Конспект лекций

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра компьютерных технологий

УТВЕРЖДАЮ Проректор по УМР ___________ С. В. Коньшин “______”____________ 2014 г.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ

Конспект лекций для студентов специальности 5В070400 – Вычислительная техника и программное обеспечение

СОГЛАСОВАНО Начальник УМО

_____________М. А. Мустафин

“____” _________2014 г.

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры КТ,

протокол № 2 от 18 .09. 2014 г.

зав. кафедрой КТ

_____________ З. К. Куралбаев Специалист по стандартизации и

редактор

_____________ Г. А. Акетаева

“___” ___________2014 г.

Составители (разработчики):

_____________ Г. Т. Мусатаева _____________ А. Т. Конуспаева _____________ Д. О. Байжанова

Некоммерческое акционерное общество

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ

Конспект лекций для студентов специальности

5В070400 – Вычислительная техника и программное обеспечение

Алматы 2015

Кафедра

компьютерных технологий

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

СОСТАВИТЕЛИ: Мусатаева Г.Т., Конуспаева А.Т., Байжанова Д.О.

Проектирование и разработка пользовательских интерфейсов. Конспект лекций для студентов специальности 5В070400 – Вычислительная техника и программное обеспечение.- Алматы: АУЭС, 2014. - 62 с.

Конспект лекций разработан в соответствии с требованиями квалификационной характеристики специалиста, государственных стандартов, типовой программы курса. Они составлены с учетом активизации процесса изучения основ курса и являются подготовкой к проведению лабораторных работ.

Конспект лекций предназначен для студентов всех форм обучения специальности 5В070400 – Вычислительная техника и программное обеспечение.

Таблица – 4, иллюстрация – 16, библиография – 14 названий.

Рецензент кандидат экономических наук, доцент кафедры ИС Аренбаева Ж.Г.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества

«Алматинский университет энергетики и связи» на 2014 г.

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2015 г.

3

1 Лекция. Введение. Вопросы проектирования и выбора пользовательских, программно-аппаратных interface-ов

Цель лекции: рассмотрение вопросов проектирования и выбора пользовательских, программно-аппаратных interface-ов, реализующих взаимодействие человека-оператора с компьютерной системой. Инженерно - психологическое проектирование interface-а взаимодействия оператора с вычислительной системой.

Комплекс interface-ов компьютерных систем. Взаимосвязь interface-ов компьютерных систем. Определения interface-ов. Актуальность interface-ов.

В последние годы успехи использования компьютерных систем в возрастающей степени стали определяться ролью, которую играют interface-ы взаимодействия пользователя с программным приложением. В общем случае понятие interface-а достаточно широкое понятие и применимо к различным областям компьютерных технологий.

Предметом изучения на данном курсе являются пользовательские interface-ы в их взаимосвязи с программно-аппаратными interface-ами уровня приложений. Интерес к этой области проявился со стороны не только специалистов в области вычислительной техники, но и эргономистов, психологов, социологов и разработчиков графических систем, что свидетельствует о многоплановом характере этой проблемы. Как часто показывала практика, для успешного решения многих прикладных задач в компьютерных системах необходимо комплексное рассмотрение проблем, связанных с разработкой и (или) выбором interface-ов.

Технологии создания пользовательских и программно-аппаратных interface-ов должны рассматриваться комплексно. За последние годы методы организации interface-а в системе «человек-компьютер» получили значительное развитие и приобрели определенную логическую завершенность. Interface можно разделить на несколько уровней, функции которых можно представить в виде обобщенных структур. Такая интерпретация помогает объяснить свойства каждой структуры, а также обосновать принятые принципы их использования. Например, при проектировании интерактивного WEB-приложения разработчики сталкиваются с выбором ряда interface-ов:

- interface-а на уровне взаимодействия пользователя с клиентской программой;

- interface-а на уровне взаимодействия клиентской машины с машиной сервером;

- interface-а на уровне взаимодействия сервера со сторонней программой или c другим сервером.

К примеру, при разработке WEB-приложения первый interface реализуется выбором и обоснованием компонент WUI (Web user interface), второй выбором методов посылки запросов на сервер, третий использованием

4

CGI (Common Gateway interface) или с применением SQL-запросов (рисунок 1).

