Il tatto come canale sensitivo sostitutivo dell’informazione visiva

Capitolo 2

Il tatto come canale sensitivo sostitutivo

dell’informazione visiva

2.1 La rappresentazione delle informazioni visive

Il processo di visualizzazione può essere definito come la rappresentazione spaziale delle informazioni esterne percepite e rappresenta, quindi, un “manufatto” cognitivo di supporto all’uomo nell’esplorazione e nell’analisi delle informazioni [4].

In studi piuttosto recenti ci si indirizza verso la divisione del processo di visualizzazione in due campi: la visualizzazione scientifica che si occupa di caratterizzare una mappa spaziale di dati secondo la distribuzione spaziale reale degli stessi, e la visualizzazione

dell’informazione che, invece, riguarda la formazione di una mappa spaziale non

propriamente inerente alla reale conformazione spaziale e, quindi, più intuitiva e schematica piuttosto che precisa e realistica [5].

2.1.1 Approcci alla percezione visiva

Nonostante il sistema visivo umano abbia notevoli capacità di adattamento alle diverse condizioni ambientali ha, altresì, importanti limiti legati al range di radiazioni percepibili dall’occhio umano ed all’eccessiva velocità od alla lentezza di alcuni eventi: la traiettoria descritta da un proiettile o la crescita di una pianta rappresentano rispettivamente degli esempi tangibili in questo senso.

Le teorie che sono state elaborate per cercare di spiegare la percezione visiva sono essenzialmente due e vengono di seguito brevemente accennate.

Approccio costruttivista:

L’approccio costruttivista parte dall’assunto che la visione sia un processo attivo: le conoscenze precedentemente acquisite e le esperienze precedentemente fatte all’interno

dell’ambiente che ci circonda contribuiscono a creare nella nostra mente l’immagine che percepiamo in seguito. In questo senso il nostro sistema visivo si costruirebbe un modello specifico dell’ambiente circostante selezionando, trasformando o distorcendo l’informazione.

Gli psicologi della “Gestalt” hanno asserito che il cervello umano è naturalmente in grado di organizzare le percezioni. Anche se i loro studi sono stati elaborati relativamente alla percezione visiva, essi possono essere estesi anche alla percezione dei suoni o alla percezione degli stimoli meccanici e quindi utilizzati come principi ai quali far riferimento nella costruzione di interfacce sonore o tattili.

Gli studiosi della “Gestalt” sono arrivati a formulare una serie di principi di organizzazione delle percezioni (Leggi di Pragnanz) che individuano il modo in cui la nostra mente ripartisce i campi percettivi per formarne pattern mentali. Queste leggi possono essere ricondotte a criteri di:

- prossimità: elementi che sono localizzati a breve distanza tra di loro verranno percepiti come un unico oggetto coerente;

- similarità: elementi che presentano forma o colore simile verranno percepiti come parti della stessa forma o colore;

- chiusura: la percezione umana tende a richiudere o completare uno spazio vuoto di una figura o di un’immagine precedentemente acquisita in forma completa;

- continuità: la percezione umana tende a dar continuità ai contorni ogni volta che gli elementi della figura stabiliscono una direzione implicita. In sostanza la percezione identifica come contorni di una forma due rette di punti che si intersecano piuttosto che due punti disgiunti;

- semplicità: una stimolazione visiva verrà organizzata nella figura più simmetrica, regolare e semplice possibile;

- distinzione: in un raggruppamento visivo ci sarà sempre un oggetto che verrà percepito come dominante, ovvero come l’oggetto dell’insieme, ed ogni altro come sfondo ad esso. Generalmente l’oggetto dominante è tale perché si differenzia in qualche modo dagli altri elementi formanti il raggruppamento.

Dunque, le suddette leggi di organizzazione percettiva, che definiscono le modalità di segmentazione e ricostruzione delle scene percepite, si basano sulle caratteristiche fisiche dell’oggetto osservato.

Approccio ecologico:

Intorno agli anni 50, Gibson propose un nuovo approccio alla percezione visiva (approccio

ecologico) che, contrariamente all’approccio costruttivista della Gestalt, considerava le

scene percettive come singoli parti specifiche dell’ambiente totale in cui si trovavano. Egli individuò quattro tipi di invarianti nel processo di percezione visiva:

- invarianti della struttura ottica in condizioni di variazione della luminosità: se all’interno di una scena percepita variano le condizioni globali di luminosità, ovvero varia la direzione e la composizione spettrale della luce, le superfici vengono sempre percepite nello stesso modo;

- invarianti della struttura ottica in condizioni di variazione del punto

d’osservazione: se varia il punto d’osservazione, ovvero appaiono o scompaiono

nuove entità, la scena è sempre percepita nello stesso modo;

- invarianti legate al campionamento dell’ambiente ottico: guardandosi intorno, un individuo acquisisce alcune partizioni della scena ma è ancora in grado di riconoscere l’identità della scena totale;

- invarianti locali dell’ambiente globale in condizioni di disturbo locale della sua

struttura: le interferenze ed i disturbi locali delle strutture ottiche sono quelle legate

ad eventi locali quali la deformazione di superfici, il cambiamento di espressione del volto etc.; l’identità di un qualsiasi oggetto che subisce trasformazioni locali viene mantenuta dalla percezione.

