Selection in 2D and 3D environments with levels of precision and progressive refinement

Abstract

Selection is one of the four fundamental forms of interaction in a virtual world. It is the ability of the user to specify objects in the virtual environment for subsequent actions. The literature is rich in immediate selection techniques; however, this class of technique is exposed to problems of selection accuracy, ambiguity and complexity. These issues can be addressed using techniques of selection by: progressive refinement, which consists of reducing the amount of selectable objects through refinement steps until the desired object is selected; or levels of precision, which consists of increasing accuracy of pointing by manipulating the control-to-display parameters as well as by the combination of pointing approaches. Levels of precision is a class of selection techniques we are proposing in this dissertation. We also present a survey that comprehends literature on these two classes of selection techniques. Furthermore, we propose the LOP-cursor and the disambiguation canvas selection techniques. The first rely on multiple levels of precision to achieve very high control over the cursor position, while the second uses the high resolution of input provided by a mobile device touchscreen to quickly disambiguate a selection among hundreds of objects. Finally, we present the two-legged cursor metaphor, a novel approach for simultaneously pointing of two distinct locations. The two-legged cursor is intended to be used to quickly perform composite tasks, such as drag and drop. User evaluation shows that our approaches are promising, and that the design space of techniques using mobile devices can lead to numerous possibilities. Users were able to select targets as little as 0:1 of visual angular size with LOP-cursor. In one of its evaluations, disambiguation canvas achieved an error rate < 0:01 per selection trial. Finally, Both techniques performed faster than ray-casting for small targets, and overall they were preferred by users.

Seleção é uma das quatro formas fundamentais de interação em mundos virtuais. É a habilidade de especificar objectos em ambientes virtuais para ações posteriores. A literatura é rica em técnicas de seleção imediata; no entanto, esta classe de técnicas está exposta a problemas de precisão, ambiguidade e complexidade de seleção. Os problemas mencionados podem ser abordados com técnicas de seleção por: refinamento prograssivo, que consiste na redução da quantia de objetos selecionáveis através de etapas de refinamento, até que o objeto desejado seja selecionado; ou níveis de precisão, que consiste em aumentar a precisão de apontamento através da manipulação de parametros do mapeamento controle para display, assim como na combinação de abordagens de apontamentio. Níveis de precisão é uma classe de técnicas de seleção que estamos propondo neste dissertação. Neste documento também apresentamos uma pesquisa com literatura relacionada a estas duas classes de técnicas de seleção. Adicionalmente, propomos as técnicas de seleção LOP-cursor e tela de desambiguação. A primeira conta com múltiplos níveis de precisão para proporcionar maior controle sobre a posição do cursor, enquanto a segunda usa a alta resolução de entrada proporcionada pela tela sensível ao toque de disposiiticos móveis para rapidamente desambiguar a seleção de um alvo entre centenas de outros objetos. Por fim, apresentamos a metáfora de um cursor com duas pernas, uma nova abordagem para apontar duas posições distintas simultaneamente. O cursor de duas pernas é projetado para rapidamente realizar tarefas compostas, como arrastar e soltar em uma área de trabalho. Avaliações com usuários mostram que nossas abordagens são promissoras, e que o espaço de design de técnicas utilizado dispoitivos móveis pode produzir inúmeras possibilidades. Os usuários foram capazes de selecionar alvos com 0:1 de tamanho angular visual com o LOP-cursor. Em um dos experimentos, a tela de desambiguação obteve a proporção de erro < 0:01 por tentativa de seleção. Por fim, ambas as técnicas foram mais rápidas que o tradicional ray-casting para seleção de objetos pequenos, sendo sempre preferidas pelos usuários.