Gelen bilgisayar bilimleri , 3D etkileşim belirtmek için kullanılır herhangi bir biçimde insan-makine etkileşimi kullanıcı içinde, gezinmek, hareket manipüle gerekir 3D alanında . Bu, 3B uzaydaki elementlerin fiziksel konumunun ilgili olduğu insan ve mekanik süreçler hakkında bilgidir.
Etkileşim için kullanılan 3B alan, gerçek fiziksel alan, bilgisayar simülasyonlu bir temsil veya ikisinin bir kombinasyonu olabilir. Girişler için gerçek alan kullanıldığında, kullanıcılar eylemleri gerçekleştirir veya kullanıcı eyleminin 3B konumunu algılayan bir giriş cihazı kullanarak makineye komutlar verir. Simüle edilmiş 3B sanal sahne, bir veya daha fazla çıktı aygıtı aracılığıyla gerçek ortama yansıtılır .
3D'nin başlangıcı, Morton Heilig'in Sensorama simülatörünü icat ettiği 1962 yılına kadar uzanır . Sanal bir ortam yaratmak için bir 3D video projeksiyonunun yanı sıra dokunsal, işitsel ve geri bildirim önerdi. Geliştirmenin bir sonraki aşaması, çalışmasının 1968'de tamamlanmasıydı . Demokles'in kılıcı olan bir Visiocasque'ı yarattı ve bu, 3 boyutlu bir sanal ortam görüntüsü üretiyor .
Teknolojinin mevcudiyeti ve aşırı yüksek maliyetler, 1980'lere kadar sanal ortamların geliştirilmesini ve uygulanmasını engelledi.Uygulamalar Amerika Birleşik Devletleri'ndeki askeri şirketlerle sınırlıydı. O zamandan beri, diğer araştırmalar ve teknolojik gelişmeler, eğitim ve eğlence gibi çeşitli alanlardaki uygulamalara yeni kapılar açtı.
3B etkileşimde kullanıcılar, 3B uzayda bilgisayar sistemleri ile bilgi alışverişinde bulunarak görevlerini yerine getirirler ve işlevlerini yerine getirirler. İnsanlar günlük olarak gerçek dünyada üç boyutta etkileşime girdiğinden, bu bir tür sezgisel etkileşimdir. Kullanıcıların gerçekleştirdiği görevler üç ana kategoride sınıflandırılmıştır: sanal uzayda nesneleri seçme ve manipüle etme, sistemde gezinme ve kontrol etme. Görevler, etkileşim teknikleri ve etkileşim cihazlarının kullanımı yoluyla sanal alanda gerçekleştirilebilir. 3B etkileşim teknikleri, destekledikleri görev grubuna göre sınıflandırılmıştır. Navigasyon görevlerini destekleyen teknikler, "navigasyon teknikleri" olarak sınıflandırılır. Nesnelerin seçilmesine ve işlenmesine izin veren teknikler, "seçim ve manipülasyon teknikleri" olarak adlandırılmaktadır. Son olarak, "sistem kontrol teknikleri", uygulamanın kendisinin kontrolü ile ilgilidir. Sistemin kullanılabilir ve etkili olması için teknikler ve etkileşim araçları arasında tutarlı ve etkili bir ilişki kurulmalıdır. 3B etkileşim ile ilişkili arayüzlere “3B arayüzler” denir. Diğer kullanıcı arabirimi türleri gibi, kullanıcılar ve sistem arasında iki yönlü iletişimi içerirler, ancak kullanıcıların 3B alanda eylemler gerçekleştirmelerine izin verirler. Giriş aygıtları, kullanıcıların sisteme talimat ve komutlar vermesini sağlarken, çıkış aygıtları, makinenin 3B ortamdan onlara bilgi sunmasına izin verir.
Kullanıcılar, sürükleyici bir sanal dünyayla meşgul olduklarında bir varlık hissi yaşarlar. Kullanıcıların bu 3B dünyayla etkileşime girmesine izin vermek, gerçek dünyada fiziksel nesnelerle bilgi alışverişinin nasıl yapıldığına dair doğal ve içsel bilgileri kullanmalarına olanak tanır. Doku, ses ve konuşmanın tümü 3B etkileşimi artırmak için kullanılabilir. Halihazırda, kullanıcılar hala 3B uzamsal görüntüleri yorumlamada ve etkileşimin nasıl gerçekleştiğini anlamada zorluk yaşıyor. Bu, insanların üç boyutlu bir dünyada hareket etmesinin doğal bir yolu olmasına rağmen, bu zorluk, gerçek ortamlarda bulunan birçok ipucunun sanal dünyada bulunmamasından kaynaklanmaktadır. Algı ve oklüzyon, insanlar tarafından kullanılan ana algısal ipuçlarıdır. Ek olarak, sanal uzaydaki sahneler üç boyutlu görünse de, yine de 2 boyutlu bir yüzeyde görüntüleniyorlar, bu nedenle derinlik algısında bazı tutarsızlıklar var olmaya devam edecek.
Kullanıcı arayüzleri kullanıcı ve enformasyon sistemleri arasında iletişim araçlarıdır. 3B arayüzler, sistemin durumunun 3B temsili için çevre birimleri (çıkış çevre birimleri) ve 3B kullanıcı girişi veya manipülasyonu için çevre birimleri (giriş çevre birimleri) içerir. 3B gösterimleri kullanmak, 3B etkileşim oluşturmak için yeterli değildir. Kullanıcılar ayrıca üç boyutlu eylemler gerçekleştirebilmelidir. Bu amaçla, bu tür etkileşimi desteklemek için özel giriş ve çıkış cihazları geliştirilmiştir. Bazıları, 3B fare gibi, 2B etkileşim için mevcut cihazlardan geliştirildi.
