Пользовательский интерфейс

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Основные положения

2. Классификации интерфейсов и определение пользовательского интерфейса

3. Классификация пользовательских интерфейсов и их элементов

4. Эргономичность интерфейса

5. Информативность интерфейса

6. Надежность интерфейса

7. Выводы

8. Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

В эру цифровых технологий происходит все большее усложнение технических изделий и систем, что выливается во все возрастающую сложность управления ими. Однако здесь же оно приходит на помочь человечеству: сами цифровые технологии позволяют организовать управление таким способом, который наибольшим образом подходит человеку как психофизиологическому существу.

Вычислительные мощности и матрицы отображения данных позволяют представлять информацию наглядно и осуществлять управление системой из этого же самого наглядного представления.

Однако не все так просто: еще до наступления цифровой эры была проведена масса исследований (в основном в области инженерной психологии) о том, как человек воспринимает информацию, как перерабатывает, как формирует управляющее воздействие (управляющий ответ) и как его осуществляет. Все это наложило отпечаток на формирование того, что называется сейчас пользовательским интерфейсом.

1. Основные положения

Исходя из актуальности проблемы, были поставлены следующие цели исследования:

- рассмотреть существующее представление о пользовательском интерфейсе;

- рассмотреть классификацию интерфейсов и определить место в ней пользовательского интерфейса;

- выделить показатели эргономичности, информативности и надежности пользовательских интерфейсов, обосновать важность их учета.

Предмет исследования: пользовательский интерфейс, его эргономичность, информативность, надежность.

Основные тезисы:

- разработка пользовательского интерфейса - сложная многофакторная задача, требующая системного подхода;

- разработка пользовательского интерфейса - не только задача для программиста, но и задача для инженерного психолога и эргономиста;

- эргономичность, надежность и информативность пользовательского интерфейса оказывают прямое влияние на выполнение оператором поставленной перед ним задачи.

2. Классификации интерфейсов и определение пользовательского интерфейса

Как утверждают материалы на studfiles.ru [2], интерфейсы различают по таким характеристикам, как структура связей, способ подключения и передачи данных, принципы управления и синхронизации. Там же выделяются следующие виды интерфейса:

Внутримашинный интерфейс -- система связи и средств сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой. Внутримашинный интерфейс представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.

Внешний интерфейс -- система связи системного блока с периферийными устройствами ЭВМ или с другими ЭВМ.

Интерфейс «человек-машина» или интерфейс «человек-компьютер» или пользовательский интерфейс -- это способ, которым вы выполняете какую-либо задачу с помощью каких-либо средств (какой-либо программы), а именно совершаемые вами действия и то, что вы получаете в ответ. В рамках данного обзора акцент делается именно на этом виде интерфейсов.

Машинная часть интерфейса -- часть интерфейса, реализованная в машине (аппаратно-программной ее части) с использованием возможностей вычислительной техники.

Человеческая часть интерфейса -- это часть интерфейса, реализуемая человеком с учетом его возможностей, слабостей, привычек, способности к обучению и других факторов.

На ранних этапах развития вычислительной техники пользовательский интерфейс (ПИ) рассматривался как средство общения человека с операционной системой и был достаточно примитивным. В основном он позволял запустить задание на выполнение, связать с ним конкретные данные и выполнить некоторые процедуры обслуживания вычислительной установки.

Со временем по мере совершенствования аппаратных средств появилась возможность создания интерактивного программного обеспечения, использующего специальные пользовательские интерфейсы. В настоящее время основной проблемой является разработка интерактивных интерфейсов к сложным программным продуктам, рассчитанным использование непрофессиональными пользователями. В последние годы были сформулированы основные концепции построения таких пользовательских интерфейсов и предложено несколько методик их создания.

Другие источники дают несколько иные определения ПИ, например материалы свободной энциклопедии Wikipedia.org [4] утверждают, что пользовательский интерфейс - это разновидность интерфейсов, в котором одна сторона представлена человеком (пользователем), а другая -- машиной/устройством. Представляет собой совокупность средств и методов, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными, чаще всего сложными, машинами, устройствами и аппаратурой.