Существует несколько определений понятия interface-а компьютерных систем, назовем некоторые из них. Одно из них определяет пользовательский interface как правила взаимодействия пользователя с

Рисунок 1 - Разработка WEB-приложения

приложением (или операционной средой), а также средства и методы, с помощью которых эти правила реализуются. Также interface взаимодействия определяется как совокупность аппаратно-программных средств, средств отображения информации и протоколов обмена информацией, обеспечивающих достоверное и надежное взаимодействие человека с ЭВМ для решения определенных задач. Под аппаратным interface-ом компьютера (Interface - сопряжение) понимают совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором. Это электрические и временные параметры, набор управляющих сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности подключения.

Таким образом, первое, с чем сталкивается пользователь, начиная работать с приложением, это его interface. Непродуманный, неудачный interface может свести на нет все его достоинства. Сказанное относится как к локальным приложениям, так и к приложениям, обеспечивающим работу пользователей в сети. О важности проблем interface-а может говорить следующий факт. Американский национальный институт стандартов (ANSI) имеет по данному направлению специальную консультативную группу - Комитет по стандартам interface-а Человек-Компьютер (The Human-Computer Interface Standard Committee). Существуют подобные организации не только в США, но и в других странах, более того, имеются также международные исследовательские группы, работающие в этом направлении, например,

5

Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (International Telegraph and Telephone Consultation Committee), который изучает особенности интерактивных элементов interface-а.

Многими этими организациями или рабочими группами в свое время были подготовлены проекты документов по стандартизации пользовательских interface-ов, содержащие принципы их проектирования и реализации.

Контрольные вопросы

1. Какие interface-ы изучаются в данном курсе?

2. Чем отличаются interface-ы различных уровней?

3. Каковы различные определения interface-ов компьютерных систем?

4. Какие организации занимаются вопросами пользовательских interface- ов?

2 Лекция. Цели и задачи инженерно-психологического проектирования interface-а взаимодействия человека с вычислительной средой

Цель лекции: рассмотрение роли человека - оператора в компьютерных системах.

Использование вычислительной техники в системах управления, в организационной, управленческой и конструкторской деятельности, в процессах обучения и научных исследованиях вовлекает в работу с компьютерами специалистов из самых разных сфер человеческой деятельности. Неодинаковая степень квалификации и подготовки пользователей ЭВМ требует совершенствования компьютеров, повышения удобства работы с ними и интеллектуализации ЭВМ. Особое место в интеллектуализации занимает создание такого interface-а между человеком и вычислительной системой (ВС), который обеспечивал бы эффективное взаимодействие с компьютером даже неподготовленного пользователя.

Говоря об организации interface-а «человек-компьютер», необходимо рассматривать 2 основные задачи:

- разработка средств ввода-вывода, реализующих эффективные и удобные формы ввода и отображения информации;

- разработка программного обеспечения, повышающего смысловое содержание диалога и поддерживающего неформализованные процедуры взаимодействия.

Широкий спектр задач, решаемых на ЭВМ, делает проблему построения interface-а неоднозначной, зависящей от специфики той предметной области, в которой применяется компьютерная система. Ясно, что взаимодействие пилота самолета с бортовой ЭВМ должно быть организовано иначе, чем общение школьника с обучающей системой.

6

Вследствие этого, задачей построения человеко-машинной системы и организации взаимодействия в ней является изучение различных категорий пользователей, их деятельности и возможностей человека по восприятию и обработке информации. Результаты решения этой задачи дают возможность структурировать деятельность пользователя - оператора, учесть психофизиологические характеристики, которые необходимо учитывать при проектировании любой человеко-машинной системы. Эта информация направлена на предпроектный анализ предметных областей при создании компьютерных систем. Целью этого анализа является распределение функций между человеком и ЭВМ, а также идентификация требований к аппаратному и программному обеспечению.

На сегодняшний день разработан достаточно широкий спектр программных и аппаратных средств организации взаимодействия человека с компьютерными системами. Помимо традиционных форм общения, создаются системы поддержки речевого диалога и диалога на естественном языке. С учетом этого другой важной задачей является организация процесса проектирования взаимодействия человека с ЭВМ в прикладных программах.

В вопросах разработки пользовательских interface-ов важную роль занимает инженерная психология.

Инженерная психология - научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники для использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации систем «человек – машина» (СЧМ).

