Interactive Games

Interactive Games

Thema: Entwerfen Sie ein Spiel mit Tablett und grafischem Peneinsatz. Prototypische Realisierung.

Tablett-PCs
Anwendungen für den Tablett-PC
Digitizer
Fazit zum Tablett-PC
Entwicklungsumgebung
MysticalInk
Fazit zum Prototypen des Spiels
Ausblick
Downloadbereich
Literatur und Quellen

Gruppe:

Abstract

In diesem Projekt wurde prototypisch ein Spiel, für einen Tablett-PC mit grafischem Stifteinsatz, entwickelt. Dafür sollten die verschiedenen Möglichkeiten, die der Einsatz eines Stiftes bietet, ausgenutzt werden. Diese Website stellt nur einen Teil der Ausarbeitung dieses Projektes dar, detaillierte Informationen sind in der Ausarbeitung zu finden. Im Downloadbereich können Folien, Ausarbeitung, Quelltexte und das entwickelte Spiel heruntergeladen werden.

HP Compaq TC1000

Arten von Tablett-PCs

Acer TravelMate C312XMi

Man unterscheidet zwei Arten von Tablett-PCs, Convertibles und Slates. Convertibles ähneln in Bezug auf ihre Funktionalität fast vollkommen einem Notebook. Sie können, jedoch nicht nur über integrierte Tastatur und Maus bedient werden, sondern auch zusätzlich über den Digitizer mit dem zugehörigen Tablett-Stift. Das Display kann um 180° gedreht werden und auf die Tastatur gelegt werden. Ein Beispiel für ein Convertible ist das TravelMate C312XMi von Acer.

LS800 "Centrino"

Slates sind Bildschirmgeräte ohne integrierte Tastatur oder Maus. Da sie nur über Stifteingaben oder Funktionstasten bedient werden können, stellen Slates die eigentlichen Tablett-PCs dar. Ein Vertreter der Slates ist z.B. das LS800 "Centrino" Base von Motioncomputing.

Outdoor Tablett-PCs können sowohl Slates als auch Convertibles sein. Ihre Besonderheiten liegen in der extremen Robustheit, der höheren Akkulaufzeit und der angepassten Hardwarekomponenten. Panasonic liefert mit dem CF 18 Toughbook einen Tablett-PC.

zur Gliederung

Anwendungen für den Tablett-PC

In diesem Bereich, werden Anwendungen vorgestellt, welche speziell für den Tablett-PC konstruiert wurden. Sie lassen sich auf normalen PCs oder Notebooks nur eingeschränkt oder im schlechtesten Fall gar nicht nutzen. Ein großer Unterschied zu "normalen" Anwendungen stellt die Handschriftenerkennung dar, welche von vielen dieser Programme verwendet wird. Diese Art der Texteingabe erspart dem Benutzer die Verwendung der Tastatur.

Solche Anwendungen sind z.B.:

zur Gliederung

Digitizer
1. Funktionsweise
  
  HP Compaq TC1000
  
  Man unterscheidet drei verschiedene Arten von Digitizern: berührungsempfindliche, passive und aktive Digitizer. Hier soll beispielhaft nur der elektromagnetische Digitizer vorgestellt werden, da dieser für die Entwicklung des Spiels zur Verfügung stand. Beschreibungen zu den anderen Digitizer-Arten sind der Ausarbeitung zu entnehmen.
  
  Elektromagnetische Digitizer (aktive Digitizer) besitzen einen Stift mit eigener Stromversorgung, welche die im Stift enthaltene Spule induziert. Hierbei wird mit dem elektromagnetischen Feld des Stiftes, das elektromagnetische Feld des Digitizers manipuliert. Der aktive Digitizer befindet sich hinter dem Display, da dieser aus vielen Spulen besteht und somit Sicht auf das Display negativ beeinflussen würde.
  
