UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE INFORMÁTICA PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO CATÁLOGO DE PADRÕES ISOMÓRFICOS DE TÉCNICAS DE INTERAÇÃO PARA JOGOS DIGITAIS POR FELIPE BORBA BREYER Tese de Doutorado Recife 2015 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE INFORMÁTICA PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO FELIPE BORBA BREYER CATÁLOGO DE PADRÕES ISOMÓRFICOS DE TÉCNICAS DE INTERAÇÃO PARA JOGOS DIGITAIS ESTA TESE FOI SUBMETIDA AO CENTRO DE INFORMÁTICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO COMO REQUISITO PARCIAL PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE DOUTOR EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO. ORIENTADORA: PROFª. DRª. JUDITH KELNER Recife 2015 Catalogação na fonte Bibliotecária Jane Souto Maior, CRB4-571 B848c Breyer, Felipe Borba Catálogo de padrões isomórficos de técnicas de interação para jogos digitais / Felipe Borba Breyer. – Recife: O Autor, 2015. 179 f.: il., fig., tab., quadro Orientador: Judith Kelner. Tese (Doutorado) – Universidade Federal de Pernambuco. CIn, Ciência da computação, 2015. Inclui referências e anexo. 1. Interação humano-computador. I. Kelner, Judith (orientadora). II. Título. 004.019 CDD (23. ed.) UFPE- MEI 2015-58 Tese de Doutorado apresentada por Felipe Borba Breyer à Pós Graduação em Ciência da Computação do Centro de Informática da Universidade Federal de Pernambuco, sob o título “CATÁLOGO DE PADRÕES ISOMÓRFICOS DE TÉCNICAS DE INTERAÇÃO PARA JOGOS DIGITAIS”, orientada pela Profa. Judith Kelner e aprovada pela Banca Examinadora formada pelos professores: __________________________________________ Prof. Pedro Machado Manhaes de Castro Centro de Informática / UFPE ___________________________________________ Prof. Ismar Frango Silveira Faculdade de Computação e Informática / UPM ___________________________________________ Prof. Esteban Walter Gonzalez Cluan Instituto de Computação / UFF ___________________________________________ Profa. Maria Lencastre Pinheiro de Menezes Cruz Escola Politécnica de Pernambuco / UPE ____________________________________________ Prof. Pedro Martins Alessio Conservatoire National des Arts et Metiers Visto e permitida a impressão. Recife, 6 de março de 2015. ___________________________________________________ Profa. Edna Natividade da Silva Barros Coordenadora da Pós-Graduação em Ciência da Computação do Centro de Informática da Universidade Federal de Pernambuco. “A tarefa não é tanto ver aquilo que ninguém viu, mas pensar o que ninguém ainda pensou sobre aquilo que todo mundo vê.” Arthur Schopenhauer Agradecimentos Aos meus pais por tudo e por me incentivar nos estudo e à minha irmã pela força durante todos os anos. A Thaís pela coragem de embarcar nessa estrada e estar ao meu lado em todos os momentos. A minha orientadora Judith Kelner pela oportunidade e por todo o apoio no desenvolvimento dessa pesquisa. Ao Samuel pela assessoria estatística e todos as conversas filosóficas sobre a academia. A todos os amigos que me ajudaram com os experimentos. Aos professores membros da banca por suas valiosas contribuições na etapa de qualificação deste doutorado. Aos meus professores do Centro de Informática das disciplinas que cursei durante o doutorado. Aos professores do Curso de Design Gráfico pelo apoio dentro do IFPE. Abstract This thesis presents an investigation into human-computer interaction, specifically as how in digital games is established the relationship between the player and his character. Thus, games presented through an external perspective with humanoid avatars were chosen as studying object. Accordingly, we believe that the connection between the user and their digital representation through an effective control scheme is an important factor triggering immersion and consequently fun. An in depth study of the relationship between user’s commands on physical controls and the actions taken by his character inside the game environment was conducted. An inductive methodology has been applied for different interaction devices, which included digital buttons, analog sticks, touch screens, active wands with accelerometers and body tracking devices in order to identify classification categories for interaction techniques. As main result, an interaction technique pattern catalog for each device was formalized. The pattern’s applicability was investigated through user testing and the results were correlated with their profiles to assess the impact of the volunteer’s repertoire in their perception. The results show a high level of preference for the application of interaction technique patterns regardless of the user profile, a fact that can be interpreted as representative of the pattern’s universality defined in this thesis. As the patterns classification are common to all devices, the impact on the user’s experience