Giriş cihazı nesnelerle ve bilgisayar sistemine kumanda komutları göndermek için kullanılan araçlardır. Sundukları serbestlik dereceleri açısından farklılık gösterirler ve standart giriş cihazları, izleyiciler, kontrol cihazları, navigasyon ekipmanı ve hareket arayüzleri olarak kategorize edilebilirler.
Standart giriş aygıtları arasında klavyeler, kalemli tabletler, joystickler ve 2D fareler bulunur . Bununla birlikte, birçok çalışma, standart cihazların 3D etkileşim için uygunluğunu sorgulamıştır, ancak bu hala tartışma konusudur.
İzleyiciler, başın, ellerin veya vücudun hareketini algılar veya izler ve bu bilgileri bilgisayara gönderir. Bilgisayar daha sonra onu çevirir ve konumun ve yönelimin sanal dünyaya doğru bir şekilde yansıtılmasını sağlar. İzleme, doğru bir bakış açısı sunmak, kullanıcılara sunulan uzamsal ve ses bilgilerinin yanı sıra gerçekleştirebilecekleri görevleri veya işlevleri koordine etmek için önemlidir. 3D izleyiciler mekanik, manyetik, ultrasonik, optik, optik ve atalet hibritleri olabilir. İzleyici örnekleri, hareket izleyicileri, göz izleme sensörlerini ve veri eldivenlerini içerir .
Basit bir 2B fare, kullanıcının sanal 3B uzayda başka bir konuma hareket etmesine izin veriyorsa, bir navigasyon cihazı olarak kabul edilebilir. Koşu bandı ve bisiklet gibi navigasyon cihazları, insanların gerçek dünyada gezinmek için kullandığı doğal araçları kullanır. Ergometreler yürümeyi veya koşmayı simüle eder ve bisikletler veya benzer ekipmanlar araç yolculuğunu simüle eder. Navigasyon cihazları söz konusu olduğunda, makineye iletilen bilgiler, kullanıcının sanal alandaki konumu ve hareketlerine karşılık gelir.
Veri eldivenleri ve tulumlar, jest etkileşimine izin verir. Bunlar, sensörleri kullanarak bilgisayara el veya vücut pozisyonu ve hareketleri hakkında bilgi gönderir.
Çıkış cihazları, makinenin kullanıcıya bilgi veya geri bildirim sağlamasına olanak tanır. Görsel, işitsel ve dokunsal sunumları içerirler. Ekranlar, kullanıcılara 3 boyutlu görsel formda geri bildirim sağlar. Sanal gerçeklik kulaklıkları ve CAVE'ler , kullanıcının gerçek dünyayı değil yalnızca sanal dünyayı görebildiği tamamen sürükleyici görsel gösterim örnekleridir. Yarı sürükleyici ekranlar, kullanıcıların her ikisini de görmesini sağlar. İşitsel geri bildirim, kullanıcılara coğrafi ve mekansal bilgi sağlarken özellikle yararlıdır. Bir ekrana bir arka plan ses bileşeni eklemek, sisteme gerçekçilik katar. Dokunmatik ekran, etkileşime girdiğinde kullanıcıya dokunsal geri bildirim veya his gönderir.
3B etkileşim teknikleri, 3B uzayda farklı türde görevleri gerçekleştirmek için kullanılan yöntemlerdir. Teknikler destekledikleri görevlere göre sınıflandırılır.
Kullanıcılar sanal nesneleri işleyebilmelidir. Manipülasyon görevleri, bir nesneyi seçmeyi ve taşımayı içerir (döndürme dahil). Doğrudan manipülasyon en doğal tekniktir çünkü fiziksel nesnelerin elle manipülasyonu insanlar için sezgiseldir. Ancak, bu her zaman mümkün olmuyor. Sanal nesneleri seçebilen ve hareket ettirebilen sanal bir el de çalışır.
3D widget nesneler üzerinde denetimlerini koymak için kullanılabilir: genellikle denir Gizmos 3D ' ya manipülatörler (klasik bir örneğidir olanlar arasında Blender'da ]). Kullanıcılar bunları bir nesneyi taşımak, yeniden boyutlandırmak veya yeniden yönlendirmek (sırasıyla çevirmek, yakınlaştırmak veya döndürmek) için kullanabilir.
Diğer teknikler Go-Go tekniğini ve ışın izlemeyi içerir: bir nesneyi işaret etmek ve seçmek için sanal bir ışın kullanılır.
Bilgisayar, kullanıcıya konumları ve hareketleri hakkında bilgi sağlamalıdır. Gezinme görevlerinin iki bileşeni vardır. Yolculuk, mevcut konumdan istenilen noktaya hareket etmekten ibarettir. Oryantasyon, sanal ortamda bir seyahat hedefine ulaşmak için rota bulma ve oluşturma anlamına gelir.
Sistem modunu değiştirmek veya belirli özellikleri etkinleştirmek için uygulamaya komutlar vermeyi içeren görevler, bilgisayar sistem kontrolü kategorisine girer. Üç boyutlu sistem kontrol görevlerini destekleyen teknikler aşağıdaki gibi sınıflandırılır: