포인팅 디바이스

포인팅 디바이스는 사용자가 컴퓨터에 공간적(즉, 연속적이고 다차원적인) 데이터를 입력할 수 있는 휴먼 인터페이스 디바이스입니다.CAD 시스템과 그래피컬 유저 인터페이스(GUI)를 사용하면, 핸드 헬드 마우스등의 디바이스를 물리 데스크탑의 표면으로 이동해, 마우스상의 스위치를 유효하게 하는 것으로써, 물리 제스처를 사용해 데이터를 제어해 컴퓨터에 제공할 수 있습니다.포인터(또는 커서)의 이동 및 기타 시각적 변화에 따라 포인터 장치의 이동이 화면에 반영됩니다.일반적인 제스처는 포인트 앤 클릭과 드래그 앤 드롭입니다.

지금까지 가장 일반적인 포인팅 디바이스는 마우스이지만 더 많은 디바이스가 개발되었습니다.그러나 마우스라는 용어는 일반적으로 커서를 이동하는 장치에 대한 은유로 사용됩니다.

Fitts의 법칙은 사용자가 포인팅 기기를 사용할 수 있는 속도를 예측하는 데 사용될 수 있다.

분류

여러 포인팅 디바이스를 분류하기 위해 일정 수의 기능을 고려할 수 있습니다.예를 들어 장치의 이동, 제어, 위치 설정 또는 저항 등이 있습니다.다음 요점은 다양한 ^[1]분류의 개요를 제공해야 한다.

• 직접 입력과 간접 입력

직접 입력 포인팅 장치의 경우, 온스크린 포인터는 포인팅 장치와 동일한 물리적 위치(터치 스크린의 손가락, 태블릿 컴퓨터의 스타일러스 등)에 있습니다.간접 입력 포인팅 장치는 포인터와 같은 물리적 위치에 있지 않지만 포인터의 움직임을 화면으로 변환합니다(예: 그래픽 태블릿의 컴퓨터 마우스, 조이스틱, 스타일러스).

• 절대 대 상대 운동

절대이동입력장치(예를 들어 스타일러스, 터치스크린 핑거온)는 입력공간의 점(입력장치의 위치/상태)과 출력공간의 점(화면상의 포인터 위치) 사이에 일관된 매핑을 제공한다.상대이동입력장치(예를 들어 마우스, 조이스틱)는 입력공간에서의 변위를 출력상태에서의 변위에 매핑한다.따라서 커서의 초기 위치와 비교하여 상대적인 위치를 제어합니다.

• 등축성 대 탄성 대 등축성 대 등각성

아이소토닉 포인팅 디바이스는 이동 가능하며, 그 변위(마우스, 펜, 사람의 팔)를 측정하는 한편, 등각 디바이스는 고정되어 동작하는 힘(트랙 포인트, 힘 감지 터치 스크린)을 측정한다.탄성디바이스는 변위(조이스틱)에 따라 힘저항을 증가시킨다.

• 위치 제어 vs. 환율 제어

위치 제어 입력 장치(예: 마우스, 손가락 온 터치 스크린)는 화면상의 포인터의 절대 위치 또는 상대 위치를 직접 변경합니다.속도 제어 입력 장치(예: 트랙 포인트, 조이스틱)는 화면상의 포인터의 이동 속도와 방향을 변경합니다.

• 번역 vs. 로테이션

또 다른 분류는 디바이스가 물리적으로 변환되었는지 회전되었는지의 차이입니다.

• 자유도

포인팅 디바이스마다 자유도(DOF)가 다릅니다.컴퓨터 마우스는 x축과 y축에서의 움직임이라는 두 가지 자유도가 있습니다.그러나 Wiimote에는 6개의 자유도가 있습니다.x축, y축, z축은 이동 및 회전에 사용할 수 있습니다.

• 생각할 수 있는 상태

이 문서의 뒷부분에서 언급했듯이 포인팅 디바이스의 상태는 서로 다릅니다.이러한 상태의 예로는 범위를 벗어난 트래킹 또는 드래그 등이 있습니다.

