포인팅 장치

3. 벅스턴의 분류 체계 (Buxton's Taxonomy)

빌 벅스턴이 제시한 포인팅 장치 분류는 차원 수(열)와 감지 속성(행)을 기준으로 한다. 기계적 매개체(M)인 스타일러스와 터치스크린(T)을 구분하며, 인간 감각계 기반의 연속적 수동 입력 장치를 다룬다. 작동 방식이 유사한 운동 제어를 사용하는 장치들은 하위 열에 분류된다. 이 표는 빌 벅스턴의 "입력 분류" 원본 그래픽을 바탕으로 한다.^[2]

벅스턴의 3상태 모델에 대한 자세한 설명은 하위 섹션을 참고하면 된다.

3. 1. 벅스턴의 3상태 모델 (Buxton's Three-State-Model)

4. 피츠의 법칙 (Fitts' Law)

피츠의 법칙(Fitts's law^영어)은 인간-컴퓨터 상호 작용과 인체 공학에서 주로 사용되는 인간 움직임에 대한 예측 모델이다. 이 법칙은 대상 영역으로 빠르게 이동하는 데 필요한 시간은 대상까지의 거리와 대상의 너비 간의 비율에 따라 달라진다고 예측한다.^[4] 예를 들어 커서에서 멀리 떨어진 작은 버튼을 클릭하는 데는 커서 근처의 큰 버튼을 클릭하는 것보다 더 많은 시간이 필요하다는 것을 의미한다. 따라서 특정 대상에 대한 선택적 움직임에 필요한 속도를 일반적으로 예측할 수 있다.

이동 완료까지의 평균 시간은 다음 공식을 통해 계산할 수 있다.

: ''MT'' = ''a'' + ''b'' · log₂(2''D''/''W'')

• ''MT'': 이동 완료까지의 평균 시간
• ''a''와 ''b'': 입력 장치 선택에 따라 달라지는 상수 (일반적으로 회귀 분석을 통해 결정)
• ''D'': 시작 지점에서 목표 중심까지의 거리
• ''W'': 이동 축을 따라 측정된 목표의 너비 (최종 위치에서 허용되는 오차 허용 범위)

• '''대화형 요소''': 명령 버튼과 같은 대화형 요소는 더 크게 만들어 선택하기 쉽게 해야 한다.
• '''가장자리와 모서리''': 화면의 가장자리와 모서리는 커서가 고정되기 때문에 빠르게 접근할 수 있다.
• '''팝업 메뉴''': 사용자의 이동 시간을 줄이기 위해 대화형 요소 근처에 팝업 메뉴를 배치하여 즉시 선택할 수 있도록 지원해야 한다.
• '''선택 옵션''': 파이 메뉴는 드롭다운 메뉴에 비해 대상 버튼까지의 거리가 항상 같고 대상 영역이 더 커서 효율적이다.
• '''작업 표시줄''': 작업 표시줄 조작은 높은 정밀도를 요구하므로 더 많은 시간이 소요된다.

5. 제어-디스플레이 이득 (Control-Display Gain)

제어-디스플레이 이득(CD 이득)은 제어 공간에서의 움직임과 디스플레이 공간에서의 움직임 간의 비율을 나타낸다. 예를 들어, 하드웨어 마우스는 화면의 커서와 다른 속도나 거리로 움직일 수 있다. 이러한 움직임이 서로 다른 두 공간에서 발생하더라도, 측정 단위는 의미를 갖기 위해 동일해야 한다(예: 픽셀 대신 미터). CD 이득은 이 두 움직임의 스케일 팩터를 나타낸다.

:$CD\; gain\; =\; V\_\{Display\}/\; V\_\{Control\}$

CD 이득 설정은 대부분의 경우 조정 가능하다. 그러나 높은 이득과 낮은 이득 사이에는 상충 관계가 존재한다. 이득이 높으면 멀리 있는 대상에 쉽게 접근할 수 있지만, 이득이 낮으면 시간이 더 오래 걸린다. 높은 이득은 대상 선택을 어렵게 만드는 반면, 낮은 이득은 대상 선택을 용이하게 한다.^[6] 마이크로소프트, macOS, X 윈도 시스템은 사용자의 필요에 맞게 CD 이득을 조정하는 기능을 제공한다. 예를 들어, 사용자가 마우스를 빠르게 움직이면 CD 이득이 증가한다.^[7] (과거에는 "마우스 가속"이라고 불렸다.)

6. 일반적인 포인팅 장치

• 마우스: 수평 표면 위에서 밀어서 사용하는 작은 휴대용 장치이다. 일반적인 롤러볼 마우스는 볼을 사용하여 움직임을 생성하고, 광 마우스는 가시광선 또는 적외선을 사용하여 위치 변화를 감지한다.^[8] 미니 마우스는 노트북 컴퓨터와 함께 사용하기 위한 작은 마우스이다.^[8]
• 트랙볼: 사용자가 엄지, 손가락 또는 손바닥으로 공을 굴려 화면의 포인터를 움직이는 장치이다. CAD 워크스테이션에서 흔히 사용된다.^[9]
• 조이스틱: 스틱의 위치나 힘의 변화를 통해 포인터를 제어하는 장치이다. 등척성 조이스틱은 힘의 양을, 등거리 조이스틱은 스틱의 위치를 변화시켜 제어한다.
• 포인팅 스틱: 조이스틱처럼 사용되는 압력 감지 소형 돌기로, 일반적으로 노트북 키보드의 'G', 'H', 'B' 키 사이에 내장되어 있다.^[12]
• 그래픽 태블릿: 펜 또는 스타일러스로 제어되는 특수한 태블릿이다. 태블릿의 각 지점이 화면의 지점을 나타낸다.^[10]
• 스타일러스: 컴퓨터 모니터, 모바일 장치 또는 그래픽 태블릿에 명령을 입력하는 데 사용되는 작은 펜 모양의 도구이다. 개인 정보 단말기, 스마트폰, 휴대용 게임기 등에서 사용된다.
• 터치패드: 손가락의 접촉을 감지할 수 있는 평평한 표면으로, 노트북 컴퓨터에 일반적으로 사용된다. 전극 그리드를 사용하여 손가락 움직임을 측정한다.^[11]
• 터치스크린: 화면에 내장된 장치로, 손가락이나 보조 도구를 사용하여 화면에 표시된 항목을 눌러 상호 작용한다. 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식 등이 있다.
• Wii 리모컨: 닌텐도의 Wii 콘솔의 주 컨트롤러로, 모션 감지 기능을 통해 사용자가 화면의 항목과 상호 작용할 수 있게 해준다.
• 손가락 추적 장치: 화면과 접촉하지 않고 3D 공간 또는 표면 근처에서 손가락을 추적하는 장치이다. LM3LABS의 Ubiq'window와 AirStrike가 대표적이다.