  Elektromagnetische Digitizer reagieren nur auf spezielle Stifte. Dies hat zum einen den Vorteil, dass nicht jede Berührung vom Bildschirm interpretiert wird, zum anderen den Nachteil, dass sich der Tablett-PC ohne den Stift nicht mehr über den Bildschirm bedienen lässt.
2. Probleme des Digitizers
  
  Viele Hardwarekomponenten in einem Tablett-PC erzeugen ihre eigenen elektromagnetischen Felder. Damit diese Felder das elektromagnetische Feld des Digitizers später nicht stören, wird gemessen welche Veränderungen die einzelnen Hardwarekomponenten hervorrufen. Anhand dieser Werte wird das elektromagnetische Feld eines Digitizerprototyps für die vorliegende Hardware kalibriert. Wird später eine Hardwarekomponente ausgetauscht, weil diese z.B. nicht mehr funktionstüchtig ist, und durch eine ähnliche aber nicht identische Hardwarekomponente ausgetauscht, verändert sich auch das elektromagnetische Feld des Digitizers.
  
  Ein weiteres Problem ist das Parallaxe - Problem. Durch die Schutzschicht, welche sich über dem Display befindet, erscheint der Cursor des Stiftes für den Benutzer an anderer Stelle, als dieser von System interpretiert wird. Meist beträgt diese Abweichung nur ein paar Punkte.
3. Semantik des Stiftes
  
  Der Stift eines Tablett-PCs dient als universelles Eingabegerät, welches diesen nahezu vollständig steuern kann. Dazu übernimmt der Stift die Funktionen von Maus und Tastatur, d.h. sowohl die Texteingabe als auch die Navigation erfolgen über diesen. Grundsätzlich wird der Benutzer den Tablett-Stift intuitiv wie einen normalen Kugelschreiber, Bleistift bzw. Marker benutzen wollen, um damit zu schreiben, zeichnen oder vorhandenen Text zu markieren. Das Navigieren mit dem Stift wird für Benutzer im Gegensatz dazu eher unnatürlich wirken. Im Folgenden wird zunächst die intuitive Benutzung des Tablett-Stiftes betrachtet und anschließend, die Benutzung dessen, für die Navigation. Eine Ausführliche Betrachtung erfolgt in der Ausarbeitung zum Projekt.
  
  Intuitiv werden die meisten Benutzer glauben, dass die Benutzung des Tablett-Stiftes, der eines normalen Schreibgerätes vollkommen entspricht. Schnell wird sich jedoch herausstellen, dass dies ein großer Irrglaube ist, da der Tablett-PC, welcher mittels programmierter Routinen interpretiert, was mit dem Stift eingegeben wird, kein „Gefühl“ dafür entwickeln kann, was wir eigentlich mit dem Stift erreichen wollen. So steht die begrenzte Nutzbarkeit des Stiftes unserer ursprünglichen Denkweise den Tablett-Stift als z.B. Kugelschreiber zu benutzen im Wege. Auf einem Blatt Papier kann man mit einem Kugelschreiber an beliebiger Stelle schreiben, egal in welche Richtung, wie schräg oder wie unleserlich dies erfolgt. Bei einem Bildschirm ist dies nicht möglich. Der Benutzer muss in bestimmte Textfelder schreiben oder spezielle Anwendungen wie das Tablet PC Input Panel, welche im Softwareumfang des Betriebssystem Windows XP for Tablet PCs enthalten ist, nutzen um Text zu erzeugen, somit ist die beschreibbare Fläche stark begrenzt.
  
  Die Navigation mit dem Tablett Stift ist ebenfalls nicht gerade einfach. Teilweise muss ein Benutzer ganz neu lernen mit einem Stift umzugehen, gerade dann, wenn er sehr an eine Maus mit Scrollrad und Zusatztasten gewöhnt ist. Auffällig ist dies vor allem dann, wenn der Benutzer Dinge nur markieren möchte, aber er durch den Druck auf das Display ungewollt einen Mausklick auslöst, z.B. wenn Dateien durch einmaliges antippen sofort geöffnet werden, obwohl sie nur markiert werden sollten.
  
  Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Tablett-Stift eine positive Neuerung zu den klassischen Eingabegeräten Maus und Tastatur darstellt. Zurzeit muss jedoch das Denken der Benutzer, wie mit dem Stift umgegangen werden muss, an die Funktionsweise des Stiftes anpassen. Idealerweise könnte der Stift in seiner Handhabung in nicht so ferner Zukunft so weit optimiert werden, dass es irgendwann keinen Unterschied macht, ob man einen „normalen“ Stift oder den eines Tablett-PCs in der Hand hält und sich die Handhabung des Tablett-Stiftes somit an den Benutzer anpasst und nicht umgekehrt.

zur Gliederung

Fazit zum Tablett-PC

Ein Tablett-PC eignet sich sehr gut, wenn oft Notizen gemacht, Dokumente korrigiert oder wichtige Textpassagen markiert werden müssen. Wird der Tablett-PC als Terminplaner genutzt zeigt sich, wie komfortabel und schnell Termine verschoben werden können. Auch im medizinischen Bereich kann sich ein Tablett-PC positiv auswirken. So können z.B. Patientenakten leichter verwaltet und dadurch Zeit gespart werden, denn die Daten müssen nicht nachträglich per Hand in einen Rechner eingespeist werden.

Interessant ist ein Tablett-PC auch für Benutzer, welche die speziell für Tablett-PCs entwickelten Spiele testen und spielen wollen. Gerade hier zeigt sich wie gut sich die neuen Steuerungsmöglichkeiten auswirken können. Beispielhaft ist hier das Spiel „Hexic Deluxe“ von MSN zu nennen. In der Version für den normalen PC, werden die Bausteine durch anklicken mit der Maus gedreht, ein zusätzlicher Schalter gibt die Richtung der Drehung an. Deutlich komfortabler geht dies in der Tablett-Version, in dieser wird per Stift einfach die Drehung auf die Bausteine gemalt, die sich dann entsprechend drehen. Ein weiterer Vorteil stellt das Schreiben mit dem Stift für Spiele dar, in denen Buchstaben eingetragen werden, wie z.B. in dem für dieses Seminar entwickelte Spiel „Mystical Ink“.

Tablett-PCs ohne integrierte Tastatur und Maus eignen sich nicht für jeden Benutzer. So gestaltet sich das handschriftliche Schreiben längerer Texte für geübte Tastaturschreiber als wesentlich langsame und aufwendige Eingabemöglichkeit. Auch das Umsteigen auf das Schreiben über die virtuelle Tastatur, stellt eine eher unhandliche Alternative dar. Ähnlich verhält sich dies beim Programmieren.

zur Gliederung

Entwicklungsumgebung

Als Entwicklungsumgebung für das Projekt wurde das MS Visual Studio .NET 2003 in Verbindung mit der MS Tablett PC SDK 1.7 verwendet. Um die SDK in Visual Studio .NET nutzen zu können, muss diese in das jeweilige Projekt, mittels eines Verweises und einer using-Anweisung, eingebunden werden. Bei der Installation von Visual Studio .NET muss darauf geachtet werden, dass das Framework von .NET vorher installiert wurde. Die implementierte Software, welche die Tablett SDK nutzt, lässt sich nur auf einem Tablett-PC ausführen bzw. testen. Für dieses Projekt stand ein HP Compaq TC1000 HP zur Verfügung, auf welchem der Prototyp des Spiels Mystical Ink entwickelt und getestet wurde.

Im Folgenden werden die drei APIs Pen, Ink und Reco der Klassenbibliothek Microsoft.Ink etwas näher erläutert. Die Pen API fängt die Bewegungen des Stiftes ab und gibt die Koordinaten weiter an die Ink API. Mit Hilfe der Ink API werden diese Bewegungen in virtuelle Tinte (Ink-Objekt) umgewandelt und im Eingabebereich sichtbar. Die Reco API interpretiert die von der Ink API gelieferten Kombinationen von Tintenstrichen und wandelt diese in Text um. Die Grafik soll dies noch einmal verdeutlichen.

Um diese APIs besser zu verstehen, wurden zwei Testanwendungen implementiert. Verwendetet wurde dazu die Programmiersprache C# (CSharp). Das Programm InkAnwendung beschäftigt sich mit der Handschriftenerkennung, während das Programm sich mit der Steuerung durch den Stift beschäftig. Nähere Informationen sind in der Ausarbeitung zu finden.

zur Gliederung

MysticalInk

Für alle Interessierten, die keinen Tablett-PC besitzen, bzw. noch überlegen sich einen solchen zuzulegen, haben wir hier ein Video des kompletten Spielablaufs erstellt.

