Графический интерфейс пользователя

 

 

                         2.2.1 Простой графический интерфейс

 

На первом этапе графический интерфейс очень походил на технологию командной строки. Отличия от технологии командной строки заключались в следующим:

1. При отображении символов  допускалось выделение части  символов цветом, инверсным изображением, подчеркиванием и мерцанием. Благодаря  этому повысилась выразительность  изображения.

2. В зависимости от  конкретной реализации графического  интерфейса курсор может представляться  не только мерцающим прямоугольником, но и некоторой областью, охватывающей  несколько символов и даже  часть экрана. Эта выделенная  область отличается от других, невыделенных частей (обычно цветом).

3. Нажатие клавиши Enter не всегда приводит к выполнению команды и переходу к следующей строке. Реакция на нажатие любой клавиши во многом зависит от того, в какой части экрана находился курсор.

4. Кроме клавиши Enter, на клавиатуре все чаще стали использоваться "серые" клавиши управления курсором.

5. Уже в этой редакции  графического интерфейса стали  использоваться манипуляторы (типа  мыши, трекбола и т.п. - см. рис.3) Они  позволяли быстро выделять нужную  часть экрана и перемещать  курсор.

 Рис.3. Манипуляторы

 

Подводя итоги, можно привести следующие отличительные особенности этого интерфейса.

1) Выделение областей  экрана.

2) Переопределение клавиш  клавиатуры в зависимости от  контекста.

3) Использование манипуляторов  и серых клавиш клавиатуры  для управления курсором.

4) Широкое использование  цветных мониторов.

Появление этого типа интерфейса совпадает с широким распространением операционной системы MS-DOS. Именно она внедрила этот интерфейс в массы, благодаря чему 80-е годы прошли под знаком совершенствования этого типа интерфейса, улучшения характеристик отображения символов и других параметров монитора.

Типичным примером использования этого вида интерфейса является файловая оболочка Nortron Commander (о файловых оболочках смотри ниже) и текстовый редактор Multi-Edit. А текстовые редакторы Лексикон, ChiWriter и текстовый процессор Microsoft Word for Dos являются примером, как этот интерфейс превзошел сам себя.

 

                                    2.2.2 WIMP - интерфейс

 

Вторым этапом в развитии графического интерфейса стал "чистый" интерфейс WIMP, Этот подвид интерфейса характеризуется следующими особенностями.

1. Вся работа с программами, файлами и документами происходит  в окнах - определенных очерченных  рамкой частях экрана.

2. Все программы, файлы, документы, устройства и другие объекты  представляются в виде значков - иконок. При открытии иконки  превращаются в окна.

3. Все действия с объектами  осуществляются с помощью меню. Хотя меню появилось на первом  этапе становления графического  интерфейса, оно не имело в  нем главенствующего значения, а  служило лишь дополнением к  командной строке. В чистом WIMP - интерфейсе меню становится основным элементом управления.

4. Широкое использование  манипуляторов для указания на  объекты. Манипулятор перестает  быть просто игрушкой - дополнением  к клавиатуре, а становится основным  элементом управления. С помощью  манипулятора УКАЗЫВАЮТ на любую  область экрана, окна или иконки, ВЫДЕЛЯЮТ ее, а уже потом через  меню или с использованием  других технологий осуществляют  управление ими.

Следует отметить, что WIMP требует для своей реализации цветной растровый дисплей с высоким разрешением и манипулятор. Также программы, ориентированные на этот вид интерфейса, предъявляют повышенные требования к производительности компьютера, объему его памяти, пропускной способности шины и т.п. Однако этот вид интерфейса наиболее прост в усвоении и интуитивно понятен. Поэтому сейчас WIMP - интерфейс стал стандартом де-факто.

Ярким примером программ с графическим интерфейсом является операционная система Microsoft Windows.

 

                                        

 

2.3 Речевая технология

 

С середины 90-х годов, после появления недорогих звуковых карт и широкого распространения технологий распознавания речи, появился так называемый "речевая технология" SILK - интерфейса. При этой технологии команды подаются голосом путем произнесения специальных зарезервированных слов - команд. Основными такими командами (по правилам системы "Горыныч") являются:

"Проснись" - включение  голосового интерфейса.

