Human-computer interaction (HCI) is a concept addressing a variety of aspects in the interaction between humans and computers. These aspects include how a user commands the computer; how the computer presents information to the users and performs their commands; and how this interaction begins, proceeds, and ends. On a broader scope, HCI is often viewed as the multidisciplinary domain dealing with all aspects of the study, design, evaluation, and deployment of interactive computer systems.
日常生活中的计算机应用
Computers are everywhere. We find the computer in life-critical systems such as traffic light control systems or the airport control tower. Many of the medical systems, imaging, diagnostic, and treatment, are computer driven. And at any workplace, be it the office or the factory, we find computerized systems: from word processing and accounting, through architectural or printed circuit board (PCB) design or newspaper typesetting, up to computer numerical control (CNC) machine control and material conveyance. Even at home we have computer games and Internet browsing. Our wristwatch, cellular phone, and personal digital assistants (PDAs) all are computers. Our interaction with computers has become a fact of life.
交互是通过用户界面实现的
用户界面是用户和计算机之间的介质,可实现它们之间的交互。用户界面由三个基本组件组成:
- 控件: The controls are usually objects that enable giving commands to the system. These could be buttons, knobs, menus, sliders, voice commands, keyboards, and many more.
- 显示: The displays are both the information conveyed to the user as part of the interaction and also the medium that conveys the information. These could be screens and monitors, sound, graphs and visualizations, text and narrative, printouts, and much more.
- 互动或对话:另一方面,给出命令和指令的组合,另一方面通过计算机显示信息,将其合并在一起,成为用户和计算机之间的对话框。
Historical Perspective: From Character-Based To Graphical User Interface
在开始与计算机的互动中,是通过使用诸如打孔纸牌和磁带等介质来实现的。计算和处理是在幕后执行的(批处理工作时尚),并打印了对用户的输出。换句话说,用户和计算机之间没有直接的通信或对话。
互动的概念出现在1960年代初。这个概念是指人类和计算机之间的对话,类似于人类对人类对话。互动需要技术进步,例如计算机同时(时间共享)与许多用户交谈的能力,并在交互期间为他们执行处理(实时处理)。还需要开发交互通道,并用其他东西替换打孔卡和印刷输出。
确实,计算机世界中的几个技术发展使我们更接近交互式用户界面。这些发展包括视觉显示单元,例如阴极射线管(CRT)。显示器的开发始于仅展示字符以完全图形显示显示图片,图纸和各种颜色。计算机的处理单元的开发方式可以使时间共享和实时处理。相互作用通道包括1965年的第一只鼠标的外观,使用指向屏幕上的轻笔以及转移到数字化片剂上。在1970年代,许多技术发展都迈出了巨大的一步,正如我们今天所知道的那样。这些发展包括Xerox的第一台个人计算机;后来苹果出现了,并于1977年提出了第一台个人计算机。
个人计算机基础架构可实现图形用户界面(GUI)的开发和外观。施乐是先驱,并于1981年推出了施乐之星,这是第一台带有GUI的个人计算机。在此界面中,引入了GUI的主要熟悉元素:窗口,屏幕上的图标,桌面隐喻以及其他文本稍后将概述的主体。Star计算机是商业上的故障,但Apple用一台名为Lisa的计算机和Macintosh将GUI变成了流行的HCI频道。Microsoft遵循并在其操作系统上添加了Windows环境,该环境主要是个人计算域的很大一部分。
Until recent developments in display technology, the user interface was character based (Figure 1).
图1。基于字符的用户界面
该接口限制了可以显示的信息量。例如,在个人计算机屏幕中,此数量限制为24行,每个行中的最多80个字符。另外,每个字符的尺寸和形状都有固定的形状。该接口指示有限的操作模式,例如命令语言对话框(以下文本将讨论不同的对话框形式)。GUI是随着视觉显示技术的开发而开发的。这项技术提供了几乎无限的颜色显示,高分辨率的细节,显示的快速响应时间,使用大屏幕的能力等等。
该界面具有今天对每个计算机用户熟悉的几个功能。这些功能详细介绍如下。
WYSIWYG: What You See Is What You Get
This feature means that what the user sees on the screen represents exactly the way the information will look when printed.