Согласно же одноименному курсу лекций кафедры «Автоматика и информационные технологии» [1], пользовательский интерфейс представляет собой совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие пользователя с компьютером. Основу такого взаимодействия составляют диалоги. Под диалогом в данном случае понимают регламентированный обмен информацией между человеком и компьютером, направленный на решение конкретной задачи.

Как видно, все определения различаются в незначительных мелочах, утверждая в целом, что ПИ - средство взаимодействия человека с автоматизированной системой, позволяющее ему получать некоторые от нее и вносить в ответ некоторые управляющие воздействия. Подобным образом все источники сходятся в представленных ниже частностях устройства пользовательских интерфейсов.

Обмен информацией осуществляется передачей сообщений и управляющих сигналов. Сообщение - порция информации, участвующая в диалоговом обмене. По направлению передачи информации различают:

- входные сообщения, которые генерируются человеком с помощью средств ввода (клавиатуры, мыши и т.п.);

- выходные сообщения, которые генерируются компьютером в виде текстов, звуковых сигналов и/или изображений и выводятся пользователю на экран монитора или другие устройства вывода информации.

В основном пользователь генерирует сообщения следующих типов: запрос информации, запрос помощи, запрос операции или функции, ввод или изменение информации и т.д. В ответ он получает: подсказки или справки, информационные сообщения, не требующие ответа, приказы, требующие действий, сообщения об ошибках, нуждающиеся в ответных действиях, и т.д.

3. Классификация пользовательских интерфейсов и их элементов

пользовательский интерфейс эргономичность

Курс лекций кафедры «Автоматика и информационные технологии» [1] разделяет ПИ согласно принципам программирования на две группы:

- процедурные - те интерфейсы, предоставляющие пользователю возможность выполнения некоторого набора действий, для которых могут вводиться соответствующие исходные данные. Вся работа с программой сводится к выбору действия, которое надо выполнить (если такой выбор предоставляется), вводу данных (при необходимости) и обработке полученных результатов. Процедурные ПИ можно разделить на три подкатегории:

- консольным называют интерфейс, который организует взаимодействие с пользователем на основе последовательного ввода и вывода информации в текстовом режиме по принципу «вопрос-ответ». Обычно такой интерфейс реализует конкретный сценарий работы, например: ввод данных - решение задачи - вывод результата (рис.2, а). Единственное отклонение от последовательного процесса, которое обеспечивается данным интерфейсом, заключается в организации цикла для обработки нескольких наборов данных (рис. 2, б). Подобные интерфейсы в настоящее время используют только в процессе обучения программированию или в тех случаях, когда вся программа реализует одну функцию, например, в некоторых системных утилитах;



Рис.1. Внешний вид консольного интерфейса

а) б)

Рис.2. Структура программы с консольным интерфейсом

- интерфейс-меню, в отличие от консольного интерфейса, позволяет пользователю выбирать необходимые операции из специального списка, выводимого ему программой. В этом типе интерфейсов последовательность действий выбирается самим пользователем. Различают одноуровневые и иерархические меню. Первые используют для сравнительно простых случаев, когда вариантов немного (не более 5-7), и они включают операции одного типа, например, Создать, Открыть, Закрыть и т.п. Вторые применяются при большом количестве вариантов или их очевидных различиях, например, операции с файлами и операции с данными, хранящимися в этих файлах. На рис. 3 показана типичная структура алгоритма программы, организующей одноуровневое меню.

Алгоритм программы с многоуровневым меню обычно строится по уровням, причем выбор команды на каждом уровне осуществляется так же, как для одноуровневого меню.

Интерфейс-меню предполагает, что программа в любой момент времени находится либо в состоянии обслуживания меню (ожидания выбора со стороны пользователя), либо в состоянии выполнения операции. Пользователь, как правило, вынужден ожидать, пока выполняется выбранное им действие.

