Natural User Interfaces (NUI) are system interfaces that aim to make the human-computer interaction more “natural”. Both academic and industry sectors have developed for years new ways to interact with the machines. With the development of these interaction techniques to support more and more complex communication actions between a human and a machine new challenges arise. In this work the theory part describe the challenges of developing NUI from the perspective of developers and designers of those systems and also discusses methods of evaluating the system under development. In addition for the aim of the thesis a prototype video game have been developed in which three different interaction methods have been encapsulated. The goal of the prototype was to explore possible NUI that can be used in 2.5D spaces. The interaction techniques that have been developed are evaluated by a small group of users using a questionnaire and the results are presented at the end of this document.

Natural user interfaces, including verbal vocal interactions like speech processing, are ubiquitous and commonly used in both industry and academic settings. However, this field is limited by the speech and language components. Non-verbal vocal interaction (NVVI) provides further opportunities for people to use their vocals as an input modality. Despite the many possibilities of NVVI input modalities, such as whistling, humming, and tongue clicking, the field is niche and literature is few and far between. This work attempts to address these gaps, as well as the small sample sizes of performed studies of prior work. The problem definition is defined as to perform a large-scale study exploring a pitch-based NVVI modality that uses a relative pitch interaction technique to offer a continuous mode of one-dimensional interaction. A user study is outlined and performed via an ecosystem comprising of Amazon Mechanical Turk for recruitment and study access, a modularized study website, and a secure server that stores the study results, tasks users with controlling a slider with the NVVI technique by humming and whistling, in addition to using the computer mouse to perform these tasks as a baseline. In total, 72 participants' results are considered for analysis. Results show that the pitch based NVVI technique used in this study does not follow Fitts' Law, is not as performant as the computer mouse, humming is a more performant modality with the NVVI technique than whistling, and that participants experienced a significantly higher task workload using the NVVI technique than the computer mouse. Using the results of this study and from reviewed literature, an NVVI framework is developed and implemented as a contribution of this work. / Master of Science

Navigering i virtuella 3D-miljöer har varit möjligt i många år och sker vanligtvis i samband med till exempel spel och 3D-modellering. Till en persondator används nästan alltid en datormus och ett tangentbord. Musen har visats vara lätthanterlig vid rotering av vyn och kommer inte att vara fokuset i studien. Tangentbordet däremot, som styr vyns position, skulle möjligtvis kunna bytas ut mot något bättre. Vanligtvis används tangenterna W, A, S, och D för förflyttningar, och sedan behövs två tangenter till om det ska vara möjligt att ”flyga” upp och ner. Sex olika tangenter för att styra förflyttningen i tre dimensioner kan vara svårt att lära sig. Trots att vana användare kan hantera det bra, skulle ett mer naturligt sätt att styra på kunna vara enklare för nybörjare, och kanske också för de erfarna. Det begränsade antalet tangenter som används tillåter inte heller finjustering av riktningen. Studien föreslår en alternativ form av 3D-navigering där användaren styr med sitt finger. En Leap Motion kamera ligger på bordet under för att mäta fingrets position, och översätter det till en vektor som kontrollerar vyns hastighet och riktning. Detta är tänkt att vara ett mer naturligt sätt att styra på, då människor har så bra kontroll över sin egen kropp. Utöver det kan även hastigheten justeras genom att dra fingret längre eller kortare sträckor. Vid styrning med tangentbord är justering av hastigheten inte möjligt; undantaget är om användaren kan hålla ner en tangent för att springa, vilket gör att det finns två val av hastigheter. Fingerstyrningen testades och jämfördes direkt mot tangentbordet i ett antal olika experiment. Testerna visar att det går snabbare när tangentbordet används, och ge-nerellt sker färre misstag. När fingerstyrningen används så blir färdsträckorna ofta kortare, speciellt när det krävs mer precision, dock kan detta bero på den lägre has-tigheten som deltagarna hade när de använde fingret. En inmatningsmetod testades bara sju gånger. Under denna period blev fingerstyrningen betydligt snabbare mellan varje försök jämfört med tangentbordet, därför finns anledning att tro att fingerstyr-ningen kommer att förbättras med mer träning. För att få pålitliga resultat skulle en längre studie behöva utföras där deltagarna verkligen hinner lära sig att styra med fingret. Författaren har under utvecklingen av fingerstyrningen blivit snabbare med den än med tangentbordet. Detta är en ytterligare indikation på att det finns potential hos fingerstyrningen som deltagarna aldrig hann uppnå i denna preliminära studie, och att ytterligare experiment krävs.