예

• 컴퓨터 마우스는 2개의 자유도(x, y 위치)와 2개의 상태(signal, draging)를 가진 간접, 상대, 등방성, 위치 제어, 변환 입력 장치입니다.
• 터치 스크린은 두 개 이상의 자유도(x, y 위치 및 옵션 압력)와 두 가지 상태(범위 밖, 드래그)를 가진 직접, 절대, 등각계, 위치 제어 입력 장치입니다.
• 조이스틱은 두 가지 자유도(x, y 각도)와 두 가지 상태(예: 세로, 끌기)를 가진 간접, 상대, 탄성, 속도 제어, 변환 입력 장치입니다.
• Wiimote는 6개의 자유도(x, y, z 방향 및 x, y, z 위치)와 2개 또는 3개의 상태(추적, 방향 및 위치 드래그, 위치 범위 외)를 가진 간접, 상대, 탄성, 속도 제어 변환 입력 장치입니다.

벅스턴 분류법

다음 표는 포인팅 장치의 치수(컬럼) 수와 Bill Buxton에 의해 도입된 감지된 특성(행)에 의한 분류를 보여줍니다.하위 행은 기계적 매개체(예: 스타일러스)(M)와 터치 감지(T)를 구분합니다.인간의 모터/감각 시스템에 뿌리를 두고 있습니다.연속 수동 입력 장치는 분류된다.하위 컬럼은 작동에 유사한 모터 제어를 사용하는 장치를 구분합니다.이 표는 "투입의 택시노믹스"^[2]에 관한 빌 벅스턴의 작품의 원본 그래픽에 기초하고 있다.

	치수수
		1		2				3
속성 감지	위치	로터리 포트	슬라이딩 포트	태블릿 & 퍽	태블릿과 스타일러스	라이트 펜	플로팅 조이스틱	3D 조이스틱	M
				터치 태블릿		터치스크린			T
	운동	연속 회전 포트	러닝머신	마우스			트랙볼	3D 트랙볼	M
			페린스타트				X/Y 패드		T
	압력.	토크 센서					등축 조이스틱		T

벅스턴의 삼국 모형

이 모델에서는 포인팅 디바이스가 상정할 수 있는 다양한 상태를 설명합니다.벅스턴이 설명한 세 가지 일반적인 상태는 범위를 벗어난 추적과 드래그입니다.모든 포인팅 디바이스가 모든 ^[3]상태로 전환할 수 있는 것은 아닙니다.

모델	설명.
2 스테이트 트랜잭션	버튼을 누르지 않아도 마우스가 이동한다.이 상태를 추적이라고 합니다.즉, 사용자는 시스템과 더 이상 상호 작용하지 않고 마우스를 움직이기만 하면 됩니다.마우스를 이동할 때 마우스가 아이콘을 가리키고 버튼을 누르면 드래그라고 하는 새로운 상태가 입력됩니다.이러한 상태는 이미지 "2 State Transaction"에 표시됩니다.
범위외 및 추적	마우스 대신 터치나 노터치를 감지할 수 있는 터치 태블릿을 사용하면 상태 모델이 달라진다.더 정확히 말하면 디스플레이에서 손가락이 움직이면 범위를 벗어나 시스템에 아무런 영향을 미치지 않습니다.디스플레이에 손가락을 대면 상태가 추적으로 전환됩니다(그림: "Out of Range & Tracking").
범위 외, 트래킹 및 드래그	스타일러스 그래픽 태블릿을 사용하면 세 가지 상태를 모두 감지할 수 있습니다.스타일러스를 들어올리면 범위를 벗어납니다.범위 내에 있으면 상태가 추적으로 전환되고 포인터가 스타일러스의 움직임을 따릅니다.스타일러스에 추가 압력을 가하면 상태 2 끌기가 시작됩니다(그림: "Out of Range, Tracking & Draging").
상태 2 세트	여러 버튼의 마우스 또는 여러 클릭을 사용하여 상태 2를 일련의 상태로 분할할 수 있습니다. 즉, 다른 버튼을 누르면 다른 상태가 됩니다.예를 들어, 버튼 1로 객체를 선택하면 원본 끌기 상태로 전환되는 반면, 버튼 2는 끌기 복사로 전환됩니다.이는 Windows에서 알려진 여러 클릭의 경우에도 마찬가지입니다.개체를 한 번 클릭하면 개체가 선택되고 두 번 클릭하면 개체가 열립니다(그림: "상태 2 세트").

