Clasificación

Para clasificar varios dispositivos señaladores, se puede considerar una cierta cantidad de características. Por ejemplo, el movimiento, control, posicionamiento o resistencia del dispositivo. Los siguientes puntos deben proporcionar una descripción general de las diferentes clasificaciones.

• entrada directa vs indirecta

En el caso de un dispositivo señalador de entrada directa, el puntero en pantalla está en la misma posición física que el dispositivo señalador (p. Ej., Dedo en una pantalla táctil, lápiz óptico en una tableta). Un dispositivo señalador de entrada indirecta no está en la misma posición física que el puntero, pero traduce su movimiento a la pantalla (por ejemplo, mouse de computadora, joystick, lápiz óptico en una tableta gráfica).

• movimiento absoluto vs relativo

Un dispositivo de entrada de movimiento absoluto (p. Ej., Lápiz, dedo en la pantalla táctil) proporciona un mapeo consistente entre un punto en el espacio de entrada (ubicación / estado del dispositivo de entrada) y un punto en el espacio de salida (posición del puntero en la pantalla) . Un dispositivo de entrada de movimiento relativo (p. Ej., Ratón, joystick) asigna el desplazamiento en el espacio de entrada al desplazamiento en el estado de salida. Por tanto, controla la posición relativa del cursor en comparación con su posición inicial.

• isotónico frente a elástico frente a isométrico

Un dispositivo señalador isotónico es móvil y mide su desplazamiento (ratón, bolígrafo, brazo humano) mientras que un dispositivo isométrico es fijo y mide la fuerza que actúa sobre él (trackpoint, pantalla táctil con sensor de fuerza). Un dispositivo elástico aumenta su resistencia a la fuerza con el desplazamiento (joystick).

• control de posición versus control de tasa

Un dispositivo de entrada de control de posición (por ejemplo, mouse, dedo en la pantalla táctil) cambia directamente la posición absoluta o relativa del puntero en pantalla. Un dispositivo de entrada de control de velocidad (por ejemplo, trackpoint, joystick) cambia la velocidad y la dirección del movimiento del puntero en pantalla.

• traducción vs rotación

Otra clasificación es la diferenciación entre si el dispositivo se traslada o gira físicamente.

• grados de libertad

Los diferentes dispositivos señaladores tienen diferentes grados de libertad (DOF). Un mouse de computadora tiene dos grados de libertad, es decir, su movimiento en los ejes xey. Sin embargo, el Wiimote tiene 6 grados de libertad: ejes x, y y z tanto para el movimiento como para la rotación.

• estados posibles

Como se menciona más adelante en este artículo, los dispositivos señaladores tienen diferentes estados posibles. Los ejemplos de estos estados están fuera de rango, seguimiento o arrastre .

Ejemplos de

• un mouse de computadora es un dispositivo de entrada de traslación indirecto , relativo , isotónico , de control de posición , con dos grados de libertad (posición x, y) y dos estados (seguimiento, arrastre).
• una pantalla táctil es una directa , absoluta , isométrica , la posición de control de dispositivo de entrada con dos o más grados de libertad (posición X, Y y, opcionalmente, presión) y dos estados (fuera de rango, arrastre).
• un joystick es un dispositivo de entrada de traslación indirecto , relativo , elástico , de control de velocidad , con dos grados de libertad (ángulo x, y) y dos estados (seguimiento, arrastre).
• un Wiimote es una indirecta , relativa , elástico , tasa de control , de traslación dispositivo de entrada con seis grados de libertad (x, y, orientación z y x, y, posición z) y dos o tres estados (de seguimiento, arrastrando para la orientación y la posición ; fuera de rango para la posición).

Taxonomía de Buxton

La siguiente tabla muestra una clasificación de dispositivos señaladores por su número de dimensiones (columnas) y qué propiedad es detectada (filas) introducida por Bill Buxton . Las sub-filas distinguen entre intermediarios mecánicos (es decir, lápiz óptico) (M) y sensibles al tacto (T). Tiene sus raíces en el sistema motor / sensorial humano . Los dispositivos de entrada manual continua se clasifican. Las subcolumnas distinguen los dispositivos que utilizan un control de motor comparable para su funcionamiento. La tabla se basa en el gráfico original del trabajo de Bill Buxton sobre "Taxonomías de entrada".