in porting games across different platforms was also investigated in order to generate development guidelines to the user’s experience remains as faithful as possible to its native platform. Therefore, this thesis is aligned with the lines of work suggested by Cairns et al (2014) and Shafer, Carbonara and Popova (2014), involving the natural mapping of game actions in different interaction devices associated with the comparison of the player's experience in various platforms. Keywords: Interacion techniques. Design patterns. Action mapping. Resumo Esta tese apresenta uma investigação sobre a interação humano-computador, mais especificamente como é estabelecida nos jogos digitais a relação entre o jogador e o personagem que controla. Como objeto de estudo foram escolhidos os jogos apresentados através de uma perspectiva externa com avatares humanoides. Assim, acreditamos que a conexão entre o usuário e sua representação digital através de um esquema de controles eficaz é um fator importante para desencadear o processo de imersão e consequentemente a diversão do jogador. Foi realizada uma pesquisa aprofundada da relação entre os comandos executados pelos usuários sobre os controles físicos e as ações realizadas pelos personagens no ambiente de jogo. Uma metodologia de análise indutiva foi aplicada em diferentes dispositivos de interação, que incluíram botões digitais, alavancas direcionais analógicas, telas sensíveis ao toque, wands ativas com acelerômetros e dispositivos de rastreamento corporal no intuito de identificar categorias de classificação para as técnicas de interação. Como resultado principal, foi formalizado um catálogo de padrões isomórficos de técnicas de interação para cada dispositivo. A aplicabilidade dos padrões foi validada através de experimentos com usuários e seus resultados foram correlacionados com os seus perfis para avaliar o impacto do repertório dos voluntários em sua percepção. Os resultados apontam um alto nível de preferência pela aplicação dos padrões de técnicas de interação independentemente do perfil do usuário, fato este que pode ser interpretado como representativo da universalidade dos padrões definidos nesta tese. Como as características de classificação dos padrões de técnicas de interação são comuns para todos os dispositivos, também foi investigado o impacto na experiência dos usuários na portabilidade dos jogos entre diferentes plataformas, no intuito de gerar guias de desenvolvimento para que a experiência do usuário se mantenha o mais fiel possível à sua plataforma de origem. Assim, esta tese se alinha com as linhas de pesquisa sugerida por Cairns et al (2014) e Shafer, Carbonara e Popova (2014), envolvendo o mapeamento natural das ações do jogo em diferentes dispositivos de interação associado ao comparativo da experiência do jogador em diversas plataformas. Palavras-chave: Técnicas de interação. Padrões de design. Mapeamento de ações. Lista de Figuras Figura 1: Interação com jogos digitais ........................................................................................................... 26 Figura 2: Contínuo dos controles quanto sua semelhança com a realidade ....................................... 26 Figura 3: Controles especializados .................................................................................................................. 28 Figura 4: Dispositivos no formato de instrumentos musicais de Guitar Hero (esq.) e painel de controle dos robôs de guerra (dir.) .................................................................................................................. 29 Figura 5: Processo de desenvolvimento de jogos ....................................................................................... 31 Figura 6: Teclado com botões de três estados – “fora de alcance”, “tocado, “pressionado” ........ 37 Figura 7: Protótipo para avaliação do tempo de resposta da animação do avatar ............................ 37 Figura 8: Protótipo de atividade de calibração transformado em minijogo ....................................... 38 Figura 9: As diferentes zonas utilizadas para interpretação da informação fornecida pelo joystick .................................................................................................................................................................................... 39 Figura 10: Divisão das teclas para cada A.D.A.. As marcações em X indicam as posições de repouso das A.D.A. .............................................................................................................................................. 40 Figura 11: Definição dos controles para navegação em globos, diagramas de blocos e mapas 2D ...................................................................................................................................................................................