 |
|
Типы пользовательских интерфейсов и этапы их разработки
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, осуществляемый в реальном масштабе времени и направленный на совместное решение конкретной задачи: обмен информацией и координация действий [35]. Каждый диалог состоит из отдельных процессов ввода-вывода, которые физически обеспечивают связь пользователя и компьютера.
Обмен информацией осуществляется передачей сообщений и управляющих сигналов. Сообщение - порция информации, участвующая в диалоговом обмене. Различают:
• входные сообщения, которые генерируются человеком с помощью средств ввода: клавиатуры, манипуляторов, например мыши и т. п.;
Рис. 8.1. Организация взаимодействия компьютера и пользователя
•выходные сообщения, которые генерируются компьютером в виде текстов, звуковых сигналов и/или изображений и выводятся пользователю на экран монитора или другие устройства вывода информации (рис. 8.1).
В основном пользователь генерирует сообщения следующих типов: запрос информации, запрос помощи, запрос операции или функции, ввод или изменение информации, выбор поля кадра 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, изменение формата кадра и т. д.
Ниже перечислены основные устройства, обеспечивающие выполнение операций ввода-вывода.
Для вывода сообщений:
•монохромные и цветные мониторы - вывод оперативной текстовой и
графической информации;
•принтеры - получение «твердой копии» текстовой и графической ин
формации;
•графопостроители - получение твердой копии графической информации;
•синтезаторы речи - речевой вывод;
•звукогенераторы - вывод музыки и т. п.
Для ввода сообщений:
•клавиатура - текстовый ввод;
•планшеты - графический ввод;
•сканеры - графический ввод;
•манипуляторы, световое перо, сенсорный экран - позиционирование и
выбор информации на экране и т. п.
Типы интерфейсов. По аналогии с процедурным и объектным подходом к программированию различают процедурно-ориентированный и объектно-ориентированный подходы к разработке интерфейсов (рис. 8.2). Про-
Рис. 8.2. Типы интерфейсов
цедурно-ориентированные интерфейсы используют традиционную модель взаимодействия с пользователем, основанную на понятиях «процедура» и «операция». В рамках этой модели программное обеспечение предоставляет пользователю возможность выполнения некоторых действии, для которых пользователь определяет соответствующие данные и следствием выполнения которых является получение желаемых результатов.
Объектно-ориентированные интерфейсы используют несколько иную модель взаимодействия с пользователем, ориентированную на манипулирование объектами предметной области. В рамках этой модели пользователю предоставляется возможность напрямую взаимодействовать с каждым объектом и инициировать выполнение операций, в процессе которых взаимодействуют несколько объектов. Задача пользователя формулируется как целенаправленное изменение некоторого объекта, имеющего внутреннюю структуру, определенное содержание и внешнее символьное или графическое представление. Объект при этом понимается в широком смысле слова, например, модель реальной системы или процесса, база данных, текст и т. п. Пользователю предоставляется возможность создавать объекты, изменять их параметры и связи с другими объектами, а также инициировать взаимодействие этих объектов. Элементы интерфейсов данного типа включены в пользовательский интерфейс Windows, например, пользователь может «взять» файл и «переместить» его в другую папку. Таким образом, он инициирует выполнение операции перемещения файла.
Применение процедурно-ориентированных интерфейсов в данном случае не означает использования структурного подхода к разработке соответствующего программного обеспечения. Более того, реализация современного процедурно-ориентированного пользовательского интерфейса на базе структурного подхода является очень сложной и трудоемкой задачей.
Процедурно-ориентированные пользовательские интерфейсы Объектно-ориентированные пользовательские интерфейсы
Обеспечивают пользователей функциями, необходимыми для выполнения задач Обеспечивают пользователям возможность взаимодействия с объектами
Акцент делается на задачи Акцент делается на входные данные и результаты
Пиктограммы представляют приложения, окна или операции Пиктограммы представляют объекты
Содержание папок и справочников отображается с помощью таблиц и списков
Папки и справочники являются визуальными контейнерами объектов
В табл. 8.1 перечислены основные отличия пользовательских моделей интерфейсов процедурного и объектно-ориентированного типов.
Различают процедурно-ориентированные интерфейсы трех типов: «примитивные», меню и со свободной навигацией.
Примитивным называют интерфейс, который организует взаимодействие с пользователем в консольном режиме. Обычно такой интерфейс реализует конкретный сценарий работы программного обеспечения, например: ввод данных - решение задачи - вывод результата (рис. 8.3, а). Единственное отклонение от последовательного процесса, которое обеспечивается данным интерфейсом, заключается в организации цикла для обработки нескольких наборов данных (рис. 8.3, 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.
Интерфейс-меню в отличие от примитивного интерфейса позволяет пользователю выбирать необходимые операции из специального списка, выводимого ему программой. Эти интерфейсы предполагают реализацию множества сценариев работы, последовательность действий в которых определяется пользователем.