Рис.3. Структура программы с интерфейсом-меню

Меню может быть построено различными способами. Простейший вариант реализации меню - вывод списка пунктов и предложение ввести номер пункта из этого списка (см. рис. 4, а). Более сложный вариант - список, по которому можно перемещаться с помощью клавиш (обычно клавиши управления курсором). Достоинства этого способа в том, что он удобнее, привлекательнее выглядит, не требует от пользователя соотнесения текста меню с номером пункта и уменьшает вероятность ошибки при выборе за счет того, что текущий пункт меню «подсвечивается». Внешний вид такого меню приведен на рис. 4, б.

а) б)

Рис.4. Внешний вид интерфейса-меню

- интерфейс со свободной навигацией обеспечивает возможность осуществления любых допустимых в конкретном состоянии операций, доступ к которым возможен через различные интерфейсные компоненты. На данный момент сформировался стандартный набор компонент пользовательского интерфейса, которые широко применяются в самых разнообразных программах и поддерживаются многими операционными системами и библиотеками. Поскольку даже разные реализации этих компонент подчиняются некоторым общим принципам управления, интерфейсы, построенные на их основе, привычны и понятны любому пользователю. Это является несомненным достоинством интерфейсов со свободной навигацией.

Внешний вид некоторых распространенных интерфейсных элементов в системе ОС Windows приведен на рис. 5. Перечислим эти компоненты (в скобках даны устоявшиеся английские названия):

- опция, флажок (checkbox), рис. 5, а;

- поле ввода (edit box), рис. 5, б;

- наборный счетчик (spin control, up/down control), рис. 6, в;

- кнопка (button), рис. 5, г;

- индикатор хода выполнения задачи (progress bar), рис. 6, д;

- ползунок (slider), рис. 5, е;

- списки: линейный (list box, рис. 5, ж), выпадающий (combo box, рис. 6, з), древовидный (tree control, рис. 5, и);

- переключатель (radio button), рис. 5, к;

- меню (menu), рис. 6, л;

- панель инструментов (toolbar), рис. 5, м.

Существенной особенностью интерфейсов со свободной навигацией является способность изменяться в процессе взаимодействия с пользователем, предлагая выбор только тех операций, которые имеют смысл в конкретной ситуации (например, блокируя ввод в те или иные поля).

а)	б)	в)
г)	д)	е)
ж)	з)	и)
к)	л)	м)

Рис.5. Компоненты интерфейса со свободной навигацией

Как правило, интерфейсы этого типа реализуют, используя событийное программирование и объектно-ориентированные библиотеки, что предполагает применение визуальных сред разработки программного обеспечения. Тем не менее, несложные интерфейсы со свободной навигацией можно реализовать и на процедурно-ориентированном языке (например, Си) в однозадачной операционной системе без событийного управления (например, MS-DOS). Пример такого интерфейса для программы решения квадратного уравнения приведен на рис. 6.

Рис.6. Внешний вид интерфейса со свободной навигацией

- объектные используют несколько иную модель взаимодействия с пользователем, ориентированную на манипулирование объектами предметной области. Лекции не останавливаются подробно на объектно-ориентированных пользовательских интерфейсах, поскольку, по мнению их составителей, для решения учебных задач достаточно процедурного подхода, значительно более простого в реализации. В качестве примера объектно-ориентированного интерфейса приводится программа «Проводник» ОС Windows. Объектами предметной области в этом случае являются файлы и папки. Выполнение операции может выглядеть так: пользователь «берет» файл (точнее, объект интерфейса, соответствующий файлу) и «перетаскивает» его в другую папку, инициируя таким образом перемещение «физического» файла на диске.

Свободная энциклопедия Wikipedia.org не рассматривает классификацию по принципу взаимодействия, зато вводит более широкую классификацию по уровню взаимодействия:

- однонаправленные ПИ - те, в которых производится только вывод информации пользователю или ввод управляющих воздействий в систему;

- двунаправленные ПИ - те, в которых производится вывод информации о состоянии системы и самого интерфейса, ввод управляющего воздействия и отображение реакции системы и/или интерфейса на них.

