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論文AdventCalendar(-4)日目: Sketching Shape-changing Interfaces: Exploring Vocabulary, Metaphor Use, and Affordances

論文AdventCalendar(-4)日目: Sketching Shape-changing Interfaces: Exploring Vocabulary, Metaphor Use, and Affordances

AdventCalendar(-4)日目です。

(-4)となっているのは、アドカレを始めた日から4日前の記事であるためです。

今回は理論系の論文を読みます。形状変形インターフェースとアフォーダンス、メタファーの曖昧さに関して示した論文です。

 

それでは本日もやっていき。

今回読んだ論文

Majken K. Rasmussena, Giovanni M. Troianob, Marianne G. Petersena, Jakob G. Simonsenb, Kasper Hornbækbによる、”Sketching Shape-changing Interfaces: Exploring Vocabulary, Metaphor Use, and Affordances”を読みました。

以下のリンクからアクセスできます。

https://dl.acm.org/doi/10.1145/2858036.2858183

アブスト

  • 形状が変化するインターフェースにより、デザイナーは物理的に形状が変化するユーザー インターフェースを作成できる。
    • デザイナーがメタファーやアフォーダンスなどの高レベルの戦略をどのように使用しているかについての研究は不足している
    • 形状が変化するラジオのスケッチを21名の参加者に行った。
      • 使用されているアフォーダンスは、形状が変化しないインターフェースによって提供されるものと比較して、奇妙なほど非対称である
  • 実験結果が、形状が変化するインターフェースに関する将来の研究にどのように影響するかについて示唆する

結論

  • デザインタスクに対する42の回答は、形状変化するインターフェイスのデザインについて議論し、現在の語彙の不足を指摘し、メタファーとアフォーダンスの使用に対する原則的なアプローチを使用してデザインの潜在的な利点を図表化する上で貴重な資料として役立った
  • デザインを使用した形状変化するインターフェイスの調査と、デザインを通じた研究の精神に基づく原則的な分析を結び付ける強みを示し、この論文で概説した進歩をさらに進めるよう他の人に呼びかける
    • スケッチが選ばれたのは、ペースが速く、参加者がプロトタイピングの技術的制限から解放され、探索的で示唆に富んでいるため

