软工_06第六章人机交互界面设计

软件工程北京邮电大学软件设计---人机交互界面设计计算机学院李晖[e-mail]软件工程主要内容用户界面：•什么是人机界面？•人机界面应具备的特征？人机界面设计的过程：•什么是用户界面设计？•用户界面设计过程人机界面设计的发展：•人机界面设计的历史•人机界面设计的现状•人机界面设计的未来人机界面设计的原则：•三条“黄金规则”•界面设计原则软件工程什么是人机界面人机界面（Human-ComputerInterface，HCI）是计算机直接与人打交道的途径，是计算机系统的重要组成部分，它的开发工作量占系统开发工作量的40-60%。喜欢什么样的界面？软件工程好的界面？软件工程用户界面应具备的特性1)可用性使用简单所用术语的标准化和一致性拥有HELP帮助功能快速响应容错能力2)灵活性满足不同程度的用户要求用户可根据需要指定和修改界面方式提供响应信息：出错信息、提示信息等3)复杂性采用最简单的用户界面来完成预定功能4)可靠性保证用户正确、可靠的使用系统保证有关程序和数据的安全性软件工程6.1人机界面设计的历史、现状和未来6.1.1人机界面设计的历史1946年，世界上第一台数字计算机ENIAC，手工操作50年代中期，多任务批处理的作业控制语言；1963年，“命令行”作业语言；80年代，苹果公司，图形用户界面（GUI-GraphicsUserInterface），引发了微机人机界面的历史性的变革；从微软公司推出了Windows系统后，图形界面飞速发展。软件工程6.1人机界面设计的历史、现状和未来6.1.2人机界面的现状图形用户界面是当前用户界面的主流，其他多种用户界面形式并存。成熟的系统：微软的WindowsUNIX的X-window等软件工程界面的基本类型菜单图象对话命令行窗口软件工程序号匹配方式正文菜单软件工程图标菜单软件工程图象软件工程会话必须回答式例无需回答式：告诉用户一些参考信息警告式：用于系统报错或警告例软件工程命令行界面软件工程窗口标题区最小/大化区移动区滚动区菜单区图标区用户工作区退出区软件工程6.1人机界面设计的历史、现状和未来6.1.2人机界面的现状图形用户界面是当前用户界面的主流，其他多种用户界面形式并存。当前各类图形用户界面的共同特点：以窗口管理系统为核心；使用键盘和鼠标器作为输入设备；窗口管理系统采用的另一核心技术是事件驱动（Event-Driven）技术。当前各类图形用户界面的缺点：需要占用较多的屏幕空间，效率较差；难以表达和支持非空间性的抽象信息的交互，缺乏灵活性；软件工程多通道用户界面多媒体的输出发展较快；多媒体的输入设备的发展是当今人机交互的瓶颈键盘鼠标语音和自然语言手势书写眼动6.1.3人机界面的未来常规输入手段新型输入手段软件工程虚拟现实技术虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并在其中操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。主要特征：多感知性（Multi-Sensory）浸没感（Immersion）交互性（Interactivity）构想性（Imagination）6.1.3人机界面的未来软件工程6.4人机界面设计过程根据用户特点和软件功能，设计合适的用户界面目的：应能提供用户发挥才能的机会，而不是超出用户的能力什么是人机界面设计？软件工程6.4人机界面设计过程人机界面的设计过程可分为下面几个步骤：创建系统功能的外部模型；用户界面设计的任务分析--确定人和计算机应分别完成的任务对界面进行评估。注：其中第一步和第二步可同步进行软件工程6.4.1界面设计的模型界面设计模型（由软件工程师创建）用户模型（由人机工程师创建）系统感觉（终端用户）系统映像系统实现最终的人机接口包括计算机的界面和所有支撑信息（书、手册、帮助文件等）软件工程6.4.2任务分析和建模这一部分工作应与软件系统的需求分析同步进行。