Основные задачи инженерной психологии:

- анализ функций, роли и места человека в СЧМ;

- изучение структуры и классификация деятельности оператора;

- изучение процессов обработки информации при принятии решений и реализации управляющих воздействий;

- разработка принципов построения рабочих мест оператора;

- изучение влияния психологических факторов на эффективность СЧМ;

- оптимизация информационного взаимодействия человека с тех- ническими системами;

- разработка принципов и методов профессиональной подготовки операторов;

- разработка теории инженерно-психологического проектирования и ее использование при создании СЧМ.

Рассмотрим место и роль человека - оператора в общей схеме обработки информации и управления (рисунок 2). Роль оператора сводится к восприятию и оценке информации, поступающей из разнородных источников с последующим принятием решения, формированием и реализацией команд для его исполнения. Помимо информации о состоянии контролируемого процесса, на работу оператора оказывают влияние указания операторов или руководителей подсистем верхних уровней. Операторы более высокого уровня наряду с системами автоматического управления могут вмешиваться в

7

процесс управления на стадии реализации управляющих воздействий.

Помимо перечисленных функций, операторы осуществляют также контроль за состоянием самой системы управления. В процессе взаимодействия человека с техническими средствами, оператор на основании принятой и проанализированной информации принимает необходимое решение по управлению. Процедура принятия решения является центральной на всех уровнях приема и переработки информации. После принятия решения от человека-оператора поступает управляющее воздействие, которое далее путем преобразований попадает в систему управления. Общая схема обработки информации и управления приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Общая схема обработки информации и управления Контрольные вопросы

1. Какие основные задачи рассматриваются при организации interface-а

«человек-компьютер»?

2. Что изучает инженерная психология?

3. Какие основные задачи решает инженерная психология при организации interface-а «человек-компьютер»?

4. Каковы место и роль человека - оператора в общей схеме обработки информации и управления?

5. Прокомментируйте общую схему обработки информации и управления.

3 Лекция. Характеристики interface-а взаимодействия

8

Цель лекции: рассматриваются простота, свойства и правила создания interface-а. Естественность, согласованность interface-а. Принцип «обратной связи».

Создание качественного interface-а предполагает реализацию принципа

«интересы пользователя превыше всего» и соответствующую методологию разработки всего программного продукта. В англоязычной литературе для описания такого подхода используется термин User-centered Design (UCD) -

«Разработка, ориентированная на пользователя». Эта технология, кроме всего прочего, предполагает как можно более раннее проектирование interface-а с последующим его развитием в процессе разработки самого программного продукта.

Свойства "хорошего" interface-а пользователя заключается в том, что пользователь всегда чувствует, что он управляет программным обеспечением, а не программное обеспечение управляет его чувствами. Для создания у пользователя такого чувства «внутренней свободы» interface должен обладать целым рядом свойств, рассмотренных ниже.

Естественность interface-а.

Естественный interface - такой, который не вынуждает пользователя существенно изменять привычные для него способы решения задачи. Это, в частности, означает, что сообщения и результаты, выдаваемые приложением, не должны требовать дополнительных пояснений. Целесообразно также сохранить систему обозначений и терминологию, используемые в данной предметной области. Использование знакомых пользователю понятий и образов (метафор) обеспечивает интуитивно понятный interface при выполнении его заданий.

Согласованность interface-а.

Согласованность позволяет пользователям переносить имеющиеся знания на новые задания, осваивать новые аспекты более быстро и благодаря этому фокусировать внимание на решаемой задаче, а не тратить время на уяснение различий в использовании тех или иных элементов управления, команд и т. д. Обеспечивая преемственность полученных ранее знаний и навыков, согласованность делает interface узнаваемым и предсказуемым.

Согласованность важна для всех аспектов interface-а, включая имена команд, визуальное представление информации и поведение интерактивных элемен- тов. Для реализации свойства согласованности в создаваемом программном обеспечении необходимо учитывать его различные аспекты.

Согласованность в пределах приложения.

Одна и та же команда должна выполнять одни и те же функции, где бы она ни встретилась, причем одним и тем же образом. Например, если в одном диалоговом окне команда «Копировать» означает немедленное выполнение соответствующих действий, то в другом окне она не должна требовать от пользователя дополнительно указать расположение копируемой информации.

9

Другими словами, используйте одну и ту же команду, чтобы выполнить функции, которые кажутся подобными пользователю.