実装・検証

  • 形状変化インターフェース分野の研究者グループを招き、アイデアをスケッチする約 1 時間を費やして 2 つの短い設計タスクを完了してもらった
  • CHI または TEI で形状変化インターフェース、有機ユーザー インターフェース、またはアクチュエーテッド タンジブル ユーザー インターフェースに関する論文を発表した研究者を招待して実験に参加してもらった
    • 参加者の 4 分の 3 は、形状変化モバイル フォン、変形可能インターフェース、フレキシブル ディスプレイなどの形状変化インターフェースを開発した
    • 参加者は、形状変化インターフェース以外にも、タンジブル ユーザー インターフェース、アクチュエーテッド インターフェース、ロボットの設計経験があった
  • 参加者をランダムに割り当て、(1) 形状が変化するラジオ、または (2) 形状が変化する携帯電話のスケッチを作成させた
    • 以下の情報を得るために選択された(e.g., [16,20,26,39,40])
      • 形状が変化するインターフェースの研究ではまだ研究されていない単純で一般的な成果物であるラジオに形状変化をどのように適用できるかに関する情報
      • 構築ではなくスケッチによって、形状が変化するインターフェースの研究で十分に研究されている成果物である携帯電話の設計空間をどのように拡張できるかに関する情報
    • 2 つの成果物それぞれについて、実用的な使用 (A) と快楽的な使用 (B) にそれぞれ焦点を当てた 2 つのタスクが開発された
      • このタスクは探索的なものとして選択され、これらの焦点によって非常に異なる形状変化設計が生まれる可能性があることを示した以前の研究 [41] に基づいている
      • 幅広いタスクと焦点を絞ったタスクのバランスを取ることも目的としている
      • 以下のタスクを指示した
        • 1A Radio Volume(実用的)
          • ラジオの音量レベルを示すために物理的な形状の変化をどのように使用できるか、1 つ以上の例をスケッチしてください
          • 回答では、ユーザーが音量レベルをどのように確認し、変更できるかを説明してください。
        • 1B Radio Genre (快楽的)
          • ラジオで流れている音楽のジャンルを示すために物理的な形状の変化をどのように使用できるか、1 つ以上の例をスケッチしてください
          • 回答では、ユーザーが流れている音楽の雰囲気をどのように確認し、変更できるかを説明してください
        • 2A Mobile Mode(実用的)
          • 携帯電話のモード (フライト モード、サイレント モード、通常モードなど) を示すために物理的な形状の変化をどのように使用できるか、1 つ以上の例をスケッチしてください
          • 回答では、ユーザーがモードを変更する方法も説明してください
        • 2B Mobile Emotion (快楽的)
          • 携帯電話のテキスト メッセージで感情を伝えるために物理的な形状の変化をどのように使用できるか、1 つ以上の例をスケッチしてください
          • 回答では、携帯電話でメッセージがどのように作成され、受信されるかの両方を説明してください
      • 参加者には、ある形状から別の形状への移行と、ユーザーと成果物とのインタラクションを説明するために、少なくとも 2 枚以上の画像を使用するよう求めた
      • 使用した設計戦略と設計要素について、明確な説明文を含めるよう求めた
      • 技術的な実現可能性よりも創造的なソリューションを重視するよう求めた
  • 参加者のスケッチを、(1)語彙、(2)メタファー、(3)アフォーダンスの3つの焦点を当てたテーマ分析[1]を使用して分析する
    • 語彙
      • デザインタスクにおけるさまざまな種類の形状変更と変形の使用を理解するために、Rasmussenら[41]が提案した語彙フレームワークを使用してスケッチを分析する
      • 語彙は3つの部分で構成されてる
        • (a) 形状変更の種類
        • (b) 変換の種類
          • 運動パラメータ(速度、経路、方向、または空間)または表現パラメータ(「柔らかい」などの形容詞、または象の鼻に似た蛇口などの連想)に従って分類される
        • (c) 相互作用の種類
          • 相互作用なし、暗黙の入力が形状変更出力と一緒に使用される間接相互作用、または形状変更入力と出力の両方で構成され、ローカルまたはリモートで発生する可能性がある直接相互作用が含まれる
    • メタファー
      • メタファーは議論の余地はあるものの、重要な役割を果たしてきた [3]
