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

Люди вносят в каждую деятельность свое понимание того, как эта деятельность должна выполняться. Это понимание - модель деятельности - базируется на прошлом опыте человека. Под долговременной памятью часто понимают хранилище различных моделей, на базе которых человек строит свою деятельность по реализации различных умственных стимулов. Вместо того, чтобы хранить мелкие подробности, люди восстанавливают подробности из моделей более высокого уровня. Большинство людей читает экран слева направо и сверху вниз, как книжную страницу. Они хотят, чтобы данные на экране были расположены в структурированном порядке и ищут признаки относительной важности различных элементов данных.

Многие системы, используемые в настоящее время, страдают именно отсутствием интерфейса, который отвечал бы потребностям пользователей. Они не были специально так разработаны. Поэтому нужно разобраться, откуда берутся подобные недостатки систем.

Немного систем проектируется для работы одного пользователя или для работы в однозадачном режиме. Для успешного функционирования интерфейса нужно, чтобы он соответствовал физиологическим и психологическим потребностям пользователя. Представления пользователя о системе, и его терпимость по отношению к ней зависят от характера пользователя и задачи.

 

3. СТРУКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ  ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСА. ПОНЯТИЕ  USABILITY

 

3.1 USABILITY ТЕСТИРОВАНИЕ. КАЧЕСТВЕННЫЕ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ  ОЦЕНКИ. ЗАДАЧИ USABILITY ТЕСТИРОВАНИЯ

Как разработчик узнает, что он достиг требуемого результата? Можно предположить несколько критериев, позволяющих оценить интерфейс. Все они охватывают три основных аспекта:

• простота освоения и запоминания операций системы;
• быстрота достижения целей задачи, решаемой с помощью системы;
• субъективная удовлетворенность при эксплуатации системы.

Можно установить контрольное время, необходимое определенному пользователю для достижения заданного уровня знаний. Критерий может также указать тип упражнений, помогающих добиться желаемого результата. Подобный критерий можно сформулировать следующим образом: «После двух дней самостоятельных занятий с системой пользователь, работавший с ней впервые, освоит все команды, необходимые для работы с файлами, хранящимися на диске в иерархически связанных каталогах».

Сохранение полученных рабочих навыков по истечению  некоторого времени - это другой критерий (связанный с первым), который определяет объем знаний, достаточный для возобновления деятельности после некоторого перерыва в работе.

Быстроту решения задачи можно оценить скоростью или  точностью. При оценке скорости учитывается  не быстродействие системы, а время, необходимое для достижения поставленной цели. Поэтому для системы ввода данных важна не скорость работы с клавиатурой, а контрольная цифра, которую можно указать, например, так: банковский служащий должен за час обработать не менее 20 счетов с ошибкой менее 1 %.

Критерий субъективной удовлетворенности отражает мнение пользователя о системе и удобстве работы с ней. Этот критерий трудно оценить количественно, но его можно выразить, например, с помощью частоты, с которой пользователи обращаются к дополнительным устройствам.

Хотя все три критерия можно отнести к любым областям применения, для конкретных применений важным будет какой-либо один из них.

Установить значения для каждого критерия - это часть  трудностей. Разработчик должен уметь  измерять реальную производительность системы в соответствии с поставленными целями. Для проведения этих измерений используется несколько методик.

Системы могут автоматически  создавать и сохранять копию конкретного диалога, заносить в системный журнал время, затрачиваемое на выполнение различных этапов задания, или количество и тип ошибок.

Пользователям предлагается ответить на вопросы или заполнить различные анкеты, чтобы можно было определить, удовлетворены ли они работой системы. За работой системы можно наблюдать визуально или записать на видеокассету для анализа.

При использовании этих методов трудно быть уверенным, что  получен действительно правильный результат и что замеченные вами отклонения присущи системе, а не определяются каким-либо внешним фактором.

Статистические методы, часто используемые, требуют более  строгого подхода к трактовке природы испытуемого объекта и способа проведения измерений. Известны трудности выбора вопросов анкеты, на которые можно дать точные и четкие ответы. Люди могут изменить свое поведение, если узнают, что за ними наблюдают или их испытывают.

Интерфейс человек-компьютер  включает два основных компонента:

• процесс диалога, который связывает фоновые процессы в одну систему;
• набор процессов ввода-вывода, которые обеспечивают физическую связь между пользователем и процессом диалога.

Как и в общении между людьми, диалог с компьютером должен удовлетворять определенным правилам. Разработка диалога состоит в приведении этих правил в соответствие с психологическими потребностями и представлениями человека.

Диалоговые процессы можно классифицировать по формату  поддерживаемых входных сообщений (грамматике) и по способу ведения диалога (управляемые пользователем или системой). Классификацию можно уточнять с учетом вида подсказок, инициализирующих запрос на ввод.

Независимо от грамматики или способа ведения диалога, в его основе лежит следующий цикл:

• явный или неявный запрос на ввод данных;
• ввод данных через процесс ввода;
• проверка входных данных, который повторяется, пока не будут приняты приемлемые входные данные. Если выводится запрос на ввод команды, следующий шаг обработки будет зависеть от введенной команды.