Согласованность в пределах рабочей среды.

Поддерживая согласованность с interface-ом, предоставляемым операционной системой (например, ОС Windows), ваше приложение может опираться на те знания и навыки пользователя, которые он получил ранее при работе с другими приложениями

Дружественность interface-а (принцип «прощения»).

Пользователи обычно изучают особенности работы с новым программным продуктом методом проб и ошибок. Эффективный interface должен принимать во внимание такой подход. На каждом этапе работы он должен разрешать только соответствующий набор действий и предупреждать пользователей о тех ситуациях, где они могут повредить системе или данным, еще лучше, если у пользователя существует возможность отменить или исправить выполненные действия. Даже при наличии хорошо спроектированного interface-а, пользователи могут делать те или иные ошибки. Эти ошибки могут быть как «физического» типа (случайный выбор неправильной команды или данных), так и «логического» (принятие неправильного решения о выборе команды или данных). Эффективный interface должен позволять предотвращать ситуации, которые, вероятно, закончатся ошибками. Он также должен уметь адаптироваться к потенциальным ошибкам пользователя и облегчать ему процесс устранения последствий таких ошибок.

Принцип «обратной связи».

Обратная связь с пользователем состоит в том, что каждое действие пользователя должно получать визуальное, а иногда и звуковое подтверждение того, что программное обеспечение восприняло введенную команду; при этом вид реакции, по возможности, должен учитывать природу выполненного действия. Обратная связь эффективна в том случае, если она реализуется своевременно, то есть как можно ближе к точке последнего взаимодействия пользователя с системой. Когда компьютер обрабатывает поступившее задание, полезно предоставить пользователю информацию относительно состояния процесса, а также возможность прервать этот процесс в случае необходимости.

Простота interface-а.

Interface должен быть простым. При этом имеется в виду не упрощенче- ство, а обеспечение легкости в его изучении и использовании. Кроме того, он должен предоставлять доступ ко всему перечню функциональных возможно- стей, предусмотренных данным приложением. Реализация доступа к широким функциональным возможностям и обеспечение простоты работы проти- воречат друг другу. Разработка эффективного interface-а призвана сбалан- сировать эти цели. Один из возможных путей поддержания простоты - представление на экране информации, минимально необходимой для выполнения пользователем очередного шага задания. В частности,

10

необходимо избегать многословных командных имен или сообщений.

Непродуманные или избыточные фразы затрудняют пользователю извлечение существенной информации. Другой путь к созданию простого, но эффективного interface-а - размещение и представление элементов на экране с учетом их смыслового значения и логической взаимосвязи. Это позволяет использовать в процессе работы ассоциативное мышление пользователя.

Можно также помочь пользователям управлять сложностью отображаемой информации, используя последовательное раскрытие (диалоговых окон, разделов меню и т.д.). Последовательное раскрытие предполагает такую организацию информации, при которой в каждый момент времени на экране находится только та ее часть, которая необходима для выполнения очередного шага. Сокращая объем информации, представленной пользователю, уменьшаем объем информации, подлежащей обработке.

Примером такой организации является иерархическое (каскадное) меню, каждый уровень которого отображает только те пункты, которые соответствуют одному, выбранному пользователем, пункту более высокого уровня.

Гибкость interface-а.

Гибкость interface-а - это его способность учитывать уровень подготовки и производительность труда пользователя. Свойство гибкости предполагает возможность изменения структуры диалога и/или входных данных. Концепция гибкого (адаптивного) interface-а в настоящее время является одной из основных областей исследования взаимодействия человека и компьютера. Основная проблема состоит не в том, как организовать изменения в диалоге, a в том, какие признаки нужно использовать для определения необходимости внесения изменений и их сути. Существуют три вида адаптации фиксированная, полная и косметическая.

При фиксированной адаптации пользователь явно выбирает уровень диалоговой поддержки. Простейший вариант такой адаптации основан на использовании правила двух уровней, согласно которому система обеспечивает два вида диалога:

- подробный (для начинающего пользователя);

- краткий (для подготовленного пользователя).

Правило двух уровней может быть расширено до правила N-уровней диалога.

Однако такой подход имеет несколько недостатков:

- не учитывается тот факт, что навыки накапливаются постепенно;

- пользователь может хорошо знать одну часть системы и совсем не знать другую;

- пользователь сам определяет уровень своей подготовки, что снижает объективность оценки.

