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

Красный цвет. Правильно  примененный цвет может, например, передавать тонкие различия между однородными  элементами. Неправильно примененный цвет может мешать работать с программой.

Особенно это относится  к красному цвету. Известно, что для  людей красный цвет ассоциируется  с некой опасностью. Большое количество красного цвета в каком-либо месте  на экране привлекает внимание, заставляет пользователя настораживаться, думать, что здесь что-то не так.

Дорожные знаки красного цвета либо запрещают, либо предупреждают  об опасности. Поэтому, если кнопка на экране окрашена в красный цвет, независимо оттого, что на ней написано, пользователь будет стараться избегать нажатия на нее. В малых количествах красный цвет может служить в качестве ненавязчивого указания наличия каких-либо проблем. Например, если получившееся в результате расчета число превышает норму. Красный цвет может использоваться в паре с другим. Существуют две метафоры - «термометр», когда красному противостоит синий, и «светофор» - зеленый. Обе они должны использоваться в случае, если это уместно.

Терминология. Так как  программы пишут программисты, они  часто забывают, что пользоваться ими будут обычные люди, которые не знакомы с их терминологией. Большинство людей в действительности толком не представляют себе что такое, например, база данных или понятие записи. Файлы и манипуляции с ними тоже сложны для пользователей. Такая терминология пугает пользователей, в результате чего снижается эффективность их работы. Практически в подобных случаях можно называть вещи более понятными именами. Программа должна говорить с пользователями на их языке.

Миф о метафоре. Разработчики программ часто говорят о нахождении правильной метафоры в качестве основы для интерфейса. Они думают, что если наполнить интерфейс картинками хорошо узнаваемых объектов из реального мира, то пользователи очень быстро научатся работать с программой. Поэтому они создают интерфейсы, которые выглядят как офисы со столами, папками документов, телефонами и адресными книгами, в надежде создать программу, которая легка в обучении. Некоторые из лучших дизайнеров интерфейсов считают выбор метафоры одной из первых и самых важных задач.

Три парадигмы интерфейсов. Для пользовательских интерфейсов программ существует три парадигмы: технологическая, метафорическая и идиоматическая. 

Технологическая парадигма основана на понимании механизма работы программы - сложный подход. 

Метафорическая основана на интуитивном понимании - проблематичный подход. 

Идиоматическая парадигма основана на знании о том, как решать ту или иную задачу - естественный для человека процесс.

Технологическая парадигма. Технологическая парадигма пользовательского  интерфейса проста и широко распространена в компьютерной индустрии. Она означает, что интерфейс выражается в понятиях его конструкции, как он был построен. Чтобы успешно им пользоваться, пользователь должен понимать, как работает программа.

Метафорическая парадигма. Современный графический интерфейс пользователя был изобретен в Исследовательском Центре Пало Альто фирмы Хerox (PARC) и был востребован промышленностью. Графический интерфейс пользователя, разработанный в PARC, состоял из различных объектов: окна, кнопки, мыши, иконки, метафоры, меню.

Первой, успешной в коммерческом плане реализацией интерфейса PARC, стал Макинтош, с его метафорами рабочего стола, мусорной корзины и  папок с файлами. Метафоры плохо  масштабируются. Метафора, хорошо работающая для простого случая в простой программе часто перестает работать, как только задача усложняется и увеличивается в размере. Пиктограммы для обозначения файлов были хорошей идеей, когда компьютеры работали с дискетами или с 10 мегабайтным жесткими дисками. В наши дни гигабайтных дисков и тысяч файлов пиктограммы уже довольно неуклюжи. Метафоры мы понимаем интуитивно. Мы схватываем смысл метафорического элемента управления в интерфейсе, мысленно отождествляя его с каким-либо другим процессом или предметом, на познавание которого мы уже затратили время и силы. Эффективность этого метода велика, потому что она использует уникальное оружие человеческого ума - способность делать логические выводы. Процессор этого делать не умеет. Слабая сторона этого метода в том, что он зависит от человеческого ума, который может не иметь знаний или логических способностей, необходимых для совершения отождествления. Метафоры не ответственны за то, как их понимают.

