Пользовательские интерфейсы прямого манипулирования и их проектирование
Возможность прямого манипулирования, предусмотренная в WIMP интерфейсах, позволяет разрабатывать для приложений объектно-ориентированные интерфейсы прямого манипулирования.
Интерфейсы данного типа на внешнем уровне используют директивную форму диалога: ввод команды осуществляется при выполнении определенных действий с пиктограммой объекта мышью. Основными элементами этих интерфейсов являются: метафоры, объекты, представления объектов и технология DragandDrop («перетащил и бросил»).
Метафоры.Метафора - мысленный перенос свойств или признаков одного объекта на другой, чем-то аналогичный первому. Использование метафор в интерфейсах предполагает активизацию имеющегося у пользователя опыта (ментальных моделей выполнения аналогичных действий в повседневной жизни или на рабочем месте).
Интерфейс прямого манипулирования должен обеспечивать пользователю среду, содержащую знакомые ему элементы, с которыми пользователь не раз встречался в профессиональной деятельности или в быту, и предоставлять ему возможность манипулирования отдельными объектами. Наличие метафор упрощает для пользователя процесс освоения интерфейса. Например, метафора «Выбрасывание мусора», которую использует Windows для удаления файлов, облегчает пользователю усвоение этой операции.
Использовать метафоры надо очень аккуратно, так как при этом смысл придается всем элементам интерфейса, например, похожие элементы должны вести себя похожим образом, а элементы, выделенные одним цветом, должны находиться в определенной связи друг с другом. Семантическое несоответствие между элементами интерфейса тем, что от них ожидают, и тем, что они на самом деле выполняют, раздражает и дезориентирует пользователей.
Следует также учитывать, что полное соответствие может обмануть ожидание пользователя, так как все-таки он оперирует не реальными предметами, а их моделями. А значит, его возможности ограничены, о чем необходимо напоминать. Поэтому целесообразно не делать изображения слишком реалистичными.
Метафоры и анимация.При реализации метафор все большая роль уделяется средствам мультимедиа, в основном анимации. В § 8.2 уже упоминалось, что движение привлекает внимание, а резкая смена кадров требует некоторого времени на определения связи данного кадра с предыдущим и на изучение этого кадра. Следовательно, используя мультипликацию, можно не только развлекать пользователя, но и «готовить» его к смене кадров, сокращая время, необходимое на адаптацию к изменившейся ситуации. Например, длинный список можно представить в виде стены, уходящей в бесконечность (по закону перспективы). Тогда «движение» вдоль этой стены, сопровождаемое «естественным» укрупнением названий, позволит рассматривать список, отыскивая необходимую информацию без резкого изменения картинки. При этом в сознании человека сохраняется идентичность объектов, а потому он постоянно готов к взаимодействию с ними.
Однако, решая проблемы, связанные с особенностями восприятия человека, анимационные интерфейсы создают дополнительные проблемы для разработчиков и программистов. К ставшим привычными функциональному и интерфейсному уровням программы добавляется еще и визуальный уровень. Программа, реализующая такой интерфейс, никогда не простаивает, так как во время ожидания ввода команды пользователя она продолжаетотображать соответствующие кадры. В основе таких программ лежит временное программирование. В отличие от событийного программирования, которое позволяет связывать изображение на экране с внешними и внутренними событиями в системе, временное программирование обеспечивает изменениепроецируемой последовательности кадров в зависимости от состояния моделируемых процессов и действий пользователя.
Объекты интерфейса прямого манипулирования и их представления.Существует три основных типа объектов интерфейсов прямого манипулирования: объекты-данные, объекты-контейнеры и объекты-устройства.
Объекты-данные снабжают пользователя информацией. Это могут быть тексты, изображения, электронные таблицы, музыка, видео и т. п., а также любая их комбинация. В рамках операционной системы таким объектам соответствуют приложения, которые запускаются при раскрытии объекта. В масштабе приложения объекту соответствует одна или несколько форм, в которых содержимое объекта представляется в разных видах. Операции с содержимым объекта реализуются обработчиками событий формы.
Объекты-контейнеры могут манипулировать своими внутренними объектами, в том числе и другими контейнерами, например копировать их или сортировать в любом порядке. К типичным контейнерам относятся папки, корзины и т. п. При раскрытии контейнера демонстрируются сохраняемые им компоненты, и появляется возможность ими манипулировать. Компоненты при этом могут обозначаться пиктограммами или представляться в виде таблицы.
Объекты-устройства часто представляют устройства, существующие в реальном мире: телефоны, факсы, принтеры и т. д., их используют для обозначения этих устройств в абстрактном мире интерфейса. При раскрытии такого объекта, как правило, можно увидеть его настройки.