      • メタファーが形状を変えるインターフェースでどのように使用されるかを理解するために、メタファーの使用例のスケッチと説明を分析する
        • Barr らの分類法 [1] を使用する
          • Lakoff と Johnson [29] の研究に基づいている
            • メタファーの使用を「ある種のものを別のものの観点から理解し、経験すること」と説明している (p. 5 [29])
            • 3 つの主要なカテゴリに分類される
              • 方向メタファー
                • 上下左右などの空間方向の概念を使用して、空間に関する日常的な理解を活用して、有用な情報を伝えること
              • オントロジー メタファー
                • 概念を説明するために、「物質」、「オブジェクトコンテナ」、「エンティティ」などの物理世界における存在の基本的なカテゴリを使用すること
              • 構造メタファー
                • 現代のオペレーティングシステムのゴミ箱アイコンがファイルの削除を示すのと同様に、詳細な現実世界の概念またはオブジェクトを使用して抽象的な概念を説明すること
            • メタファー手段 [19] とメタファー含意 [1] も検討する
              • メタファー手段
                • 形、音、動き、素材/テクスチャ、匂い/味、名前、グラフィックなど、ソースキューがターゲットに転送される方法
              • メタファー含意
                • 記号表現が記号対象について暗示するものの説明[1]
                  • たとえば、ファイルの削除に使用されるゴミ箱アイコンは、設計者が意図していなくても、蓋を取り外すことができるか、ガベージコレクターによって空にする必要があることを暗示する場合がある
    • アフォーダンス
  • 分析結果
    • Vocabulary
      • Summary and analysis
        • 形状変化の種類の頻度には大きなばらつきが見られた
        • 粘性を除くすべての種類が 4 つのタスクで表現された
          • ただし、特定の種類の形状変化は、ラジオ エクササイズ (つまり、空間性) または携帯電話エクササイズ (つまり、加算/減算と透過性) でのみ使用された
        • スケッチは、形状の変化がほぼアイコンまたはシンボル表現にのみ使用されていることを示している
        • 特に形状変換では、有機的な特徴よりも機械的特徴を使用するスケッチが普及していることがわかる
          • 研究者が形状変化を表現するために依然として機械的および技術的な変換に大きく依存していることを示唆している [40]
    • Metaphors
      • Summary and analysis
        • メタファーの使用が非常に一般的であることがわかる
        • 3 種類のメタファーはすべて、空間または人工物の関係を通じて、または物理的な実体を与えることによって、抽象的な概念を物理的に表現しようとしている
          • そのため、メタファーは形状が変化するインターフェイスを設計するための明らかなアプローチである
        • スケッチから明らかなのは「音量を上げると音量が上がる」というメタファーを使用しているのに対して、残りの回答はそれほど一致していない
        • 形状が変化するインターフェイスの課題は慣習の欠如である
          • 他の種類のインターフェイスで使用されている既存のメタファー慣習にどの程度従うべきか、または新しい慣習を開発すべきかどうかという問題がある
    • Affordances
      • Summary and analysis
        • ハンドリングまたはエフェクター アフォーダンスに重点が置かれていることがわかる
        • 形状変更インターフェースは優れたデザインの万能薬ではない
        • 形状変更デザインを従来のインタラクション モード (ディスプレイやその他の視覚的または聴覚的手段など) で補完することを検討する必要がある
          • ユーザーによる形状変更デバイスの操作、この操作によるデザイナーの意図した結果、およびデザイン スケッチの出力またはフィードバックの間のマッピングは曖昧なことが多いためである
        • 形状変更インターフェースはユーザーの間では存在しない、学習した習慣や一般に受け入れられていると思われるメタファーに頼ることができないという点でも課題がある

