Pen-Based Interfaces

von Philip Koene

Einführung – Anwendungsgebiete:

Es gibt verschiedene Situationen und Anforderungen, die die Verwendung eines Stiftes als Eingabemedium, alternativ oder unterstützend zu Maus und Tastatur, sinnvoll erscheinen lässen. Dies ist zum einen die Situation, in der ein überwiegend professioneller PC-Benutzer Entwürfe für ein Projekt erzeugen will. Die Benutzung üblichen Eingabegeräte wie Maus oder Tastatur, z.B. in Bildbearbeitungs-programmen, beansprucht dabei mehr Zeit als einfaches skizzieren auf Papier und zwingen den Benutzer Details in einem genaueren Maße darzustellen, als es in einer frühen Entwicklungs- und Entwurfsphase erwünscht ist. Zum frühen Entwurfs-skizzieren in nahezu allen Berreichen der kreativen professionellen PC-Nutzung (Architektur, Produkt-Design, Layout, GUI-Design, Maschinenbau) wird daher eine pen-based (Stift-basierte) Eingabemethode über ein Grafiktablett bevorzugt. Eine Stift-basierte Eingabemethode birgt auch Vorteile in Situationen, welche die Eingabe über eine Maus oder Tastatur erschweren, bzw. diese unpraktikabel machen. Dies ist üblicherweise bei mobilen Anwendungen der Fall. Ein Stift ist verhältnissmäßig klein und leicht, und damit besser zu transportieren als eine Maus. Seine häufigste Verwendung findet der Stift als Eingabemedium desswegen im Bereich der Pocket-PCs bzw. PDA. Hier unterstützt er den mobilen Charakter des Anwendungsgerätes, da man mit ihm direkt auf dem Display des Hand-Helds schreiben oder navigieren kann und nicht wie eine Maus eine ebene und statische Unterlage braucht.

Grafiktablett:

Bei einem Grafiktablett wird die Position eines kabellosen Stiftes auf einer rechteckigen Arbeitsfläche etwa alle 200 bis 500-mal pro Sekunde ermittelt. Diese Position wird dann von dem Tablett an den PC übermittelt. Für die Positionsbestimmung gibt es dabei unterschiedliche Methoden, z.B. über die Messung elektrischer Widerstände in einem System aus horizontal und vertikal verlaufenden Leiterbahnen im Grafiktablett, oder über Ultraschall-tracking. Die Auflösung erreicht bei modernen Geräten etwa 3000 Lpi (Linien pro Inch). Die Spitze des zu einem Grafiktablett gehörenden Stiftes ist dabei druckempfindlich (bei modernen Geräten etwa 500 Stufen) und ermöglicht dadurch feinste Strichzeichnungen und Skizzen, die mit der Maus und einem Bildbearbeitungsprogramm wie z.B. Photoshop erheblich mehr Zeit beanspruchen würden. Da die Finger, mit denen ein Stift geführt wird, einen erheblich feineren Muskelaufbau aufweisen als das Handgelenk und das Ellenbogengelenk, mit welchen üblicherweise die Maus bewegt wird, sind mit einem Grafiktablett auch deutlich besser skizziert werden als mit einer Maus. Dies zeigt sich schon beim Zeichnen eines Kreises, was mit der Maus wesentlich schlechter gelingt als mit einem Stift. Das Grafiktablett ist dabei ein Eingabegerät mit absoluter Positionierung, die Position des Zeigers in der jeweiligen Anwendung ist also abhängig von der Position des Stiftes auf dem Tablett und nicht von der vorhergehenden Position des Zeigers in der Anwendung wie etwa bei der Maus. Ein Grafiktablett mit Stift wird meißtens nur als zusätzliches Eingabegerät zu Maus und Tastatur zum Zeichnen und üblicherweise nicht zum Bedienen von generellen Anwendungsfunktionen oder des Betriebsystems verwendet.