[EN] Considering the importance of games and new technologies for learning, in this thesis, two different systems that use Natural User Interfaces (NUI) for learning about a period of history were designed and developed. One of these systems uses autostereoscopic visualization, which lets the children see themselves as a background in the game, and that renders the elements with 3D sensation without the need for wearing special glasses or other devices. The other system uses frontal projection over a large-size tabletop display for visualization. The two systems have been developed from scratch. A total of five studies were carried out to determine the efficacy of games with NUI interaction with regard to acquiring knowledge, ease of use, satisfaction, fun and engagement, and their influence on children. In the first study, a comparison of the autostereoscopic system with the frontal projected system was carried out. 162 children from 8 to 11 years old participated in the study. We observed that the different characteristics of the systems did not influence the children's acquired knowledge, engagement, or satisfaction; we also observed that the systems are specially suitable for boys and older children (9-11 years old). The children had the depth perception with the autostereoscopic system. The children considered the two systems easy to use. However, they found the frontal projection to be easier to use. A second study was performed to determine the mode in which the children learn more about the topic of the game. The two modes were the collaborative mode, where the children played with the game in pairs; and the individual mode, where the children played with the game solo. 46 children from 7 to 10 years old participated in this study. We observed that there were statistically significant differences between playing with the game in the two modes. The children who played with the game in pairs in the collaborative mode got better knowledge scores than children who played with the game individually. A third study comparing traditional learning with a collaborative learning method (in pairs and in large groups) using the game was carried out. 100 children from 8 to 10 years old participated in this study. The results are in line with the second study. The children obtained higher score when collaborated in large groups or in pairs than attending to a traditional class. There were no statistically significant differences between playing in large groups and playing in pairs. For personalized learning, a Free Learning Itinerary has been included, where the children can decide how to direct the flow of their own learning process. For comparison, a Linear Learning Itinerary has also been included, where the children follow a determined learning flow. A fourth study to compare the two different learning itineraries was carried out. 29 children from 8 to 9 years old participated in this fourth study. The results showed that there were no statistically significant differences between the two learning itineraries. Regarding the online formative assessment and multiple-choice questions, there is usually a question and several possible answers in questionnaires of this kind in which the student must select only one answer. It is very common for the answers to be just text. However, images could also be used. We have carried out a fifth study to determine if an added image that represents/defines an object helps the children to choose the correct answer. 94 children from 7 to 8 years old participated in the study. The children who filled out the questionnaires with imaged obtained higher score than the children who filled out the text-only questionnaire. No statistically significant differences were found between the two questionnaire types with images. The results from the studies suggest that games of this kind could be appropriate educational games, and that autostereoscopy is a technology to exploit in their development. / [ES] Teniendo en cuenta la importancia de los juegos y las nuevas tecnologías en el aprendizaje, en esta tesis se han diseñado y desarrollado dos sistemas diferentes que utilizan interfaces de usuario naturales (NUI) para aprender los periodos de la historia. Uno de estos sistemas utiliza visión autoestereoscópica, la cual permite a los niños verse a ellos mismos dentro del juego y muestra los elementos del juego en 3D sin necesidad de llevar gafas especiales u otros dispositivos. El otro sistema utiliza proyección frontal como