При полной адаптации диалоговая система стремится построить модель пользователя, которая, по мере обучения последнего, и определяет стиль диалога в зависимости от этих изменений. При этом одной из основных

11

проблем является распознавание характеристик пользователя. Для ее решения необходимо определить, что использовать в качестве таких характеристик:

время, затрачиваемое пользователем на ответ, количество его обращений за помощью или характер ошибок и тип запрашиваемой помощи.

Косметическая адаптация призвана обеспечить гибкость диалога без учета поведения пользователя, но и без однозначного выбора им конкретного стиля диалога.

Такой адаптации можно достичь за счет применения следующих методов:

- использование умолчаний;

- использование сокращений;

- опережающий ввод ответов;

- многоуровневая помощь;

- многоязычность.

Использование умолчаний. Сущность умолчания состоит в том, что система использует некоторое изначально заданное значение какого-либо параметра, пока пользователь не изменит его. В этом случае имеют место два аспекта адаптации системы:

- во-первых, начинающий пользователь имеет возможность использовать большинство параметров системы по умолчанию;

- во-вторых, система может запоминать значения либо заданные при последнем сеансе работы (например, имя редактируемого файла), либо наиболее используемые.

Для удобства начинающих пользователей значения, используемые по умолчанию, могут выводиться на экран вместе с соответствующим вопросом системы, например: «Дата регистрации документа? [текущая]».

Самый распространенный способ принятия значений по умолчанию - это нулевой ввод, то есть простое нажатие клавиши «Ввод» в качестве ответа на вопрос системы. Если используется командный язык, то пользователь просто пропускает параметр, используемый по умолчанию.

Использование сокращений предполагает, что пользователь вместо полного имени команды может вводить ее любое допустимое сокращенное обозначение. Идея опережающего ввода ответов заключается в том, что пользователь имеет возможность на очередном шаге диалога вводить не один ответ, а цепочку последовательных ответов, упреждая возможные вопросы системы.

Один из методов обеспечения многоуровневой помощи состоит в том, что сначала на экран выводится сообщение начального уровня, а затем пользователь может уточнить полученную информацию, используя переход на более низкий уровень по ключевому слову. На таком принципе основана работа многих современных Help-систем, обучающих гипертекстовых систем.

Сущность многоязычности interface-а состоит в том, что структура и семантика диалоговых сообщений, которые выдает и получает пользователь, должны отвечать нормам родного языка пользователя и не зависеть от того, на

12

каком языке разработаны инструментальные средства, которые он использует.

Возможный подход к реализации многоязычности - создание средств реакции системы на действия пользователя (сообщения-запросы, подсказки, сооб- щения об ошибках) отдельно от синтаксиса языка программирования (инстру- ментальных средств).

Эстетическая привлекательность interface-а, проектирование визуальных компонентов являются важнейшей составной частью разработки программного interface-а. Корректное визуальное представление используемых объектов обеспечивает передачу весьма важной дополни- тельной информации о поведении и взаимодействии различных объектов. В то же время следует помнить, что каждый визуальный элемент, который появля- ется на экране, потенциально требует внимания пользователя, которое, как из- вестно, небезгранично. Следует обеспечить формирование на экране такой графической среды, которая не только содействовала бы пониманию пользователем представленной информации, но и позволяла бы сосредоточиться на наиболее важных ее аспектах.

Обобщая изложенное, можно кратко сформулировать те основные правила, соблюдение которых позволяет рассчитывать на создание эффективного пользовательского interface-а:

- проектирование пользовательского interface-а следует рассматривать как самостоятельный этап в создании приложения, и его выполнение должно начинаться как можно раньше;

- необходимо учитывать возможности и особенности аппаратно- программных средств, на базе которых реализуется interface;

- целесообразно учитывать особенности и традиции той предметной области, к которой относится создаваемое приложение;

- процесс разработки interface-а должен носить итерационный характер, его обязательным элементом должно быть согласование полученных результатов с потенциальным пользователем;

- средства и методы реализации interface-а должны обеспечивать возможность его адаптации к потребностям и характеристикам пользователя.

Контрольные вопросы

1. Каковы свойства «хорошего» interface-а пользователя?

2. Что означает фиксированная, полная и косметическая адаптация при проектировании пользовательского interface-а?

3. Как используется принцип умолчаний в пользовательских interface- ах?