핏츠의 법칙

Fitts의 법칙(Fitts의 법칙)은 주로 인간과 컴퓨터의 상호작용과 인체공학에서 사용되는 인간의 움직임의 예측 모델이다.이 과학 법칙은 목표 영역까지 빠르게 이동하는 데 필요한 시간은 목표물까지의 거리와 ^[4]목표물의 폭 사이의 비율의 함수라고 예측한다.Fitts의 법칙은 손이나 손가락으로 물체를 물리적으로 만짐으로써 또는 포인팅 장치를 사용하여 컴퓨터 모니터의 물체를 가리킴으로써 포인팅하는 행위를 모델링하는 데 사용됩니다.즉, 예를 들어 사용자가 커서 근처에 있는 큰 버튼을 클릭하는 것보다 커서에서 멀리 떨어져 있는 작은 버튼을 클릭하는 데 더 많은 시간이 필요하다는 것을 의미합니다.이것에 의해, 일반적으로, 특정의 타겟으로의 선택적 이동에 필요한 속도를 예측할 수 있다.

수학 공식화

이동 완료까지의 평균 시간을 계산하는 일반적인 메트릭은 다음과 같습니다.

$디스플레이 스타일MT}}=a+b\cdot\text{ID}}=a+b\cdot \log _{2}{\Bigg(}{\frac {2D}{W}}}{\Bigg}}}}$

여기서:

• MT는 이동을 완료하는 데 걸리는 평균 시간입니다.
• a와 b는 입력 장치의 선택에 따라 달라지는 상수이며 일반적으로 회귀 분석에 의해 경험적으로 결정됩니다.
• ID는 난이도의 지표입니다.
• D는 시작점에서 목표물의 중심까지의 거리입니다.
• W는 운동축을 따라 측정된 목표물의 폭입니다.동작의 최종 지점은 ± 이내여야 하므로 W는 최종 위치에서 허용되는 오차 허용 범위로 간주할 수도 있습니다.목표물 중심의 W22.

따라서 앞에서 설명한 바와 같이 크고 가까운 목표물이 작고 먼 목표물보다 더 빨리 도달할 수 있다는 해석이 나온다.

사용자 인터페이스 설계에서의 Fitts의 법칙 적용

위에서 언급한 바와 같이 물체의 크기와 거리가 물체의 선택에 영향을 미칩니다.또, 유저 익스피리언스에 영향을 줍니다.따라서 사용자 인터페이스를 설계할 때 Fitts의 법칙을 고려하는 것이 중요합니다.아래에는 몇 가지 기본 원칙이 ^[5]언급되어 있다.

• 인터랙티브 요소

예를 들어 명령 버튼은 인터랙티브하지 않은 요소와 크기가 달라야 합니다.대화식 오브젝트가 클수록 포인팅 디바이스에서 쉽게 선택할 수 있습니다.

• 모서리 및 모서리

커서가 그래피컬 유저 인터페이스의 엣지와 모서리에 고정되어 있기 때문에, 이러한 포인트는 디스플레이상의 다른 스폿보다 빨리 액세스 할 수 있습니다.

• 팝업 메뉴

사용자의 "이동 시간"을 줄이기 위해 인터랙티브 요소의 즉각적인 선택을 지원해야 합니다.

• 선택 옵션

드롭다운 메뉴나 최상위 탐색과 같은 메뉴에서는 사용자가 목록을 내려갈수록 거리가 늘어납니다.그러나 파이 메뉴에서는 다른 버튼과의 거리는 항상 동일합니다.또한 파이 메뉴의 대상 영역이 더 커집니다.

• 태스크바

작업 표시줄을 작동하려면 더 높은 수준의 정밀도가 필요하며, 따라서 더 많은 시간이 필요합니다.일반적으로 인터페이스에서의 이동을 방해합니다.