7. 기타 포인팅 장치

• 라이트펜: 터치스크린과 유사하지만, 특수한 감광성 펜을 사용하여 더 정확한 화면 입력을 지원한다. 펜 끝이 화면에 닿으면 해당 지점의 픽셀 좌표를 컴퓨터로 보내 그림을 그리거나 메뉴를 선택하는 데 사용된다. CRT 디스플레이에서 작동하므로 특수 터치스크린이 필요하지 않다.^[13]
• 라이트건
• 팜 마우스: 손바닥에 쥐고 두 개의 버튼으로 조작하며, 가벼운 터치로 화면을 가로지르고 압력이 증가하면 이동 속도가 빨라진다.
• 푸트마우스: 손이나 머리를 사용할 수 없는 사람들을 위한 마우스 변형으로, 발로 클릭을 제공한다. '두더지'라고도 불린다.
• 퍽(Puck): 마우스와 유사하지만 상대적인 위치가 아닌 절대적인 위치 지정을 위해 설계되었다. 정밀한 위치 지정 및 추적을 위한 십자선이 있는 투명 플라스틱을 사용하며, CAD/CAM/CAE 작업에서 추적에 주로 사용된다.
• 시선 추적 장치: 사용자의 망막 움직임으로 커서를 제어하여 터치 없이 조작할 수 있다.
• 핑거 마우스: 두 개의 손가락으로만 제어되는 매우 작은 마우스이다.
• 자이로스코프 마우스: 자이로스코프가 공중에서 마우스의 움직임을 감지한다. 공간이 없거나 서 있는 동안 명령을 내려야 할 때 유용하며, 청소가 필요 없고 많은 추가 버튼을 가질 수 있다. TV로도 사용되는 일부 랩탑에는 LCD 화면이 내장된 리모컨과 유사한 자이로스코프 마우스가 제공되기도 한다.
• 스티어링 휠: 1차원 포인팅 장치로, 게임 컨트롤러의 스티어링 휠 섹션을 참조.
• 패들: 또 다른 1차원 포인팅 장치
• 조그 다이얼: 또 다른 1차원 포인팅 장치
• 요크
• 일부 고차원 자유도 입력 장치
• 3Dconnexion: 6자유도 컨트롤러
• 개별 포인팅 장치
• 방향 패드: 매우 간단한 키보드
• 댄스 패드: 발로 공간의 대략적인 위치를 가리키는 데 사용된다.
• 비누 마우스: 기존 무선 광학 마우스 기술을 기반으로 한 휴대용, 위치 기반 포인팅 장치
• 레이저 펜: 프리젠테이션에서 포인팅 장치로 사용할 수 있다.
• 위 리모트: 통칭 Wiimote라고도 하며, 닌텐도의 Wii 콘솔의 주 컨트롤러이다. 모션 감지 기능(가속도계와 광학 센서 기술 사용)으로 제스처 인식과 포인팅을 통해 사용자가 화면 항목과 상호 작용하고 조작할 수 있게 해준다.
• 손가락 추적 장치: 화면과 접촉하지 않고 3D 공간 또는 표면 근처에서 손가락을 추적한다. 스테레오 카메라, 비행 시간(Time-of-flight), 레이저와 같은 기술로 손가락을 삼각 측량한다. LM3LABS의 Ubiq'window와 AirStrike가 대표적인 예시이다.

참조

_[1] 논문 User performance in relation to 3D input device design 1998
_[2] 서적 Haptic Input
_[3] 웹사이트 A THREE-STATE MODEL OF GRAPHICAL INPUT https://www.dgp.toro[...]
_[4] 논문 The information capacity of the human motor system in controlling the amplitude of movement 1954
_[5] 웹사이트 Fitts's Law: The Importance of Size and Distance in UI Design https://www.interact[...] 2024-03-11
_[6] 논문 Optimality in human motor performance: Ideal control of rapid aimed movements. 1988
_[7] 학회자료 No more bricolage!: methods and tools to characterize, replicate and compare pointing transfer functions ACM 2011-10-16
_[8] 용어집 mouse
_[9] 용어집 tracker+ball
_[10] 웹사이트 What is Digitizing Tablet? https://www.webopedi[...] 1996-09-01
_[11] 용어집 touchpad
_[12] 웹사이트 An Isometric Joystick as a Pointing Device for Handheld Information Terminals https://www.yorku.ca[...] 1998-05-25
_[13] 웹사이트 2023-08-06
_[14] 웹사이트 point https://www.merriam-[...] メリアム＝ウェブスター 2023-08-06