"Отдыхай" - выключение  речевого интерфейса.

"Открыть" - переход  в режим вызова той или иной  программы. Имя программы называется  в следующем слове.

"Буду диктовать" - переход  из режима команд в режим  набора текста голосом.

"Режим команд" - возврат  в режим подачи команд голосом.

Слова должны выговариваться четко, в одном темпе. Между словами обязательна пауза. Из-за неразвитости алгоритма распознавания речи такие системы требует индивидуальной предварительной настройки на каждого конкретного пользователя.

"Речевая" технология  является простейшей реализацией  SILK - интерфейса.

 

2.4 Биометрическая  технология

 

Эта технология возникла в конце 90-х годов XX века и на момент написания книги еще разрабатывается. Для управления компьютером используется выражение лица человека, направление его взгляда, размер зрачка и другие признаки. Для идентификации пользователя используется рисунок радужной оболочки его глаз, отпечатки пальцев и другая уникальная информация. Изображения считываются с цифровой видеокамеры, а затем с помощью специальных программ распознавания образов из этого изображения выделяются команды. Эта технология, по-видимому, займет свое место в программных продуктах и приложениях, где важно точно идентифицировать пользователя компьютера.

 

 

2.5 Семантический (общественный) интерфейс

 

Этот вид интерфейса возник в конце 70-х годов XX века, с развитием искусственного интеллекта. Его трудно назвать самостоятельным видом интерфейса - он включает в себя и интерфейс командной строки, и графический, и речевой, и мимический интерфейс. Основная его отличительная черта - это отсутствие команд при общении с компьютером. Запрос формируется на естественном языке, в виде связанного текста и образов. По своей сути это трудно называть интерфейсом - это уже моделирование "общения" человека с компьютером. С середины 90-х годов XX века публикации, относящихся к семантическому интерфейсу, уже не встречались. Похоже, что в связи с важным военным значением этих разработок (например, для автономного ведения современного боя машинами - роботами, для "семантической" криптографии) эти направления были засекречены. Информация, что эти исследования продолжаются, иногда появляется в периодической печати (обычно в разделах компьютерных новостей).

2.6 Типы интерфейсов

 

Интерфейсы пользователя бывают двух типов:

1) процедурно-ориентированные: примитивные меню со свободной навигацией

2) объектно-ориентированные: прямого манипулирования.

Процедурно-ориентированный интерфейс использует традиционную модель взаимодействия с пользователем, основанную на понятиях "процедура" и "операция". В рамках этой модели программное обеспечение предоставляет пользователю возможность выполнения некоторых действий, для которых пользователь определяет соответствие данных и следствием выполнения которых является получение желаемого результата.

Объектно-ориентированные интерфейсы используют 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. Объект понимается в широком смысле слова - модель БД, системы и т.д. Объектно-ориентированный интерфейс предполагает, что взаимодействие с пользователем осуществляется посредством выбора и перемещения пиктограмм соответствующей объектно-ориентированной области. Различают однодокументные (SDI) и многодокументные (MDI) интерфейсы.

 

Процедурно-ориентированные интерфейсы:

1) Обеспечивают пользователю  функции, необходимые для выполнения  задач;

2) Акцент делается на  задачи;

3) Пиктограммы представляют  приложения, окна или операции;

4) Содержание папок и  справочников отражается с помощью  таблицы-списка.

Объектно-ориентированные интерфейсы:

1) Обеспечивает пользователю  возможность взаимодействия с  объектами;

2) Акцент делается на  входные данные и результаты;

3) Пиктограммы представляют  объекты;

4) Папки и справочники  являются визуальными контейнерами  объектов.

Примитивным называется интерфейс, который организует взаимодействие с пользователем и используется в консольном режиме. Единственное отклонение от последовательного процесса, который обеспечивается данными, заключается в организации цикла для обработки нескольких наборов данных.

