터치 인터페이스는 스마트 디바이스에서 널리 사용하고 있는 입력 방식이다. 최근 터치 입력 방식에서 힘 인식을 포함한 새로운 방식의 터치 인터페이스인 포스터치가 등장하였다. 포스터치는 사용자의 입력을 위치 뿐 아니라 압력을 제공함으로서 한 번의 터치에 두 가지이상의 입력을 제공하여 제한된 공간에서 다양한 입력이 가능한 방식이다. 다양한 입력이 가능하기 때문에 포스터치를 이용하는 디바이스는 기존의 일반적인 터치를 이용하는 디바이스와는 다른 사용자 인터랙션이 요구된다. 이는 기존의 터치 방식이 포스터치에서 이용할 수 있는 입력의 깊이(depth)를 사용하지 못 하기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 기존의 포스터치를 제공하지 못 하는 스마트 디바이스에게 포스터치를 위한 방안으로 포스터치 커버를 제작한다. 제작된 포스터치 커버를 통해 압력을 측정하는 센서의 정확성과 압력을 가하는 위치에 따라 변화하는 압력값을 분석한다. 또한, 사용자가 포스터치를 사용할 때 요구하는 피드백(feedback) 시간을 분석하여 사용자 중심적인 포스터치 구현을 위한 방안을 제시한다.
터치 인터페이스는 스마트 디바이스에서 널리 사용하고 있는 입력 방식이다. 최근 터치 입력 방식에서 힘 인식을 포함한 새로운 방식의 터치 인터페이스인 포스터치가 등장하였다. 포스터치는 사용자의 입력을 위치 뿐 아니라 압력을 제공함으로서 한 번의 터치에 두 가지이상의 입력을 제공하여 제한된 공간에서 다양한 입력이 가능한 방식이다. 다양한 입력이 가능하기 때문에 포스터치를 이용하는 디바이스는 기존의 일반적인 터치를 이용하는 디바이스와는 다른 사용자 인터랙션이 요구된다. 이는 기존의 터치 방식이 포스터치에서 이용할 수 있는 입력의 깊이(depth)를 사용하지 못 하기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 기존의 포스터치를 제공하지 못 하는 스마트 디바이스에게 포스터치를 위한 방안으로 포스터치 커버를 제작한다. 제작된 포스터치 커버를 통해 압력을 측정하는 센서의 정확성과 압력을 가하는 위치에 따라 변화하는 압력값을 분석한다. 또한, 사용자가 포스터치를 사용할 때 요구하는 피드백(feedback) 시간을 분석하여 사용자 중심적인 포스터치 구현을 위한 방안을 제시한다.
Touch interface has been introduced as one of the most common input devices that are widely used in the Smart Device. Recently Force-Touch interface, a new approach of input method, having the power recognition mechanism, has been appeared in Smart industries. Force-Touching determining multiple thi...
Touch interface has been introduced as one of the most common input devices that are widely used in the Smart Device. Recently Force-Touch interface, a new approach of input method, having the power recognition mechanism, has been appeared in Smart industries. Force-Touching determining multiple things (the geographical and pressure values of touching point) in one touching act allows users to provide more than one input methods in a limited environments. Force-Touching Device is required different user communicational interaction than other common Smart devices because it is possible to recognize various inputs in the one act. It means that Force-Touching is only able to understand and to use the pressure sensitive values, not other Smart input methods. So, we built Force-Touch-Cover that makes typical Smart-Device to have Force-Touching interfaces. We analysis the accuracy of the Force-Touching-Cover's sensor and also assessment the changes in pressure values depending on the pressure position. Via this Paper, We propose the implement of user-oriented Force-Touching interface that is based on users' feedback as our conclusion.
Touch interface has been introduced as one of the most common input devices that are widely used in the Smart Device. Recently Force-Touch interface, a new approach of input method, having the power recognition mechanism, has been appeared in Smart industries. Force-Touching determining multiple things (the geographical and pressure values of touching point) in one touching act allows users to provide more than one input methods in a limited environments. Force-Touching Device is required different user communicational interaction than other common Smart devices because it is possible to recognize various inputs in the one act. It means that Force-Touching is only able to understand and to use the pressure sensitive values, not other Smart input methods. So, we built Force-Touch-Cover that makes typical Smart-Device to have Force-Touching interfaces. We analysis the accuracy of the Force-Touching-Cover's sensor and also assessment the changes in pressure values depending on the pressure position. Via this Paper, We propose the implement of user-oriented Force-Touching interface that is based on users' feedback as our conclusion.