Итак, каждому объекту соответствует, по крайней мере одно окно. В исходном состоянии это окно представлено пиктограммой, но при необходимости его можно раскрыть и выполнить требуемые операции, например настройки объекта. Окно объекта в раскрытом состоянии может содержать меню и панели инструментов. Пиктограмме же должно соответствовать контекстное меню, содержащее перечень операций над объектом.
Имя пиктограммы формируют по-своему для каждого типа объектов. Так пиктограммам объектов-данных присваивают имена, соответствующие именам хранимых данных, а тип данных кодируется самой пиктограммой. Имя пиктограммы-контейнера или пиктограммы устройства обозначает сам объект, а потому не зависит от содержимого.
Следует иметь в виду, что различие между типами объектов является условным, так как один и тот же объект в разных ситуациях может вести себя то как объект-данные, то как объект-устройство, то как объект-контейнер. Например, принтер обычно рассматривают как объект-устройство, но он может обладать и свойствами объекта-контейнера, так как может содержать объекты-данные в очереди на печать. Соответственно в Windows объект контейнер/устройство Принтер имеет помимо пиктограммы (рис. 8.22, а) еще два представления: окно очереди на печать (рис. 8.22, б) и окно настроек
Рис. 8.22. Объект Принтер:а - пиктограмма; 6 - окно настроек; в - окно очереди на печать
(рис. 8.22, в). Имя представления в этом случае целесообразно указывать в заголовке окна объекта.
Технология DragandDrop.Технология DragandDrop («перетащил и бросил») определяет основные принципы прямого манипулирования, описанные в руководстве по разработке пользовательских интерфейсов фирмы IBM (CUA - CommonUserAccess):
• результат перемещения объекта должен соответствовать ожиданиям пользователя;
• пользователи не должны неожиданно терять информацию;
• пользователь должен иметь возможность отменить неправильное действие.
Эта технология также определяет основные принципы визуализации операции прямого манипулирования:
• исходное выделение - используется в качестве обратной связи пользователю, чтобы сообщить ему, что объект захвачен, в Windows с этой целью используется выделение цветом;
• визуализация перемещения - используется для идентификации выполняемого действия;
• целевое выделение - используется для идентификации пункта назначения, показывая таким образом, куда «упадет» объект, если его отпустить в текущий момент времени;
• визуализация действия - используется для обозначения времени ожидания завершения операции, обычно с этой целью применяют анимацию или изменение формы курсора на «песочные часы».
Следует также иметь в виду, что существует два вида пунктов назначения: один принимает объект, а другой его копию. Например, если пользователь «бросает» документ в «корзину», то уничтожается сам документ, который при этом удаляется с экрана. А если тот же документ он «бросает» на «принтер», то документ не пропадает: на принтер передается копия документа.
В Windows соответствующие действия идентифицируются появлением символа копирования «+» около пиктограммы документа в тот момент, когда он перемещается над пиктограммой устройства, на которое передается копия документа. Если для некоторого устройства возможны оба вида действий, то следует предусмотреть возможность уточнения вида действия. Так, Windows в этом случае осуществляет копирование при нажатой клавише CTRL и перемещение в противном случае.
Проектирование интерфейсов прямого манипулирования. Проектирование интерфейсов прямого манипулирования выполняется на основе графов диалога, разработанных для конкретного программного обеспечения, и включает следующие процедуры:
• формирование множества объектов предметной области, которое должно быть представлено на экране, причем в качестве основы в этом случае используют не варианты использования, а концептуальную модель предметной области;
• анализ объектов, определение их типов и представлений, а также перечня операций с этими объектами;
• уточнение взаимодействия объектов и построение матрицы прямого манипулирования',
• определение визуальных представлений объектов;
• разработка меню окон объектов и контекстных меню',
• создание прототипа интерфейса;
• тестирование на удобство использования.
Пример 8.6. Разработать пользовательский интерфейс прямого манипулирования для системы решения комбинаторно-оптимизационных задач.
Поскольку единственно напрашивающаяся аналогия - это выполнение операций вручную, интерфейс строим, используя метафору «рабочий стол».
Множество объектов-кандидатов формируем, анализируя концептуальную модель предметной области (см. рис. 6.9) и варианты использования. Для каждого объекта определяем тип и набор операций, связывающих эти объекты с остальными объектами предметной области (табл. 8.3).