Modelo de tres estados de Buxton

Este modelo describe diferentes estados que puede asumir un dispositivo señalador. Los tres estados comunes descritos por Buxton están fuera de rango, rastreando y arrastrando . No todos los dispositivos señaladores pueden cambiar a todos los estados.

Modelo	Explicación
2 Transacción estatal	Se mueve un mouse sin presionar el botón. Este estado se puede llamar seguimiento , lo que significa que el usuario simplemente mueve el mouse sin interactuar más con el sistema. Si el mouse apunta a un icono y se presiona el botón mientras se mueve el mouse, se ingresa un nuevo estado llamado arrastrar . Estos estados se muestran en la imagen "Transacción de 2 estados" .
Fuera de rango y seguimiento	Si se usa una tableta táctil, que puede detectar el tacto o no tocarlo, en lugar de un mouse, el modelo de estado se ve diferente. Más precisamente, esto significa que cualquier movimiento del dedo fuera de la pantalla está fuera de rango y no tiene ningún efecto en el sistema. Solo cuando el dedo toca la pantalla, el estado cambia a seguimiento (Figura: "Fuera de alcance y seguimiento" ).
Fuera de rango, seguimiento y arrastre	Si se utiliza una tableta gráfica con un lápiz óptico, es posible detectar los tres estados. Cuando se levanta el lápiz óptico, está fuera de alcance . Cuando está dentro del alcance, el estado cambia a seguimiento y el puntero sigue el movimiento del lápiz. Al ejercer una presión adicional sobre el lápiz, se inicia el estado 2 de arrastre (Figura: "Fuera de rango, seguimiento y arrastre" ).
Estado 2 establecido	Mediante el uso de un mouse de varios botones o varios clics, el Estado 2 se puede dividir en un conjunto de estados, es decir, presionar diferentes botones conduce a diferentes estados. Por ejemplo, seleccionar un objeto con el Botón 1 cambia al estado Arrastrar original mientras que el Botón 2 cambia a Arrastrar copia . Lo mismo ocurre con los múltiples clics conocidos de Windows : un clic en un objeto selecciona un objeto, y luego hace doble clic para abrirlo (Figura: "Estado 2 Conjunto" ).

Ley de Fitts

La ley de Fitts (a menudo citada como ley de Fitts) es un modelo predictivo del movimiento humano que se utiliza principalmente en la interacción y la ergonomía entre humanos y computadoras. Esta ley científica predice que el tiempo necesario para moverse rápidamente a un área objetivo es una función de la relación entre la distancia al objetivo y el ancho del objetivo. La ley de Fitts se usa para modelar el acto de señalar, ya sea tocando físicamente un objeto con una mano o un dedo, o virtualmente, señalando un objeto en un monitor de computadora usando un dispositivo señalador. En otras palabras, esto significa, por ejemplo, que el usuario necesita más tiempo para hacer clic en un botón pequeño que está lejos del cursor, que para hacer clic en un botón grande cerca del cursor. Por lo tanto, generalmente es posible predecir la velocidad que se necesita para un movimiento selectivo hacia un objetivo determinado.

Formulación matemática

La métrica común para calcular el tiempo promedio para completar el movimiento es la siguiente:

${\ Displaystyle {\ text {MT}} = a + b \ cdot {\ text {ID}} = a + b \ cdot \ log _ {2} {\ Bigg (} {\ frac {2D} {W}} {\ Bigg)}}$

dónde:

• MT es el tiempo promedio para completar el movimiento.
• un y b son constantes que dependen de la elección del dispositivo de entrada y se determinan por lo general empíricamente por análisis de regresión.
• ID es el índice de dificultad.
• D es la distancia desde el punto de partida hasta el centro del objetivo.
• W es el ancho del objetivo medido a lo largo del eje de movimiento. W también se puede considerar como la tolerancia de error permitida en la posición final, ya que el punto final del movimiento debe estar dentro de ± W ⁄ 2 del centro del objetivo.

Esto da como resultado la interpretación de que, como se mencionó anteriormente, los objetivos grandes y cercanos se pueden alcanzar más rápido que los objetivos pequeños y distantes.

Aplicación de la ley de Fitts en el diseño de la interfaz de usuario

Como se mencionó anteriormente, el tamaño y la distancia de un objeto influyen en su selección. Además, esto afecta la experiencia del usuario. Por lo tanto, es importante que se considere la Ley de Fitts al diseñar las interfaces de usuario. A continuación se mencionan algunos principios básicos.

