情報処理学会 インタラクション 2016
IPSJ Interaction 2016

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小型円形タッチスクリーンを対象とした縁なぞり操作による文字入力手法
植野 圭一1,a)

郷 健太郎1,b)

木下 雄一朗1,c)

概要：文字入力は非常に複雑な作業である．特にスマートウォッチのような携帯型情報端末では，サイズが小さいという装置の特徴と，不自然な体勢や姿勢などのユーザのおかれた状況が，文字入力に対する制限を誘発している．物理的な手がかりのある縁と角に沿った一筆書きのジェスチャで文字入力を行う
EdgeWrite は，それらの制限の下での文字入力に有効であると考えられる．一方で，EdgeWrite は矩形の入力領域を想定しており，腕時計の伝統的な形状デザインである円形には適用できない．そこで本研究では，デザインの多様性を支持するため，スマートウォッチサイズの比較的小さな円形のタッチスクリーンを対象とした，縁なぞり操作による文字入力手法を提案する．さらに，実施したジェスチャ導出実験の結果をもとに入力ジェスチャの基本デザイン案を示す．

A Text Entry Method using Edge Tracing Operations
Targeting Round Face Smartwatches
Ueno Keiichi1,a)

Go Kentaro1,b)Kinoshita Yuichiro1,c)Abstract: Text entry is a basic but cumbersome task. Specifically, small devices such as smart watches
make it diﬃcult to type in tiny keys on a small touchscreen keyboard and require several actions. Such tasks
become even worse when user is in a certain context or situation. For example, entering text while walking
makes a slower text entry rate because the user cannot focus on the text entry task with unstable device andunsupported hands. To deal with the issue, EdgeWrite text entry method was proposed, in which user traces
the corners and edges of rectangle input area with a finger to enter a character. However, EdgeWrite wasdesigned for being used in rectangle input area. In other words, it does not support input areas in diﬀerent
shapes including rounded ones. In this paper, we propose a text entry method using edge tracing operations
targeting round face smartwatches. With user studies, we derive and illustrate the basic gesture design forEnglish, numeric, and punctuation characters.

1. はじめにコンピュータでの文字入力は，現在の社会生活において記号を，適切に選択したり指定したりしなければならない．
まとまった分量を表現するためには，それだけの時間と手間がかかる．

基本的なインタラクションである．特にインターネット上

特にスマートウォッチのような携帯型情報端末では，入でのサービス利用においては，検索やコミュニケーション出力装置のサイズが小さくなるため，ユーザの入力・確認の状況で文字入力が頻繁に使われる．ところが文字入力はの作業が人間工学的観点から容易ではない．入出力装置と非常に複雑な作業である．ユーザの必要とする文字や語，してタッチスクリーンを採用していれば fat finger 問題が生じ，さらに困難性が高くなる．すなわち，サイズが小さ

1a)b)
c)

山梨大学
University of Yamanashi, 4-3-11 Takeda, Kofu 400-8511,
Japan
t12cs009@yamanashi.ac.jp
go@yamanashi.ac.jp
ykinoshita@yamanashi.ac.jp© 2016 Information Processing Society of Japan

いという，使用している装置の特徴が文字入力に対する制限を誘発している．
また，携帯型情報端末は日常生活の場で使われる．すな
わちユーザは文字入力の作業だけに集中するのではなく，

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ba

他の活動をしながら行ったり，他の活動の合間に極めて短c

時間だけ行ったりする．このような場合には，不自然な体勢や姿勢で文字を入力するだけでなく，十分に視認せずに入力を行うことになる．すなわち，ユーザのおかれた状況が文字入力に対する制限を誘発している．
このような，携帯型情報端末における制限の下での文字図 1

EdgeWrite の主要な文字形状

Fig. 1 Primary EdgeWrite character forms for ‘a’, ‘b’ and ‘c’

入力を促すために様々な研究が行われてきた．これらの研r

究は (1) 超小型タッチスクリーン上で機能するソフトウェ
アキーボードの開発と (2) 運動機能が制限された状況で機能するジェスチャ入力手法の開発に大別できる．

ZoomBoard[1] と SplitBoard[2] は，スマートウォッチサ
イズのディスプレイを対象として，従来の QWERTY 配列のソフトウェアキーボードを部分的に拡大して入力を行う手法を提案している．初期表示では小さくて選択が困難なキーを拡大することで文字の入力を可能にしているが，最図 2提案手法における「r」の入力ジェスチャ