제어 디스플레이 게인

Control-Display Gain(컨트롤-디스플레이 게인)은 제어 공간의 이동과 디스플레이 공간의 이동 간의 비율을 나타냅니다.예를 들어 하드웨어 마우스는 화면상의 커서가 아닌 다른 속도 또는 거리로 이동합니다.이러한 이동이 두 개의 다른 공간에서 발생하더라도 의미를 가지려면 측정 단위가 동일해야 합니다(예: 픽셀 대신 미터).CD 게인은 다음 두 가지 움직임의 스케일 팩터를 나타냅니다.

${\displaystyle CDgain=V_{Display}/V_{Control}}$

대부분의 경우 CD 게인 설정을 조정할 수 있습니다.그러나 타협점을 찾아야 합니다. 높은 이득을 얻을수록 먼 목표물에 접근하기가 쉽고 낮은 이득을 얻을 경우 시간이 더 오래 걸립니다.높은 이득은 목표의 선택을 방해하지만 낮은 이득은 이 ^[6]과정을 용이하게 한다.Microsoft, macOS 및 X 윈도우 시스템은 CD 게인을 사용자의 요구에 맞게 조정하는 메커니즘을 구현했습니다. 예를 들어, 사용자의 이동 속도가^[7] 증가하면 CD 게인이 증가합니다(이전에는 "마우스 가속"이라고 불렸습니다).

공통 포인팅 디바이스

모션 트래킹 포인팅 디바이스

마우스

마우스는 작은 핸드헬드 디바이스로 수평면에 밀어넣습니다.

마우스는 매끄러운 표면을 슬라이드하여 그래픽 포인터를 이동합니다.기존의 롤러볼 마우스는 이러한 동작을 만들기 위해 공을 사용합니다. 공이 서로 직각으로 설정된 두 개의 작은 축과 접촉합니다.공이 움직이면 이러한 축이 회전하고 마우스 내부의 센서가 회전을 측정합니다.센서로부터의 거리와 방향 정보가 컴퓨터로 전송되고 컴퓨터는 마우스의 움직임을 따라 화면의 그래픽 포인터를 움직입니다.또 하나의 일반적인 마우스는 옵티컬(광학식) 마우스입니다.이 장치는 기존 마우스와 매우 유사하지만 위치 ^[8]변화를 감지하기 위해 롤러볼 대신 가시광선 또는 적외선을 사용합니다.또한 미니 마우스도 있습니다.이 마우스는 달걀 크기의 작은 마우스로 노트북 본체의 빈 공간에서 사용할 수 있을 정도로 작습니다.일반적으로 광학식이며 접이식 코드가 포함되어 있으며 USB 포트를 사용하여 배터리 지속 시간을 절약합니다.

트랙볼

트랙볼은 두 축에 대한 공의 회전을 감지하는 센서를 포함하는 소켓에 있는 볼로 구성된 포인팅 장치입니다. 사용자가 엄지손가락, 손가락 또는 손바닥으로 공을 굴릴 때 화면상의 포인터도 움직입니다.트래커 볼은 마우스를 사용할 수 있는 데스크 공간이 없는 CAD 워크스테이션에서 일반적으로 사용됩니다.키보드 측면에 클립을 고정할 수 있고 마우스 ^[9]버튼과 동일한 기능을 가진 버튼이 있습니다.무선 트랙볼도 있어 사용자에게 인체 공학적 위치를 폭넓게 제공합니다.

조이스틱

아이소토닉 조이스틱은 사용자가 일정한 힘으로 자유롭게 스틱의 위치를 변경할 수 있는 핸들 스틱입니다.

등각 조이스틱은 사용자가 밀치는 힘의 양을 변화시켜 스틱을 제어하는 것으로 스틱의 위치는 다소 일정하게 유지됩니다.Isometric 조이스틱은 실제 움직이는 조이스틱이 제공하는 촉각 피드백이 부족하기 때문에 사용이 더 어렵다고 종종 언급된다.

포인팅 스틱

포인팅 스틱은 조이스틱처럼 압력에 민감한 작은 너브입니다.보통 G, H 및 B 키 사이에 내장된 노트북에 있습니다.사용자가 가하는 힘을 감지하여 작동합니다.해당하는 "마우스" 버튼은 일반적으로 스페이스 바 바로 아래에 있습니다.마우스와 일부 데스크톱 키보드에서도 볼 수 있습니다.