Hand-Helds mit Stift-basierter Eingabe:

Die Eingabe über den Touchscreen eines Pocket-PCs mit ein Stift funktioniert aus technischer Sicht ähnlich zu der Eingabe auf einem Grafiktablett. Es wird eine durchsichtige Schicht, welche der Positionesbestimmung des Stiftes dient, über das Anzeigedisplay des Hand-Helds gelegt. Für die technische Realisation der Positionsbestimmung gibt es dabei wie bei den Grafiktabletts mehrere Alternativen. Meißt wird jedoch ein Methode verwendet, bei der der Stift keinerlei Technik benötigt. Dies macht die Eingabe zwar etwas ungenauer, ermöglicht aber die alternative Bedienung des Pocket-PCs über den Touchscreen mit den Fingern. Da die Mobilität der Anwendung eines Pocket-PCs eine Tastatur oder eine Maus unpraktikabel macht, ist ein Stift normalerweise das einzige Eingabemedium. Das bedeutet er wird sowohl zum Bedienen der Anwendungen und des Betriebssystems als auch zum Zeichen und Schreiben verwendet. Um den Stift in dem Kontext der Bedienung von GUIs (einerseits von Applikationen, andererseits vom Betriebssystem selbst) ähnlich effizient wie eine Maus zu machen, muß die GUI auf diese Eingabeform zugeschnitten sein und von dem Benutzer intuitiv mit dem Stift bedienbar sein. Dies beinhaltet etwa ein deutliche Kennzeichnung von „klickbaren“ Schaltflächen und ein gut zu sehendes Feedback auf eine Eingabe um das häufige Fehlen eines Zeigers wie etwa dem Mauszeiger zu kompensieren.

Zukunftsaussichten:

Viele Firmen, wie etwa Microsoft haben in letzter Zeit Anstrengungen unternommen nach dem Laptop und dem Pocket-PC eine neue Art des mobilen PCs auf den Markt zu bringen, dem sogenannten Tablet PC. Ein Tablet PC ist im Grunde genommen ein Notebook ohne Tastatur und Touchpad. Es ist also ein Vollständiger PC mit eigener Hardware (CPU, Festplatte, etc.) und einem Touchscreen für die Eingabe mittels Stift oder den Fingern. Der Tablet-PC wird dabei von Firmen wie Microsoft als ein Produkt beworben, welches die Einfachheit von Stift und Papier mit den vielseitigen Möglichkeiten eines vollständigen PCs kombiniert und eine natürlichere Form der PC-Benutzung darstellt. Viele Benutzer sehen jedoch für ein solches System immer noch Faktoren, welche die Nutzbarkeit vermindern. Der wohl eklatanteste dieser Faktoren ist dabei die Handschrifterkennung durch den sogenannten Recognizer. Dieser Faktor stellte die Firmen, welche ihre Pocket-PCs in der Vergangenheit mit diesem System zur Texteingabe ausstatteten vor Große Probleme. Die Handschrifterkennung war größtenteils mangelhaft, und zwang den Benutzer häufig zum Trainieren des Recognizers auf die eigenen Handschrift oder gar zum Benutzen einer Spezialschrift, wie etwa dem Palm Graffiti. Die Entwicklung in diesem Berreich ist jedoch in letzter Zeit weit fortgeschritten, und so haben viele Firmen, wie etwa Microsoft ihrem Tablet-PC Betriebsystem einen Recognizer, der durchaus brauchbare Resultate auch ohne Training liefert. Dennoch sind viele Benutzer überzeug, daß die Texteingabe über ein Keyboard immer deutlich schneller sein wird. Die Möglichkeit an einen Tablet-PC eine Tastatur anzuschließen schafft hier zwar Abhilfe, beseitigt jedoch auch die Vorteile des Systems, wie etwa die Mobile Anwendung z.B. im Gehen und die Platzersparnis. Ein weitere zukunftsweisende Technologie im Berreich der Stift-basierten Eingabe, sind Bemühungen einiger Firmen die Positionsbestimmung des Stiftes nicht nur auf einer zweidimensionalen Fläche, sondern auch mit dem Abstand der Stiftspitze von der Zeichenoberfläche zu realisieren. So ließe sich eine 3-dimensionale Eingabe mit dem Stift realisieren. In wie weit diese Eingabe jedoch in einer Applikation zur sinnvollen Anwendung kommen kann, und vom Benutzer intuitiv erlernbar ist ist meines Erachtens fragwürdig.

Quellen und weiterführende Informationen

Grafiktablett Hyperpen 12000 U von Aiptek
Wikipedia, Grafiktablett
Vorlesung Digitale Medien, Prof. Heinrich Hußmann, Institut für Informatik, Universität München
PC Techguide Touchscreen
Pencomputing.com, The Tablet PC
Recognition Accuracy and User Acceptance of Pen Interfaces
Interactive Sketching for the Early Stages of User Interface Design
Absolute Sensors rewrites future of pen user interface technology