Под управляющим воздействием следуем понимать набор данных, поступающих в систему от пользователя и направленных на перестройку/изменение ПИ или параметров системы.

Другая классификация (там же) - по типу ввода сигналов. Может быть голосовой, жестовой, смешанной.

Материалы сайта studfiles.ru [2] приводят довольно широкий спектр классификации систем и их компонентов по типу реализации ПИ и видам используемых элементов управления и отображения. Они не отличаются от объединения приведенных выше классификаций, поэтому оставшаяся часть курсовой работы будет выполнения по этим же материалам без указания источника с дополнениями, учитывающими другие мнения (с указанием источника).

4. Эргономичность интерфейса

Цель создания эргономичного интерфейса состоит в том, чтобы сделать работу за монитором конечного пользователя (прежде всего) максимально удобной и комфортной. Для этого вводят критерии эргономичного интерфейса, включающие в себя естественность (интуитивность), последовательность (непротиворечивость), выделение элементов для привлечение внимания пользователя, организацию системы навигации, поддержку пользователя, гибкость.

Естественность диалога - это такое его свойство, при котором пользователю не приходится существенно изменять свои традиционные способы решения задачи. Включает следующие принципы:

1) интерфейс должен поддерживаться на родном языке пользователя (в случае применения текстовых подписей и полей), причем возможно употребление профессионального жаргона;

2) подписи, подсказки и другие текстовые надписи, которые появляются по ходу ведения диалога, не должны требовать дополнительных пояснений, им следует быть однозначными для интерпретации пользователем;

3) порядок ведения диалога должен соответствовать порядку, в котором обычно пользователь обрабатывает информацию в процессе решения задачи;

4) должна быть исключена предварительная обработка данных перед их вводом пользователем. Это обеспечивает быстрый диалог и уменьшение ошибок со стороны пользователя.

Последовательность ведения диалога гарантирует единство общих принципов работы с системой. Критерий включает:

1) последовательность в интерпретации команд: разные по смыслу команды должны иметь разное мнемоническое обозначение, а одинаковые команды - одинаковое обозначение;

2) последовательность в использовании форматов данных - аналогичные поля всегда должны представляться в одном формате;

3) последовательность в размещении информации на экране - в разных ситуациях на экране в привычных (одинаковых) местах должны появляться однотипные сообщения, чтобы пользователь знал, где найти или где ожидать вывода необходимой информации. При этом информация, на которую следует обратить внимание, должна всегда отображаться в видном месте, чтобы захватить внимание пользователя, напри-мер, предупреждающие сообщения и сообщения об ошибках. В то же время, инфор-мация, которая необходима не очень часто (например, справка) не должна отобра-жаться, но должна быть доступна, когда потребуется.

Выделение элементов интерфейса используется для привлечения внимания пользователя. При этом следует помнить, что большое количество выделенных элементов может вызвать у пользователя дискомфорт.

Способы выделения элементов:

1) движение (мигание или изменение позиции). Очень эффективный метод, поскольку глаз имеет специальный детектор для движущихся элементов;

2) яркость. Не очень эффективный метод, поскольку люди могут обнаружить всего лишь несколько уровней яркости;

3) цвет. Очень эффективный метод. Основное его назначение - создание интерфейсов, более интересных для пользователя. Он используется для группировки информации, выделения различий между информацией, выделения простых сообщений (ошибки, состояния). Важно отметить, что 9% людей не различают цвета (обычно красно-зеленые сочетания). Однако эти люди могут отличать черно-белые оттенки, поэтому проектировщики интерфейса должны проверять, не нарушает ли восприятие пользователей этой категории использование различных цветов. Принципы использования цвета:

- необходимо ограничить число цветов на экране до 4 и до 7 - для последовательности экранов. При этом для неактивных экранов нужно использовать бледные цвета;

- если цвет используется для колировки информации, необходимо удостовериться, что пользователь правильно понимает код, например, просроченные счета выделяются красным цветом, а непросроченные - зеленым;

- необходимо использовать цвета согласно представлениям пользователя, например, для картографа зеленый - лес, желтый - пустыня, синий - вода. Для химика красный - горячий, синий - холодный;

- можно использовать цвет для отображения состояния: красный - опасность или стоп, зеленый - нормально или продолжение работы, желтый - предостережение;

- для привлечения внимания наиболее эффективны белый, желтый и красный цвета;

- для упорядочения данных можно использовать спектр семи цветов радуги;

- для разделения данных необходимо выбрать цвета из различных частей спектра (красный - зеленый, синий - желтый, любой цвет - белый);

- для группировки данных, объединения и подобия нужно использовать цвета, которые являются соседями в спектре (оранжевый - желтый, синий - фиолетовый).