関連研究

  • Frameworks and Vocabularies for Shape Change
    • 形状変化インターフェースに関する研究は、フレームワーク [34,41] とモデル [38,42] を通じて設計空間の理解を提供し、設計者と研究者が形状変化を設計および推論するのを支援する語彙を提供することを目指してきた
    • 2012 年に、Rasmussen ら [41] は 44 の論文をレビューし、目的 (機能的、快楽的など) と動作、変形、インタラクションの種類の特性に応じて 8 種類の形状変化を説明した
    • Coelho と Zigelbaum は、トポロジー、テクスチャ、透過性の 3 つの主要な設計要素を特定した [6]
    • Parkers と Ishii [38] は、形状変化のモデルを提供し、モーション プロトタイピング用の設計語彙を提供した
    • Morphees [42] は、面積、粒度、多孔度など、形状変化の 10 の特徴を説明した
    • 研究者の知る限り、研究者に形状が変化するインターフェースをスケッチするよう依頼することで洞察を提供した研究はこれまで無かった
  • Metaphors in Shape-changing Interfaces
    • メタファーは形状変化インターフェースの研究では広く言及されている
      • その研究ではBarrら[1]が提示した分類法のような確立されたメタファーのカテゴリーは考慮されていない
    • Ninja Track[25]は形状変化を利用してさまざまなメタファーを呼び起こした
    • Jungら[23]のデザイン探究では、ハリネズミやジャガイモの虫などの生き物のメタファーをコンピューターマウスのデザインのインスピレーションとして使用した
    • インタラクションのメタファーはBendi[39]に顕著に表れており、形状変化する携帯電話がジョイスティックとしても機能している
    • SpeakCup [48] は、物質の概念を音のメタファーとして使用した
    • Hemmert ら [20] は、形状が変化する携帯電話のユーザー体験を調査しユーザーが「動物のメタファー」を使用して抽象的な形状の変化をどのように表現するかを示した
    • 形状が変化するインターフェースは、その物理的および動的特性によりさまざまなメタファーを喚起できることは多くの研究で示されている
      • メタファーをどのように解釈し、形状が変化するインターフェースのデザインを改善するためにどのように使用できるかは不明である
  • Affordance and Shape-changing Interfaces
    • 多くの論文では、形状が変化するインターフェースが、テクノロジーの設計におけるアフォーダンスの概念に取り組むための新しい可能性を生み出すと主張している(e.g., [6,13,14,47])
    • しかし、「アフォーダンス」という用語の用法は多様である
    • さまざまな論文で、形状が変化するインターフェースの重要な特性は動的アフォーダンスを提供できることであると主張している(e.g., [14,21,30])
      • しかし、個々の著者が動的アフォーダンスと見なすものは異なる
        • Rasmussen et al. [41]は動的アフォーダンスを「形状の変化に応じて変化する認識されたアクションの可能性」と定義した
        • Ishii et al. [21]は、動的アフォーダンスを、物体がその変形能力を伝える方法であると説明した
      • インタラクションデザインにおいて形状変化を利用してアフォーダンスを作成することの役割を理解することは、主に未解決の問題のままである
  • Empirical Studies of Designers
    • デザイン研究 [2,8] とデザイン認知 [4,9] には、デザイナーの働き方に関する実証研究を行う豊かな伝統がある
      • 主な関心は、デザイナーの考え方を理解することと、時間の経過とともにスキルと知識を生み出すことである
      • デザイン研究では、デザイナーへのインタビューから得られた洞察の例が多数ある(e.g., [2,8])
        • Zimmerman ら [49] と Sas [43] は、デザイン研究者へのインタビューを実施し、デザイン [49] を通じて研究のソースと結果、および実証研究からデザインの影響への移行にどのように対処するかを調査した
        • より具体的なテーマは、デザイナーへのインタビューを通じて調査された
          • ムードボード [31]
          • ペルソナ [32]
      • 特定のデザイン事例の調査には、意図されたデザイン品質がその後のデザインにどのように現れたかの調査 [44] や、デザインプロセスにおける材料探索の詳細の文書化 [22] などが含まれている
    • 本研究と上記の研究の違い
      • デザイン認知とそれに関連する HCI の研究はデザイナーのプロセスを理解することに関心がある
      • 本研究は結果として得られるデザインの特性を研究することに興味があるという点です
        • しかし、デザイナーに人工的なデザインタスクを実行するよう依頼することで経験的材料を開発するというデザイン認知の方法に触発されている