método de visualización. Los dos sistemas han sido desarrollados desde cero. Se han llevado a cabo un total de cinco estudios para determinar la eficacia de los juegos con NUI en cuanto al aprendizaje, facilidad de uso, satisfacción, diversión y su influencia en los niños. En el primer estudio, se ha comparado el sistema autoestereoscópico con el sistema de proyección frontal. Un total de 162 niños de 8 a 11 años han participado en este estudio. Observamos que las diferentes características de los sistemas no han influido en el aprendizaje, en la usabilidad o en la satisfacción; también observamos que los sistemas son especialmente apropiados para chicos y niños mayores (de 9 a 11 años). Los niños tienen percepción de profundidad con el sistema autoestereoscópico. Los niños consideraron los dos sistemas fáciles de usar. Sin embargo, encontraron el sistema de proyección frontal más fácil de usar. En el segundo estudio, se determina el modo con el que los niños pueden aprender en mayor medida el tema del juego. Los dos modos comparados han sido el modo colaborativo, en el que los niños jugaban por parejas; y el modo individual, en el que los niños jugaban solos. 46 niños de 7 a 10 años han participado en este estudio. Observamos que existen diferencias estadísticas significativas entre jugar al juego de un modo o de otro. Los niños que jugaron al juego en parejas en el modo colaborativo obtuvieron un mejor resultado que los niños que jugaron al juego en el modo individual. El tercer estudio compara el aprendizaje tradicional con el aprendizaje colaborativo (en parejas y en grupos grandes) utilizando el juego desarrollado. 100 niños de 8 a 10 años han participado en este estudio. Los resultados son similares al segundo estudio. Los niños obtuvieron una mejor puntuación jugando en colaboración que en el método tradicional en clase. No hubo diferencias estadísticas significativas entre jugar en grupos grandes y jugar en parejas. Teniendo en cuenta el aprendizaje personalizado se ha incluido un itinerario libre de aprendizaje, en el cual los niños pueden elegir cómo quieren dirigir su propio proceso de aprendizaje. A modo de comparación, se ha incluido también un itinerario lineal de aprendizaje, donde los niños siguen un flujo predeterminado. En este cuarto estudio han participado 29 niños de 8 a 9 años. Los resultados han mostrado que no hubo diferencias estadísticas significativas entre los dos itinerarios de aprendizaje. En cuanto a la evaluación online con preguntas de test, normalmente, hay una pregunta y varias opciones de respuesta, donde se debe seleccionar solo una de ellas. Es muy común que la respuesta esté formada únicamente por texto. Sin embargo, también se pueden utilizar imágenes. En este quinto estudio se ha llevado a cabo una comparación para determinar si las imágenes que representan las respuestas son de ayuda para elegir la correcta. 94 niños de 7 a 8 años han participado en este estudio. Los niños que rellenaron los cuestionarios con imágenes obtuvieron una mejor puntuación que los niños que rellenaron los cuestionarios en los que solo había texto. No se encontraron diferencias estadísticas significativas entre los dos tipos de cuestionarios con imágenes. Los resultados de estos estudios sugieren que los juegos de este tipo podrían ser apropiados para utilizarlos como juegos educativos, y que la autoestereoscopía es una te / [CA] Tenint en compte la importància dels jocs i les noves tecnologies en l'aprenentatge, en aquesta tesi s'han dissenyat i desenvolupat dos sistemes diferents que utilitzen interfícies naturals d'usuari per aprendre els períodes de la història. Un d'aquests sistemes utilitza visió autoestereoscòpica, la qual permet als xiquets veure's a ells mateixos dins del joc i mostra els elements del joc en 3D sense necessitat de portar ulleres especials o altres dispositius. L'altre sistema utilitza projecció frontal com a mètode de visualització. Els dos sistemes han sigut desenvolupats des de zero. S'han dut a terme un total de cinc estudis per a determinar l'eficàcia dels jocs amb interfícies d'usuari naturals quant a l'aprenentatge, facilitat d'ús, satisfacció, diversió i la seua influència en els xiquets. En el primer estudi, s'ha comparat el sistema autoestereoscòpic amb el sistema de projecció frontal. 