4) форма (вид символа, шрифт, начертание, размер). Используется для того, чтобы отличить различные категории данных. Обычно применяют увеличение в 1,5 раза. Некоторые принципы, которыми надо руководствоваться при создании текстовых сообщений:

текст в нижнем регистре читается на 13% быстрее, чем текст, который полностью напечатан в верхнем регистре;

символы верхнего регистра наиболее эффективны для информации, которая должна привлечь внимание;

выровненный по правому краю текст читать труднее, чем равномерно распреде-ленный текст с не выровненным правым краем;

оптимальный интервал между строками равен или немного больше, чем высота символов;

5) оттенение (различная текстура объектов);

6) окружение (подчеркивание, рамки, инвертированное изображение).

Система навигации обеспечивает пользователю способность перемещаться между различными экранами, информационными единицами и подпрограммами в ходе ведения диалога. Тип системы навигации существенно зависит от принятого вида интерфейса: для интерфейса языка команд очень мало способов обеспечения полноценной навигации; в интерфейсах с меню можно использовать иерархически структурированные меню, которые будут «направлять» пользователя. Общие принципы проектирования системы навигации включают: использование заголовков страниц для каждого экрана; использование номеров страниц, номеров строк и столбцов; отображение текущего имени файла вверху страницы.

Поддержка пользователя во время диалога - это мера помощи, которую диалог оказывает пользователю при его работе с системой. Она включает в себя:

1) инструкции пользователю - необходимы для направления пользователя в нужную сторону, подсказок и предупреждений для выполнения необходимых действий на пути решения задачи. Инструкции могут быть обеспечены в форме диалога, экранных заставок, справочной информации и т.п. Они могут предложить пользователю: выбрать из предложенных альтернатив некую опцию или набор опций; ввести некоторую информацию; выбрать опцию из набора опций, которые могут изменяться в зависимости от текущего контекста; подтвердить фрагмент введенной информации перед продолжением ввода. Инструкции могут быть помещены в модальные диалоговые окна, которые вынуждают пользователя ответить на вопрос прежде, чем может быть предпринято любое другое действие, потому что все другие средства управления заморожены. Это может быть полезно, когда система должна вынудить пользователя принять решение перед продолжением работы. Немодальные диалоговые окна позволяют работать с другими элементами интерфейса, в то время как само окно может игнорироваться;

2) подтверждение действий системы - используется, чтобы пользователь мог убедиться, что система выполняет, выполнила или будет выполнять требуемое действие (либо требуемые действия по каким-то причинам не выполнены). В полноценной системе пользователь также может всегда получить информацию о состоянии системы, процесса или активной подпрограмме;

3) сообщения об ошибках - должны объяснить, в чем ошибка, и указать, как ее исправить.

Ошибки могут быть классифицированы различным образом, примеры таких классификаций можно найти в соответствующей литературе по инженерной психологии (например: «Человеческий фактор», том 4, часть 2). Там же можно найти информацию о техниках защиты от ошибок и методах их устранения применительно к пользовательским интерфейсам. Подробное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки курсовой работы..

Гибкость диалога - это мера того, насколько хорошо диалог соответствует различным уровням подготовки и производительности труда пользователя. При этом диалог может подстраивать свою структуру или входные данные. Гибкость диалога проявляется в способности диалоговых систем адаптироваться либо с помощью пользователя, либо самостоятельно к любому возможному уровню подготовки оператора. Этот параметр влияет на эргономичность опосредовано (через показатель осваиваемости), на качество деятельности достаточно хорошо подготовленного оператора влияния не оказывает (по материалам лекций кафедры «Автоматика и информационные технологии» а также из курса прикладной эргономики). Потому подробное рассмотрение также выходит за рамки представленной курсовой работы.

