Confiabilidade humana - PCS5006

2.10.06

Capítulo 5 - Navigation and Interaction in Real and Virtual Environments (Resumo)

Capítulo 5 (Resumo)
Navigation and Interaction in Real and Virtual Environments

Livro: Engineering Psychology and Human Performance. (3a. ed)
Autor: Wickens, C. D.; Hollands, J. G.
Editora: Prentice-Hall, 1999


NAVEGAÇÃO E COGNIÇÃO ESPACIAL
Como as pessoas compreendem sua movimentação através do espaço, e como os displays podem ser usados para facilitar este trabalho.

Julgamentos sobre EGOMOTION[1]:
Problemas:
Nosso julgamento sobre EGOMOTION é fortemente baseado em nossa visão, tanto frontal quanto periférica. Por esta razão, existem proposições que afirmam que a percepção de pilotos pode ser aumentada com a utilização de displays periféricos.
- A informação necessária para o julgamento sobre a EGOMOTION em aeronaves é disponibilizada por cerca de 4 instrumentos (indicador da direção de altitude, altímetro, bússola e velocidade do ar[2]) que devem ser integrados mentalmente.

Solução:
- Desenvolvimento de displays 3D integrados (capitulo 4)
- Design de displays ecológicos: baseados nas seguintes pistas visuais (como as pistas são mais naturais, acredita-se que são processadas de forma automática pelo piloto):

Compressão e splay: gradiente de separação das linhas horizontais e ângulo de duas linhas verticais. Pista: Controle de altitude

Optical Flow: velocidade relativa de pontos no campo visual, conforme nos movimentamos. Pista: Direção momentânea (diferença de magnitude entre os objetos em movimentação), Ponto de expansão (pondo onde nasce o fluxo à abaixo do horizonte = descendo).

Time-to-contact (Tau): tempo que falta para alcançar um objeto. Nossa estimativa de Tau varia com o tamanho do objeto e a velocidade de movimentação do objeto/observador.

Edge Rate: número de bordas, ou descontinuidades que passam pelo campo visual por unidade de tempo. Pista: velocidade atual.



Navegação e Compreensão de espaços 3D
Representação mental de espaços 3D
- As pessoas tendem a distorcer a representação do espaço, imaginando que este é mais ortogonal do que a realidade, por exemplo, o ângulo de uma curva costuma ser memorizado como sendo um ângulo reto.
- Preferência de Orientação. Quando uma pessoa estuda um mapa antes de conhecer um ambiente, ela prefere se orientar pelo norte. Quando uma pessoa conhece o ambiente pessoalmente, ela utiliza outros pontos de referencia (visíveis).

Tipos de Conhecimento:

Landmark Knowledge (conhecimento de terreno): é Egocêntrico, baseado no conhecimento pessoal sobre o ambiente. A representação visual ocorre através dos pontos de referencia mais destacados no ambiente.

Route Knowledge (conhecimento de rota): é Egocêntrico, procedimento verbal que descreve como partir de um lugar e chegar em outro.

Survey Knowledge (conhecimento por exame): Exocentrico[3]: permite a representação precisa e detalhada do ambiente (mapa). Mais abstrato.

Auxiliares para Navegação Verbal e Espacial:

As palavras podem ser usadas para expressar conhecimento egocêntrico (direita, esquerda...) ou exocêntrico (norte, sul...).

Quando oferecida como um auxiliar de navegação são chamadas normalmente de Route Lists (RL), contendo informação egocêntrica, já que o ato de movimentação é tipicamente Egocêntrico (é mais fácil compreender vire a esquerda do que vire ao leste). Por outro lado, em situações envolvendo múltiplos participantes, como no caso de uma torre de controle, uma visão exocentrica fornece uma referencia neutra e sem ambigüidade para o operador.

Route lists[4] (RL) x Mapas
- RL são bons guias desde que o indivíduo permaneça na rota.
- RL são intrinsecamente temporais, categóricas, seqüências e não são boas para representar informações espaciais, analógicas e distribuídas em múltiplas dimensões.
- É mais fácil transformar RL em fala, do que mapas. (reduz erros, reduz tempo de decisão, reduz o esforço mental...)