議論

参加者が提供した、他のフレームワークでは十分に説明されていない事例の画像の
スクリーンショット
  • Vocabulary, Metaphor Use, and Affordance
    • 形状変化インターフェースにはいくつかのフレームワークと語彙が存在する
      • Rasmussen ら [41] の語彙を適用したところ、語彙が不十分でさらに開発する必要がある領域が示されたことは注目に値する
        • 単純な形状の変化は形状語彙を使用して簡単に記述できる
        • ピアノから DJ コンソールへの形状の変化など、より複雑な形状の変化は語彙を使用して記述するのが難しい
        • 使用される語彙によれば、この形状の変化は、四角形から丸形への変化など、はるかに豊富でない変化と一緒に分類される
          • 既存の形状変化研究における単純な形状変形を説明する語彙は役立つかもしれない
          • より複雑な形状変化については、語彙をさらに概念的に発展させるか、以下の3点の説明を行わなければならない
            • (i)形状変化の動的物理的特性
            • (ii)新しい形状がユーザーにとって何を意味するか
            • (iii)インターフェースとの実際の相互作用がどのように発生するか([43]でも示唆されている)
            • 参加者が提供したスケッチには[41]や他のフレームワークでは十分に説明されていない
              • 既存のフレームワークの不十分さの具体的な例
                • 非表示/表示アプローチを使用する本研究の 4 つの回答は、形状変化に関する研究では取り上げられておらず、[41] の語彙にも明確には存在しない戦略を採用している(Figure 7)
    • GUI や TUI でのメタファーの使用については多くの議論がある (例: [3,7,12])
      • 形状が変化するインターフェイスに関する具体的な分析は知らない
      • 形状が変化するインターフェイスに関しては、この用語は主にインターフェイスの機能を説明する手段としてのみ使用されてきた
      • メタファーを検討するための興味深い領域をいくつか示している
        • 方向を示すメタファーは物理的にインスタンス化され、物理的に動的である可能性がある (幸せは上、大きな声は大きい)
        • 構造的メタファーはすべて現実世界のオブジェクトをメタファーとして利用するが、メタファーは、非常に文字通りのものから非常に抽象的なものまで非常に異なるレベルで実装される場合がある
    • アフォーダンスの概念は、形状が変化するインターフェイスに関して広く言及されている (e.g., [13,14,47])
      • 形状の変化を使用してアフォーダンスをどのように設計できるかについての分析は存在しない
        • 道具的アフォーダンスを使用した結果、スケッチには密接に結合されたアフォーダンスの例が不足していることが明らかになった
        • 形状の変化以外の設計メカニズムによってこれらをサポートする必要がある可能性があることを示唆している
    • スケッチは、形状変化インターフェースの設計にメタファーを使用する可能性を示している
      • 現在は確立された慣習が不足している
        • 同じ操作方法 (コーナーの折り畳みなど) がさまざまな動作にマッピングされている
      • 形状変化するインターフェースにおけるメタファーの使用に関する研究を実施し、物理的に動的な構成物としてのメタファーを体系的に探求する必要がある
      • 2D または静的インターフェースから慣習を採用する方法や、最初の大量生産された形状変化するインターフェースが開発された後に慣習が無計画に形成されないようにする方法も検討する必要がある
  • Strengths and Limitations of the Use of Sketches
    • スケッチを研究の資料として使用することは、スケッチが本質的に曖昧であるという事実によって困難を伴う[45]
      • 設計プロセスではプラスになるかもしれない
      • スケッチを分析および分類する情報源として使用する場合は、決してプラスにはならない
      • 状が変化するインターフェースは動的であるのに対し、紙にスケッチすることは静的である
        • そのため、動きや相互作用を正確に記述することは困難である
        • 一方、動的性を伝えるためのさまざまな戦略を示している
    • スケッチの素早い性質のさらなる利点は、既存または新しいデザインの慣習に関する情報を引き出すために使用できることである
      • スケッチには、暗黙のうちに、そしておそらく有害な慣習になる可能性のあるデザインの選択(上はより多く、角を曲げる)が広く見られる

 

参考文献(気になったもののみ掲載)&次読むもの

理論系:

[41] Majken K. Rasmussen, Esben W. Pedersen, Marianne G. Petersen, and Kasper Hornbæk. 2012. Shape-changing interfaces: a review of the design space and open research questions. CHI ’12, ACM, 735–744. http://doi.org/10.1145/2207676.2207781

 

[6] Marcelo Coelho and Jamie Zigelbaum. 2011. Shapechanging Interfaces. Personal Ubiquitous Comput. 15, 2: 161–173. http://doi.org/10.1007/s00779-010-0311-y

 

[38] Amanda Parkes and Hiroshi Ishii. 2009. Kinetic Sketchup: Motion Prototyping in the Tangible Design Process. Proceedings of the 3rd International Conference on Tangible and Embedded Interaction, ACM, 367–372.