它主要包括用户特性分析用户工作分析记录有关系统的概念和术语确定界面类型等4个步骤。软件工程1)用户特性分析用户类型外行型初学型熟练型专家型：了解系统内部构造，要求提供修改和扩充系统能力的界面用户特性度量使用的频度需要自由选择界面的情况思维能力生理能力和技能软件工程2)用户工作分析也称任务分析是系统内部活动的分解分析方法：自顶向下，逐步进行功能分解注意：与常规的功能分解不同的是，主要考虑与人相关的活动，也就是考虑用户需要输入数据的步骤和计算机如何提示或者反馈给用户信息。软件工程2)用户工作分析（续）用户的任务：创造、判断、探索计算机的任务：重复检查、计算、数据处理两者混合任务：数据录入、数据恢复、决策支持任务分配检查数据流图，标出哪些是单独由计算机完成的任务、哪些是由两者共同完成的任务。对于共同完成的任务，将任务的每一个动作分配给计算机或人。细化计算机与人的协同动作，以确定人和计算机如何交互。任务分配步骤软件工程例：SafeHome高级版本SafeHome高级版本：使用计算机或笔记本电脑，通过modem从Internet远程访问，检查房子状态、重新设置系统、启动或关闭系统，以及通过预先安置的摄像机监控房间的局部位置。问题陈述：为了远程访问SafeHome，房主提供一个标识符和一个密码。这些定义了访问的级别（如并非所有用户均可以重新配置系统）并提供安全保证。一旦确认身份，用户（具有全部访问权限）检查系统状态并通过启动或关闭系统改变状态。用户通过显示房子的建筑平面图、观察每个安全传感器、显示每个当前配置区域以及必要时修改区域而重新配置系统。用户通过策略地放置的摄像头观察房子内部。用户可以摇动和变焦每个摄像头而提供房子内部的不同视角。软件工程•访问SafeHome系统•输入允许远程访问的ID和密码应用对象•检查系统状态应用对象•启动或关闭SafeHome系统•显示建筑平面图和传感器位置应用对象•显示建筑平面图上的区域应用对象•修改建筑平面图上的区域•显示建筑平面图上的摄像头位置源对象•选择要观察的摄像头目标对象•观察视频图像（每秒4帧）目标对象•摇动或变焦每摄像头确定屏幕对象目标对象----可根据源对象创建实体的对象（如：打印报告）源对象----有交互操作，可被拖动并丢放的对象（如：文件）应用对象----有交互操作，但不可被拖动并丢放的对象（如：邮件名称）软件工程存取配置系统状态观察监控屏幕布局S：门/窗传感器M：运动监测器（光束指示）C：摄像头位置连接状态摄像头监控屏幕视频图像某个角度的房间图像变焦摇动SafeHomeCS软件工程屏幕设计中的问题（1）布局：按功能将屏幕分成几个区域，通常为：标题区，工作区，提示和出错处理区、以及其他。用户界面应包含所有所必需的信息。屏幕的使用密度应当适当，防止过稀或过密。软件工程屏幕设计中的问题（2）文字与用语要注意用语简洁性格式、字体统一信息内容软件工程屏幕设计中的问题（3）颜色的使用限制同时显示的颜色数颜色搭配，突出活动对象颜色搭配合理若用颜色表示某种信息或对象属性，要使用户懂得这种表示，且尽量用常规准则表示。软件工程6.4.3界面设计的一般问题系统响应时间用户帮助设施出错信息处理命令交互软件工程1.系统响应时间系统响应时间有两个重要属性，分别是长度和易变性。原则响应时间的长度应符合用户及应用的特点，避免太慢和太快；尽量减少易变性，原因，响应时间的变化易使用户担心软件系统工作异常软件工程2.用户帮助设施常见的帮助设施可分为集成的和附加的两类。必须考虑的一系列问题：是否在任何时候都能获得关于系统任何功能的帮助信息？（部分/全部）用户怎样请求帮助？（帮助菜单/特殊功能键/HELP命令）怎样显示帮助信息？（在独立的窗口中/指出参考某个文档/在屏幕固定位置显示简短提示）怎样返回到正常的交互方式中？