• Elementos interactivos

Los botones de comando, por ejemplo, deben tener diferentes tamaños que los elementos no interactivos. Los objetos interactivos más grandes son más fáciles de seleccionar con cualquier dispositivo señalador.

• Bordes y esquinas

Debido al hecho de que el cursor se fija en los bordes y esquinas de una interfaz gráfica de usuario, se puede acceder a esos puntos más rápido que a otros puntos de la pantalla.

• Menús emergentes

Deben admitir la selección inmediata de elementos interactivos para reducir el "tiempo de viaje" del usuario.

• Opciones para seleccionar

Dentro de menús como menús desplegables o navegación de nivel superior, la distancia aumenta cuanto más avanza el usuario en la lista. Sin embargo, en los menús circulares, la distancia a los diferentes botones es siempre la misma. Además, las áreas de destino en los menús circulares son más grandes.

• Barras de tareas

Para operar una barra de tareas, el usuario necesita un mayor nivel de precisión, por lo tanto, más tiempo. Generalmente dificultan el movimiento a través de la interfaz.

Ganancia de pantalla de control

Control-Display Gain (o ganancia de CD) describe la proporción entre los movimientos en el espacio de control y los movimientos en el espacio de visualización. Por ejemplo, un mouse de hardware se mueve a otra velocidad o distancia que el cursor en la pantalla. Incluso si estos movimientos tienen lugar en dos espacios diferentes, las unidades de medida deben ser las mismas para que sean significativas (por ejemplo, metros en lugar de píxeles). La ganancia de CD se refiere al factor de escala de estos dos movimientos:

${\ displaystyle CDgain = V_ {Display} / V_ {Control}}$

La configuración de ganancia de CD se puede ajustar en la mayoría de los casos. Sin embargo, se debe encontrar un compromiso: con ganancias altas es más fácil acercarse a un objetivo distante, con ganancias bajas esto lleva más tiempo. Las ganancias elevadas dificultan la selección de objetivos, mientras que las ganancias bajas facilitan este proceso. Los sistemas de ventanas de Microsoft , macOS y X han implementado mecanismos que adaptan la ganancia del CD a las necesidades del usuario. por ejemplo, la ganancia de CD aumenta cuando aumenta la velocidad de movimiento del usuario (históricamente denominada "aceleración del mouse").

Dispositivos señaladores comunes

Dispositivos señaladores de seguimiento de movimiento

Ratón

Un mouse es un pequeño dispositivo de mano que se coloca sobre una superficie horizontal.

Un mouse mueve el puntero gráfico deslizándolo sobre una superficie lisa. El ratón de bola convencional utiliza una bola para crear esta acción: la bola está en contacto con dos pequeños ejes que están colocados en ángulo recto entre sí. A medida que la bola se mueve, estos ejes giran y la rotación se mide mediante sensores dentro del mouse. La información de distancia y dirección de los sensores se transmite a la computadora, y la computadora mueve el puntero gráfico en la pantalla siguiendo los movimientos del mouse. Otro ratón común es el ratón óptico. Este dispositivo es muy similar al mouse convencional pero utiliza luz visible o infrarroja en lugar de una bola para detectar los cambios de posición. Además, está el mini mouse , que es un pequeño mouse del tamaño de un huevo para usar con computadoras portátiles ; Por lo general, es lo suficientemente pequeño para usarse en un área libre del cuerpo de la computadora portátil, por lo general es óptico , incluye un cable retráctil y usa un puerto USB para ahorrar batería.

Trackball

Una bola de seguimiento es un dispositivo señalador que consiste en una bola alojada en un receptáculo que contiene sensores para detectar la rotación de la bola alrededor de dos ejes, similar a un mouse al revés: cuando el usuario hace rodar la bola con el pulgar, los dedos o la palma de la mano, el puntero en la pantalla también se moverá. Las bolas de seguimiento se usan comúnmente en estaciones de trabajo CAD para facilitar su uso, donde puede que no haya espacio en el escritorio para usar un mouse. Algunos pueden engancharse al costado del teclado y tienen botones con la misma funcionalidad que los botones del mouse. También hay trackballs inalámbricos que ofrecen una gama más amplia de posiciones ergonómicas al usuario.

Palanca de mando

Los joysticks isotónicos son palancas de empuñadura donde el usuario puede cambiar libremente la posición de la palanca, con una fuerza más o menos constante.