Je nach Auflösung, stehen zwei Alternativen zur Verfügung:

Video MysticalInk für Bildschirmauflösungen ab 800 x 600
Video MysticalInk für Bildschirmauflösungen ab 1152 x 864
1. Spielkonzept
  
  Unser Spiel, welches sich in das Genre Denksport einordnen lässt, soll in Anlehnung an das Spiel Glücksrad entworfen werden und dennoch keine eins zu eins Umsetzung dieses Spiels darstellen. Entstanden ist diese Idee während der Entwicklung der Testprogramme. Es wurde eine Spielidee gesucht, die sowohl das Schreiben von Handschriftlichen Buchstaben als auch die Steuerung durch den Tablett-Stift miteinander vereint. Die handschriftlichen Komponenten des Spiels sollen durch die Eingabe der zu erratenden Buchstaben und die Eingabe der Lösung selbst, realisiert werden. Ein Weiteres Feature soll die Drehung des Rades durch das Zeichnen einer Linie auf dieses, darstellen. Dazu soll die Rotation des Rades abhängig von Druckstärke, Länge der Line, Rotation des Stiftes um seine eigene Achse, Neigungswinkel beim Zeichnen sowie die Zeit, welche für die Zeichnung der Linie benötigt wird, berechnet werden. Weiterhin wurde festgelegt die Daten für das Spiel in eine XML-Datei auszulagern. Dies hat den Vorteil, dass diese Daten den Quelltext nicht zusätzlich unübersichtlich gestalten und auch einfacher zu verwalten sind.
  
  MysticalInk
  
  Ein Weiteres Highlight sollte die Spielereinstellung darstellen. Abhängig von der Anzahl der Spieler sollen entsprechend viele Felder für die Spieler eingeschaltet werden. Besonders daran, soll die Eingabe des Namens per Handschrift sein, der dann auch im weiteren Spiel dazu benutzt werden soll, um den Spieler direkt anzusprechen.
  
  Um zu verhindern, dass das Spiel langweilig wird oder zu schnell vergeht, wurde beschlossen, das drei Runden pro Spiel gespielt werden und die entsprechende Kategorie sowie der dazugehörige Begriff zufällig pro Runde ausgewählt werden sollen, ohne das ein Begriff dabei doppelt vorkommt. Wie beim ursprünglichen Glücksrad soll es Felder geben, welche den Gewinn auf Null setzen (NULL), das Aussetzen (Niete) in einer Runde zur Folge haben und den Gewinn eines Extradrehs (Extra) beinhalten, welcher in Folge eines Aussetzers eingesetzt werden kann. Natürlich sollen auch Buchstaben erraten werden können, dies soll, wie schon erwähnt durch handschriftliche Eingabe, geschehen. Wird ein Konsonant angegeben und dieser gefunden, soll der erdrehte Wert mit der Anzahl der Vorkommen dieses Buchstaben multipliziert und gutgeschrieben werden. Im Unterschied zum richtigen Glücksrad sollen Vokale mit dem erdrehten Wert gekauft und dieser Wert einmalig abgezogen werden, egal ob der Vokal einmal, mehrmals oder gar nicht vorkommt. Dies hat zur Folge, dass sich die Spieler die Vokale nicht immer kaufen können. Ein Spieler soll so lange Spielen können, bis er entweder einen falschen Buchstaben rät, eine Niete erdreht und kein Extra einsetzen will bzw. kann oder einen falschen Lösungsversuch abgibt. Wird eine Lösung richtig abgegeben oder alle gesuchten Buchstaben gefunden, so dass der Begriff vollständig zu lesen ist, erhält der aktuelle Spieler einen Bonusbetrag. Gewinnen soll der Spieler, der nach diesen drei Runden die höchste Punktzahl erreicht hat.
2. Spielanleitung
  