Можно выделить несколько основных способов спецификации интерфейса:

• языковой;
• графический;
• объектно-ориентированный;
• автогенерация по спецификации прикладной задачи.

Языковой интерфейс. В этом случае применяются специальные языки для задания синтаксиса интерфейса:

• сети меню;
• диаграммы состояний и переходов;

• контекстно-свободные грамматики;
• языки событий;
• декларативные языки;
• обычные языки программирования;
• объектно-ориентированные языки.

Графическая спецификация связана с определением интерфейса, как правило, средствами визуального программирования, программированием демонстраций и по примерам:

• размещение на экране интерактивных средств (меню, кнопки и т.п.) и их привязка к фрагментам, написанным разработчиком интерфейса;
• сеть статичных страниц (кадров), содержащих тексты, графики, интерактивные средства;
• спецификация по демонстрации.

Спецификация, основанная на объектно-ориентированном подходе, связана с принципом, называемым непосредственным манипулированием (Direct Manipulation).

Компоненты:

• обработчики (Handlers);
• управления;
• кнопки различного вида (простые, радио, контрольные);
• зоны (boxes) вывода, ввода, форматного ввода;
• датчики (шкалы);
• меню;
• зоны диалога.

Спецификация интерфейса по спецификации прикладной задачи. Здесь  интерфейс создается автоматически  по спецификации семантики прикладной задачи.

Возможные реализации:

• создание интерфейса на основе списка процедур прикладной программы (Mike);
• создание интерфейса по типам параметров процедур (Control Panel Interface);
• создание интерфейса на основе определения семантики прикладной задачи, описываемой на специальном языке (IDL).

Правила использования  цвета:

• используйте минимальное количество цветов, не более трех или четырех на одном экране;
• для больших прямоугольников используйте цвет фона;
• используйте яркие цвета для выделения данных, а более спокойные тона для фона;
• для выделения двух областей используйте для одной черный цвет или цвет из одного из концов спектра, а для другой области возьмите белый цвет или цвет из середины спектра;
• используйте цвет в соответствии с представлениями пользователя о нем;
• поэкспериментируйте с различными цветовыми оттенками на реальном экране.

Классификация инструментария для разработки программного интерфейса. Можно проклассифицировать такие инструментарии (User Interface tools) согласно схеме:

• текстовые экранные системы (curse, ncurse, etc);
• графические экранные системы;
• многооконные системы (WMS):
• - символьно-ориентированные (текстовые);
• - графические;
• UI toolkits:
• традиционные;
• объектно-ориентированные;
• UIDS (User Interface Development System) система разработки ПИ (инструментарий);
• UIMS (User Interface Management System) система управления ПИ (программный модуль - составная часть конечного продукта в совокупности с соответствующей UIDS);
• UIDE (User Interface Development Environment) среда разработки ПИ.

В литературе не существует единой общепринятой классификации  средств разработки пользовательского интерфейса. Инструментарий для разработки пользовательского интерфейса, включает в себя библиотеку примитивов компонентов интерфейса (меню, кнопки, полосы прокрутки и др.).

Высокоуровневые средства разработки интерфейса:

• построители диалога (interface builders);
• СУПИ - системы управления пользовательским интерфейсом (User Interface Management Systems - UIMS).

Другая классификация  ПИ:

1-я группа: инструментарии для поддержки создания интерфейса написанием кода - UIMS и Toolkits;

2-я группа: интерактивные инструментальные средства, позволяющие сконструировать интерфейс из «заготовок» (кнопок, меню, полос прокрутки и т.д.) - Interface Builders;

3-я группа: создание интерфейса путем связывания отдельно созданных его компонент - Component Architectures. Toolkits - инструментальные средства для поддержки создания интерфейса написанием кода, включающие в себя библиотеку примитивов компонентов интерфейса (меню, кнопки, полосы прокрутки и др.). Interface Builders - интерактивные инструментальные средства, позволяющие сконструировать интерфейс из «заготовок» (кнопок, меню, полос прокрутки и т.д.). СУПИ - системы управления пользовательским интерфейсом (UIMS - User Interface Management Systems). Но предпочтительнее называть их системами проектирования (UIDS - User Interface Development Systems). UIDS (User Interface Development System) - система разработки пользовательского интерфейса (инструментарий). UIMS (User Interface Management System) - система управления пользовательского интерфейса (программный модуль - составная часть конечного продукта в совокупности с соответствующей UIDS). Основная концепция UIDS - идея строгого разделения интерфейса и прикладной программы.

Состав системы управления пользовательским интерфейсом:

Схема 1

 

Функциональные характеристики UIDS/UIMS:

• работа с входными устройствами;
• проверка допустимости ввода;
• обработка ошибок пользователя;
• реализация обратной связи;
• поддержка обновления/изменения данных прикладной задачи;
• поддержка задач развития интерфейса;
• синтаксическая поддержка.

Структурная схема компонент UIMS/UIDS:

• прикладной уровень;
• уровень диалога;
• уровень представления:
• интерактивные средства разработки;
• файл описаний;
• управление окнами.
• инструментальный уровень;
• встроенный инструментальный уровень;
• базовый уровень интерфейса оконной системы;
• уровень кодирования потока данных.