Las palancas de mando isométricas son aquellas en las que el usuario controla la palanca variando la cantidad de fuerza con la que empuja, y la posición de la palanca permanece más o menos constante. Los joysticks isométricos a menudo se citan como más difíciles de usar debido a la falta de retroalimentación táctil proporcionada por un joystick en movimiento real.

Palo señalador

Un dispositivo de puntero es una pequeña protuberancia sensible a la presión que se usa como un joystick. Por lo general, se encuentra en computadoras portátiles incrustadas entre las teclas G , H y B. Funciona detectando la fuerza aplicada por el usuario. Los botones del "mouse" correspondientes se colocan normalmente justo debajo de la barra espaciadora . También se encuentra en ratones y algunos teclados de escritorio.

Wii Remote

El Wii Remote, también conocido coloquialmente como Wiimote, es el controlador principal de la consola Wii de Nintendo. Una característica principal del Wii Remote es su capacidad de detección de movimiento, que permite al usuario interactuar y manipular elementos en la pantalla a través del reconocimiento de gestos y señalar mediante el uso de acelerómetro y tecnología de sensor óptico.

Seguimiento de dedos

Un dispositivo de rastreo de dedos rastrea los dedos en el espacio 3D o cerca de la superficie sin contacto con una pantalla. Los dedos están triangulados por tecnologías como cámara estéreo, tiempo de vuelo y láser. Buenos ejemplos de dispositivos señaladores de seguimiento de dedos son LM3LABS 'Ubiq'window y AirStrike

Dispositivos señaladores de seguimiento de posición

Tableta gráfica

Una tableta gráfica con un bolígrafo.

Una tableta gráfica o tableta digitalizadora es una tableta especial similar a un panel táctil, pero que se controla con un bolígrafo o lápiz óptico que se sostiene y se usa como un lápiz o bolígrafo normal. El pulgar generalmente controla el clic a través de un botón bidireccional en la parte superior del lápiz o tocando la superficie de la tableta.

Un cursor (también llamado disco) es similar a un mouse, excepto que tiene una ventana con una cruz para la ubicación precisa y puede tener hasta 16 botones. Un bolígrafo (también llamado lápiz óptico) parece un simple bolígrafo pero usa un cabezal electrónico en lugar de tinta. La tableta contiene componentes electrónicos que le permiten detectar el movimiento del cursor o lápiz y traducir los movimientos en señales digitales que envía a la computadora ". Esto es diferente de un mouse porque cada punto en la tableta representa un punto en la pantalla.

Aguja

Un teléfono inteligente operado con un lápiz

Un lápiz óptico es un pequeño instrumento con forma de bolígrafo que se utiliza para ingresar comandos en una pantalla de computadora , dispositivo móvil o tableta gráfica.

El lápiz es el dispositivo de entrada principal para los asistentes digitales personales , teléfonos inteligentes y algunos sistemas de juego portátiles como el Nintendo DS que requieran la intervención precisa, aunque los dispositivos con multi-táctil con los dedos de entrada con pantallas táctiles capacitivas se han vuelto más popular que el aguja de los dispositivos impulsados en el mercado de los teléfonos inteligentes.

Panel táctil

Trackpad en un Apple MacBook Pro

Un touchpad o trackpad es una superficie plana que puede detectar el contacto de los dedos. Es un dispositivo señalador estacionario, comúnmente utilizado en computadoras portátiles. Normalmente, al menos un botón físico viene con el panel táctil, pero el usuario también puede generar un clic del mouse tocando el panel. Las características avanzadas incluyen sensibilidad a la presión y gestos especiales como desplazarse moviendo el dedo a lo largo de un borde.

Utiliza una rejilla de electrodos de dos capas para medir el movimiento de los dedos: una capa tiene tiras de electrodos verticales que manejan el movimiento vertical, y la otra capa tiene tiras de electrodos horizontales para manejar los movimientos horizontales.

Pantalla táctil

Un teclado virtual en un iPad

Una pantalla táctil es un dispositivo incrustado en la pantalla del monitor de TV o en las pantallas de los monitores LCD del sistema de las computadoras portátiles. Los usuarios interactúan con el dispositivo presionando físicamente los elementos que se muestran en la pantalla, ya sea con los dedos o con alguna herramienta de ayuda.