Referência Espacial de Quadros
Devido às dificuldades encontradas com o uso de palavras, os mapas são os meios preferidos para representar o espaço (Mapas devem apresentar apenas o necessário para evitar distrações).
Categorias de mapas:

A – visão em primeira pessoa (mais egocentrica)
B – visão externa – câmera acompanha o indivíduo
C – visão externa – câmera fixa
D – visão de cima – câmera acompanha o individuo
E – visão de cima – câmera fixa (mais exocentrica)

Dependência entre tarefa e Tipo de Apresentação
Tarefa envolvendo navegação (melhor suportada em ambientes egocêntricos):
- É mais natural
- Permite uma visualização melhor dos objetos à frente
- Permite uma orientação em termos egocêntricos, com a câmera acompanhando o indivíduo.
Tarefas envolvendo compreensão (melhor suportadas por ambientes exocentricos)
- Disponibiliza uma visão limitada do ambiente
- Apresentação fixa disponibiliza uma representação consistente do espaço
- Visões imersas influenciam na noção de profundidade (menor precisão)


AMBIENTES VIRTUAIS (VE)

Um ambiente virtual pode ser definido como uma experiência multi-sensorial sobre um lugar ou conjunto de lugares através de meios eletrônicos artificiais. O conceito chave é que o ambiente pode ser percebido e manipulado interativamente pelo observador. Características de VEs:
- Visualização 3D (mais realista).
- É Dinâmico (acompanha nossa percepção linear de tempo).
- Closed-loop interactions (atraso muito pequeno).
- Ego-centered.
- Interação multimídia (sons, sensações, etc. também fazem parte do ambiente).
- Head-Mounted Display and tracking.

Benefícios
- Potencial para tarefas de controle remoto (controle de veiculo remotamente).
- Treinamento, simulando ambiente real.
- Auxilio a compreensão, criando ambientes virtuais (ex.: estrutura da molécula).

Problemas
- Tecnologia extremamente cara.
- Recursos computacionais para render 3D podem prejudicar a interatividade.
- Possibilidade de falhas e distorções no ambiente virtual.
- Ambientes grandes podem causar desorientação nos usuários.
- Motion sickness (como náusea, tontura e desorientação).


VISUALIZAÇÃO DE INFORMAÇÕES

A utilização de uma metáfora espacial é muito utilizada na interação homem computador (HCI), como na organização de sistemas de arquivos, planilhas eletrônicas, e até no agrupamento de informações por similaridade.

Esta metáfora possui impacto prático, com uma má configuração sendo responsável por lentidão e dificuldade de operação. Em ambientes complexos pode, inclusive, levar o usuário a um estado de desorientação. Frequentemente defende-se a idéia de que a organização espacial de uma base de dados (ou ambiente) deve ser compatível com o modelo mental do usuário.

O problema de desorientação ocorre tipicamente quando o usuário tem que interagir em um ambiente com grande quantidade de informação, segundo uma visão egocêntrica. Neste caso uma visão exocentrica, ou uma combinação ego/exo centrica possibilitaria uma maneira mais eficiente de apresentar as informações.

The World Wide Web
A WEB oferece acesso a uma grande quantidade de informações. Entretanto ela apresenta alguns problemas:
- Busca de informações relevantes: um critério importante de usabilidade é a capacidade de encontrar informações relevantes a uma tarefa em um tempo aceitável: uso de Search Engines...
- Desorientação gerada pela navegação em múltiplos sites: como as páginas são acessadas uma a uma e nem sempre apresentam uma consistência no modo de apresentação, torna-se quase impossível que o usuário não perca a referência de onde está ao navegar por muitos sites.

Visual Momentum (VM)

Um dos objetivos dos sistemas de computadores com orientação espacial é criar um ambiente conhecido que possibilite que se navegue pelos dados sem causar desorientação. O conceito de VM representa uma solução de design para o problema da desorientação. Ele se baseia nas seguintes boas práticas (guidelines):
- Uso de representações consistentes: Apresentar dos dados da mesma forma a menos que exista uma explicação racional para mudança. Entretanto, estas mudanças devem ser evidenciadas.
- Usar transições graciosas: não criar mudanças abruptas do padrão de interface. Ex.: ao fazer um zoom em um mapa, incluir estágios intermediários.
- Evidenciar Ancoras: Uma ancora pode ser descrita como um item importante invariante que permita que o usuário se oriente. Ex.: display de altitude de uma aeronave.
- Apresentação contínua de mapas globais (world maps): apresentação continua de um mapa de referencia, sempre a partir de uma perspectiva fixa.

Legendas
[1] Egomotion: auto-percepção da movimentação em um ambiente 3D; julgamentos sobre a sua própria direção/velocidade de movimentação.
[2] Possivelmente deveríamos incluir o indicador de velocidade vertical.
[3] Centrado no mundo
[4] Listas de direção

Referências

Wickens, C. D.; Hollands, J. G. Engineering Psychology and Human Performance. (3a. ed) Prentice-Hall, 1999