Fig. 2 Input gesture for ‘r’ in the proposed method

終的には目的文字のキーを選んでタップする必要があり，歩行状態などのような，画面を十分に視認できない状況である．EdgeWrite では，ユーザがジェスチャを描く際に通は利用することが難しい．

過する 4 つの角への到達順序から，文字の判別を行う．ま

EdgeWrite[3] 及び日本語 EdgeWrite[4] は，ジェスチャた，各文字には図 1 に示すように，入力するジェスチャがを用いた入力手法であり，ソフトウェアキーボードを使用イメージした文字の形状に似るように到達順序が設定されせずに，矩形状の入力領域内の縁と角に沿った一筆書きのている．

ジェスチャを入力に使用する．入力領域の縁と角には物理

EdgeWrite では，ベゼル状の物理的な手がかりを利用す的な手がかりがあるため，画面を目視する必要がない．まることで，従来の一般的な手書き文字入力とは異なり，精た，縁に指を押し当てるように入力することで，手元が不度の高い安定した入力が可能である．すなわち，スマート安定な状況でも意図したジェスチャを入力することができウォッチ利用時に想定される歩行状態などの不安定な状況る．このことから，携帯型情報端末における制限の下でのでの文字入力に対して有効だと考えられる．

文字入力に有効であると考えられる．一方で，EdgeWriteは矩形の入力領域を想定しており，腕時計の伝統的な形状デザインである円形には適用できない．このことは，スマートウォッチのデザイン空間を小さくしている．

2.2 基本設計
本手法では，EdgeWrite の基本概念に基づき，ユーザは入力する文字の形をイメージしながら，指を円形のタッチ

そこで本研究では，デザインの多様性を支援するため，スクリーンの縁をなぞるように動かすことで入力を行う．

スマートウォッチサイズの比較的小さな円形のタッチスク

また，1 つの文字は一筆書きのように入力し，指を上げる

リーンを対象とした，縁なぞり操作による文字入力手法をことで入力の完了とする．

提案する．また，ジェスチャ導出実験を実施し，提案手法

ここで，本手法で想定されるアルファベット「r」の入力によってユーザが描くジェスチャについて調査し，得られ手順の例を以下に示す．

た結果をもとに入力ジェスチャの基本デザイン案を示す．

( 1 ) アルファベット「r」の形状をイメージし，描き始めの2. 円形縁なぞり動作による文字入力手法

位置に指を下ろす( 2 ) イメージした文字の形状を，円形の縁をなぞるように

本研究は，矩形状の入力領域を対象とした文字入力手法

指を動かしながら描くである EdgeWrite の基本概念を応用し，円形のタッチスク( 3 ) 文字を描き終え，指を上げる

リーンに適用する．以下ではまず，EdgeWrite の特徴につ( 4 ) 「r」が表示され入力が完了する

いて述べ，円形縁なぞり動作による文字入力手法の基本設

図 2 に示すように，描かれるジェスチャは入力する文字に計について説明する．

似た形状を示すことが期待できる．

2.1 EdgeWrite
EdgeWrite とは，矩形状の入力領域の縁を物理的な手が3. 入力ジェスチャ導出実験
3.1 実験目的

かりとして利用し，入力文字の形状をイメージしながら一本手法において入力文字の形状をイメージしながらジェ筆書きのジェスチャを描くことで文字を入力する手法でスチャを描けるのか，またその際にどのようなジェスチャ© 2016 Information Processing Society of Japan474

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使用した装置を図 4 に示す．また，今回の実験では視覚的に提示した文字がユーザのイメージする文字の形状に影響を与えないように，入力する文字の指示は Android の音声読み上げ機能によって行った．

3.4 実験手順
被験者には，本実験の内容や入力手法の説明を 10 分間程度行った．
その後，入力手法の練習を 40 文字すべてについて 1 回ずつ行った．図 3 に示すように，端末は非利き手の手首の甲の側にゴムバンドで装着し，利き手の人差し指で入力し
図 3 歩き状態での実験の様子

Fig. 3 Experimentsin the walking conditionてもらった．
実験は無作為な順番で提示される入力文字 40 種類の入力を 1 試行とし，歩き状態と座り状態のそれぞれで 6 試行ずつ，計 12 試行（480 文字）を 2 回に分けて行った．被験者には 1 つの文字の入力後に，描いたジェスチャの自信度（描いたジェスチャが提示された文字に適切であるか）について 1 から 7 までの 7 段階リッカート尺度によって口頭で評価を行ってもらった．1 回の実験では歩き状態または座り状態どちらかの実験を行い，実施する順番はカウンターバランスがとれていた．また，実験中は被験者の判断で自由に休憩をとることができ，1 回の実験時間は休憩を含め