2.1.2 Visualizzazione dei dati multidimensionali

Come definito da Healey [6], il processo di visualizzazione dei dati multidimensionali coinvolge la rappresentazione degli elementi all’interno di un ambiente di dimensione minore, quale un foglio o uno schermo di un computer.

Gran parte della letteratura che si occupa del meccanismo di visualizzazione presuppone un processo preliminare che riguarda lo studio di quelle caratteristiche della scena visiva che sono acquisite rapidamente e senza eccessivi sforzi dal sistema visivo umano: tale processo preliminare concerne l’organizzazione iniziale del sistema visivo, basata su operazioni automatiche, rapide e spazialmente parallele [7].

Le caratteristiche analizzate in questa fase preliminare riguardano forma, colore, moto e posizione spaziale di una particolare unità della scena visiva.

Ad esempio l’analisi della forma fornisce informazioni circa l’orientazione, la lunghezza delle linee, la curvatura o il raggruppamento spaziale dell’unità in esame; l’analisi del colore contiene, invece, informazioni sull’intensità cromatica e sulle sfumature, mentre l’analisi del moto specifica direzione del moto o presenza di vibrazioni.

Dal punto di vista strettamente ingegneristico, il processo preliminare appena descritto è quello che maggiormente interessa perché su di esso si basa la realizzazione di dispositivi di ausilio per non vedenti, sia di tipo tattile che di tipo acustico.

2.2 Dalla vista al tatto

Quando si tocca un qualsiasi oggetto, si riceve da esso una quantità notevole di informazioni, sia attraverso il canale cinestetico, cui compete la percezione del movimento (forze, velocità), sia attraverso quello cutaneo che, invece, va ad indagare la cedevolezza, la forma e la temperatura dei corpi; l’insieme di queste informazioni si definisce esperienza aptica.

I dispositivi aptici attualmente in commercio sono in realtà dei dispositivi esclusivamente cinestetici e coinvolgono quindi solo una parte dell’apparato sensoriale dell’utente; questo aspetto è indubbiamente dovuto sia alle oggettive difficoltà tecnologiche da affrontare nella realizzazione di dispositivi sempre più adeguati alle esigenze, sia al fatto che forse ancora troppo poco è conosciuto del canale percettivo tattile.

Nella letteratura più recente [8,9] va rafforzandosi la congettura, avallata anche da studi psicofisici e neurofisiologici combinati, che le informazioni tattili e quelle ottiche, almeno con buona approssimazione, siano elaborate a livello neurale in modo piuttosto simile, differenziandosi solamente nelle fasi più avanzate dell’attività celebrale.

In questo senso è stata proposta l’ipotesi che esista un flusso tattile, così come esiste un

flusso ottico ormai sufficientemente accreditato: una serie di esperimenti tattili e visivi già

effettuati hanno dato riscontro a tale proposta.

Lo scopo del presente capitolo sarà quello di presentare le fasi che caratterizzano il passaggio dal mondo visivo a quello tattile, ovvero le modalità di trasferimento delle informazioni alle aree cutanee d’interesse e le tecniche utilizzate per tale trasferimento.

2.2.1 Soglia di discriminazione spaziale

Le informazioni tattili, identificative di quelle visive e trasferite all’utente sollecitando particolare aree cutanee della mano, dovranno soddisfare specifici criteri di risoluzione che

permettano all’utente stesso di percepire stimoli distinti in corrispondenza di punti distinti di sollecitazione.

Come già detto nel precedente capitolo si dice soglia di discriminazione spaziale tra due punti la minima distanza che permette di identificare simultaneamente come sollecitazioni distinte due stimolazioni provenienti da due differenti punti.

In fase di stimolazione meccanica, le zone cutanee di interesse per la costruzione di dispositivi di ausilio per non vedenti sono sostanzialmente due: il polpastrello del dito (lettura Braille) e il palmo della mano (display tattili per l’individuazione ed il riconoscimento di immagini statiche e dinamiche).

La soglia di discriminazione spaziale risulta essere di 2-3 mm sul polpastrello e di circa 10 mm sul palmo della mano [10].