 

[3] Alan F. Blackwell. 2006. The Reification of Metaphor As a Design Tool. ACM Trans. Comput.-Hum. Interact. 13, 4: 490–530. http://doi.org/10.1145/1188816.1188820

 

[7] Alan Cooper, Robert Reimann, David Cronin, and Christopher Noessel. 2014. About Face: The Essentials of Interaction Design. John Wiley & Sons

 

[12] Kenneth P. Fishkin. 2004. A taxonomy for and analysis of tangible interfaces. Personal and Ubiquitous Computing 8, 5: 347–358. http://doi.org/10.1007/s00779-004-0297-4

 

[6] Marcelo Coelho and Jamie Zigelbaum. 2011. Shapechanging Interfaces. Personal Ubiquitous Comput. 15, 2: 161–173. http://doi.org/10.1007/s00779-010-0311-y

 

[42] Anne Roudaut, Abhijit Karnik, Markus Löchtefeld, and Sriram Subramanian. 2013. Morphees: Toward High “Shape Resolution” in Self-actuated Flexible Mobile Devices. Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, ACM, 593–602. http://doi.org/10.1145/2470654.2470738

 

[1] Pippin Barr, Robert Biddle, and James Noble. 2002. A Taxonomy of User-interface Metaphors. In Proc. CHINZ’02 Symposium on Computer-Human Interaction, ACM, New York, NY, USA, 25–30.

 

[15] James J. Gibson. 1977. The Theory of Affordances. In Perceiving, Acting, and Knowing, Robert Shaw and John Bransford (eds.).

 

[35] Donald A. Norman. 1988. The Psychology of Everyday Things. Basic Books.

 

[36] Donald A. Norman. 1999. Affordance, Conventions, and Design. Interactions 6, 38–43.

 

[29] George Lakoff and Mark Johnson. 2008. Metaphors We Live By. University of Chicago Press.

 

実装系:

[47] Lining Yao, Ryuma Niiyama, Jifei Ou, Sean Follmer, Clark Della Silva, and Hiroshi Ishii. 2013. PneUI: pneumatically actuated soft composite materials for shape changing interfaces. Proceedings of the 26th annual ACM symposium on User interface software and technology, ACM, 13–22. http://doi.org/10.1145/2501988.2502037

 

[23] Heekyoung Jung, Youngsuk L. Altieri, and Jeffrey Bardzell. Computational objects and expressive forms: a design exploration. Proceedings of the 28th of the international conference extended abstracts on Human factors in computing systems, ACM, 3433–3438. http://doi.org/10.1145/1753846.1753997

 

[25] Yuichiro Katsumoto, Satoru Tokuhisa, and Masa Inakage. 2013. Ninja track: design of electronic toy variable in shape and flexibility. In Proc. TEI’13 International Conference on Tangible, Embedded and Embodied Interaction, ACM, New York, NY, USA, 17–24.

 

[48] Jamie Zigelbaum, Angela Chang, James Gouldstone, Joshua Jen Monzen, and Hiroshi Ishii. 2008. SpeakCup: Simplicity, BABL, and Shape Change. Proceedings of the 2nd international conference on Tangible and embedded interaction - TEI ’08, 145–146.

感想

形状変形インターフェースでは、形状が変化するうえでの物理的特性がユーザに示されているのか、新しい形状(変化後の形状)がユーザに取って何を示すのか、インターフェースと相互作用が形状変形によってどのように発生しているのかを考慮に入れたうえで設計をすることが大事だとわかった。形状変形インターフェースはデザインの銀の弾丸では無い、ということは念頭に置いたうえでよりTangibleであること、2次元データに置き換えることができない形状変形による表現を持っている必要があることもわかった。

 

——以上——