Таблица 8.3
| Объект | Тип | Действия, связанные с другими объектами | Примечание |
| Протокол | Контейнер | Сохранить, удалить, распечатать | Включает Задание, Данные и после решения задачи - Результаты |
| Список протоколов | Контейнер | Очистить | |
| Задание | Данные | Выполнить | Бланк задания входит в бланк протокола |
| Данные | Данные | Связать с протоколом, сохранить, удалить, распечатать | |
| Список данных | Контейнер | Очистить | - |
| Результаты | Данные | Если получены, то связаны с Заданием и Данными, т. е. находятся в Протоколе | |
| Бланк протокола | Данные | Бланк протокола содержит бланк задания | |
| Бланк данных | Данные | ||
| Компьютер | Устройство | ||
| Принтер | Устройство | ||
| Корзина | Устройство |
Основной объект проектируемой системы - Протокол. Он будет объединять Задание, Данные и Результаты. В процессе работы пользователю понадобится создавать новые Протоколы. При этом целесообразно, чтобы новый Протокол уже содержал бланк Задания. Данные разрешим создавать отдельно, для чего предусмотрим Бланк Данных. После заполнения бланка Данные можно будет включить в Протокол, сохранить в Списке данных, распечатать или выбросить. Результаты будут добавляться в Протокол после решения задачи, т. е. выполнения Задания. Предусмотрим возможность сохранения Протокола в Списке протоколов на любом шаге заполнения, печати и удаления его со стола и из Списка протоколов.
К множеству объектов системы помимо указанных выше добавлены объекты-устройства: Компьютер, Принтер, Корзина, необходимые для отображения операций Выполнить, Распечатать, Удалить.
Далее строим матриц (таблицу) взаимодействия объектов. В этой таблице по вертикали располагаем объекты, которые согласно метафоре можно перемещать (исходные), а по горизонтали - объекты, которые могут служить конечными пунктами перемещения (конечные). В самой таблице фиксируем действия, которым будет соответствовать операция перемещения начального объекта на конечный.
Для рассматриваемого примера исходными объектами являются Протокол, Список протоколов, Задание, Данные, Список протоколов, Бланк задания и Бланк данных (табл. 8.4). Их можно перемещать на объекты-контейнеры: Протокол, Список протоколов, Список данных, а также объекты устройства: Компьютер, Принтер, Корзина и Рабочий стол. Далее анализируем взаимодействие объектов в соответствии с принятой метафорой. Так, если объект Протокол перенести на объект Список протоколов, то по смыслу это можно интерпретировать, как желание пользователя добавить Протокол в список. Аналогично заполняем всю таблицу, которая затем будет использоваться при программировании соответствующих событий.
Таблица 8.4
| Операции, выполняемые при перемещении объектов | |||||||
| Исходныеобъекты | Конечные объекты | ||||||
| Протокол | Списокпротоколов | Списокданных | Компьютер | Принтер | Корзина | Рабочийстол | |
| Протокол | Добавить протокол в список | Выполнитьзадание | Распечататьпротокол | Удалитьпротокол | |||
| Список протоколов | Удалить все протоколы | ||||||
| Задание | Занести задание в протокол | Удалитьзадание | |||||
| Данные | Занести данные в протокол | Добавить данные в список | Удалитьданные | ||||
| Список данных | Удалить все данные | - | |||||
| Бланк протокола | Создать протокол | ||||||
| Бланкданных | Создать данные |
Рис. 8.23.Внешний вид интерфейса прямого манипулирования системы решения комбинаторно-оптимизационных задач
На рис. 8.23 представлен внешний вид интерфейса системы. (В качестве пиктограмм объектов использованы стандартные пиктограммы Windows.)
После этого необходимо разработать представление окон объектов.
Пример 8.7.Разработать представление окна объекта Протокол.
Объект Протокол является контейнером, который может содержать Задание, Данные и Результаты. В момент создания Протокола автоматически формируется чистый бланк Задания.
На рис. 8.24 показано стандартное представление объекта-контейнера, которое может быть использовано в данном примере. Отдельно изображено, как это окно будет выглядеть в разные моменты времени. Окно содержит меню, включающие пункты: Данные, Правка, Вид и Помощь. Первый пункт позволяет определить данные: Создать или Открыть. Второй - отвечает за работу с общим буфером и содержит пункты Вырезать, Копировать и Вставить. Третий - традиционно управляет видом окна: Крупные значки, Мелкие значки, Список и Таблица. Четвертый - используют для вызова справки.
Рис. 8.24.Окно объекта Протокол (вид Крупные значки): а - в момент создания; б - после добавления данных; в - после выполнения задания
Поскольку используемая метафора рабочего стола позволяет, необходимо предусмотреть возможность выполнения стандартных клавиатурных команд с объектом Протокол. К ним относят операции Вырезать (Ctrl-X), Копировать (Ctrl-C), Вставить (Ctrl-V).
После завершения проектирования представлений всех объектов создают прототип интерфейса и передают его на тестирование удобства использования.