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문제 정의
즉, 사용자가 힘을 가하는 시간이 얼마나 걸리는지를 찾아내야 한다. 따라서 본 논문에서는 사용자가 포스터치를 가할 때 요구되는 피드백에 대한 시간과 압력 값을 구한다.
즉, 다양한 포스터치를 활용한 연구와 활용성에 대한 장점에도 불구하고 기존의 포스터치를 지원하지 않는 스마트 디바이스로 인하여 장점을 활용하지 못 하고 있다. 따라서 본 논문에서는 포스터치를 지원하지 못 하는 디바이스를 위해 포스터치 측정이 가능한 포스터치 커버를 제작한다. 나아가 이를 사용하여 사용자 중심적인 포스 입력을 이용하기 위한 방법을 제안한다.
때문에 개발자 혹은 사용자가 응용프로그램에 포스터치 값을 어떻게 설정 및 사용할지에 대한 방안이 마련되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 포스터치 커버를 제작하여 기존의 포스터치를 제공받지 못 하는 스마트 디바이스에게 포스터치 입력를 제공하고, 이에 대한 사용자 반응에 대한 연구를 기반으로 시간 및 압력 세기에 과한 임계값을 찾기위한 방안을 제시한다.
본 논문은 포스터치를 사용하지 못 하는 기존의 일반적인 터치 기반의 스마트 디바이스에 포스터치 인터랙션을 제공할 수 있는 방안에 대한 연구이다. 기존의 포스터치가 제공되지 못하는 디바이스를 위해 포스터치를 측정할 수 있는 커버를 제작하였다.
또한, 포스터치 시에 대한 응답이 느린 최소 시간을 찾아 포스터치 피드백에 대한 최소 시간과 최대 시간을 찾아야 한다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 버튼을 터치와 포스터치로 눌렀을 때 각각 사용자가 피드백에 대한 반응시간이 적절하게 판단할 수 있는 앱(App)을 구현하였다. 먼저 터치에 대한 반응시간이 적절하지 않는 시간의 최소 시간을 찾는다.
가설 설정
본 논문에서는 사용자가 터치와 포스터치 입력 후에 터치와 포스터치의 시간적 구분을 알아야만 한다. 즉, 터치 후 터치에 대한 피드백이 느리다고 생각하는 최소 시간이후의 시간은 포스터치에 대한 피드백 시간이 가능한 시간이다.
제안 방법
만약 센서의 값에 오차가 발생할 경우 이를 보정해야 한다. 각 센서에서 추 50g, 100g, 200g, 300g, 400g, 500g을 올려놓고 센서 측정값을 검사한다. 그림 2는 각 센서에서 측정된 오차값을 보여준다.
각 위치별 무게 변화(50g ~ 500g)에 따른 압력 값을 측정을 위해 이전 실험과 같이 추를 이용하여 측정되는 압력 값을 파악했다. 이는 그림 4와 같이 무게 변화에 따른 각 버튼 별 압력값 측정 변화를 보여준다.
본 논문은 포스터치를 사용하지 못 하는 기존의 일반적인 터치 기반의 스마트 디바이스에 포스터치 인터랙션을 제공할 수 있는 방안에 대한 연구이다. 기존의 포스터치가 제공되지 못하는 디바이스를 위해 포스터치를 측정할 수 있는 커버를 제작하였다. 제작된 포스터치 커버를 이용하여 힘을 측정할 수 있는 센서의 정확성과 힘을 가하는 위치에 따른 센서의 힘의 변화를 분석하였다.
따라서 본 논문에서는 포스터치를 지원하지 못 하는 디바이스를 위해 포스터치 측정이 가능한 포스터치 커버를 제작한다. 나아가 이를 사용하여 사용자 중심적인 포스 입력을 이용하기 위한 방법을 제안한다.
첫 번째, 측정할 값은 사용자가 스크린에 압력을 가하면 각 센서에서 측정되는 압력의 값을 측정한다. 두 번째로는 사용자가 스크린에 힘을 가했을 때 사용자가 포스터치에 대한 피드백을 인식하는 시간을 측정한다. 세 번째로는 사용자가 생각할 수 있는 압력 세기를 터치와 포스터치를 구분하여 입력하였을 때 이를 구분할 수 있는 압력을 측정한다.
이를 통해 힘을 측정할 수 있는 최소한의 값을 판단하였다. 또한, 포스터치 커버를 이용하여 사용자가 포스터치를 발생할 경우 요구되는 최대한의 시간을 찾아내어 이를 적용할 수 있는 사용자 중심적인 포스터치 인터랙션이 방안을 제시하였다. 이러한 결과는 사용자 실험을 통해 증명하였다.