Wii 리모트

구어체로 Wiimote라고도 알려진 Wii 리모컨은 닌텐도의 Wii 콘솔의 주요 컨트롤러이다.Wii 리모컨의 주요 특징은 동작 감지 기능으로, 사용자가 제스처 인식과 가속도계 및 광학 센서 기술을 사용하여 화면 상의 아이템과 상호 작용하고 조작할 수 있도록 합니다.

핑거 트래킹

핑거 트래킹 장치는 스크린에 접촉하지 않고 3D 공간 또는 표면에 가까운 핑거를 트래킹한다.손가락은 스테레오 카메라, 비행 시간, 레이저와 같은 기술로 삼각 측량됩니다.핑거 트래킹 포인팅 디바이스의 좋은 예로는 LM3LABS의 Ubiq'와 AirStrike가 있습니다.

위치 추적 포인팅 장치

그래픽스 태블릿

그래픽 태블릿 또는 디지털 태블릿은 터치 패드와 유사하지만 일반 펜이나 연필처럼 잡고 사용하는 펜이나 스타일러스로 제어되는 특수 태블릿입니다.엄지손가락은 보통 펜 상단의 양방향 버튼을 누르거나 태블릿 표면을 두드려 클릭을 제어합니다.

커서(퍽이라고도 함)는 마우스 핀포인트 배치를 위한 십자선이 있는 창이 있고 최대 16개의 버튼이 있을 수 있다는 점을 제외하고는 마우스와 유사합니다.펜(스타일러스라고도 함)은 단순한 볼펜처럼 보이지만 잉크 대신 전자 헤드를 사용합니다.태블릿에는 커서나 펜의 움직임을 감지하고 그 움직임을 컴퓨터로 보내는 디지털 신호로 ^[10]변환할 수 있는 전자 장치가 포함되어 있습니다."태블릿의 각 지점이 화면의 한 지점을 나타내므로 마우스와는 다릅니다.

스타일러스

스타일러스는 컴퓨터 화면, 모바일 장치 또는 그래픽 태블릿에 명령을 입력하는 데 사용되는 작은 펜 모양의 도구입니다.

스타일러스는 정확한 입력이 필요한 개인 디지털 어시스턴트, 스마트폰 및 닌텐도 DS와 같은 일부 휴대용 게임 시스템을 위한 주요 입력 장치이지만, 정전식 터치 스크린이 있는 멀티 터치 손가락 입력 장치가 스마트폰 시장에서 스타일러스로 구동되는 장치보다 더 인기 있게 되었다.

터치패드

터치패드 또는 트랙패드는 손가락 접촉을 감지할 수 있는 평평한 표면입니다.이것은 노트북 컴퓨터에서 일반적으로 사용되는 고정식 포인팅 장치입니다.일반적으로 터치패드와 함께 적어도 하나의 물리적 버튼이 제공되지만 사용자는 패드를 두드려 마우스 클릭을 생성할 수도 있습니다.고급 기능에는 압력 감도와 손가락을 가장자리를 따라 스크롤하는 것과 같은 특별한 제스처가 포함됩니다.

2층 전극 그리드를 사용하여 손가락의 움직임을 측정합니다.한 층에는 수직 이동을 처리하는 수직 전극 스트립이 있고 다른 층에는 수평 ^[11]이동을 처리하는 수평 전극 스트립이 있습니다.

터치스크린

터치스크린은 TV 모니터 또는 노트북 컴퓨터의 시스템 LCD 모니터 화면에 내장된 장치입니다.사용자는 손가락이나 도움말 도구를 사용하여 화면에 표시된 항목을 물리적으로 눌러 장치와 상호 작용합니다.

터치 감지에 몇 가지 기술을 사용할 수 있습니다.저항성 및 정전식 터치스크린은 유리에 도전성 재료를 내장하고 전류 변화를 측정하여 터치 위치를 검출합니다.적외선 컨트롤러는 모니터 화면 자체를 둘러싼 프레임에 삽입된 적외선 빔의 그리드를 투영하여 물체가 빔을 차단하는 위치를 탐지합니다.

최신 터치스크린은 스타일러스 포인팅 장치와 함께 사용할 수 있는 반면 적외선으로 구동되는 터치스크린은 물리적 터치가 필요하지 않고 실제 화면과 최소 거리에서의 손과 손가락의 움직임만 인식합니다.