  Vorrausetzung für die Ausführung des Spiels ist das installierte Microsoft .Net Framework. Ist das Framework nicht installiert, lässt sich das Spiel nicht starten. Nachdem die ZIP-Datei MysticalInk.zip von der im Vorwort genannten Webseite heruntergeladen wurde, muss diese zunächst entpackt werden. Im nun entpackten Verzeichnis befinden sich dann folgende Dateien:
  Fehlt eine dieser Dateien, ist das Spiel nicht mehr lauffähig. Das Spiel wird durch Ausführen der Datei MysticalInk.exe gestartet. Wenn der Startbildbildschirm erscheint, kann das Spiel, durch betätigen des Schließen-Buttons(X) im oberen rechten Fensterrand, beendet oder, durch Klicken des Start-Buttons, die Spielerabfrage gestartet werden. Wenn die Spielerabfrage gestartet wurde, erscheint ein Dialogfenster, das den Anwender auffordert, die Spieleranzahl durch Klicken des entsprechenden Buttons anzugeben. Wird kein Button geklickt passiert nichts. Das Klicken des Schließen-Buttons führt zum Beenden des Spiels. Wurde die entsprechende Spieleranzahl ausgewählt, erscheinen die jeweiligen Felder für die Spielernamen.
  
  Beim Eingeben der Spielernamen müssen folgende Dinge beachtet werden:
  Erst wenn alle Spielernamen eingegeben wurden startet das eigentliche Spiel. Hier ist es wichtig zu warten bis alle Komponenten geladen wurden. Erkennbar ist dies am Hinweistext, der den ersten Spieler erst dann auffordert das Rad zu drehen, wenn das Laden beendet ist.
  
  Das Rad wird durch das Aufzeichnen einer Linie gesteuert. Bevor versucht wird, diese Linie zu zeichnen ist darauf zu achten, dass der Zeiger sich in einen Punkt verwandelt, wenn er sich über dem Rad befindet. Der Punkt zeigt an, dass mit dem Zeichnen begonnen werden kann. Weiterhin ist zu Beachten, das je länger die Linie ist und je kürzer die Zeit ist, die benötigt wird um diese Linie zu Zeichnen, desto schneller und länger dreht sich das Rad.
  
  Nach dem Stillstand des Rades, wird je nach erdrehtem Wert, weiter verfahren. Wurde ein Extra erzielt, wird dieses dem Spieler gutgeschrieben. Wenn eine Niete oder Null erzielt wird, ist der Zug des Spielers beendet, bei Null wird jedoch noch zusätzlich das Punktekonto des Spielers gelöscht. Beim erzielen eines zahlenwertes, wird das Eingabefeld zwischen Rad und Spielernamen für die Eingabe eines Buchstabens aktiviert. In diesem Zustand kann weder das Rad gesteuert, noch der Lösungsversuch-Button betätigt werden.
  
  Bei der Eingabe des Buchstabens sind folgende Punkte zu beachten:
  Wenn alle Buchstaben gefunden wurden, bekommt der Spieler, der den letzten Buchstaben gefunden hat, Bonuspunkte für die Lösung und eine neue Runde beginnt. Gleiches gilt bei Eingabe der Lösung mittels Lösungsversuch.
  
  Die Lösung kann jederzeit eingegeben werden, es sei denn das Rad wurde gerade gedreht und ein Buchstabe muss eingegeben werden. Wird der Lösungsversuch-Button betätigt, werden die Felder schreibbar geschaltet. Wird dieser dann modifizierte Lösung abgeben-Button erneut betätigt und die eingegebene Lösung überprüft. Ist die Lösung falsch ist der nächste Spieler dran.
  
  Folgende Punkte sind bei der Eingabe der Lösung zu beachten:
  Sind alle drei Runden abgeschlossen, erscheint ein Dialogfeld, das den Highscore enthält und abfragt, ob das Spiel nochmal gestartet oder beendet werden soll.

zur Gliederung

Fazit zum Prototypen des Spiels

Zusammengefasst kann gesagt werden, dass die gesetzten Ziele, welche das Spielkonzept beinhaltet, fast vollständig umgesetzt wurden. Nur technische Einschränkungen bzgl. des Auslesens aller Werte, die der Stift liefern könnte, haben dazu geführt, dass uns einige wertvolle Elemente zur Gestaltung des Spiels verwehrt blieben. Die im Spielkonzept geplanten Funktionalitäten wurden in allen anderen Punkten vollständig umgesetzt und erreicht. Dazu gehören die Steuerung des Rades, die Handschrifteneingabe der Buchstaben, das Auslesen der Begriffe und Kategorien aus einer XML-Datei und die gesamte Spielablaufsteuerung, einschließlich der Gewinnermittlung.