사용자가 포스터치 커버를 이용하여 포스터치를 단계별(weakness, strong)로 구분해 낼 수 있는지를 측정하기 위해 총 20명의 사용자에게 강함과 약함을 5번씩 실시하게 하였다. 힘을 두 가지로 구분하는 이유는 현재 포스터치가 상용화된 애플의 iPhone6s 이후의 버전에서 인터랙션을 위해 peak과 pop으로 힘을 두 단계로 구분하기 때문이다.
두 번째로는 사용자가 스크린에 힘을 가했을 때 사용자가 포스터치에 대한 피드백을 인식하는 시간을 측정한다. 세 번째로는 사용자가 생각할 수 있는 압력 세기를 터치와 포스터치를 구분하여 입력하였을 때 이를 구분할 수 있는 압력을 측정한다. 이와 같이 3가지 과정과 결과를 통해 응용프로그램에 적용할 수 있는 기준을 마련한다.
이러한 결과는 사용자 실험을 통해 증명하였다. 이를 통해 사용자의 포스터치 인터랙션에 영향을 미치는 사용자의 입력 반응시간과 힘의 강도를 제시할 수 있는 결과를 도출하였다.
기존의 포스터치가 제공되지 못하는 디바이스를 위해 포스터치를 측정할 수 있는 커버를 제작하였다. 제작된 포스터치 커버를 이용하여 힘을 측정할 수 있는 센서의 정확성과 힘을 가하는 위치에 따른 센서의 힘의 변화를 분석하였다. 이를 통해 힘을 측정할 수 있는 최소한의 값을 판단하였다.
포스터치 커버를 통해 사용자 중심적 포스터치 인터랙션을 사용하기 위해서는 3가지를 고려하여 실제 앱에 적용해야 한다. 첫 번째, 측정할 값은 사용자가 스크린에 압력을 가하면 각 센서에서 측정되는 압력의 값을 측정한다. 두 번째로는 사용자가 스크린에 힘을 가했을 때 사용자가 포스터치에 대한 피드백을 인식하는 시간을 측정한다.
포스센서에서 측정되는 압력 값을 계산하기 앞서 제작한 포스터치 커버에서 각 센서의 압력 값의 정확성을 먼저 측정한다. 만약 센서의 값에 오차가 발생할 경우 이를 보정해야 한다.
포스터치 커버를 이용하여 스마트폰 터치스크린의 위치에 따른 각 위치별 포스터치 값을 측정한다. 스마트폰의 포스터치 커버가 맞닿은 압력센서를 통해 포스터치가 측정되기 때문에 실제 누르는 힘과 측정되는 힘과의 오차가 발생할 수 있다.
포스터치가 지원되지 않는 스마트 디바이스 실험을 위해서 우선적으로 포스터치 입력을 측정할 수 있는 장치를 개발하였다. 포스터치 입력 장치는 FSR 방식과 같이 스마트폰의 커버 형태로 제작되었고, 5개의 채널을 이용하여 압력의 세기를 각각 측정할 수 있다.
포스터치에 대한 반응 시간에 대한 latency를 구하기 위해서 터치와 같은 방법으로 실험을 진행하였다. 그림 7은 포스터치에 따른 반응시간에 대한 사용자들의 반응시간을 보여준다.
대상 데이터
이때 사용자는 터치시 반응시간이 느려지는 단계(시간)을 체크한다. 이러한 실험은 20명을 대상으로 수행하고 각 실험자마다 10번을 반복한다. 그림 6은 사용자가 터치 반응 시간을 측정하였을 경우 터치 반응이 느리지 않다고 판단하는 시간을 보여준다.
이론/모형
포스터치를 측정하기 위한 연구를 위해 이전의 방법들은 스마트 디바이스에 포스터치를 감지할 수 있는 방안이 없었다. 따라서 이를 위해 젤타입의 레이어를 사용하여 젤의 스프링형태로 찌그러지는 형태를 측정하는 방법[10], 스마트 디바이스의 가속도 센서를 이용한 터치 입력을 측정하는 방법[11]과 스마트 디바이스 뒤에 FSR(Force Sensitive Register)을 이용하여 측정하는 방법[12]으로 측정하였다. 레이어를 이용하는 방법은 접촉면에 대한 접선방향의 힘을 측정하기 위한 방법으로 터치패널 아래 3DOF force sensor를 이용하여 힘을 측정한다.
