Разработка интерфейса для 3D принтера RepRap (Java, Питон)

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Факультет информационных технологий

Кафедра вычислительной техники, программного обеспечения и телекоммуникаций

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

Тема

Разработка интерфейса для 3D принтера RepRap (Java, Питон)

 

 

 

Студент: Группа: Принял(а) :

Сулейменова А.С.

 

                                        

 

 

 

 

 

 

Алматы 2013г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1 Пользователи как интегрированная часть компьютерных систем

 

2 Принципы и критерии эффективного проектирования пользовательского интерфейса

 

3. Структура и классификация  пользовательского интерфейса. Понятие  usability

3.1 Usability тестирование. Качественные  и количественные оценки. Задачи usability тестирования

3.2 Виды usability тестирования. Сравнительное usability тестирование.

 

4 Основные направления развития в области проектирования пользовательских интерфейсов

 

1 ПОЛЬЗОВАТЕЛИ КАК ИНТЕГРИРОВАННАЯ ЧАСТЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

 

На современном этапе в успешном использовании компьютерных систем с возрастающей ролью играют интерфейсы, определяющие взаимодействие пользователя с программным приложением. Интерфейс достаточно широкое понятие и применимо к различным областям компьютерных технологий.

Интерес к этой области проявляют не только специалисты в области вычислительной техники, но и эргономисты, психологи, социологи и разработчики графических систем, что свидетельствует о многоплановом характере этой проблемы.

Предметом исследования в данной курсовой работе являются пользовательские интерфейсы для 3D принтера RepRap (Java, Питон) в их взаимосвязи с программно-аппаратными интерфейсами.

В последние годы методы разработки интерфейсов в системе человек-компьютер получили значительное развитие и приобрели определенную логическую завершенность. Интерфейс можно разделить на несколько уровней, функций которых можно представить в виде обобщенных структур. Такая интерпретация помогает объяснить свойства каждой структуры, а также обосновать принятые принципы их использования.

Существует несколько определений понятия интерфейса компьютерных систем, назовем некоторые из них. Одно из них так определяет пользовательский интерфейс, как правила взаимодействия пользователя с приложением (или операционной средой), а также средства и методы, с помощью которых эти правила реализуются.

Также интерфейс 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 интерфейсом  компьютера (Interface - сопряжение) понимают совокупность различных характеристик  какого-либо переферийного устройства РС, 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  интерфейс. Непродуманный, неудачный интерфейс 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 интерфейса говорит следующий факт. Американский национальный институт стандартов (ANSI) имеет по данному направлению специальную консультативную группу - Комитет по стандартам интерфейса 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 Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (International Telegraph and Telephone Consultation Committee), который изучает особенности интерактивных элементов интерфейса. Многими этими организациями или рабочими группами в свое время были подготовлены проекты документов по стандартизации пользовательских интерфейсов, содержащие принципы их проектирования и реализации.

 

2 ПРИНЦИПЫ И КРИТЕРИИ  ЭФФЕКТИВНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО  ИНТЕРФЕЙСА

 

Отправной точкой хорошего интерфейса является метафора. Обстановка на экране и способы взаимодействия с системой должны апеллировать к ситуации, хорошо знакомой пользователю. Так, оконный интерфейс задумывался как метафора рабочего стола с документами. Использование метафоры очень важно. Во-первых, пользователю легче понимать и интерпретировать изображение на экране. Во-вторых, ему не нужно каждый раз заглядывать в руководство, чтобы узнать, как выполняется то или иное действие. По крайней мере, некоторые действия должны «естественно» следовать из метафоры. В-третьих, у пользователя возникает чувство психологического комфорта, характерного для встречи с чем-то знакомым.

Теперь нужно сделать концептуальный дизайн интерфейса. То есть необходимо разработать систему интерфейсных элементов, своего рода алфавит взаимодействия, изучив который, пользователь сможет легко делать то, что ему нужно. И, наконец, надо выбрать общий изобразительный стиль, который был бы легко узнаваем и приятен для глаз.

