Kurz durchgeblättert
Ergebnis
Komplette Masterarbeit als PDF
Kontext
Die Masterarbeit ist im Rahmen des Gründungsprojektes tacpic UG (haftungsbeschränkt) entstanden.
Beschreibung
Um Vorlagen für die Produktion von verständlichen und qualitativ hochwertigen taktilen Grafiken zu erstellen, ist das Verständnis über die Möglichkeiten und Grenzen der haptischen Wahrnehmung von zentraler Bedeutung. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob sich die grundlegenden Eigenheiten der haptischen Wahrnehmung in Bezug auf die Erkundung taktiler Grafiken visuell auf einem Computermonitor simulieren lassen. Eine derartige Simulation könnte zukünftig als Evaluationstool auf der Plattform tacpic.de – taktile Medien für sehbehinderte Menschen eingesetzt werden und das subjektive Verständnis der Nutzenden stärken.
Dazu wurde in Versuch 1 anhand von bereits in früheren Studien eingesetzten Stimuli untersucht, wie und unter welchen Einschränkungen blinde und seheingeschränkte Menschen taktile Grafiken erkunden und interpretieren können.
Daraufhin wurde, unter Berücksichtigung der Erkenntnisse aus Versuch 1 und physiologischer Faktoren der haptischen Wahrnehmung, ein Simulator entwickelt. Dieser wurde von den Teilnehmenden des Versuchs 2 zur Erkundung der entsprechenden Stimuli aus Versuch 1 eingesetzt. Die Ergebnisse und Beobachtungen der beiden Versuche wurden verglichen. Die daraus folgenden Erkenntnisse sollen zur Weiterentwicklung des Simulators genutzt werden.
Vorgehen
Literaturrecherche
Visuelle Wahrnehmung und deren Sinneszellen
Haptische Wahrnehmung und deren Sinneszellen
Taktile Grafiken
Bisherige Studien im Themenkomplex
Versuchsplanung
Akquise der Teilnehmenden
Teilnehmende Versuch 1
Es handelte sich um drei weibliche und zwei männliche Personen, von denen vier Schülerinnen und Schüler an einer Förderschule mit dem Förderschwerpunkt Sehen im Alter von 12 bis 17 Jahren waren und eine 46-jährige Schreibkraft. Vier der Teilnehmenden waren seit der Geburt vollblind. Eine Person hatte einen Sehrest, der es ihr ermöglicht, bei enormer Vergrößerung Umrisse zu erkennen.
Teilnehmende Versuch 2
An dem Versuch nahmen insgesamt fünf weibliche Personen ohne visuelle Einschränkungen teil, von denen vier Schülerinnen im Alter von 11 bis 13 Jahren waren. Die fünfte Versuchsperson war eine 35-jährige wissenschaftliche Mitarbeiterin. Bei allen Teilnehmenden war Deutsch die Muttersprache.
Auswahl und Produktion der Stimuli
Exemplarische Motive der Stimuli aus den Kategorien: Geometrische Form, Alltagsgegenstand (ohne Perspektive) und Diagramm, welche als taktile Grafik auf Schwellpapier produziert wurden.
Durchführung Versuch 1
Versuchsaufbau Versuch 1
Konzeption des Fühlsimulators
Zunächst wurde die Größe und Form des Bereichs definiert, in welchem die Reizvisualisierung stattfinden soll. Da dieser Bereich die Auflagefläche des aktiven Fingers (in der Regel der Zeigefinger der rechten oder linken Hand) repräsentiert, wurde eine elliptische Form festgelegt, die der Auflagefläche eines Fingers bei mäßigen Auflagedruck entspricht.
Durch die Größe und undefinierten Grenzen der rezeptiven Felder von Ruffini- und Pacini-Körperchen bzw. der zugehörigen Nervenfasern sind adäquate Visualisierungen dieser Mechanorezeptoren bisher nicht möglich, weshalb diese in der aktuellen Umsetzung des Simulators vernachlässigt werden.
Die Abtastposition des Visualisierungsbereichs wird über die Position des Cursors definiert, welcher durch die Nutzenden frei über die Anzeige bewegt werden kann.
Die Berührung des Stimulus entspricht dem Gedrückt halten der linken Maustaste. Wird die Maus bei gedrückter linker Maustaste bewegt, entspricht das dem Erkunden der taktilen Grafik mit dem Zeigefinger.
Die Anzahl der in diesem Bereich zu visualisierenden Mechanorezeptoren wurde der Literatur entnommen (siehe Tabelle): durchschnittlich 70 Merkelzellen und 140 Meissner-Körperchen pro cm².
Die Verteilung der Rezeptoren orientiert sich an der Verteilung der Schweißdrüsen, die wiederum entlang der bei jedem Menschen individuell ausgeprägten Papillarleisten platziert sind. Aus diesem Grund werden die Rezeptoren nach einem zufälligen Verteilungsmuster generiert.