5. Информативность

Студия Артемия Лебедева [5] утверждает следующее: информация, передаваемая человеку от устройства или программы, содержит в себе смысловую часть. Качество, характеризующее долю полезной информации в общем объеме сообщения, можно назвать информативностью.

Хороший интерфейс передает суть информации минимальными средствами. Зачастую объем передаваемой информации может быть сокращен в разы без ущерба для смысла. И наоборот, информационная ценность может быть повышена без увеличения объема сообщения. Такая оптимизация должна быть проведена на уровне используемых языковых формулировок, визуальных средств и общей структуры интерфейса.

Информация, передаваемая человеку, должна быть не только полной, но и наглядной. Например, для визуализации трехмерных поверхностей кроме имитации освещения часто используется цветовая шкала (псевдоспектр), которой кодируется высота каждой точки, -- это позволяет определять области с одинаковой высотой. Каждый следующий цвет в такой шкале должен выглядеть более светлым, чем предыдущий. К сожалению, в большинстве случаев для этого применяется либо физический спектр («радуга»), либо случайно выбранные градиенты, не подходящие для визуализации плавного изменения значений.

6. Надежность

Все источники утверждают, что надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Интуитивно надёжность объектов связывают с недопустимостью отказов в работе. Это есть понимание надёжности в «узком» смысле -- свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Иначе говоря, надёжность объекта заключается в отсутствии непредвиденных недопустимых изменений его качества в процессе эксплуатации и хранения. Надёжность тесно связана с различными сторонами процесса эксплуатации. Надёжность в «широком» смысле -- комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать в себя свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также определённое сочетание этих свойств.

Вводятся следующие определения (выбраны те из них, имеющие отношения к ПИ):

- безотказность -- свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки;

- живучесть -- свойство объекта сохранять работоспособность в экстремальных ситуациях;

- отказ -- событие, заключающиеся в полной или частичной утрате работоспособности;

- сбой -- самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора.[3]

Отсюда видно, что надежность ПИ можно охарактеризовать следующими параметрами:

- наработкой на отказ;

- живучестью;

- вероятностью сбоев и отказов в различных условиях (статических, динамических, эксплуатационных, экстремальных, обязательно учитывающих человеческий фактор, то есть отказ/сбой самого оператора). С целью учета этих вероятностей вводят понятия логической сложности алгоритма управления (конечно же, касательно ПИ) и его стереотипности; проводятся испытания на макетах и даже на реальных системах с целью экспериментально определить эти показатели.

7. Выводы

Исходя из поставленных задач и выдвинутых тезисов а также выполненного исследования, можно сделать следующие выводы:

- при разработке ПИ для качественного и безопасного выполнения оператором своих обязанностей необходимо учитывать показатели эргономичности, надежности и информативности интерфейсов;

- ПИ, спроектированный без учета этих показателей, не может считаться качественным и не может быть допущен к эксплуатации в больших системах, связанных с высокими рисками;

- для проектирования ПИ, учитывающего эти требования, необходимо понимать принципы приема и переработки информации человеком;

- эргономичность, надежность и информативность пользовательского интерфейса оказывают прямое влияние на выполнение оператором поставленной перед ним задачи.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Курс лекций кафедра «Автоматика и информационные системы» по предмету «Организация интерфейса пользователя»

2 http://www.studfiles.ru/dir/cat32/subj1173/file9485/view99700.html // Виды интерфейсов пользователя

3 http://ru.wikipedia.org/wiki/%CD%E0%E4 %B8%E6%ED%EE%F1%F2%FC

4 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%82%D0%B5% D1%80%D1%84%D0%B5%D0%B9%D1%81_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F

5 http://www.artlebedev.ru/best/ui/informativeness/

Размещено на Allbest.ru