162 xiquets de 8 a 11 anys han participat en aquest estudi. Pels resultats, observem que les diferents característiques dels sistemes no han influït en l'aprenentatge, en la usabilitat o en la satisfacció; també observem que els sistemes són especialment apropiats per a xics i xiquets majors (de 9 a 11 anys). Els xiquets tenen percepció de profunditat amb el sistema autoestereoscòpic. Els xiquets van considerar els dos sistemes fàcils d'usar. No obstant açò, van trobar el sistema de projecció frontal més fàcil d'usar. En el segon estudi es determina la manera amb el qual els xiquets poden aprendre en major mesura el tema del joc. Les dues maneres comparades han sigut la manera col·laborativa, en la qual els xiquets jugaven per parelles; i la manera individual, en la qual els xiquets jugaven sols. 46 xiquets de 7 a 10 anys han participat en aquest estudi. Pels resultats, observem que existeixen diferències estadístiques significatives entre jugar al joc d'una manera o d'una altra. Els xiquets que van jugar al joc en parelles en la manera col·laborativa van obtindre un millor resultat que els xiquets que van jugar al joc en la manera individual. El tercer estudi compara l'aprenentatge tradicional amb l'aprenentatge col·laboratiu (en parelles i en grups grans). 100 xiquets de 8 a 10 anys ha participat en aquest estudi. Els resultats són similars al segon. Els xiquets van obtindre una millor puntuació jugant en col·laboració que en el mètode tradicional en classe. No va haver-hi diferències estadístiques significatives entre jugar en grups grans i jugar en parelles. Tenint en compte l'aprenentatge personalitzat s'ha inclòs un itinerari lliure d'aprenentatge, en el qual els xiquets poden triar com volen dirigir el seu propi procés d'aprenentatge. A manera de comparació, s'ha inclòs també un itinerari lineal d'aprenentatge, on els xiquets segueixen un flux predeterminat. En aquest quart estudi han participat 29 xiquets de 8 a 9 anys. Els resultats han mostrat que no va haver-hi diferències estadístiques significatives entre els dos itineraris d'aprenentatge. Quant a l'avaluació online amb preguntes de test, normalment, hi ha una pregunta i diverses opcions de resposta, on s'ha de seleccionar solament una d'elles. És molt comú que la resposta estiga formada únicament per text. No obstant açò, també es poden utilitzar imatges. En aquest cinquè estudi s'ha dut a terme una comparació per a determinar si les imatges que representen les respostes són d'ajuda per a triar la correcta. 94 xiquets de 7 a 8 anys han participat en aquest estudi. Els xiquets que van emplenar els qüestionaris amb imatges van obtindre una millor puntuació que els xiquets que van emplenar els qüestionaris en els quals solament hi havia text. No es van trobar diferències estadístiques significatives entre els dos tipus de qüestionaris amb imatges. Els resultats d'aquests estudis suggereixen que els jocs d'aquest tipus podrien ser apropiats per a utilitzar-los com a jocs educatius, i que l'autoestereoscòpia és / Martín San José, JF. (2015). USING NATURAL USER INTERFACES TO SUPPORT LEARNING ENVIRONMENTS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/55845

Despite the rapidly growing adoption of augmented reality (AR) applications, existing methods for interacting with AR content are rated poorly, with surveyors of the area calling for better means of interaction, while researchers strive to create more natural input methods, mainly focusing on gesture input. This thesis aims to contribute to the aforementioned efforts by recognizing that technologies for consumer-grade smartphone-based pose estimation have been rapidly improving in recent years and due to their increased accuracy may have untapped potential ready to be utilized for user input. To this end, a rudimentary system for pose based input is integrated into prototype applications, which are constructed with both pose based input and touch input in mind. In this work, pose, pose estimation, and posed based input refer to using the distance and orientation of the user (or more precisely, the distance and orientation of their device) in relation to the AR content. Using said prototypes within a user interaction study allowed the identification of user preferences which indicate the approaches that future efforts into utilizing pose for input in an AR context ought to adopt. By comparing questionnaire answers and logged positional data across four prototype scenarios, it can be clearly identified that to perceive pose input as intuitive, the AR experiences shouldn’t employ a scale which is so large that it requires substantial shifts in the position of the user, as opposed to merely shifts in the position of the user’s device.