4. Как реализуется эстетическая привлекательность в пользовательских interface-ах?

4 Лекция. Психофизиологические характеристики человека- оператора

13

Цель лекции: рассмотрение вопросов психофизиологических характеристик операторов. Темп ведения диалога. Время ответа (отклика) системы.

Психофизиологические характеристики операторов являются актуальными при общении с компьютерной системой. В первую очередь это:

- способности к приему и переработке информации;

- объем сенсорной и кратковременной памяти;

- умение концентрировать внимание на наиболее важной информации;

- способность воспроизводить информацию из долговременной памяти;

- моторные навыки и реакции;

- время реакции;

- восприимчивость цветовой гаммы и т. д.

Перечисленные характеристики пользователей должны учитываться при разработке интерактивных приложений посредством обеспечения комфортного темпа работы пользователя с программным приложением, а также с помощью продуманного выбора визуальных атрибутов отображаемой на экране информации.

Темп ведения диалога.

Темп ведения диалога зависит от характеристик аппаратных и программных средств компьютера, а также от специфики решаемых задач.

Требование соответствия темпа ведения диалога психологическим особенностям человека выдвигает ограничения на значения этих характеристик не только «сверху», но и «снизу». Поясним это утверждение.

Время ответа (отклика) системы определяется как интервал между событием и реакцией системы на него. Данная характеристика interface-а определяет задержку в работе пользователя при переходе к выполнению следующего шага задания. Важность учета темпа ведения диалога была осознана еще в 60-х годах, когда появились первые интерактивные системы.

Медленный ответ системы не соответствует психологическим потребностям пользователя, что приводит к снижению эффективности его деятельности.

Слишком быстрый ответ также может создать неблагоприятное представление о системе. Требования к времени ответа зависят от того, что ожидает пользователь от работы системы, и от того, как взаимодействие с системой влияет на выполнение его заданий. Исследования показали , что если время ответа меньше ожидаемого, точность выбора операции из меню увеличивается с увеличением времени ответа системы. Это связано с тем, что излишне быстрый ответ системы как бы подгоняет пользователя, заставляет его суетиться в стремлении не отставать от более расторопного партнера по общению. Время ответа должно соответствовать естественному ритму работы пользователей. В обычном разговоре люди ожидают ответа около 2 секунд и ждут того же при работе с компьютером. Время ожидания зависит от их состояния и намерений. На представления пользователя оказывает сильное

14

влияние также его предшествующий опыт работы с системой.

Обычно человек может одновременно запомнить сведения о пяти - девяти предметах. Считается также, что хранение данных в кратковременной памяти ограничено по времени: около 2 секунд для речевой информации и 30 секунд для сенсорной. Поэтому люди имеют склонность разбивать свою деятельность на этапы, соответствующие порциям информации, которые они могут хранить одновременно в памяти. Завершение очередного этапа называется клаузой. Задержки, препятствующие наступлению клаузы, очень вредны и неприятны, так как содержимое кратковременной памяти требует постоянного обновления и легко стирается под влиянием внешних факторов.

Зато после паузы подобные задержки вполне приемлемы и даже необходимы.

Завершение задачи, ведущее к отдыху, называют закрытием. В момент исчезает необходимость дальнейшего хранения информации, и человек получает существенное психологическое облегчение. Так как пользователи интуитивно стремятся к закрытию в своей работе, следует делить диалоги на фрагменты, чтобы пользователь мог «вовремя» забывать промежуточную информацию. Пользователи, особенно новички, обычно предпочитают много мелких операций одной большой операции, так как в этом случае они могут не только лучше контролировать общее продвижение решения и обеспечить ее удовлетворительный ход, но и отвлечься от деталей работы на предыдущих этапах.

