Väitös

Antti Sand: Ultraääni tuo kosketuksen kontaktittomiin käyttöliittymiin

Antti Sand
FM Antti Sand tarkastelee väitöskirjassaan tuntopalautteen lisäämistä epätyypillisiin näyttölaitteisiin ilman kautta ja paikallisesti. Tutkimuksessa esimerkiksi virtuaalisilmikoilla esitettyjä virtuaalisia kappaleita voi tunnustella käsin kuin ne olisivat oikeasti olemassa. Ilman yli tuotettavat kosketusaistimukset muuttavat myös sumunäytöt läpikäveltäviksi kosketusnäytöiksi, mahdollistaen esimerkiksi hygieeniset ja turvalliset julkiset käyttöliittymät myös pandemioiden aikana.

VR-silmikot ja virtaavista partikkeleista, kuten sumusta, koostuvat näytöt voivat luoda ilmassa leijuvia käyttöliittymiä. Käsienseurannan avulla käyttäjät voivat tutkia virtuaalimaailmoja ja olla vuorovaikutuksessa virtuaalisten objektien kanssa. Ilman keinotekoisia kosketusaistimuksia virtuaaliset kappaleet eivät kuitenkaan tunnu oikeilta käden kulkiessa suoraan niiden läpi, mikä vähentää käyttökokemusta ja hämmentää.

Partikkelinäytöt voivat puolestaan olla kiinnostusta herättäviä läpikäveltäviä näyttöjä julkisiin tiloihin. Käsienseurannan ja keinotekoisten kosketusaistimusten kanssa niitä voidaan käyttää rikkoutumattomina kosketusnäyttöinä, jotka pysyvät automaattisesti puhtaina ja hygieenisinä.

Kosketusaistimuksia voidaan lisätä virtuaalisten objektien koskettamiseen samanlaisilla värinämoottoreilla, joita löytyy puhelimista, peliohjaimista ja älykelloista. Ne ovat koeteltuja ja halpoja ja niillä voidaan tuottaa melko voimakkaita palautteita. Niiden haittapuolena on kuitenkin se, että niiden tuottama tuntopalaute on sidottu tiettyyn pisteeseen iholla ja että ne saattavat rajoittaa käsien vapaata käyttöä.

Kosketusaistimuksia voidaan saada aikaan myös ilman kautta käyttämättä lainkaan puettavia laitteita. Yksi tavoista tällaiseen on akustinen paine. Kuuloalueen ylittäviä ultraäänipulsseja voidaan ajoittaa useista pienistä kaiuttimista siten, että niiden ääniaallot kohtaavat halutussa pisteessä niin suurella paineella, että se tuottaa kosketusaistimuksen. Näin voidaan tunnustella virtuaalisia asioita, vaikka kosketetaankin vain ilmaa.

— Teknologioina ilmassa leijuvat näytöt ja ilman yli annettavat kosketusaistimukset mahdollistavat myös uudenlaisen kokonaisvaltaisemman etäläsnäolon, jossa kosketus voi olla osana etäkommunikaatiota, Antti Sand avaa teknologian mahdollisuuksia.

Käytännöllisillä etäisyyksillä ääniaallot myös liikkuvat verrattain nopeasti. Tuntopalautepisteen sijaintia voidaan muuttaa liki välittömästi, jopa nopeammin, kuin tuntoaistimme kykenee havaitsemaan. Tämä mahdollistaa samanaikaisten kuvioiden ja muotojen tuntemisen vain yhtä nopeasti liikkuvaa pistettä käyttämällä. Sopiville etäisyyksille ja sopivan herkille kohdille ihoa ultraäänipalaute on hyvä vaihtoehto saada virtuaaliset objektit tuntumaan oikeilta.

— Kosketus on tärkeä osa ihmisten vuorovaikutusta ja myös vuorovaikutusta teknologian kanssa. Pandemioiden riskit tiedostava maailma voi arvostaa hygieenisiä kontaktittomia käyttöliittymiä. Väitöskirjassani tutkin näiden kahden yhdistämistä, Sand sanoo.

Antti Sand on kotoisin Tampereelta ja valmistunut filosofian maisteriksi Tampereen yliopistosta. Nykyisin hän asuu Kangasalla ja työskentelee Tampereen yliopiston informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnassa tutkijana sekä opettajana.

Filosofian maisteri Antti Sandin vuorovaikutteisen teknologian alaan kuuluva väitöskirja On Adding Haptic Feedback to Interaction with Unconventional Display Devices tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnassa perjantaina 26.2.2021 kello 12 alkaen. Vastaväittäjänä toimii professori Sriram Subramanian, University College London, Yhdistynyt kuningaskunta. Kustoksena toimii dosentti Ismo Rakkolainen Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnasta.

Väitöstilaisuutta voi seurata etäyhteydellä Teamsissä.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa
http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1861-1

Kuva: Helena Sand