Em computação ubíqua, existe a ideia de tornar o computador onipresente, \"invisível\", de modo a aproximar computadores e humanos. Com o avanço das tecnologias de hardware e de software, torna-se interessante investigar possibilidades inovadoras de interação com os computadores. Neste trabalho, exploramos novas formas de interação inspiradas nos atos de desenhar, agarrar e gesticular. Para testá-las, desenvolvemos novos algoritmos baseados em câmeras RGBD para detecção, classificação e rastreamento de objetos, o que permite a concepção de uma instalação interativa que utilize equipamentos portáteis e de baixo custo. Para avaliar as formas de interação propostas, desenvolvemos a Superfície Mágica, um sistema que transforma uma superfície comum (como uma parede ou uma mesa) num espaço interativo multi-toque. A Superfície Mágica identifica toques de dedos de mãos, de canetas coloridas e de um apagador, oferecendo também suporte a uma varinha mágica para interação 3D. A Superfície Mágica suporta a execução de aplicativos, permitindo que uma superfície comum se transforme numa área interativa para desenho, num explorador de mapas, num simulador 3D para navegação em ambientes virtuais, entre outras possibilidades. As áreas de aplicação do sistema vão desde a educação até a arte interativa e o entretenimento. A instalação do protótipo envolve: um sensor Microsoft Kinect, um projetor de vídeo e um computador pessoal. / Ubiquitous computing is a concept where computing is thought to be omnipresent, effectively \"invisible\", so that humans and computers are brought together in a seamless way. The progress of hardware and software technologies make it compelling to investigate innovative possibilities of interaction with computers. In this work, we explore novel ways of interaction that are inspired by the acts of drawing, grasping and gesturing. In order to test them, we have developed new RGBD camera-based algorithms for object detection, classification and tracking. This allows the conception of an interactive installation that uses portable and low cost equipment. In order to evaluate the proposed ways of interaction, we have developed the Magic Surface, a system that transforms a regular surface (such as a wall or a tabletop) into a multitouch interactive space. The Magic Surface detects touch of hand fingers, colored pens and eraser. It also supports the usage of a magic wand for 3D interaction. The Magic Surface can run applications, allowing the transformation of a regular surface into an interactive drawing area, a map explorer, a 3D simulator for navigation in virtual environments, among other possibilities. Areas of application range from education to interactive art and entertainment. The setup of our prototype includes: a Microsoft Kinect sensor, a video projector and a personal computer.

Em computação ubíqua, existe a ideia de tornar o computador onipresente, \"invisível\", de modo a aproximar computadores e humanos. Com o avanço das tecnologias de hardware e de software, torna-se interessante investigar possibilidades inovadoras de interação com os computadores. Neste trabalho, exploramos novas formas de interação inspiradas nos atos de desenhar, agarrar e gesticular. Para testá-las, desenvolvemos novos algoritmos baseados em câmeras RGBD para detecção, classificação e rastreamento de objetos, o que permite a concepção de uma instalação interativa que utilize equipamentos portáteis e de baixo custo. Para avaliar as formas de interação propostas, desenvolvemos a Superfície Mágica, um sistema que transforma uma superfície comum (como uma parede ou uma mesa) num espaço interativo multi-toque. A Superfície Mágica identifica toques de dedos de mãos, de canetas coloridas e de um apagador, oferecendo também suporte a uma varinha mágica para interação 3D. A Superfície Mágica suporta a execução de aplicativos, permitindo que uma superfície comum se transforme numa área interativa para desenho, num explorador de mapas, num simulador 3D para navegação em ambientes virtuais, entre outras possibilidades. As áreas de aplicação do sistema vão desde a educação até a arte interativa e o entretenimento. A instalação do protótipo envolve: um sensor Microsoft Kinect, um projetor de vídeo e um computador pessoal. / Ubiquitous computing is a concept where computing is thought to be omnipresent, effectively \"invisible\", so that humans and computers are brought together in a seamless way. The progress of hardware and software technologies make it compelling to investigate innovative possibilities of interaction with computers. In this work, we explore novel ways of interaction that are inspired by the acts of drawing, grasping and gesturing. In order to test them, we have developed new RGBD camera-based algorithms for object detection, classification and tracking. This allows the conception of an interactive installation that uses portable and low cost equipment. In order to evaluate the proposed ways of interaction, we have developed the Magic Surface, a system that transforms a regular surface (such as a wall or a tabletop) into a multitouch interactive space. The Magic Surface detects touch of hand fingers, colored pens and eraser. It also supports the usage of a magic wand for 3D interaction. The Magic Surface can run applications, allowing the transformation of a regular surface into an interactive drawing area, a map explorer, a 3D simulator for navigation in virtual environments, among other possibilities. Areas of application range from education to interactive art and entertainment. The setup of our prototype includes: a Microsoft Kinect sensor, a video projector and a personal computer.