Имеющиеся результаты исследований позволили выработать следующие рекомендации по допустимому времени ответа интерактивной системы:

а) 0,1...0,2 с - для подтверждения физических действий (нажатие клавиши, работа с мышью);

б) 0,5... 1,0 с - для ответа на простые команды (например, от момента ввода команды, выбора альтернативы из меню до появления нового изображения на экране);

в) 1...2 с - при ведении связного диалога (когда пользователь воспринимает серию взаимосвязанных вопросов как одну порцию информации для формирования одного или нескольких ответов; задержка между следующими друг за другом вопросами не должна превышать указанную длительность);

г) 2...4 с - для ответа на сложный запрос, состоящий в заполнении некоторой формы, если задержка не влияет на другую работу пользователя, связанную с первой, могут быть приемлемы задержки до 10с;

д) более 10 с - при работе в мультизадачном режиме, когда пользователь принимает данную задачу как фоновый процесс. Принято считать, что если пользователь не получает ответ в течение 20 с, то это не интерактивная система. В таком случае пользователь может «забыть» о задании, заняться решением другой задачи и возвращаться к нему тогда, когда ему будет удобно. При этом программа должна сообщать пользователю, что задержка ответа не является следствием выхода системы из строя (например, путем

15

регулярного обновления строки состояния системы или ведения протокола выполнения задания пользователя).

Визуальные атрибуты отображаемой информации.

К визуальным атрибутам отображаемой информации относятся:

- взаимное расположение и размер отображаемых объектов;

- цветовая палитра;

- средства привлечения внимания пользователя.

Необходимость учета взаимного расположения объектов на экране связана с право-левой асимметрией головного мозга человека. Известно, что левое и правое полушария по-разному участвуют в восприятии и переработке информации. В частности, при запоминании слов ведущую роль играет левое полушарие, а при запоминании образов более активно правое. Информация с правой части экрана поступает непосредственно в левое полушарие, а с левой части - в правое (естественно, при бинокулярном зрении оператора). У некоторых людей это распределение функций полушарий противоположно, у женщин асимметрия выражена слабее, чем у мужчин. Этот факт еще раз подтверждает необходимость индивидуализации характера отображения информации. Учет праволевой асимметрии памяти имеет существенное значение, если интервалы следования сообщений не превышают 10 с.

Поэтому приведенные рекомендации следуют в первую очередь учитывать в interface-ах программ, работающих в режиме реального времени.

Другая важная особенность - это ограниченность кратковременной памяти оператора, способной хранить одновременно не более пяти - девяти объектов.

Прием визуальной информации содержит ряд элементарных процессов:

обнаружение, различение, опознание и декодирование. На выполнение этих процессов основное влияние оказывают следующие характеристики зрения оператора:

- цветовое восприятие;

- пространственное;

- яркостное;

- временное.

Все они в значительной степени зависят от размеров и свойств излучения объектов, отображаемых на экране.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные психофизиологические характеристики операторов?

2. Что означает время ответа (отклика) системы?

3. Перечислите визуальные атрибуты отображаемой информации.

5 Лекция. Психофизиологические характеристики операторов

16

Цель лекции: рассмотрение характеристики цветового восприятия.

Пространственные характеристики.

Характеристики цветового восприятия.

Цвета различаются тоном, светлотой и насыщенностью. Число различимых оттенков цвета по всему спектру при яркости не менее 10 кд/м² и максимальной насыщенности равно приблизительно 150. Различение степеней насыщенности колеблется от 4 (для желтого) до 25 (для красного). При изолированном предъявлении человек точно идентифицирует не более 10-12 цветовых тонов, а в комбинации с другими цветами - не более восьми.

Изменение яркости объекта влияет на восприятие его цвета. С уменьшением яркости происходит постепенное обесцвечивание желтого и синего цветов, а спектр становится трехцветным: красно-зелено-фиолетовым. Восприятие цвета зависит также от угловых размеров объекта: с уменьшением размера изменяется видимая яркость и искажается цветность. Наибольшему изменению подвержены желтый и синий цвета.

Во многих случаях при выборе цветовой гаммы целесообразно учитывать такую характеристику зрительного восприятия, как острота различения. Она максимальна для символов белого цвета и минимальна для символов, имеющих крайние цвета спектра. Хотя белый пвет наиболее прост в понимании и его часто используют, наилучшим в этом отношении является желто-зеленый цвет, который по насыщенности мало отличается от белого, но имеет максимальную видность; красный, фиолетовый и синий цвета не ре- комендуются использовать для отображения символов или объектов сложной конфигурации.

При согласовании цветов символов и фона следует учитывать, что восприятие символов максимально для контрастных цветов (то есть относящихся к противоположным границам спектра). При контрастности менее 60% читаемость символов резко ухудшается. Установлены следующие допустимые комбинации цвета символа с цветом фона (в порядке убывания четкости восприятия):

- синий на белом;

- черный на желтом;

- зеленый на белом;

- черный на белом;

- белый на синем;

- зеленый на красном;

- красный на желтом;

- красный на белом;

- оранжевый на черном;

- черный на пурпурном;

- оранжевый на белом;

- красный на зеленом.