E’ possibile ridurre la complessità del sistema in termini di potenza, individuando una forma d’onda di stimolazione appropriata che si adatti alla fisiologia del sistema tattile; per una forma d’onda composta da un treno d’impulsi (Fig.1) i parametri più significativi sono: la durata dell’impulso (PW), il periodo di ripetizione (PRP), il numero di impulsi all’interno di un intervallo di stimolazione (NPB) ed il tempo di ripristino (RT).

Fig.1: Forma d’onda di stimolazione [13].

E’ stato dimostrato che una adeguata scelta del RT permette l’adattamento della stimolazione meccanica alle caratteristiche fisiologiche della pelle e minimizza la potenza necessaria al sistema, senza ridurre la sensibilità [11].

Esistono, ancora, altre ragioni per preferire la forma d’onda sopra rappresentata in fase di stimolazione tattile: gli impulsi sono generati in modo semplice da componenti digitali e gli intervalli di tempo tra un impulso ed il successivo permettono l’eventuale elaborazione dei segnali.

E’ stato, inoltre, determinato che il valore ottimo della durata dell’impulso, in relazione alla regione di frequenza di massima sensibilità tattile (25-700 Hz), si trova all’interno del range 0.7-1.2 ms [12].

Nella pratica clinica, la discriminazione della distanza tra due punti stimolati staticamente viene, di norma, utilizzata come misura della risoluzione tattile. Lo schema sperimentale classico per la determinazione delle relazioni tra i parametri della forma d’onda d’eccitazione ed il meccanismo di percezione tattile (Fig.2) prevede un array di vibratori piezoelettrici, che sollecitano perpendicolarmente la superficie cutanea (nel caso specifico il polpastrello del dito indice).

Fig.2: Schema di un array di 16 vibratori piezoelettrici montati in modo da permettere ai contattori di sollecitare il polpastrello del dito [13].

La stimolazione vibrotattile di due punti della superficie del polpastrello viene effettuata attivando contemporaneamente due vibratori con una forma d’onda a treno di impulsi come quella mostrata in precedenza. L’ampiezza dello stimolo viene fissata ad un valore opportuno, comunque superiore alla soglia minima di percezione tattile, in modo da assicurare che entrambi i punti di contatto provochino stimolazione tattile percepibile per ogni valore di periodo (PRP) utilizzato.

Si può, quindi, procedere alla stimolazione, variando i parametri (ad esempio il PRP e il duty cycle) del treno di impulsi, e quindi alla misura delle eventuali variazioni della soglia di discriminazione spaziale.

Partendo, ad esempio, da una distanza minima fissata, minore della soglia e quindi non sufficiente alla discriminazione delle due fonti, la distanza tra i due punti di sollecitazione viene aumentata progressivamente, attivando i rispettivi attuatori, fino a quando le due

sollecitazioni non vengono percepite come distinte; successivamente la distanza viene progressivamente diminuita fino a quando il soggetto non può più discriminare i due punti separati di stimolazione; a questo punto la soglia di discriminazione spaziale può essere determinata come valor medio delle due soglie (“in salita” e “in discesa”) precedentemente acquisite.

I risultati ottenuti da test sperimentali di questo tipo hanno evidenziato che la discriminazione della distanza tra due punti di sollecitazione è, per valori relativamente bassi del duty cycle, più accentuata al crescere del periodo di ripetizione del treno d’impulsi (Fig.3):

Fig.3: Discriminazione delle distanza tra due punti in funzione del periodo di ripetizione del treno di impulsi in scala logaritmica [13].

2.2.2 Proprietà del linguaggio tattile

Gli stimolatori tattili hanno specifiche proprietà che possono essere utilizzate come una sorta di vocabolario nella costruzione di un linguaggio tattile. Tali proprietà riguardano frequenza, ampiezza, forma d’onda o durata che andranno ad interfacciarsi con le risposte caratteristiche dei recettori della superficie cutanea per creare i seguenti pattern spaziotemporali, avallati da verifiche sperimentali [14]:

• Vibrazioni nel range di frequenze compreso tra 20 e 1000 Hz sono comunque percepibili ma la massima sensitività si ha intorno ai 250 Hz;

• L’ampiezza, o intensità dello stimolo, può variare tra 0.4 e 55 dB: il valore limite di percezione dello stimolo si trova in un range compreso tra 0.4 e 3.2 dB, la

percezione comincia a deteriorarsi intorno ai 28 dB e si ha percezione del dolore intorno ai 55 dB;

• La percezione delle forme d’onda è piuttosto difficoltosa: l’utente può con relativa facilità differenziare onde sinusoidali da onde quadre, ma spesso non riesce a cogliere le differenze sottili;