Концептуальный дизайн интерфейса должен базироваться на идее интерфейсной среды. На время работы с системой пользователь погружается в среду интерфейса. Слово среда применяется как обозначение типичной для поведения человека в различных средах связки «сигнал - действие».

Эта идея принадлежит  психологу Гибсону, который утверждает, что наше восприятие основано на мотивации  в том смысле, что если мы хотим есть, то видим только съедобные вещи, а если устали - то только предметы мебели, предназначенные для отдыха. То есть, человек не просто видит, а опрашивает среду, руководствуясь различными мотивами. В свою очередь, среда подает человеку разные сигналы. Наряду с ответами на его запросы, есть сигналы первоочередные (или всегда запрашиваемые), связанные с физической опасностью. Опираясь на полученные сигналы, человек осуществляет различные действия.

Для искусственных сред такая модель верна. Так, кнопки различных диалогов в стандартном оконном интерфейсе можно трактовать как сигналы к их нажатию. Но эти сигналы крайне слабы, поскольку все кнопки выглядят одинаково, отличаясь только текстами в них, а функции у них различные. То есть из всего разнообразия изобразительных средств – формы, размера, цвета, текста – в кнопках диалогов используется только текст. Считается хорошим тоном иметь кнопки одного размера и аккуратно расположенные, чтобы вынудить пользователя каждый раз прочитывать текст. Исключением, подтверждающим правило, является кнопка OK, которая смотрится не как текст, а как изображение (иероглиф).

Мы подходим к важному принципу построения дизайна интерфейса -балансу между интерактивными возможностями программы и сложностью ее изобразительного ряда. В интерфейсе должен обеспечиваться баланс между функциональными возможностями программы, возможностями манипуляции ею и ее изобразительным рядом.

Основной проблемой в интерфейсе с пользователем является синхронизация точки внимания пользователя и точки активности системы. Эта проблема должна решаться совместно. С одной стороны, пользователь должен уметь сказать системе, где и что он хочет изменить (обычно это делается щелчком мыши в нужном месте). С другой стороны, система должна уметь привлечь внимание пользователя к месту наиболее актуальных изменений.

При переходе от алфавитно-цифровых дисплеев к графическим полям дисплея проблема синхронизации точки взаимодействия была самой сложной. Ее решение было выполнено по принципу «разделяй и властвуй». Поле экрана разбивалось на прямоугольники - окна, и вся работа велась только в одном из них, так называемом активном окне. Одновременно сменилась форма текстового курсора, и, что очень важно, он начал подмигивать. Это требовалось для облегчения проблемы поиска текстового курсора в окне. Поиск же курсора мыши при его потере из поля внимания пользователь (до сих пор) выполняет подергиванием мыши.

На самом деле используется очевидный факт, что движущийся предмет  легче привлекает внимание. Во многих приложениях используются разные формы  динамики изображения, которые называются мультимедиа.

Анимация за счет увеличения времени перехода от одной картинки к другой (а именно времени анимированного преобразования картинок) существенно сокращает время осознания новой картинки. В психологическом смысле новой картинки и не существует, существует преобразованная старая, а так как все преобразования шли на глазах у изумленных зрителей, то пользователь практически немедленно готов к взаимодействию.

Существует еще одно свойство анимационного пользовательского  интерфейса, которое существенно улучшает его полезность по сравнению с графическим интерфейсом, а именно динамически визуальные сигналы.

Динамические визуальные сигналы - это изменение изображения  на экране с целью дать пользователю дополнительную информацию. Уже в стандартном оконном интерфейсе мы можем видеть примеры таких сигналов. При выполнении программой длительных действий курсор мыши приобретает форму песочных часов. Это сигнал о том, что на действия пользователя система временно реагировать не будет. Второй пример - изменение изображения кнопки при нажатии на нее мышью. Это сигнал о том, что система считает, что пользователь взаимодействует именно с этой кнопкой.

Создавая анимационный интерфейс, надо закладывать систему  динамических визуальных сигналов с самого начала, поскольку они являются столь же естественной, сколь и необходимой частью анимационного интерфейса.

