Design und Evaluierung innovativer Window Management Interaktionstechniken zur Steuerung mittels Eye-Tracking

Abstract

In jedem Betriebssystem mit grafischer Oberfläche sind heutzutage Window Management Systeme (WMS) nicht mehr wegzudenken und werden als selbstverständlich wahrgenommen. Diese Konzepte wurden über viele Jahre hinweg für die Maus- und Tastatursteuerung verbessert und dadurch immer effizienter und flexibler. Ein Eingabegerät, welches in den letzten Jahren in den kommerziellen Bereich Einzug findet, ist der Eye-Tracker, mit welchem der von einem/einer BenutzerIn betrachtete Bereich am Bildschirm registriert und weiterverarbeitet werden kann. Eye-Tracker als Eingabegeräte zur Steuerung eines Desktopcomputers sind ein vielversprechendes Forschungsfeld, weil es verglichen mit denen für die Maus und Tastatur noch sehr wenige Interaktionstechniken dafür gibt. In dieser Diplomarbeit wurden fünf innovative Interaktionskonzepte entworfen, prototypisch implementiert und im Rahmen einer Benutzerstudie evaluiert. Der Prototyp beinhaltet die folgenden Konzepte: Anwendung wechseln und fokussieren, vergrößern und verkleinern von Inhalten, navigieren auf einer digitalen Landkarte, zwei Anwendungen nebeneinander darstellen, verschieben einer geöffneten Anwendung vom primären auf einen sekundären externen Bildschirm. Für die Evaluierung dieser Konzepte wurde für alle Aufgaben die Fehlerrate (Effektivität) und die Ausführungszeit (Effizienz) zwischen der Eye-Tracking Steuerung und der etablierten Maus-/Tastatursteuerung verglichen. Es nahmen zehn Personen an der Evaluierung teil und jeder/jede TeilnehmerIn führte jede Aufgabe für beide Eingabearten durch (Within-Subject Design). Das Ergebnis der statistischen Auswertung des Splitscreen Konzepts zeigt, dass sowohl bei der Fehlerrate als auch bei der Ausführungszeit kein signifikanter Unterschied zwischen der Eye-Tracking Steuerung und der Steuerung mittels Maus-/Tastatur existiert, somit wurde ein gleichwertiges Konzept gefunden. Alle anderen evaluierten Konzepte sind der Maus-/Tastatursteuerung in der Gesamtbewertung unterlegen, haben aber trotzdem gute Vorraussetzungen für zukünftige Forschungsarbeiten. Im direkten Vergleich liegt das System Usability Scale (SUS) Ergebnis (Zufriedenheit) der Maus- und Tastatursteuerung vorne, dennoch erreichte man für die evaluierten Eye-Tracking Konzepte ein SUS Ergebnis von 70,5 (Maus-/Tastatur: 84). Gesamt betrachtet zeigen die Ergebnisse der Evaluierung, dass Eye-Tracking Interaktionskonzepte durchaus Potential haben bestehende Konzepte der Maus-/Tastatursteuerung zu ergänzen oder sogar zu ersetzen.

Nowadays, no operating system with a graphical user interface can be imagined without Window Management Systems (WMS) and is taken for granted. The concepts for mouse and keyboard control were improved over many years and have therefore become more and more efficient and flexible. An input device that has found its way into the commercial sector in recent years is the eye tracker, with which the area on the screen viewed by a user can be registered and further processed. Eye trackers as input devices for controlling a desktop computer are a very promising field of research, as there are very few interaction techniques for them compared to those for the mouse and keyboard. In this diploma thesis, five interaction concepts were designed, implemented as prototypes and evaluated in a user study. The prototype includes the following concepts: changing applications and focusing, zoom in and zoom out on content, navigating on a digital map, displaying two applications side by side, and moving an open application from the primary to a secondary external screen. To evaluate these concepts, the error rate (effectiveness) and the execution time (efficiency) of the tasks between the eye-tracking control and the established mouse/keyboard control were compared. Ten people took part in the evaluation and each participant performed each task for both input types (Within-Subject Design). The result of the statistical evaluation of the splitscreen concept shows no significant differences in either the error rate or the execution time between the eye-tracking control and the mouse/keyboard control, thus an equivalent concept was found. All other evaluated concepts are inferior to mouse/keyboard control in the overall evaluation, but still have good prerequisites for future research work. In a direct comparison the System Usability Scale (SUS) score (satisfaction) of the mouse and keyboard control is ahead, but a SUS score of 70,5 (mouse/keyboard: 84) was achieved for the evaluated eye-tracking concepts. Overall the results of the evaluation show that eye-tracking interaction concepts certainly have potential to supplement or even replace existing concepts of mouse/keyboard control.