• La durata dello stimolo può contenere informazioni: sollecitazioni che hanno una durata inferiore ai 0.1 secondi vengono percepite come colpetti o puntatine mentre stimoli di più lunga durata, combinati con opportuni ritardi, possono essere percepiti come flussi identificativi di “frasi o immagini tattili”;

• Le differenze di durata possono essere utilizzate per raggruppare eventi quando sulla stessa area cutanea hanno luogo molteplici eventi; in aggiunta, gruppi di impulsi di diversa durata possono esser composti per formare unità ritmiche;

• I dispositivi utilizzati per la rappresentazione dell’informazione tattile devono aderire lievemente alla pelle, permettendo in questo modo all’utente di percepire eventuali vibrazioni e individuare per esse la giusta locazione.

2.3 Il linguaggio Braille: aspetti percettivi e

implementativi della lettura attraverso il tatto

Il sistema di lettura e scrittura Braille prende il nome dal suo inventore, Louis Braille (1809-1852) che, divenuto cieco in giovanissima età, nel 1825 codificò l’alfabeto francese. Egli tenne conto delle peculiarità percettive dei polpastrelli delle dita, allontanandosi nettamente da quei metodi di lettura per ciechi basati sulla trasposizione in rilievo delle lettere dell’alfabeto, metodi evidentemente troppo complessi e che non rispondevano alle normali esigenze di concisione, precisione e chiarezza necessarie per una lettura scorrevole e sicura.

2.3.1 Caratteristiche del codice Braille

Il linguaggio Braille è un codice di lettura e scrittura tattile basato su sei punti in rilievo, mediante il quale è possibile rappresentare le lettere dell’alfabeto, la punteggiatura, i numeri, i simboli matematici e quelli musicali.

I caratteri sono ottenuti dalla combinazione di sei punti disposti in due colonne e tre righe a formare la cosiddetta cella Braille (Fig.4) che, date la sue ridotte dimensioni (misura

standard 7*4 mm), consente la percezione della cella stessa sia nella sua interezza che nei singoli elementi che la compongono.

Fig.4: Cella Braille a 6 punti.

I caratteri dell’alfabeto derivano dalla diversa collocazione e dal numero variabile dei punti, combinando i quali si possono ottenere 64 diverse configurazioni a cui vanno aggiunti alcuni specifici gruppi per rappresentare particolari simboli grafici (maiuscole o numeri).

Il sistema di lettura/scrittura Braille segue delle regole combinatorie piuttosto schematiche in cui è opportuno operare una distinzione tra lettura e scrittura, in quanto, in Braille, la scrittura va da destra a sinistra, ovverosia è speculare alla lettura.

Le lettere dalla a alla j sono date dalla combinazione dei punti 1, 2, 4, 5 ovvero occupano la parte superiore della cella (Fig.5).

Le lettere che vanno da k a z rappresentano la seconda serie di caratteri, formati aggiungendo i punti 3 e 6 (Fig.6).

Fig.6: Caratteri Braille di lettura/scrittura dalla lettera k alla lettera z.

I principali segni di punteggiatura vengono riprodotti riprendendo i caratteri della prima serie e spostandoli nella parte inferiore della cella (Fig.7).

Fig.7: Caratteri Braille di lettura/scrittura dei principali segni di punteggiatura

I numeri vengono rappresentati mediante le dieci lettere della serie precedute dal carattere speciale di segna numero (nel caso di numeri formati da più cifre, il segna numero viene posto solo davanti alla prima cifra).

La rappresentazione dei simboli matematici è una delle questioni più complesse da risolvere sia per la quantità notevole di simboli, sia perché la trascrizione di operazioni troppo lunghe comporta difficoltà nella comprensione.

Il Braille a 6 punti non è il solo sistema di lettura/scrittura esistente: esiste anche una versione del Braille a 8 punti (Fig.8), non molto utilizzato nella produzione di testi e spesso associato all’uso del computer in quanto rende più pratica ed efficiente la lettura con il

display Braille.

Infatti, il Braille a 8 punti è nato proprio dalla necessità di codificare i diversi caratteri rappresentabili sullo schermo di un computer; aggiungendo ai sei punti base il punto 7 ed il punto 8 si possono ottenere 256 combinazioni diverse, pari al numero dei caratteri della codifica informatica più diffusa, ovvero il codice ASCII:

Fig.8: Cella Braille a 8 punti.