Идиоматическая парадигма. Третий метод разработки пользовательских интерфейсов решает проблемы двух предыдущих. Называют его идиоматическим, потому что он основан на том, как мы узнаем и используем идиомы, или фигуры речи. Мы понимаем идиомы потому, что уже знаем их. При запоминании идиом человеческий разум проявляет большие способности. Ему не приходится сравнивать их с уже известными ситуациями или понимать, как они работают. Он и не должен делать этого, потому что большинство идиом вообще не имеют метафорического смысла. Большинство элементов управления в графическом интерфейсе пользователя - идиомы. Кнопки, выпадающие списки и полосы прокрутки - это то, что мы узнаем автоматически, а не догадываемся метафорически.

Хорошо знакомая мышь не является метафорой чего-либо. Люди обучаются работе с ней идиоматически. Можно не знать, как устроена мышь, но можно легко ею пользоваться. Это и есть идиоматическое обучение.

Заметим, что большинство  знакомых нам элементов GUI (Graphical User Interface - графический интерфейс пользователя), которые считаются метафорическими, на самом деле являются идиоматическими. Такие артефакты, как кнопки закрытия окна, окна с изменяемыми размерами, бесконечно вложенные папки с файлами, щелчки мышью и перетаскивание пиктограмм - не метафорические операции, потому что их нет в реальном мире. Их сила лишь в простой идиоматической узнаваемости. Проблемы. Основных проблем, которые возникают, если зависеть от метафор при создании интерфейса, две: метафоры сложно найти, и они ограничивают наше мышление.

Для физических объектов, как принтеры или документы, легко  найти визуальную метафору. Но для  таких понятий как процессы, связи, службы и преобразования это сделать трудно, или даже невозможно. Сложно найти хорошую визуальную метафору для покупки билета, смены каналов, приобретения товара, нахождения ссылки, установки формата, вращения инструмента или смены разрешения экрана, хотя именно такие операции чаще всего встречаются в программах.

Проблема метафор возникает, если интерфейс привязывается к  артефактам механической эры. Например, интуитивно легко понять, как работать с буфером обмена, потому что это  метафора. Но, придерживаясь метафоры, можно обнаружить, что его возможности очень слабы. Он не может хранить больше, чем один объект, не помнит, что хранил ранее, не может определить, откуда взялось изображение, он не может показать уменьшенные картинки того, что содержит, и не хранит своего содержимого от запуска до запуска системы. Все эти действия неметафоричны. Возможно, что будущие интерфейсы будут идиоматическими, основанными на естественной способности человека легко и быстро узнавать новое.

Что влияет на удобство работы с системой?

Чтобы работа с компьютером была удобной, пользователь должен при взаимодействии с системой ощущать комфорт. Таким образом, на удобство работы влияют факторы, которые вызывают чувство комфорта. Их можно разделить на три большие группы (табл. 1).

Таблица 1

Общий психологический  климат в организации (например, стиль работы администрации и социальная защищенность работника), а также форма преподнесения сведений о вычислительной системе могут вызвать предубеждение против этой системы задолго до того, как пользователь познакомится с ней практически. Функции, которые возлагает система на пользователя, и способ выполнения этих функций могут нарушить сложившиеся рабочие группы, лишить исполнителя привычного общения или испортить его отношения с руководством. Эти социальные факторы могут усилить или ослабить опасения пользователя относительно системы. Рассмотрим выбор рациональной стратегии проектирования программного обеспечения, которая может способствовать успешной работе пользователя.

Если пользователь относится  к системе без предубеждений, эргономические характеристики реальной системы могут существенно улучшить или ухудшить его отношение к ней. Основные эргономические характеристики:

• конструктивные особенности оборудования;
• качество разработки диалога;
• доступность и надежность систем;
• чувствительность систем.

Конструктивные особенности  оборудования (как компьютера, так  и дополнительных устройств) и размещение его могут повлиять на чувство физического комфорта пользователя при работе с системой.