Se pueden utilizar varias tecnologías para detectar el tacto. Las pantallas táctiles resistivas y capacitivas tienen materiales conductores incrustados en el vidrio y detectan la posición del tacto midiendo los cambios en la corriente eléctrica. Los controladores de infrarrojos proyectan una cuadrícula de rayos infrarrojos insertados en el marco que rodea la pantalla del monitor y detectan dónde un objeto intercepta los rayos.

Las pantallas táctiles modernas se pueden usar junto con dispositivos de puntero con lápiz óptico, mientras que las que funcionan con infrarrojos no requieren un toque físico, sino que solo reconocen el movimiento de la mano y los dedos en un rango mínimo de distancia de la pantalla real.

Las pantallas táctiles se están volviendo populares con la introducción de computadoras de bolsillo como las vendidas por el fabricante de hardware Palm, Inc. , algunas clases de computadoras portátiles de alta gama, teléfonos inteligentes móviles como HTC o el iPhone de Apple Inc. , y la disponibilidad de controladores de dispositivos de pantalla táctil estándar en los sistemas operativos Symbian , Palm OS , Mac OS X y Microsoft Windows .

Dispositivos señaladores de seguimiento de presión

Joystick isométrico

A diferencia de un joystick 3D, el stick en sí no se mueve o simplemente se mueve muy poco y está montado en el chasis del dispositivo. Para mover el puntero, el usuario debe aplicar fuerza al stick. Se pueden encontrar representantes típicos en los teclados de portátiles entre las teclas "G" y "H". Al ejercer presión sobre el TrackPoint , el cursor se mueve en la pantalla.

Otros dispositivos

• Un lápiz óptico es un dispositivo similar a una pantalla táctil, pero utiliza un lápiz especial sensible a la luz en lugar del dedo, lo que permite una entrada de pantalla más precisa. Cuando la punta del lápiz óptico entra en contacto con la pantalla, envía una señal a la computadora que contiene las coordenadas de los píxeles en ese punto. Puede usarse para dibujar en la pantalla de la computadora o hacer selecciones de menú, y no requiere una pantalla táctil especial porque puede funcionar con cualquier pantalla CRT .
• Arma ligera
• Palm mouse - sostenido en la palma y operado con solo dos botones; los movimientos a través de la pantalla corresponden a un toque de pluma, y ​​la presión aumenta la velocidad del movimiento
• Footmouse , a veces llamado lunar, una variante de mouse para aquellos que no desean o no pueden usar las manos o la cabeza; en su lugar, proporciona clics
• Similar a un mouse es un disco, que, en lugar de rastrear la velocidad del dispositivo, rastrea la posición absoluta de un punto en el dispositivo (generalmente un conjunto de puntos de mira pintados en una pestaña de plástico transparente que sobresale de la parte superior del disco) . Los discos se utilizan normalmente para el seguimiento en trabajos CAD / CAM / CAE y, a menudo, son accesorios para tabletas gráficas más grandes.
• Dispositivos de seguimiento ocular : un mouse controlado por los movimientos de la retina del usuario, que permite la manipulación del cursor sin tocar
• Ratón con el dedo: un ratón extremadamente pequeño controlado solo por dos dedos; el usuario puede sujetarlo en cualquier posición
• Ratón giroscópico: un giroscopio detecta el movimiento del ratón a medida que se mueve por el aire. Los usuarios pueden operar un mouse giroscópico cuando no tienen espacio para un mouse normal o deben dar órdenes mientras están de pie. Este dispositivo de entrada no necesita limpieza y puede tener muchos botones adicionales; de hecho, algunas computadoras portátiles que se duplican como televisores vienen con ratones giroscópicos que se asemejan y funcionan como controles remotos con pantallas LCD integradas.
• Volante : se puede considerar como un dispositivo señalador 1D; consulte también la sección sobre el volante del artículo sobre dispositivos de juego.
• Paddle : otro dispositivo señalador 1D
• Jog dial : otro dispositivo señalador 1D
• Yugo (avión)
• Algunos dispositivos de entrada de alto grado de libertad
• 3Dconnexion : controlador de seis grados
• Dispositivos señaladores discretos
• pad direccional - un teclado muy simple
• Plataforma de baile : se usa para apuntar a lugares gruesos en el espacio con los pies
• Soap Mouse : un dispositivo señalador de mano basado en la posición basado en la tecnología de mouse óptico inalámbrico existente
• Lápiz láser : se puede utilizar en presentaciones como dispositivo señalador

Referencias