2.3.2 Tatto, spazio e lettura Braille

La lettura Braille è un processo mentale complesso che coinvolge, tra l’altro, il controllo del movimento del dito lettore, la percezione dei punti in rilievo, il riconoscimento di pattern specifici e una processazione lessicale e semantica: in questo sistema di lettura, la percezione visiva dei caratteri in nero è sostituita dall’interpretazione tattile dei punti rialzati della cella [15].

La percezione attraverso il tatto coinvolge un insieme di sensazioni della pelle, quali lo sfiorare, la pressione, la temperatura oppure impressioni combinate congiuntamente nel riconoscimento tattile degli oggetti; ottenere informazioni attraverso l’esplorazione aptica attiva, inoltre, l’esecuzione di vari tipi di movimenti di scanning da parte delle dita, delle mani e delle braccia nei quali sono coinvolti input propriocettivi e cinetici.

Quindi, la percezione della forma attraverso l’esplorazione tattile dipende in maniera cruciale dalla decodifica degli input provenienti dalla pelle, dai movimenti degli arti durante l’atto di decodifica stesso, dalle informazioni ricavabili in base alla posizione degli arti rispetto all’oggetto della percezione.

Questi elementi costituiscono per l’utente una sorta di “ancoraggio spaziale” in quanto fungono da strumenti di localizzazione in assenza di informazione visiva.

Il corpo dell’utente assume un’importanza primaria nella discriminazione tattile degli elementi; infatti, la rappresentazione mentale di punti e di interruzioni individuati lungo una linea bidimensionale rilevata può essere ottenuta attraverso l’organizzazione di tali elementi in base a riferimenti centrati sul corpo, ovvero in termini di posizione della mano rispetto alla linea mediana del corpo.

L’assenza della vista riduce drasticamente la ridondanza di informazioni provenienti da input multimodali e, conseguentemente, l’informazione di riferimento accessibile durante l’esplorazione tattile dipende necessariamente da indici di riferimento rispetto al corpo. La percezione di punti Braille e di linee bidimensionali dipende dalla capacità dell’utente di seguire i pattern dello stimolo e di individuare gli spazi vuoti ma anche dalla capacità di produrre uno scanning sistematico, acquisito con l’esercizio e l’esperienza ed eseguito sulla base di elementi di riferimento esterni e/o centrati sul corpo, attraverso i quali l’informazione viene organizzata nello spazio secondo forma, direzione e collocazione dei tratti rilevanti.

2.3.3 Dispositivi per la lettura Braille: la barra Braille

La barra Braille (o display Braille) rappresenta uno strumento essenziale per i non vedenti in quanto permette la lettura di una pagina di testo in formato Braille: tale dispositivo, applicato ad un computer, trasforma il contenuto di una riga del monitor in un testo Braille a rilievo, sfruttando il sollevamento o l’abbassamento dei punti presenti nella singola cella e caratteristici del singolo carattere (Fig.9).

Sul mercato sono disponibili diverse versioni della barra Braille che si differenziano per il numero di righe e per il numero di celle presenti in una riga: le barre a 80 celle per riga hanno il vantaggio di contenere un’intera riga del monitor ma sono ancora piuttosto costose e, per questo, sono sovente utilizzate solo da utenti che si servono del PC per scopi professionali.

Le barre Braille più comuni hanno 40 celle in una riga, presentano una lunghezza simile a quella della riga dei testi Braille e forniscono all’utente il testo Braille corrispondente a metà di una normale riga dello schermo.

Le barre con meno di 40 celle sono decisamente le più economiche ma anche le meno funzionali allo scopo.

Fig.9: Barra Braille

La tecnologia utilizzata per la realizzazione della singola cella può essere di tipo elettromagnetico o piezoelettrico, come vedremo più dettagliatamente nel prossimo capitolo.

Per ora ci si limita ad indicare che nelle barre Braille che utilizzano celle realizzate con attuatori piezoceramici, la singola cella viene costruita montando i vari piezocristalli ceramici in combinazione con una striscia di metallo con orientazione orizzontale: per le sue specifiche proprietà il piezocristallo si deforma se vi viene applicata una opportuna tensione, mentre la striscia di metallo rigida mantiene la sua conformazione originaria. Il risultato è che, sotto opportune condizioni di polarizzazione, la deformazione del cristallo piezoceramico provoca il sollevamento del rispettivo perno, corrispondente ad un singolo punto della cella. Il piezocristallo ha un assorbimento di corrente piuttosto basso ed una bassa emissione di rumore che lo rendono la soluzione preferita per la costruzione di barre Braille.

La tecnologia elettromagnetica viene, invece, utilizzata per realizzare dispositivi a mappe tattili che presentano un elevato numero di righe e, conseguentemente, maggiore complessità di implementazione.