Интерфейс Меню. В отличие от примитивного интерфейса, позволяет пользователю выбирать операцию из специального списка, выводимого ему программой. Эти интерфейсы предполагают реализацию множества сценариев работы, последовательность действий в которых определяется пользователями. Древовидная организация меню предполагает строго ограниченную реализацию. При этом возможны два варианта организации меню:

*каждое окно меню занимает весь экран

*на экране одновременно присутствуют несколько разноуровневых меню (Windows).

В условиях ограниченной навигации, независимо от варианта реализации, поиск пункта более чем двух уровневого меню оказывается довольно сложной задачей.

Интерфейс со свободной навигацией (графический интерфейс). Поддерживает концепцию интерактивного взаимодействия с ПО, визуальную обратную связь с пользователем и возможность прямого манипулирования объектом (кнопки, индикаторы, строки состояния). 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 ("горячие" клавиши и т.д.). Интерфейс со свободной навигацией реализуется с использованием событийного программирования, что предполагает применение визуальных средств разработки (посредством сообщений).

 

3. Методы и средства  разработки пользовательского интерфейса

 

Интерфейс имеет важное значение для любой программной системы и является неотъемлемой ее составляющей, ориентированной, прежде всего, на конечного пользователя. Именно через интерфейс пользователь судит о прикладной программе в целом; более того, часто решение об использовании прикладной программы пользователь принимает по тому, насколько ему удобен и понятен пользовательский интерфейс. Вместе с тем, трудоемкость проектирования и разработки интерфейса достаточно велика. По оценкам специалистов в среднем она составляет более половины времени реализации проекта. Актуальным является снижение затрат на разработку и сопровождение программных систем или разработка эффективного программного инструментария.

Одним из путей снижения затрат на разработку и сопровождение программных систем является наличие в инструментарии средств четвертого поколения, позволяющих на высоком уровне описать (специфицировать) создаваемое программное средство и далее по спецификации автоматически сгенерировать исполнимый код.

В литературе не существует единой общепринятой классификации средств для разработки пользовательского интерфейса. Так, программное обеспечение для разработки пользовательского интерфейса можно разделить на две основные группы - инструментарий для разработки пользовательского интерфейса (toolkits) и высокоуровневые средства разработки интерфейса (higher-level development tools). Инструментарий для разработки пользовательского интерфейса, как правило, включает в себя библиотеку примитивов компонентов интерфейса (меню, кнопки, полосы прокрутки и др.) и предназначен для использования программистами. Высокоуровневые средства разработки интерфейса могут быть использованы непрограммистами и снабжены языком, который позволяет специфицировать функции ввода-вывода, а также определять, используя технику непосредственного манипулирования, интерфейсные элементы. К таким средствам относятся построители диалога (interface builders) и СУПИ - системы управления пользовательским интерфейсом (User Interface Management Systems - UIMS). Помимо СУПИ, некоторые авторы используют такие термины, как User Interface Development Systems (UIDS) - системы разработки пользовательского интерфейса, User Interface Design Environment (UIDE) - среда разработки пользовательского интерфейса и др.

Специализированные средства для разработки интерфейса позволяют упростить разработку пользовательского интерфейса, предлагая разработчику специфицировать компоненты пользовательского интерфейса с использованием языков спецификаций. Можно выделить несколько основных способов спецификации интерфейса:

1. Языковой, когда применяются  специальные языки для задания  синтаксиса интерфейса (декларативные, объектно-ориентированные, языки событий  и др.).

2. Графическая спецификация  связана с определением интерфейса, как правило, средствами визуального  программирования, программированием  демонстраций и по примерам. Подобный  способ поддерживает ограниченный  класс интерфейсов.

3. Спецификация интерфейса, основанная на объектно-ориентированном  подходе, связана с принципом, называемым  непосредственное манипулирование. Основное его свойство - взаимодействие  пользователя с индивидуальными  объектами, а не со всей системой  как единым целым. Типичными компонентами, используемыми для манипуляций  с объектами и управляющими  функциями, являются обработчики, меню, зоны диалога, кнопки различного  вида.