zur Gliederung

Ausblick

Der Prototyp Mystical Ink ist so angelegt, dass er einfach erweitert werden kann. So wäre eine denkbare Möglichkeit, dass Spielen des Spiels im "Mehrspielermodus" so zu erweitern, dass jeder Spieler einen eignen Tablett benutzt und die Kommunikation untereinander bzw. mit dem Spiel über LAN oder WLAN realisiert wird. Weiterhin wäre ein Highscore, welcher sich speichern und laden lässt, wünschenswert. In Bezug auf die Begriffe wäre es angebracht, dass die Daten in der XML-Datei verschlüsselt werden, um zu verhindern, dass diese Datei einfach angesehen werden kann und die Lösung somit zugänglich ist. Gestaltungselemente, wie zum Beispiel austauschbare Hintergrundbilder, Sound oder verschiedene Farbthemen wären eine kreative Erweiterung.

Interessant wäre auch, das Tablett nicht bzw. nicht nur durch den Stift zu bedienen, sondern mit Hilfe einer Kamera, welche am Tablett montiert wird und durch das Kippen des Tablett-PCs das Rad in Bewegung versetzt. Für die Buchstabeneingabe bzw. den Lösungsversuch, wäre es denkbar eine Sprachsteuerung zu integrieren, bei der die einzelnen Buchstaben bzw. die gesamte Lösung angesagt werden kann.

zur Gliederung

Downloadbereich

Dokumente:
Spiel und Soucecode des Spiels:
Videos der Testprogramme:

zur Gliederung

Literatur und Quellen
1. Bücher
  - [L01] Jarrett, Rob; Su, Philip: Building Tablett PC Applications. Redmond, Washington: Microsoft Press, 2002 - 576 S. - ISBN 0-7356-1723-6
  - [L02] Crooks II, Clayton E.: Developing Tablett PC Applications. Hingham, Massachusetts: Charles River Media, 2004 - 355 S. - ISBN 1-584450-252-5
2. Links
  - [L03] Diverse: Google Groups BETA. URL http://groups.google.com [14.11.2005] - Aktualisierungsdatum: ständige Aktualisierung
  - [L04] Corti, Sascha: Microsoft Windows XP für Tablett PC mit Hilfe der .NET Framework Pen-, Ink- und Reco-API Klassenbibliotheken programmieren URL http://codezone.skypro.tv/245/html/frame.htm [14.11.2005] - Aktualisierungsdatum: 01.09.2002 - mailto: saschac@microsoft.com
  - [L05] Microsoft: Microsoft Tablett PC - Programming the Input Panel Using the PenInputPanel Class URL http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?
    url=/library/en-us/tpcsdk10/lonestar/whitepapers/
    designguide/tbcon_usingthepeninputpanel.asp [14.11.2005] - Aktualisierungsdatum: 22.04.2004
  - [L06] Hassler, Chris: Tablett Creations Tutorials URL http://nicecreations.us/tutorials.htm [14.11.2005]
  - [L07] Microsoft: Microsoft Education Pack for Windows XP Tablett PC Edition. URL http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?
    familyid=9D346916-B526-487E-919D-0BCE568DEF39&displaylang=en [14.11.2005] - Aktualisierungsdatum: 24.07.2005
  - [L08] Microsoft: Update for Microsoft Windows XP Tablett PC Edition Development Kit 1.7. URL http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?
    FamilyID=69640b5c-0ee9-421e-8d5c-d40debee36c2 [14.11.2005] - Aktualisierungsdatum: 14.11.2005
  - [L09] Microsoft: Tablett PC Developer. URL http://www.devx.com/TabletPC/Door/20301 [14.11.2005] - Aktualisierungsdatum: ständige Aktualisierung
  - [L10] Einstein Technologies: Tablett Enhancements for Outlook . URL http://www.tabletoutlook.com/ [14.11.2005]
  - [L11] Microsoft: Windows XP Downloads. URL http://www.microsoft.com/windowsxp/tabletpc/downloads/default.asp [14.11.2005]
  - [L12] 3 Leaf Development : Arcs of Fire - Your favorite Tablett PC game. URL http://arcsoffire.com/ [14.11.2005] - Aktualisierungsdatum: ständige Aktualisierung

Zuletzt aktualisiert: 15. März 2006 12:41