La barra Braille, che viene collegata all’unità centrale del computer e generalmente viene posizionata sotto la tastiera per un più facile ed immediato utilizzo, deve necessariamente essere abbinata ad uno screen-reader che è uno speciale software in grado di leggere e reinterpretare il contenuto delle schermate del computer per poi fornire le informazioni alla barra che le presenterà, in ultimo, all’utente in formato Braille.

Lo screen-reader veglia sul sistema operativo attendendo che vengano compiute particolari azioni: pressione dei tasti, focalizzazione di oggetti all’interno di un’immagine, attivazione di specifiche funzioni. Al compiersi di tali azioni, lo screen-reader si attiva memorizzando i

dati che sono stati selezionati o modificati, trasferendoli al sintetizzatore (software o hardware), il quale può riprodurli in forma vocale e/o inviarli alla barra braille.

La barra Braille permette, a questo punto, sia di scorrere e manipolare il testo, sia di monitorare e interagire col sistema operativo.

2.3.4 Dispositivi per la scrittura Braille

Gli strumenti di scrittura in Braille sono una buona varietà e, ovviamente, si sono modificati e migliorati nel tempo, consentendo una maggiore velocità e precisione: si passa dalle tavolette Braille alla dattilobraille ed alle tastiere Braille fino alle moderne stampanti Braille.

La tavoletta Braille è costituita da un piano rettangolare in plastica o in metallo che presenta una serie di scanalature orizzontali equidistanti ed un telaio che consente di fissare il foglio. Tale telaio viene impiegato come una sorta di guida su cui far scorrere un righello, formato da due righe di caselline della medesima dimensione della cella Braille (Fig.10).

Fig.10: Tavoletta Braille

Esistono tre diversi formati di tavolette che vanno da una dimensione grande (30 caselle per 36 righe), a una media (24 caselle per 22 righe) fino ad una tascabile (24 caselle per 3 righe).

La dattilobraille è una macchina da scrivere in Braille che, fondamentalmente, si differenzia dalle macchine in nero in quanto non possiede un tasto per ogni carattere; nella

fattispecie, essa dispone di sei tasti che corrispondono ai sei punti della cella Braille, di un tasto per la spaziatura, di un tasto per andare a capo e di un tasto per tornare indietro di una posizione. Le versioni più moderne consentono operazioni aggiuntive a quelle di scrittura: tipicamente, oltre a permettere la possibilità di impaginare e salvare un testo prima di un’eventuale stampa, possono funzionare anche come vere e proprie stampanti Braille se collegate ad un PC.

La scrittura di un carattere viene resa dalla pressione simultanea dei tasti relativi ai punti del carattere Braille che lo compongono (Fig.11).

Le dattilobraille rappresentano, in qualche modo, le prime versioni delle tastiere Braille.

Fig.11: Esempio di dattilobraille.

Oggi si preferisce, comunque, costruire tastiere Braille più comode e facili da usare, in quanto prevedono per ogni tasto del singolo carattere di una comune tastiera il corrispondente rilievo in Braille sul tasto stesso.

Tra gli strumenti tecnologicamente più avanzati vi sono le stampanti Braille, di vario tipo, mediante le quali un file di testo può essere riprodotto utilizzando semplicemente adeguati programmi di traduzione e formattazione.

La stampante Braille è un componente periferico che permette di stampare (punteggiare) su carta di grammatura pesante qualsiasi testo inviato dal PC (Fig.12): alcuni modelli stampano esclusivamente su una singola facciata del foglio, mentre altri sono in grado di farlo sia sul fronte che sul retro (interpunto). Esistono anche modelli più complessi che realizzano sia testo che grafica.

Le stampanti Braille presentano qualche problema legato alla velocità di esecuzione di stampa: sono più lente delle comuni stampanti poichè devono sbalzare i punti in rilievo su

una carta di adeguato spessore con componenti meccanici in movimento molto più pesanti di quelli utilizzati da una normale stampante ad inchiostro.

Fig.12: Esempio di stampante Braille.

2.4 Accessibilità ai siti web:

Intorno alla fine degli anni 80 fecero la loro comparsa i PC con programmi funzionanti sotto il sistema operativo MS-DOS: questo ambiente operativo era prevalentemente testuale per cui non fu difficile realizzare programmi di interfaccia per non vedenti.

Tali software traducevano in voce o in carattere Braille a 8 punti ciò che compariva sul video.

Si aprirono prospettive fino ad allora inimmaginabili: l’operatore non vedente poteva in assoluta autonomia scrivere, leggere, far di conto, redigere programmi e così via.