Die Form der rezeptiven Felder kann als oval oder kreisförmig beschrieben werden, für die Simulation wurde sie als kreisrund angenommen.
Da die Größe der rezeptiven Felder von Merkelzellen und Meissner-Körperchen von der Intensität des ausgeübten Drucks auf den Stimulus abhängt, dieser jedoch nicht durch die Eingabemöglichkeiten einer Computer-Maus repräsentiert werden kann, wurde die Größe der zu simulierenden rezeptiven Felder auf deren sensibelsten Bereich von 3 mm im Durchmesser reduziert. In Anbetracht der Beobachtungen aus Versuch 1 und den persönlichen Gesprächen mit den Teilnehmern und weiteren blinden Personen erscheint die Annahme eines geringen Fingerdrucks beim Erkunden taktiler Grafiken als plausibel, da es bei einem hohen Fingerdruck schneller zu Ermüdungserscheinungen der taktilen Wahrnehmung zu kommen scheint.
Entwickeln des Fühlsimulators mit P5JS
Durchführung Versuch 2
Versuchsaufbau Versuch 2
Vergleich der Aufzeichnungen
Beobachtungen und Interviews waren ergiebiger, als die erzeugten Heatmaps und können in Masterarbeit als PDF nachgelesen werden.
Fazit
Durch die Durchführung und Auswertung von Versuch 2 konnte anhand eines Vergleichs der Ergebnisse und Beobachtungen aus dem ersten Versuch festgestellt werden, welche im Simulator umgesetzten Interaktionsmetaphern funktionieren und welche nicht funktionieren. Es konnte ebenfalls festgestellt werden, dass die Interpretation abstrakter Darstellungsformen wie Diagrammen – ob nun in Form von taktilen Grafiken, oder als visuelle Grafik – erlernt werden muss.
Optimierungspotenzial
Um den intuitiven Einstieg in die Nutzung des Simulators zu fördern, könnten transparente Abbildungen oder Umrisse von Händen, in deren Fingerspitzen die Reizvisualisierung stattfindet, auf dem Monitor visualisiert werden.
In Anbetracht der Beobachtungen bezüglich der angespannten Maus-Nutzung der Teilnehmenden in Versuch 2 und dem Trend absteigender Verkaufszahlen von stationären Desktop-PCs sowie der Einschränkung der Maus, nur eine Position eingeben zu können, sollten alternative Eingabemethoden für den Simulator entwickelt werden. Bei ausreichend
großen Touch-Displays von mobilen Endgeräten könnte der Touch-Screen selbst genutzt werden, indem die taktilen Wahrnehmungsflächen versetzt über den bedienenden Fingern visualisiert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Hände der Nutzenden per Webcam aufzunehmen und einen Computer-Vision-Algorithmus zur Detektion der Fingerpositionen einzusetzen, um die Wahrnehmungsfelder auf einem Monitor an den ermittelten Positionen zu visualisieren
Um auch mit der Maus oder einem Trackpad den Eindruck einer Erkundung mehrerer Finger zu erzeugen, könnte während der Erkundung zwischen vordefinierten Hand- und Fingerhaltungen gewechselt werden.
Da der Simulator in die ‚tacpic‛ Web-Plattform eingebettet werden soll, kann nicht von einer einheitlichen Displaygröße und Auflösung des Endgeräts ausgegangen werden. Die Darstellung sollte unabhängig von Auflösung und Größe des Displays die entsprechenden Größenverhältnisse der angelegten Endformate (DIN A4, DIN A3, Marburger Format 27x34cm) beibehalten. Um eine adäquate Simulation auf kleinen Endgeräten zu realisieren, ist es nötig, eine Möglichkeit zu finden, die taktile Wahrnehmungsfläche auf der gesamten Darstellung zu verschieben, ohne den Charakter der Simulation grundlegend zu verändern.
Für den Einsatz als Fehleranalysewerkzeug sollte eine Möglichkeit entwickelt werden, problematische Bereiche effizient und effektiv zu markieren, um die Fehlerquelle im Nachgang beseitigen zu können. Sollte der Simulator Bestandteil der ‚tacpic‛ Web-Plattform werden, scheint es erforderlich, die Nutzenden dazu zu animieren, die von anderen erstellten Vorlagen zu analysieren, da davon ausgegangen werden muss, dass eine unbeeinflusste Analyse durch die Erstellenden selbst nur bedingt möglich ist.
Die Außenseiten der Vorlagen sollten durch den Simulator äquivalent zu den Papierkanten der physischen taktilen Grafik dargestellt werden, sodass sie wahrnehmbar sind, jedoch nicht dauerhaft angezeigt werden.
Sind unterschiedliche Schwellhöhen innerhalb einer taktilen Grafik durch Grauabstufungen in der digitalen Vorlage realisiert worden, sollte sich die Intensität der Reizvisualisierung des Simulators anpassen. Der Effekt könnte über eine Anpassung der Deckkraft bzw. Transparenz der visualisierten Punkte dargestellt werden.