（屏幕上的返回按钮/功能键）怎样组织帮助信息？（平面结构/信息的层次结构/超文本结构）软件工程3.出错信息处理软件工程3.出错信息处理（续）出错信息或警告信息，应该具有下述属性使用用户可以理解的术语描述问题；提供有助于从错误中恢复的建设性意见；指出错误可能导致哪些负面后果，以便用户检查是否出现了这些问题，并在确实出现问题时及时解决；伴随听觉上或视觉上的提示；不能带有指责色彩。软件工程4.命令交互必须考虑的设计问题是否每个菜单选项都有对应的命令？采用何种命令形式？（控制序列/功能键/键入命令）学习和记忆命令的难度有多大？忘记了命令怎么办？用户是否可以定制或缩写命令？在理想的情况下，所有应用软件都有一致的命令使用方法。软件工程6.4.4构造界面原型目的：尽早根据用户检查的意见进行修改；工具：用户界面工具箱或用户界面开发系统（UIDS），可提供如下功能：管理输入设备，比如鼠标和键盘；确认用户输入；处理错误和显示出错消息；提供反馈，比如自动的输入响应；提供帮助和提示；处理窗口、域和窗口内的滚动；以上功能可以构造基于命令或基于图形的界面软件工程6.4.5界面设计的评估用户界面评估的周期如图6.5所示。问题表：你认为界面中按钮的布局是否合理？学习本系统操作的难易程度（难度为1到5）？与其它你曾用过的界面相比，你对该界面的评价如何（百分比表示）？软件工程界面设计黄金规则①置于用户的控制之下②减少用户的记忆负担③保持界面风格一致①置于用户的控制之下用户希望控制计算机，而不希望被计算机控制。将操作至于用户控制之下的设计原则：•不要强迫用户进入不必要的或不希望的动作模式中•应该提供灵活的交互方式，方便相互切换•应该允许用户的交互被随时中断和撤销，并不引起错误•应该考虑设计“宏”机制，使高级别用户能定制方便的交互操作。•界面应该隔离内部技术细节•应该允许用户直接操作屏幕上的对象，并与之交互6.5人机界面设计的原则与标准软件工程界面设计黄金规则②减少用户的记忆负担用户需要记住的东西越多，越容易出错使用户减少记忆负担的设计原则：•提供帮助记忆过去动作的方式•建立有意义的缺省信息，回到缺省值reset很有必要•提供直觉的助记符（例如：Alt-P表示打印）•界面视觉应隐喻现实处理过程•引导过程要有层次地进行，从粗到细，由里到外软件工程界面设计黄金规则③保持界面风格一致感觉出于不同人的设计风格，会使人增加不必要的操作记忆保持界面风格一致的设计原则：•明确标出各任务的语境，醒目区分标题、形式和颜色•一个应用统一相应的界面风格，交互操作形式一致•不要改变用户已经建立起来的操作方式，除非不得已系统保持统一的设计风格，包括展示信息的方式和获取信息的方式，如：可视信息、输入限定、任务导航等等软件工程界面设计原则（按照重要程度分为三类）第一类原则---最重要1.人机界面的完备性2.尽量减低对用户造成损失的可能性；3.不能有模棱两可的指示；4.有较强的容错功能。一般要有：良好的出错提示信息；能够排除常见的公共错误；系统应该提供出撤销上一动作的功能。6.5人机界面设计的原则与标准软件工程第二类原则---次重要1.界面必须始终一致；2.界面应该简洁；3.界面必须使用户随时掌握任务的进展情况；4.界面必须能够提供帮助；5.在比较重要的操作上，要避免使用户养成习惯而造成错误；6.宁可让程序多干，不可让用户多干。界面设计原则（按照重要程度分为三类）6.5人机界面设计的原则与标准软件工程第三类原则---较重要1.界面设计最好能与实际相结合。2.为重要信息制造冗余，可以使用户的印象深刻；3.要平衡界面的易学性和易用性；4.不要频繁切换输入设备。6.5人机界面设计的原则与标准界面设计原则（按照重要程度分为三类）软件工程6.5.2界面设计标准设计者：因为大家都按照统一的标准进行设计，每次为新的系统设计界面的时候可以重用原有的模块和对象，这将