Ma la comparsa verso la metà degli anni 90 del sistema operativo Windows 95 e dei relativi applicativi dimostrò che i traguardi raggiunti erano effimeri: Windows 95, infatti, era un ambiente operativo prevalentemente grafico e risultava difficile per gli utenti che non potevano avvalersi del mouse reperire gli oggetti disposti sul desktop.

Problemi analoghi e, di norma, ancora più complessi si sono riscontrati con l’avvento di Internet: i non vedenti non avevano la possibilità di accedere direttamente ad una informazione veloce, dovendo essa transitare attraverso altri dispositivi hardware per la conversione dei font da monitor a tastiera.

Ci sono voluti, dunque, diversi anni di studio per giungere alla produzione ed alla commercializzazione di software capaci di interpretare ciò che compare sul video,

trasformare le icone in parole, ideare e realizzare supporti vocali e braille per un ambiente operativo e per il mondo del web, poco compatibili con la cecità.

2.4.1 Soluzioni hardware

Per abbattere la barriera architettonica costituita da Internet, le soluzioni proposte sono molteplici: display Braille, sintetizzatori di voce, scanner, ingranditori di testo e stampanti, utilizzati spesso in combinazione in modo da andare incontro alle crescenti esigenze degli utenti.

Il sintetizzatore di voce (Fig.13), uno strumento che riproduce in forma vocale le parole o le icone che appaiono sul video, si è da subito rivelato adatto allo scopo.

Fig.13: Sintetizzatore di voce.

Questi dispositivi, campionati opportunamente, producono una voce sintetica utilizzabile per la lettura a voce alta dei testi e per la determinazione delle icone che appaiono sul monitor e precedentemente interpretati dagli screen reader: il campionamento avviene sulla base di combinazioni di suoni elementari, di regole desunte da specifici modelli matematici e da algoritmi di analisi della parte selezionata.

Un sintetizzatore vocale è costituito da un generatore di suoni, un processore audio ed un software interno la cui funzione è quella di convertire i dati ricevuti in fonemi e sillabe che, opportunamente combinati e ricostruiti, vengono trasferiti al generatore di suoni per la restituzione in forma di parole.

Attualmente, i sintetizzatori vocali “leggono” secondo le preferenze dell’utente: in particolare è possibile selezionare la lingua, il soggetto parlante (maschile o femminile), il tono ed il modo di lettura (continuativo, parola per parola, per singole lettere alfabetiche, con o senza punteggiatura).

Servendosi di una scheda audio per il trattamento dei dati sonori, è possibile utilizzare programmi di sintesi vocale in grado di “leggere” elettronicamente un testo scritto o descrivere sommariamente la struttura della pagina. A questi ultimi si rende necessario aggiungere altri software dedicati che svolgano la funzione di “lettori dello schermo”, in modo da permettere all’utente di esplorare le informazioni presenti sullo schermo del PC. La sintesi vocale ha due difetti di fondo: rallenta notevolmente l’operatività del PC e spesso risulta piuttosto complesso selezionare e isolare le informazioni che interessano maggiormente. Per migliorare le prestazioni e rendere più agevole l’esplorazione si ricorre, di norma, all’utilizzo integrato di diverse interfacce reciprocamente complementari: ciò che viene pronunciato dalla sintesi si integra con quanto viene inviato e appare sulla barra Braille.

L’ultima generazione di barre Braille (Fig.14, 15, 16) introduce procedure per l’aggancio automatico o comandato al sintetizzatore di voce ed è in grado di adeguarsi con una certa flessibilità ai colori di sfondo e in primo piano ed ai tipi di carattere che compaiono sullo schermo:

Fig.15: Modello ALVA 570 Satellite Pro.

Fig.16: Modello ALVA A4.

Questi nuovi modelli di barre Braille prevedono:

- Doppio cursore tattile: sistemato sopra ogni cella, rappresenta un’utilissima funzionalità per il supporto vocale e Braille. Usando la prima fila di cursori tattili si può posizionare il cursore esattamente nella posizione di quella specifica cella Braille, mentre utilizzando la seconda fila si può avere un riscontro vocale dalla sintesi sugli attributi del carattere o sui grafici collocati alla posizione del cursore. In Windows, il doppio cursore tattile può essere spesso usato per simulare il clic del tasto destro e sinistro del mouse;

- Definizione flessibile della cella di stato: in base allo screen reader utilizzato, le celle di stato forniscono ulteriori informazioni circa gli attributi del testo nelle celle di lettura, la posizione del focus del display sullo schermo e gli attributi delle icone; - Tasti frontali: hanno la funzione primaria di spostare la riga braille sullo schermo

del PC per migliorare la navigazione e la funzionalità. Lo screen reader utilizzato può estendere la funzionalità dei tasti frontali per selezionare, copiare e incollare parti di testo.