図 4

実験装置て約 1 時間であった．

Fig. 4 Experimental device

3.5 結果と考察を描くのかを調査した．調査はアルファベット 26 文字と3.5.1 ジェスチャに対する自信度

0 から 9 までの数字，カンマ，ピリオド，スペース，バッ

本手法において入力文字の形状をイメージしながらジェクスペースの合計 40 種類について行った．被験者に課せスチャを描けるのか，被験者による主観評価で得られた自られた実験のタスクは「指示された文字を，最も適切だと信度を用いて議論する．ここで，図 5 に最初と最後（第 12

思うなぞり書きで，他の文字のなぞり書きとできるだけ重試行）での各文字の自信度の平均値を示す．

複しないように意識をして描く」とした．実験では，調査

まず，アルファベット「c」と「o」と「u」，数字「0」と項目としてユーザがジェスチャを描く際の座標データの測「9」は，第 1 試行から自信度の平均が 7 段階評価で 6 を超定に加え，描いたジェスチャについての自信度を 7 段階

える高い値となっていた．これらは，文字自体の形状が曲リッカート尺度によって評価してもらった．また，入力時線で構成されているために，円形の縁に当てはめることがの姿勢や状態による影響を明らかにするため，実験条件と容易であったと考えられる．アルファベット「f」と「m」

して歩き状態と座り状態を設定した．歩き状態では，図 3と「t」と「x」，数字「4」と「8」は，第 1 試行で中央値でに示すように，階段の登り降りを含む周回コースで実験をある 4 を下回る値であった．これは文字と円形の縁の形状行った．

が大きく異なり，また多画数で構成されていたり，縦や横に複数のストロークが組み合わさっているためだと考えら

3.2 被験者
実験には，大学生 10 名（平均年齢 22.1 歳）に被験者を依頼した．被験者は全員が右利きであった．

れる．一方で，図 5 に示すように，第 1 試行と第 12 試行
では自信度の値がほぼすべての文字で上昇している．このことから，ユーザは円形の縁を用いてジェスチャを描く操作に対して，複数回の練習を重ねることで適応すると考え

3.3 実験装置られる．

実験にはディスプレイサイズ 4.95 インチ，解像度 1080

本実験では入力時の姿勢や状態による影響を明らかにす× 1920 のスマートフォン（LG 社，Nexus 5）を使用し，るため，実験条件として歩き状態と座り状態を設定した．

ディスプレイ面には中央に直径 1.3 インチの円形の穴を開全ての被験者の全試行の歩き状態での自信度の平均は 5.41

けた 1mm 厚のポリプロピレン製の板を装着した．実験にであり，座り状態では 5.37 であった．これは，本手法は歩© 2016 Information Processing Society of Japan475

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図 5

最初と最後の試行での各文字の自信度

Fig. 5 User preference for each character at the first and final trial図 6

最後の試行で描かれたジェスチャの一致度

Fig. 6 Agreement score for each character at the final trialsu

図 7 小文字「u」をイメージした場合のジェスチャ

図 9

アルファベット「s」のジェスチャ

Fig. 7 Input gesture for the lowercase ‘u’Fig. 9 Input gesture for ‘s’u

力に慣れていたと思われる第 12 試行の結果を使った．一致度 A は以下の (1) 式で表される．

∑A=
図 8

大文字「U」をイメージした場合のジェスチャ

Fig. 8 Input gesture for the capital letter ‘U’∑
r∈R|Pi | 2
Pi ⊆Pr ( |Pr | )

(1)

|R|

ここで r は課題文字の集合 R のうち，提示された文字（例：「a」）であり，Pr は r に対して描かれたジェスチャの集合，

Pi は Pr のうちの一致しているジェスチャの集合である．
き状態のような不安定な条件であっても，自信度に影響を一致度は 0 から 1 までの値をとり，1 に近いほどユーザが受けずに入力が可能であることを示している．

同じジェスチャをしたことを示す．

3.5.2 被験者間でのジェスチャの一致度

まず，前述した自信度が特に高かった文字（c，o，u，0，次に，提示された文字に対して描かれたジェスチャが被9）のうち，「c」と「o」，「0」，「9」は図 6 に示すように一致