Конструирование оборудования - это  «золушка» эргономики. Разработчики большинства вычислительных систем используют имеющиеся конструкции, а не разрабатывают их заново.

Третий фактор – это психологическая эргономика. В то время как физическая эргономика занимается изучением соответствия функций системы физиологическим процессам человека, психологическая эргономика занимается изучением соответствия функций системы психологическим процессам человека. Чтобы проиллюстрировать разницу, рассмотрим процесс считывания сообщения с экрана. Пользователь, который не может физически различить символы из-за бликов или плохого контраста, ощутит физический дискомфорт. Пользователь, который может прочесть текст, но не может понять его смысл из-за непонятных слов или непривычной формы представления текста, ощутит психологический дискомфорт. Нет смысла прилагать усилия для создания условий, когда у пользователя не болит спина, и не устают глаза, если от сообщений системы его голова пойдет кругом! На этот аспект работы систем, получивший название диалога, разработчики программного обеспечения могут повлиять как в положительную, так и в отрицательную сторону.

С понятием психологической эргономики тесно связаны еще два фактора. Это доступность и чувствительность системы.

Может ли пользователь получить доступ к системе в любое время и в любом месте? Разработчик должен гарантировать, что система будет доступна именно в то время, когда это нужно пользователю. Кроме того, надежность системы должна обеспечивать доступ в любое удобное время. Имеет значение не только общее время потерь из-за сбоев, но и количество сбоев: несколько сбоев подряд в сети ЭВМ продолжительностью по нескольку секунд каждый могут выбить оператора из колеи сильнее, чем один часовой сбой. Число рабочих станций должно быть достаточным для обслуживания всех потенциальных пользователей.

Такой же отрицательный эффект, как  невозможность получить доступ к системе, имеет и длительное ожидание ответа на запрос в течение 20 с и более. Еще хуже, если в какие-то дни ответ выводится через 2 с, а в другие приходится ждать 20 с: разное время реакции системы наводит пользователя на мысль, что система испортилась! Обеспечение приемлемого времени реакции системы - это один из технически важных и дорогостоящих аспектов разработки интерактивных систем.

Почему важен критерий удобства работы?

В 60-х и начале 70-х гг. удобство работы пользователя игнорировали большинство разработчиков систем. Большая ЭВМ была окружена кондиционерами и обслуживалась армией операторов, т.е. условия работы диктовала машина, а не наоборот.

При переходе к пакетной обработке стало ясно, что на правильное или неправильное функционирование системы влияет, прежде всего, удобство работы с ней. Это понимание расширилось, когда стали разрабатывать не простые счетные программы, а целые системы управления с элементами принятия решений. Для эффективной работы системы не достаточно, чтобы аппаратура и программы обеспечивали правильные результаты для заданных входных данных - не менее важным фактором является деятельность человека-оператора.

Для обеспечения эффективной работы оператора нужно учитывать его  эмоциональные, психологические и физиологические особенности. Если пользователь расстроен, раздражен или подавлен, он не сможет работать хорошо. Элементом системы, который может вызвать или наоборот снять стресс, является интерфейс человек-компьютер, т.е. среда, через которую пользователь взаимодействует с системой.

Физические ограничения человека известны. Однако ограничения мозга не так хорошо изучены и часто вообще игнорируются. У нас большая долговременная память и ограниченная кратковременная (оперативная) память. Под оперативной памятью часто понимают последовательность входных и выходных буферов, в которых могут накапливаться промежуточные данные при любой обработке. Подобно буферам вычислительной системы, эта память имеет ограниченный объем и легко может перегружаться. Долговременная память имеет, вероятно, неограниченный объем и быстрый доступ к данным. Если мы регулярно выполняем какую-нибудь работу, то она легко запоминается без перегрузки оперативной памяти; если мы повторяем ее достаточно часто, то со временем начинаем выполнять ее почти подсознательно. Однако если мы делаем что-то редко, наша оперативная память оказывается полностью занятой на все время работы.