Un altro dispositivo frequentemente utilizzato per la navigazione ed, in particolare, per selezionare specifiche porzioni della pagina rappresentata sullo schermo è l’ingranditore

di testo (Fig.17).

Fig.17: Ingranditore di testo.

Questo software permette di creare una finastra “lente” sullo schermo delle dimensioni volute e riposizionabile che ingrandisce le zone dello schermo stesso.

Tutti gli ingranditori di nuova generazione hanno una vasta gamma di strumenti di navigazione, ingrandiscono i caratteri o le immagini tramite l’effetto “smoothing” (levigando e raccordando le curve) e dispongono di una sintesi vocale per aiutare la consultazione di lunghe pagine testuali.

Esistono in commercio diversi software “ingrandenti” davvero validi come ZoomText, Magic, LPWin, Lunar, particolarmente adatti a rispondere efficacemente alle esigenze di utenti ipovedenti.

Se è vero che tutta questa quantità di prodotti ha permesso ai non vedenti di aver accesso al mondo dell’informatica e della telematica, occorre anche dire che rimangono irrisolti due grossi problemi: quello della portatilità degli strumenti e quello degli alti costi. Generalmente barre Braille, sintetizzatori e stampanti sono oggetti che non possono essere trasportati tanto facilmente, anzi è meglio che siano sistemati in un luogo fisso. Questo, almeno in linea di principio, esclude il non vedente dall’uso di computer portatili; ultimamente, però, sono in fase di sviluppo barre braille più leggere ed appositamente studiate per l’utilizzo col portatile. Si tratta di un utile avanzamento, non ancora compensato, comunque, da costi ridotti.

2.4.2 Accenni alle interfacce haptic

Con il termine Haptic ci si riferisce a quella parte della fisiologia che si occupa del senso del tatto e si qualificano gli studi e le tecnologie che fanno riferimento al tatto stesso.

Tale canale di comunicazione coinvolge due sensi cognitivi: il tatto così come viene comunemente inteso, che fornisce consapevolezza a stimoli che avvengono sulla superficie del corpo, ed il senso cinestetico che, invece, indaga e fornisce informazioni sulla posizione del corpo e sui suoi movimenti.

Si dicono, invece, interfacce haptic quelle interfacce che consentono all’utente di interagire con un mondo virtuale utilizzando sistemi di input in grado di raccogliere dati dall’ambiente circostante e trasmettere sensazioni tattili.

Caratteristica fondamentale del tatto, che influenza evidentemente la natura stessa delle interfacce haptic, è la bidirezionalità nello scambio di informazioni: la percezione avviene con uno scambio di energia meccanica e di informazioni tra il corpo e l'ambiente che lo circonda.

I touch screen, per esempio, consentono l’immissione di input in un sistema attraverso il controllo fisico dell’interfaccia da parte dell’utente (pressioni sullo schermo): esistono particolari sistemi (sistemi multimodali) in grado di gestire contemporaneamente diverse tipologie di input attraverso un puntatore, un touch screen, la voce, i movimenti etc.

Non deve, quindi, sorprendere che proprio dall’utilizzo di interfacce haptic un non vedente possa ottenere i maggiori vantaggi in termini di informazioni acquisite: in particolare, l’accesso all’uso di un PC con la possibilità di navigare in Internet e acquisire testi o documenti in formato elettronico, ha aperto enormi possibilità e prospettive all’impiego di questi strumenti.

Tuttavia, allo stato attuale, i dispositivi di interfaccia per non vedenti più comuni e maggiormente utilizzati sono realizzati principalmente sulla base di sistemi che convertono le informazioni visive in stimolazione tattile; in aggiunta, la ricerca nel campo delle interfacce aptiche è sostanzialmente orientata allo sviluppo di interfacce commerciali (come il Phantom) al fine di migliorare l’interazione tra l’utente ed il PC.

Di conseguenza, è ancora in fase sperimentale lo studio per un’integrazione efficace di diversi tipi di stimoli haptic in un unico dispositivo multimodale che, utilizzato come strumento di input/output per un PC, consenta all’utente una esplorazione agevole del sistema operativo e una lettura tattile di documenti, immagini, pagine web.

L’idea, che dovrà essere validata attraverso una sperimentazione sul campo, è quella di integrare una matrice di stimolatori tattili con un dispositivo planare in grado di fornire feedback di forza.

In questa maniera la capacità di un semplice dispositivo con ritorno di forza di fornire informazioni globali sull’ambiente da esplorare si unirebbe con le capacità proprie di una matrice tattile di fornire informazioni locali molto dettagliate ma anche estremamente circoscritte, in modo da realizzare un valido ed accurato sistema globale di indagine.