Различают одноуровневые и иерархические меню. Первые используют для сравнительно простого управления вычислительным процессом, когда вариантов немного (не более 5-7), и они включают операции одного типа, например, Создать, Открыть, Закрыть и т. п. Вторые - при большом количестве вариантов или их очевидных различиях, например, операции с файлами и операции с данными, хранящимися в этих файлах.
Интерфейсы данного типа несложно реализовать в рамках структурного подхода к программированию. На рис. 8.4 показана типичная структура ал-
Рис. 8.3. Типичная структура алгоритма программ
с примитивным интерфейсом: а - последовательный; б - с возможностью повторения
горитма 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 находится либо в состоянии Уровень меню, либо в состоянии Выполнение операции. В состоянии Уровень меню осуществляется вывод меню соответствующего уровня и выбор нужного пункта меню, а в состоянии Выполнение операции реализуется сценарий выбранной операции. В порядке исключения иногда пользователю предоставляется возможность завершения операции независимо от стадии выполнения сценария и/или программы, например, по нажатию клавиши Esc.
Древовидная организация меню предполагает строго ограниченную навигацию: либо переходы «вверх» к корню дерева, либо - «вниз» по выбранной ветви. Каждому уровню иерархического меню соответствует свое определенное окно, содержащее пункты данного уровня. При этом возможны два варианта реализации меню: каждое окно меню занимает весь экран или на экране одновременно присутствуют несколько меню разных уровней. Во втором случае окна меню появляются при выборе пунктов соответствующего верхнего уровня - «выпадающие» меню.
Рис. 8.4. Типичная структура алгоритма программы с одноуровневым меню
В условиях ограниченной навигации независимо от варианта реализации поиск требуемого пункта более чем двухуровневого меню может оказаться непростой задачей.
Интерфейсы-меню в настоящее время также используют редко и только для сравнительно простого программного обеспечения или в разработках, которые должны быть выполнены по структурной технологии и без использования специальных библиотек.
Интерфейсы со свободной навигацией также называют графическими пользовательскими интерфейсами (GUI - Graphic User Interface) или интерфейсами WYSIWYG (What You See Is What You Get - что видишь, то и получишь, т. е., что пользователь видит на экране, то он и получит при печати). Эти названия подчеркивают, что интерфейсы данного типа ориентированы на использование экрана в графическом режиме с высокой разрешающей способностью.
Графические интерфейсы поддерживают концепцию интерактивного взаимодействия с программным обеспечением, осуществляя визуальную обратную связь с пользователем и возможность прямого манипулирования объектами и информацией на экране. Кроме того, интерфейсы данного типа поддерживают концепцию совместимости программ, позволяя перемещать между ними информацию (технология OLE, см. § 1.1).
В отличие от интерфейса-меню интерфейс со свободной навигацией обеспечивает возможность осуществления любых допустимых в конкретном состоянии операций, доступ к которым возможен через различные интерфейсные компоненты. Например, окна программ, реализующих интерфейс Windows, обычно содержат:
•меню различных типов: ниспадающее, кнопочное, контекстное;
•разного рода компоненты ввода данных.
Причем выбор следующей операции в меню осуществляется как мышью, так и с помощью клавиатуры.
Существенной особенностью интерфейсов данного типа является способность изменяться в процессе взаимодействия с пользователем, предлагая выбор только тех операций, которые имеют смысл в конкретной ситуации. Реализуют интерфейсы со свободной навигацией, используя событийное программирование и объектно-ориентированные библиотеки, что предполагает применение визуальных сред разработки программного обеспечения.
Объектно-ориентированные интерфейсы пока представлены только интерфейсом прямого манипулирования. Этот тип интерфейса предполагает, что взаимодействие пользователя с программным обеспечением осуществляется посредством выбора и перемещения пиктограмм, соответствующих объектам предметной области. Для реализации таких интерфейсов также используют событийное программирование и объектно-ориентированные библиотеки.
Многодокументные или «многооконные» интерфейсы соответственно организуют в тех случаях, когда велика вероятность, что пользователю понадобится одновременно работать с несколькими документами. Реализация этих интерфейсов существенно сложнее, а меню должно предусматривать специальные операции управления окнами.
Этапы разработки пользовательского интерфейса. Разработка пользовательского интерфейса включает те же основные этапы, что и разработка программного обеспечения:
•постановка задачи - определение типа интерфейса и общих требований к нему;
•анализ требований и определение спецификаций - определение сценариев использования и пользовательской модели интерфейса;
•проектирование - проектирование диалогов и их реализация в виде
процессов ввода-вывода;
•реализация - программирование и тестирование интерфейсных процессов.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
Б-40 Проектирование интерфейса пользователя. Психофизические особенности человека, связанные с восприятием, запоминанием и обработкой информации. Проектирование интерфейса пользователя, необходимость учета особенностей восприятия цвета, звука, времени человеком.