따라서 이를 위해 젤타입의 레이어를 사용하여 젤의 스프링형태로 찌그러지는 형태를 측정하는 방법[10], 스마트 디바이스의 가속도 센서를 이용한 터치 입력을 측정하는 방법[11]과 스마트 디바이스 뒤에 FSR(Force Sensitive Register)을 이용하여 측정하는 방법[12]으로 측정하였다. 레이어를 이용하는 방법은 접촉면에 대한 접선방향의 힘을 측정하기 위한 방법으로 터치패널 아래 3DOF force sensor를 이용하여 힘을 측정한다. 따라서 젤에 의해서 힘의 크기를 온전히 반영하지 못 하기 때문에 제대로 반영되지 못한다.
성능/효과
측정결과 압력이 작은값을 측정할수록 측정하기 힘들고, 압력이 클수록 압력값을 측정하기 쉽다. 결론적으로 위치별 압력 값의 오차를 일정한 압력으로 측정하기 위해서는 압력의 강함이 200g이상이고 300ms 이후의 시간일 때 측정이 가능하다. 실험 결과를 기반으로 본 커버의 입력 값을 미세하게 조정할 수는 없다.
따라서 포스터치에 대한 최대 반응시간은 적어도 210ms 정도까지로 조정이 가능하다. 따라서 본 논문에서 제안한 포스터치에 대한 반응 시간은 표 4를 통해 포스터치 값이 안정적으로 들어오는 시간인 200ms을 충족할 수 있음을 보인다.
시청각 인과 실험에서도 동일한 결과를 유추하였다[15]. 본 연구에서 사용자의 포스터치 행동과 피드백에 대한 결과는 사용자가 두 물체에 대한 충돌(스마트 디바이스와 손가락과 같이)에 대해 200ms까지 지각 할 수 있다는 결과와 일치함을 알 수 있다.
후속연구
향후 연구 과제로 포스터치 입력에서 사용자가 포스터치를 몇 단계까지 구분할 수 있는 가에 대한 연구가 진행할 예정이다. 이를 통해 하나의 입력 방법에서 다양한 명령을 수행할 수 있는 인터랙션방안을 도출 할 것이다.
향후 연구 과제로 포스터치 입력에서 사용자가 포스터치를 몇 단계까지 구분할 수 있는 가에 대한 연구가 진행할 예정이다. 이를 통해 하나의 입력 방법에서 다양한 명령을 수행할 수 있는 인터랙션방안을 도출 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
포스터치 방식이 기존의 터치방식과 비교하여 더 좋은 인터페이스(interface)를 가지는 이유는?
포스터치 방식이 기존의 터치방식과 비교하여 더 좋은 인터페이스(interface)를 가지는 이유는 사용자가 터치스크린을 사용하여 손가락으로 디바이스를 조정할 수 있지만 실제로 다양한 운동을 조절할 수 있는 방안이 마련되어 있지 않기 때문이다[8]. 기존의 터치 방식은 2차원 공간으로 대량의 정보를 디스플레이 할 때 윈도우가 오버랩(overlap)되거나 정보의 아이콘 표상(iconic representation)이 필요하다.
포스터치란?
최근 터치 입력 방식에서 힘 인식을 포함한 새로운 방식의 터치 인터페이스인 포스터치가 등장하였다. 포스터치는 사용자의 입력을 위치 뿐 아니라 압력을 제공함으로서 한 번의 터치에 두 가지이상의 입력을 제공하여 제한된 공간에서 다양한 입력이 가능한 방식이다. 다양한 입력이 가능하기 때문에 포스터치를 이용하는 디바이스는 기존의 일반적인 터치를 이용하는 디바이스와는 다른 사용자 인터랙션이 요구된다.
스마트 디바이스에 포스터치를 감지할 수 있는 방안으로 어떤것들이 있는가?
포스터치를 측정하기 위한 연구를 위해 이전의 방법들은 스마트 디바이스에 포스터치를 감지할 수 있는 방안이 없었다. 따라서 이를 위해 젤타입의 레이어를 사용하여 젤의 스프링형태로 찌그러지는 형태를 측정하는 방법[10], 스마트 디바이스의 가속도 센서를 이용한 터치 입력을 측정하는 방법[11]과 스마트 디바이스 뒤에 FSR(Force Sensitive Register)을 이용하여 측정하는 방법[12]으로 측정하였다. 레이어를 이용하는 방법은 접촉면에 대한 접선방향의 힘을 측정하기 위한 방법으로 터치패널 아래 3DOF force sensor를 이용하여 힘을 측정한다.
참고문헌 (15)
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