Mit dem Aufkommen natürlicher Benutzerschnittstellen zum Erreichen einer möglichst intuitiven Interaktion mit Computern wird auch über die Bedeutung der Gestaltungsaspekte LOOK und FEEL der darzustellenden Benutzeroberflächen neu verhandelt. Dies bedeutet für den Entwurf und die Entwicklung neuer Anwendungen, die bisherigen Vorgehensmodelle, Werkzeuge und Interaktionen zu überdenken und hinsichtlich der neuen Herausforderungen zu überprüfen. Als Leitmotiv der vorliegenden Arbeit dient der Ansatz: Ähnliches wird durch Ähnliches entwickelt, der sich am Beispielfall der Multi-Touch-Technologie konkret mit dem Forschungsraum der natürlichen Benutzerschnittstellen auseinandersetzt. Anhand der drei aufeinander aufbauenden Aspekte Modell, Werkzeug und Interaktion wird die besondere Stellung des FEELs betont und diskutiert. Die Arbeit konzentriert sich dabei besonders auf die Phase des Prototypings, in der neue Ideen entworfen und später (weiter-) entwickelt werden. Die Arbeit nähert sich dabei dem Thema schrittweise an, vom Abstrakten hin zum Konkreten. Hierzu wird zunächst ein neu entwickeltes Vorgehensmodell vorgestellt, um auf die Besonderheiten des FEELs im Entwicklungsprozess natürlicher Benutzerschnittstellen eingehen zu können. Das Modell verbindet Ansätze agiler und klassischer Modelle, wobei die Iteration und die Entwicklung von Prototypen eine besondere Stellung einnehmen. Ausgehend vom neu vorgestellten Modell werden zwei Einsatzbereiche abgeleitet, die entsprechend des Leitmotivs der Arbeit mit zu konzipierenden Multi-Touch-Werkzeugen besetzt werden. Dabei wird besonderer Wert darauf gelegt, den Entwickler in die Rolle des Nutzers zu versetzen, indem die beiden Aktivitäten Umsetzung und Evaluation am selben Gerät stattfinden und fließend ineinander übergehen. Während das für den Entwurf erstellte Konzept TIQUID die Nachbildung von Verhalten und Abhängigkeiten mittels gestengesteuerter Animation ermöglicht, stellt das Konzept LIQUID dem Entwickler eine visuelle Programmiersprache zur Umsetzung des FEELs zur Verfügung. Die Bewertungen der beiden Werkzeuge erfolgte durch drei unabhängige Anwendungstests, welche die Einordnung im Entwicklungsprozess, den Vergleich mit alternativen Werkzeugen sowie die bevorzugte Interaktionsart untersuchten. Die Resultate der Evaluationen zeigen, dass die vorab gesteckten Zielstellungen einer einfachen Verwendung, der schnellen und umgehenden Darstellung des FEELs sowie die gute Bedienbarkeit mittels der Multi-Touch-Eingabe erfüllt und übertroffen werden konnten. Den Abschluss der Arbeit bildet die konkrete Auseinandersetzung mit der Multi-Touch-Interaktion, die für Entwickler und Nutzer die Schnittstelle zum FEEL der Anwendung ist. Die bisher auf die mittels Berührung beschränkte Interaktion mit dem Multi-Touch-Gerät wird im letzten Abschnitt der Arbeit mit Hilfe eines neuartigen Ansatzes um einen räumlichen Aspekt erweitert. Aus dieser Position heraus ergeben sich weitere Sichtweisen, die einen neuen Aspekt zum Verständnis von nutzerorientierten Aktivitäten beitragen. Diese, anhand einer technischen Umsetzung erprobte Vision neuer Interaktionskonzepte dient als Ansporn und Ausgangspunkt zur zukünftigen Erweiterung des zuvor entwickelten Vorgehensmodells und der konzipierten Werkzeuge. Der mit dieser Arbeit erreichte Stand bietet einen gesicherten Ausgangspunkt für die weitere Untersuchung des Fachgebietes natürlicher Benutzerschnittstellen. Neben zahlreichen Ansätzen, die zur vertiefenden Erforschung motivieren, bietet die Arbeit mit den sehr konkreten Umsetzungen TIQUID und LIQUID sowie der Erweiterung des Interaktionsraumes Schnittstellen an, um die erzielten Forschungsergebnisse in die Praxis zu übertragen. Eine fortführende Untersuchung des Forschungsraumes mit Hilfe alternativer Ansätze ist dabei ebenso denkbar wie der Einsatz einer zu Multi-Touch alternativen Eingabetechnologie.