験者間で一致しているかを議論するため，著者らは 2 名度においても高い値を示す傾向にあったが，アルファベッの分析者（2 名では判断がつかない文字については他のも

ト「u」は一致度 0.52 であり，やや低い値を示した．これう 2 名を加えた計 4 名）でジェスチャを形状によって分類は本実験ではイメージするアルファベットの形状に小文字し，Wobbrock らによって提案された一致度（Agreementか大文字かを指示しなかったため，図 7 と図 8 に示すようscore）[5] を計算した．分類対象として，最も本手法の入に「u」と「U」をそれぞれイメージする被験者に分かれた© 2016 Information Processing Society of Japan476

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abcdefghijklmnopqrstuv

w

xyz

0

1

234

56

789spacebackspace commaperiod

図 10

入力ジェスチャの基本デザイン案

Fig. 10 The basic design of the input gesture

ことで引き起こされていると考えられる．つまり，ある文
字についてイメージする形状が個人によって異なる場合，その文字の形状を円形の縁で表しやすく自信度が高かったとしても，描かれるジェスチャの一致度が低くなると考えられる．

ジェスチャを決定した．

5. おわりに本論文では，小型円形タッチスクリーンを対象とした縁なぞり動作による文字入力手法を提案した．ジェスチャ導また，アルファベット「s」は，自信度は高い値を示さな出実験によってユーザが実際に描くジェスチャを測定し，かったが，一致度は 1.0 となっており被験者全員が同じ形練習を複数回行うことでユーザが本手法に適応できること状のジェスチャを描いた．「s」の形状自体は縦に半円が 2を確認した．また，入力文字の形状からジェスチャに生じつ連なったものであり，円形の縁では表しにくいため自信る個人差を軽減するため，ユーザの入力をもとにしたジェ度は低かったが，文字を描く動作を考えると，図 9 に示すスチャの基本デザイン案を示した．

ように円の右上から右下へ反時計回りに円周をなぞり，そ今後は，本手法によって入力されたジェスチャから文字の後進行方向を折り返すことで比較的忠実に再現できるたを判別し，文字入力を実現するシステムを実装する．また，め，同じ形状のジェスチャを描きやすかったと考えられる．

実装したシステムについて性能評価を行い，有用性につい

4. 入力ジェスチャの基本デザイン案
ジェスチャ導出実験により，円形の縁のなぞり方によって文字の描き方の再現が難しい場合や，ある文字についてて議論していく予定である．
参考文献
[1]

イメージする形状の違いによって，描かれるジェスチャの個人差が顕著に現れることが明らかになった．円形縁なぞり動作によって文字入力を行うためには，入力文字の判別[2]の観点からジェスチャの個人差を軽減する必要がある．そこで，ジェスチャ導出実験で得られた結果をもとに，本手[3]法の入力ジェスチャの基本デザインを行った．これを図10 に示す．基本デザインでは被験者が最も本手法の入力に慣れていたと思われる第 12 試行で描かれたジェスチャ[4]のうち，他の文字と重複しない場合は多くの被験者が一致して描いたものを選択した．また，被りが生じる場合には一致度が高い文字を優先し，一致度が低い文字はそのジェスチャを除いた中から選択した．ただし，アルファベット[5]

Oney, S., Harrison, C., Ogan, A., and Wiese, J. ZoomBoard: a diminutive qwerty soft keyboard using iterative
zooming for ultra-small devices. ACM CHI ’13, pp. 27992802, 2013.
Hong, J., Heo, S., Isokoski, P., and Lee, G. SplitBoard: A
Simple Split Soft Keyboard for Wristwatch-sized Touch
Screens. ACM CHI ’15, pp. 1233-1236, 2015.
Wobbrock, J. O., Myers, B., and Kembal, J. A.
EdgeWrite: A Stylus-Based Text Entry Method Designed for High Accuracy and Stability of Motion. ACM
UIST ’03, pp. 61-70, 2003.
Go, K., Kinoshita, Y., and Watanabe, S. Designing
EdgeWrite versions for Japanese Text Entry. IEEE Conference on Cyberworlds, pp. 120-123, 2013.
Wobbrock, J. O., Aung, H. H., Rothrock, B., and Myers, B. A. Maximizing the guessability of symbolic input.
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「o」と数字「0」については全ての被験者が描き分けられなかったため，EdgeWrite のデザインを参考に数字「0」の© 2016 Information Processing Society of Japan477