Darstellungs- und Interaktionstechniken zur effizienten Nutzung grafischer Oberflächen durch Blinde und Sehbehinderte

Abstract

Personal-Computer sind heute eines der wichtigsten Arbeits-, Kommunikations- und Lernmittel. Moderne Computer bieten hochwertige grafische Darstellungen, die die tägliche Arbeit erleichtern oder durch ihre Ästhetik schlicht Wohlbefinden und Freude hervorrufen sollen. Auch für blinde und sehbehinderte Menschen ist der Computer ein wichtiges Werkzeug. Er bringt Unabhängigkeit und verbessert gleichzeitig die Integration in die Gesellschaft. Durch den zunehmenden Einsatz digitaler Dokumente wird die Zugänglichkeit von Informationen stetig erhöht. Technische Hilfsmittel wie Vergrößerungssoftware oder Screenreader bieten Möglichkeiten, die Ausgabe der Dokumente an die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Bei gedruckten oder handschriftlichen Dokumenten ist dies nicht ohne weiteres möglich.

Allerdings weisen aktuelle Technologien noch einige Defizite auf. So werden grafische Benutzungsschnittstellen für Blinde größtenteils durch textuelle Informationen mit semantischen Annotationen (wie Nennung des Typs und des Aktivierungszustandes eines Elements) präsentiert. Informationen über die grafische Darstellung an sich werden kaum bereitgestellt. Dabei sind diese auch für Blinde sehr interessant, da grafische Eigenschaften von Normalsichtigen häufig als alleinige Informationsträger oder auch als Kommunikationshilfe genutzt werden. Sehbehinderten, die noch die visuelle Ausgabe nutzen, werden zwar grafische Informationen präsentiert, aber die Darstellungsweise ist selten optimal für ein effizientes Arbeiten. So ist beispielsweise bei der Bearbeitung von Text häufig horizontales Scrollen nötig oder wichtige Bereiche der Bildschirmausgabe sind nicht immer sichtbar.

Diese Arbeit trägt dazu bei, den Zugang Blinder und Sehbehinderter zu grafischen Darstellungen weiter zu erleichtern. Dazu wurde untersucht, wie diese mit Hilfe neuer Technologien und Herangehensweisen besser aufbereitet und von den Betroffenen interaktiv genutzt und auch selbst produziert werden können. Eine wesentliche Erkenntnis liegt in der Ähnlichkeit der grundlegenden Fragestellung bei der Präsentation von grafischen Oberflächen für Sehbehinderte und Blinde, die ein grafisch-taktiles Display nutzen. Basierend darauf wurde ein Framework entwickelt, mit dem sowohl taktile Darstellungen realisiert werden können wie auch ein neuartiges Konzept für vergrößerte Bildschirmausgaben für stärker sehbehinderte Computernutzer. Um auch die stetig wachsende Gruppe der zumeist altersbedingt von leichteren Seheinschränkungen Betroffenen besser zu unterstützen, wurde ein weiteres Vergrößerungskonzept samt einer prototypischen Umsetzung erarbeitet, welches nur minimale Änderungen an der Darstellung eines Programms umfasst und somit den Einarbeitungsaufwand und die damit verbundene Hemmschwelle minimiert. Zur Förderung der Kommunikation zwischen Normalsichtigen, die sich in ihren Beschreibungen häufig auf Farben beziehen, Sehbehinderten und Blinden wurden Konzepte zum Umgang mit Farben und farbigen Grafiken erforscht und Umsetzungen für monochrome, taktile Ausgabegeräte implementiert. Da die Voraussetzung für angepasste Darstellungen von GUIs und Grafiken deren zugängliche Gestaltung ist, wurden zudem Konzepte und Umsetzungen zur Unterstützung von Entwicklern und Designern bei der zugänglichen Gestaltung von GUIs und der Verbreitung von Standards zur Gestaltung zugänglicher Grafiken im SVG-Format erarbeitet.

Personal computers become more and more important in people’s lives. Digital information and user interfaces with high-quality graphical representations facilitate education as well as daily work and entertainment. Also for blind and visually impaired persons, the computer is important to improve their quality of live. It gives them independence and at the same time enhances their integration into society. Due to the increasing use of digital documents, the accessibility of information is raised steadily. By using assistive technologies such as magnification software and screen readers, the presentation of digital documents can be adapted to each user’s needs. For printed or handwritten documents, this is not easily possible.

However, current technologies still need improvements. Screen readers, for example, present graphical user interfaces only by textual information including the visible textual content as well as some semantic information like the type of a user interface element or its current state. Information on the graphical representation itself is provided only rarely, although this is also useful for the blind. Visually enabled people often use graphical information like color or positioning as means of information or communication. Indeed, for users of magnification software graphical information is available. However, the way of pre-senting graphical user interfaces often not assists users in an optimal way. For instance, while working with documents to read and edit texts horizontal scrolling is often necessary which significantly stresses the user. Further, through the enlargement of the screen content to multiple screen sizes important parts of the graphical user interfaces are often not visible to the user. Therefore, there is a high risk of missing important information.

This thesis contributes to improving the access of blind and visually impaired people to graphical representations. Therefore, state-of-the-art technologies and new methods for improving the adaption of graphical user interfaces and documents as well as new approaches for interactive use and creation of graphics by blind and visually impaired persons themselves were examined. It could be shown that the requirements for presenting graphics to visually impaired persons and blind ones, who use graphical-tactile displays, are basically similar. Based on this finding a framework was developed which can be used to realize tactile representations as well as a newly developed screen magnification concept for partially sighted computer users. With respect to the steadily growing group of people with weaker and mostly age-related visual impairment another concept and prototype for screen magnification was developed which requires only minimal modification of a GUI’s presentation, thus minimizing the effort for familiarizing with the magnification technique as well as the inhibition threshold for using screen magnification. To promote communication between visually enabled people, who often refer to colors, visually impaired and blind ones strategies for presenting colors and adapting colored graphics were investigated and implemented for monochrome, tactile output devices. As useful adaptions of graphical representations can only be generated if they are as accessible as possible, concepts and implementations to support developers and designers in the accessible design of GUIs and to propagate guidelines for accessible design of SVG graphics.