It has been shown that representing data with the right visualization increases the understanding of qualitative and quantitative information encoded in documents. However, current tools for generating such visualizations involve the use of traditional WIMP techniques, which perhaps makes free interaction and direct manipulation of the content harder. In this thesis, we present a pen-based prototype for data visualization using 10 different types of bar based charts. The prototype lets users sketch a chart and interact with the information once the drawing is identified. The prototype's user interface consists of an area to sketch and touch based elements that will be displayed depending on the context and nature of the outline. Brainstorming and live presentations can benefit from the prototype due to the ability to visualize and manipulate data in real time. We also perform a short, informal user study to measure effectiveness of the tool while recognizing sketches and users acceptance while interacting with the system. Results show SketChart strengths and weaknesses and areas for improvement.

Tesis por compendio / El estudio de la interacción de los animales con la tecnología y el desarrollo de sistemas tecnológicos centrados en el animal está ganando cada vez más atención desde la aparición del área de Animal Computer Interaction (ACI). ACI persigue mejorar el bienestar de los animales en diferentes entornos a través del desarrollo de tecnología adecuada para ellos siguiendo un enfoque centrado en el animal. Entre las líneas de investigación que ACI está explorando, ha habido bastante interés en la interacción de los animales con la tecnología basada en el juego. Las actividades de juego tecnológicas tienen el potencial de proveer estimulación mental y física a los animales en diferentes contextos, pudiendo ayudar a mejorar su bienestar. Mientras nos embarcamos en la era de la Internet de las Cosas, las actividades de juego tecnológicas actuales para animales todavía no han explorado el desarrollo de soluciones pervasivas que podrían proveerles de más adaptación a sus preferencias a la vez que ofrecer estímulos tecnológicos más variados. En su lugar, estas actividades están normalmente basadas en interacciones digitales en lugar de explorar dispositivos tangibles o aumentar las interacciones con otro tipo de estímulos. Además, estas actividades de juego están ya predefinidas y no cambian con el tiempo, y requieren que un humano provea el dispositivo o la tecnología al animal. Si los humanos pudiesen centrarse más en su participación como jugadores de un sistema interactivo para animales en lugar de estar pendientes de sujetar un dispositivo para el animal o de mantener el sistema ejecutándose, esto podría ayudar a crear lazos más fuertes entre especies y promover mejores relaciones con los animales. Asimismo, la estimulación mental y física de los animales son aspectos importantes que podrían fomentarse si los sistemas de juego diseñados para ellos pudieran ofrecer un variado rango de respuestas, adaptarse a los comportamientos del animal y evitar que se acostumbre al sistema y pierda el interés. Por tanto, esta tesis propone el diseño y desarrollo de entornos tecnológicos de juego basados en Interfaces Naturales de Usuario que puedan adaptarse y reaccionar a las interacciones naturales de los animales. Estos entornos pervasivos permitirían a los animales jugar por si mismos o con una persona, ofreciendo actividades de juego más dinámicas y atractivas capaces de adaptarse con el tiempo. / L'estudi de la interacció dels animals amb la tecnologia i el desenvolupament de sistemes tecnològics centrats en l'animal està guanyant cada vegada més atenció des de l'aparició de l'àrea d'Animal Computer Interaction (ACI) . ACI persegueix millorar el benestar dels animals en diferents entorns a través del desenvolupament de tecnologia adequada per a ells amb un enfocament centrat en l'animal. Entre totes les línies d'investigació que ACI està explorant, hi ha hagut prou interès en la interacció dels animals amb la tecnologia basada en el joc. Les activitats de joc tecnològiques tenen el potencial de proveir estimulació mental i física als animals en diferents contextos, podent