Однако, решая многие проблемы для пользователя, анимационный интерфейс, как это часто бывает, ставит сложные проблемы перед программистом  и дизайнером.

Для использования анимационного  интерфейса придется переходить к программам, управляемым временем. Вне зависимости от активности пользователя программе, построенной на анимационном интерфейсе, всегда есть что делать (например, менять фазу мигания). При этом, естественно, она должна постоянно быть доступной для взаимодействия, но, в отличие от многих сегодняшних мультимедиа-программ, не прерывать отображаемый поток, а плавно изменять его в соответствии с воздействием пользователя.

Для дизайна конкретной программы требуется разработка собственной среды взаимодействия (направленной на реализацию конкретной функциональности) на базе общепринятой системы динамических визуальных сигналов. Предпочтительно иметь сквозное визуальное решение.

Распространенные ошибки при разработке интерфейсов программ.

Перегруженность элементами управления. Перегруженность окон программы  элементами управления встречается  часто. Взять интернет-браузер. Кроме  того, что он сам содержит несколько  панелей инструментов, более десятка  кнопок, меню, скроллеры, и т.д., содержимое большинства сайтов включает множество элементов управления - списки, кнопки. За всем этим пользователю очень сложно найти действительно нужную ему информацию. Часто разработчики программ не знают, как сделать по-другому, и располагают всю необходимую, по их мнению, информацию в одном окне, которое при этом превращается в нагромождение надписей и элементов управления. Даже опытный пользователь будет работать с такой программой с трудом, не говоря уже о новичке.

Программы предназначены для того, чтобы помогать пользователю делать свою работу. Пользователь не должен тратить свое время на манипуляции с программой. Перегруженность элементами управления приводит к тому, что человек отвлекается от основной задачи и принимается рассматривать окно программы, пытаясь понять, что здесь, где, и как с этим работать. Большое количество посторонних элементов заслоняет необходимую информацию. В результате производительность работы с программой снижается. Кроме того, пользователю в этом случае практически невозможно создать у себя в голове модель поведения этого окна, и позднее ее использовать. Каждый раз при работе с этим окном процесс познавания начинается сначала. Необходимо всегда стремиться к минимизации числа элементов управления на экране. Чем меньше их будет, тем лучше. Может показаться, что это абсурд - ведь получается, что идеальный интерфейс не должен быть виден совсем. Так оно и есть. Существует понятие программ-агентов, которые выполняются в фоновом режиме, собирая и накапливая информацию, на основе которой выполняют определенные действия. Срабатывающий сразу пункт главного меню. Пользователи привыкли, что пункт главного меню в программах содержит подменю.

Помещение в главное меню пункта, который срабатывает сразу при нажатии на него, делает программу непредсказуемой. Еще хуже, если это пункт «Выход», который закрывает программу без всякого предупреждения. Представьте, пользователь исследует меню программы и неожиданно программа исчезает. Чаще всего таким пунктом действительно является пункт «Выход». Например, пункт «Выход» из программы лучше располагать самым нижним пунктом самого левого подменю, независимо от того, подходит он туда по смыслу, или нет. Пользователи начинают искать его в первую очередь именно здесь.

Несоответствующие рисунки на кнопках. Практически ни одна программа не обходится без панелей инструментов с кнопками. Кнопки имеют рисунки. Нажатие на кнопку вызывает определенное действие. Кажется логичным, что рисунок на кнопке должен соответствовать смыслу действия, однако многие про это забывают. Некоторые разработчики просто не умеют рисовать картинки, некоторые просто не хотят, и берут готовые (из других программ). В результате трудно без подсказки определить, что означает та или иная кнопка. Рисунки иногда получаются абсолютно не связанными с содержанием. Четкий и понятный рисунок способствует повышению эффективности работы. Если рисунок соответствует действию, эта ассоциация легко запоминается пользователем, и в дальнейшем один только взгляд на кнопку позволяет мгновенно вспомнить ее назначение. Если же нет, то назначение приходится вспоминать, либо узнавать заново каждый раз.