Яркостные характеристики.

17

Они определяют размер зоны видения светящегося объекта, а также скорость и безошибочность обработки светящейся информации. Зрительное восприятие светящегося объекта возможно в диапазоне яркостей 106... 105 кандел/м². Яркость светящегося объекта может быть рассчитана по формуле :

В=К - 0,25ln(а) + 0,79,

где К- степень ослепления (при К = 1.. .2 оператор испытывает дискомфорт, а при К = 3... 8 - болевые ощущения);

а - угловой размер светящегося объекта (измеряется в градусах).

Яркость, превышающая 15*10⁶, является слепящей.

Для обеспечения длительной зрительной работоспособности пользователя яркость наблюдаемых на экране объектов не должна превышать 64 кд/м²; при этом перепад яркостей в поле зрения пользователя должен быть не более 1:100. Наивысшая быстрота различения сложных объектов достигается при яркости 3*10³ кд/м².

Необходимо также учитывать, что острота зрения при восприятии светлых объектов в 3-4 раза ниже, чем для темных; светлые объекты на темном фоне обнаруживаются легче, чем темные на светлом.

Пространственные характеристики.

Данная группа характеристик влияет на обнаружение, различение и опознание объектов.

При решении практических задач необходимо учитывать следующие положения:

1) Основную информацию об объекте несет его контур; время различения и опознания контура объекта увеличивается с увеличением его сложности.

2) При различении сложных контуров безошибочность выше, чем при различении простых.

3) Решающее значение в восприятии формы объектов имеет соотношение фигура/фон.

4) Минимальный размер объекта должен выбираться для заданных уровней контраста и яркости; уменьшение значений этих параметров требует увеличения угловых размеров объекта.

5) Для повышения вероятности различения с 0,5 до 0,98 требуется увеличение угловых размеров для простых фигур на 20.. .25%, а для знаков типа букв и цифр - в два раза.

6) Для различения положения фигуры относительно вертикальной или горизонтальной оси пороговая величина обнаружения должна быть увеличена в 3 раза (порог обнаружения темного объекта на ярком фоне составляет 1 угловую секунду).

При наличии на экране движущихся объектов следует учитывать ряд дополнительных факторов. Например, при перемещении точечного объекта со скоростью 0,25 градус/с его непрерывное движение воспринимается как дискретное, при скорости 0,25...4 градус/с - как непрерывное, а при скорости более 4 градус/с изображение сливается в сплошную полосу.

18

Полезно также помнить о том, что существует три вида кажущегося движения:

- восприятие перемещения сигнала из одного положения в другое при последовательном предъявлении двух идентичных сигналов от различных объектов;

- кажущееся изменение размеров объекта при последовательном появлении двух объектов, имеющих идентичные контуры;

- кажущееся изменение размеров объекта при изменении яркости самого объекта или фона.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные психофизиологические характеристики операторов?

2. Каковы особенности цветового восприятия информации человеком?

3. Каковы яркостные характеристики восприятия информации человеком?

4. Как учитываются пространственные характеристики информации человеком-оператором?

6 Лекция. Временные характеристики деятельности операторов Цель лекции: рассмотрение вопросов зрительного восприятия информации. Обобщенные сенсомоторные характеристики пользователя.

Зрительное восприятие светящегося объекта формируется у человека- оператора с некоторой задержкой по отношению к началу действия зрительного раздражителя и его прекращению, что обусловливает ряд особенностей функционирования зрительного анализатора. Эти особенности проявляются как при восприятии одиночных световых сигналов, так и их последовательности. Знание временных характеристик зрения позволяет обоснованно выбирать время экспозиции сигналов для обеспечения их минимальной различимости и временных интервалов предъявления сигналов в последовательности. Основные временные характеристики зрительного восприятия приведены в таблице 1.

Наряду с рассмотренными выше характеристиками важное значение для комфортной работы пользователя имеет способ передачи смыслового содержания отображаемой на экране информации.

Этот способ может базироваться на использовании одного из четырех типов знаковых систем (или их комбинации):

- буквенной;

- пиктографической;

- цифровой;

- геометрической.