ajudar a millorar el seu benestar. Mentre ens embarquem en l'era de la Internet de les Coses, les activitats de joc tecnològiques actuals per a animals encara no han explorat el desenvolupament de solucions pervasives que podrien proveir-los de més adaptació a les seues preferències al mateix temps que oferir estímuls tecnològics més variats. En el seu lloc, estes activitats estan normalment basades en interaccions digitals en compte d'explorar dispositius tangibles o augmentar les interaccions amb estímuls de diferent tipus. A més, aquestes activitats de joc estan ja predefinides i no canvien amb el temps, mentre requereixen que un humà proveïsca el dispositiu o la tecnologia a l'animal. Si els humans pogueren centrar-se més en la seua participació com a jugadors actius d'un sistema interactiu per a animals en compte d'estar pendents de subjectar un dispositiu per a l'animal o de mantenir el sistema executant-se, açò podria ajudar a crear llaços més forts entre espècies i promoure millors relacions amb els animals. Així mateix, l'estimulació mental i física dels animals són aspectes importants que podrien fomentar-se si els sistemes de joc dissenyats per a ells pogueren oferir un rang variat de respostes, adaptar-se als comportaments de l'animal i evitar que aquest s'acostume al sistema i perda l'interès. Per tant, esta tesi proposa el disseny i desenvolupament d'entorns tecnològics de joc basats en Interfícies Naturals d'Usuari que puguen adaptar-se i reaccionar a les interaccions naturals dels animals. Aquestos escenaris pervasius podrien permetre als animals jugar per si mateixos o amb una persona, oferint activitats de joc més dinàmiques i atractives que siguen capaces d'adaptar-se amb el temps. / The study of animals' interactions with technology and the development of animal-centered technological systems is gaining attention since the emergence of the research area of Animal Computer Interaction (ACI). ACI aims to improve animals' welfare and wellbeing in several scenarios by developing suitable technology for the animal following an animal-centered approach. Among all the research lines ACI is exploring, there has been significant interest in animals' playful interactions with technology. Technologically mediated playful activities have the potential to provide mental and physical stimulation for animals in different environmental contexts, which could in turn help to improve their wellbeing. As we embark in the era of the Internet of Things, current technological playful activities for animals have not yet explored the development of pervasive solutions that could provide animals with more adaptation to their preferences as well as offering varied technological stimuli. Instead, playful technology for animals is usually based on digital interactions rather than exploring tangible devices or augmenting the interactions with different stimuli. In addition, these playful activities are already predefined and do not change over time, while they require that a human has to be the one providing the device or technology to the animal. If humans could focus more on their participation as active players of an interactive system aimed for animals instead of being concerned about holding a device for the animal or keep the system running, this might help to create stronger bonds between species and foster better relationships with animals. Moreover, animals' mental and physical stimulation are important aspects that could be fostered if the playful systems designed for animals could offer a varied range of outputs, be tailored to the animal's behaviors and prevented the animal to get used to the system and lose interest. Therefore, this thesis proposes the design and development of technological playful environments based on Natural User Interfaces that could adapt and react to the animals' natural interactions. These pervasive scenarios would allow animals to play by themselves or with a human, providing more engaging and dynamic playful activities that are capable of adapting over time. / Pons Tomás, P. (2018). Towards Intelligent Playful Environments for Animals based on Natural User Interfaces [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/113075 / Compendio