터치스크린은 Palm, Inc. 하드웨어 제조업체에서 판매하는 팜탑 컴퓨터, 일부 고급 노트북 컴퓨터, HTC 또는 Apple. iPhone과 같은 모바일 스마트폰 및 Symbian, Palm OS, Mac OS X 및 Microsoft Windows에 표준 터치스크린 장치 드라이버가 출시되면서 인기를 끌고 있습니다.operating systems.

압력 추적 포인팅 장치

등축 조이스틱

3D 조이스틱과 달리 스틱 자체는 움직이지 않거나 거의 움직이지 않으며 장치 섀시에 장착됩니다.포인터를 움직이기 위해서는 스틱에 힘을 가해야 합니다.일반적으로 노트북 키보드의 G 키와 H 키 사이에 있는 것이 대표자는 "G" 키와 "H" 키 사이에 있습니다.TrackPoint를 누르면 커서가 디스플레이에서 ^[12]이동합니다.

기타 디바이스

• 라이트 펜은 터치 스크린과 유사한 장치이지만 손가락 대신 특수 감광 펜을 사용하여 보다 정확한 화면 입력을 가능하게 합니다.라이트 펜의 끝이 스크린에 접촉하면, 그 점의 픽셀의 좌표를 포함한 신호를 컴퓨터에 반송합니다.컴퓨터 화면에 그림을 그리거나 메뉴를 선택하는 데 사용할 수 있으며, CRT 디스플레이와 함께 작동하므로 특별한 터치 스크린이 필요하지 않습니다.
• 라이트건
• 팜 마우스– 손바닥에 쥐고 2개의 버튼만으로 조작할 수 있습니다.화면을 가로지르는 움직임은 깃털 터치와 일치하며, 압력을 가하면 이동 속도가 향상됩니다.
• 풋마우스(때로는 두더지라고도 함) - 손이나 머리를 사용하지 않거나 사용할 수 없는 사용자를 위한 마우스 변형. 대신 풋클릭 기능을 제공합니다.
• 마우스와 유사한 퍽은 장치의 속도를 추적하지 않고 장치의 점의 절대 위치를 추적합니다(일반적으로 퍽의 상단에서 돌출된 투명한 플라스틱 탭에 그려진 십자선 세트).퍽은 보통 CAD/CAM/CAE 작업에서 트레이스에 사용되며 대형 그래픽 태블릿의 액세서리로 사용됩니다.
• 시선 추적 장치 – 사용자의 망막 움직임에 의해 제어되는 마우스로 터치 없이 커서 조작 가능
• 핑거마우스– 2개의 손가락만으로 조작할 수 있는 초소형 마우스.사용자는 임의의 위치에서 조작할 수 있습니다.
• 자이로스코프 마우스– 자이로스코프는 마우스가 공기를 통해 이동할 때 움직임을 감지합니다.일반 마우스가 들어갈 공간이 없거나 서서 명령을 내려야 할 때 사용자는 자이로스코프 마우스를 조작할 수 있습니다.이 입력 디바이스는 클리닝이 필요 없고, 많은 추가 버튼이 있습니다.실제로 일부 노트북에는 LCD 화면이 내장된 자이로스코프 마우스와 유사하거나 리모컨이 2개 포함되어 있습니다.
• 스티어링 휠 – 1D 포인팅 장치로 생각할 수 있습니다. 게임 컨트롤러 기사의 스티어링 휠 섹션도 참조하십시오.
• 패들 – 다른 1D 포인팅 장치
• 조그 다이얼 – 다른 1D 포인팅 디바이스
• 요크(항공기)
• 일부 고자유도 입력 장치
• 3Dconnexion – 6도 컨트롤러
• 개별 포인팅 디바이스
• 방향 패드– 매우 심플한 키보드
• 댄스패드– 공간 내 총체적인 위치를 발로 가리킬 때 사용
• 비누 마우스 – 기존 무선 광학 마우스 기술을 기반으로 한 핸드헬드 위치 기반 포인팅 디바이스
• 레이저 펜 – 프레젠테이션에서 포인팅 디바이스로 사용할 수 있습니다.

레퍼런스