由于高级显示技术由高分辨率的显示元素,像素组成,因此之所以可以使用此功能。重要的是要注意,即使是当代的显示技术也不匹配打印分辨率,但是显示器是输出的良好近似值。
此功能可以节省用户工作中的大量时间。与其在重复试验和打印错误中浪费宝贵的时间,直到达到确切的所需输出,还可以在屏幕上进行交互尝试。
Windows, Icons, Mouse, and Pull-Down Menus (WIMP)
As mentioned earlier, the use of windows was one of the first and most significant features of the GUI. The window enabled the display of several different items simultaneously—such as documents, drawings and sketches, and data—and the ability to move among them easily and quickly.
随着GUI的出现,将小鼠用作指向装置的使用得到了显着提高。有能力将鼠标与基于字符的显示器一起使用;然而,它缺乏移动小鼠的连续运动与光标在屏幕上的可见运动之间的牢固和直观的关联。高分辨率图形显示使光标在屏幕上的连续且平稳的运动与与鼠标的手动运动的位置,方向和速率完全相关。
下拉菜单也是非GUI接口中的控制机制之一。但是,Guis使用菜单栏同时提供了许多菜单,通常位于窗口的顶部,以立即访问许多操作。此功能极大地提高了系统的工作效率。
使用图标表示对象和动作是图形接口的重要元素(图2)。
Figure 2.Example of GUI Interface With Icons and Menu Bars
图形隐喻和视觉语言
高分辨率和各种颜色几乎可以以绘画方式显示任何东西。如今,应用程序,文档或图纸等对象以及操作都以图标为视觉表示。图标显示为启动程序的一种方式,选择一个对象,
并启动各种操作。图标比使用单词具有优势,因为它易于快速识别它们,它们不依赖于使用技术或未知术语,并且它们增加了用户界面的美学(图3)。
图3. Example of a Graphic User Interface
To present the available options and commands, on the one hand, and the information that is presented by the system, on the other hand, a graphical language is used. It is taken either from everyday life or from a domain known to the user. For example, Figure 3 shows a user interface for playing music on the computer that looks exactly like a real recording system. This way the user has almost nothing to learn to be able to use the system.
Object Oriented
计算机的大多数元素及其多种应用程序在屏幕上表示为对象:磁盘驱动器,网络通信,用于删除的垃圾桶或文档类型。这种显示方式是熟悉的,对日常生活的用户是直观的,它使用户能够立即看到和理解他们可以使用什么以及可以做什么。显示和访问对象的事实使一个人可以首先选择它,然后选择某个操作以应用于所选对象。
Direct Manipulation
一起,上一段文本中提到的所有特征都可以使人直观的互动方法。与其键入命令并间接选择事物,不如在屏幕上完全随机移动光标并选择对象并启动操作直接适合人们在日常生活中的工作方式。直接操纵原则包括用户工作的两个主要特征:
- Point and click
- 拖放
例如,要将文档复制到其他目录,用户指向文档,选择它(通常使用鼠标上的按钮),将其拖动在屏幕上,然后将其放入目标目录中。
Examples for User-Computer Dialogs or Interaction Styles
指挥语言
此对话框基于以特定语言为计算机的命令。最著名的示例是针对个人计算机的Microsoft Disk操作系统(MS-DOS)的命令语言或大型数据库的标准查询语言(SQL)的问题。这种互动方式需要学习一种语言:词汇,语法和语法。
应用:命令语言作为交互模式适用于经验丰富和专家用户,如果学习时间的费用不是关键因素,并且对于需要快速操作时间和灵活性的任务。
问题和解答
这种方法就像用户和计算机之间的问题和答案。提出问题给用户,他们从提供的几个答案中选择一个答案。计算机根据答案执行操作或提出另一个问题,依此类推,直到给出完成操作所需的所有信息和参数为止。
Application: This approach is appropriate for novice users or tasks that can be defined in a single track, where the progression is from one phase to the next. This approach is common for tasks such as installing hardware or software where it is important to ensure that all the steps are taken in the correct sequence.
菜单选择
此对话框基于显示项目,对象或操作的列表;用户选择一个项目以激活或执行各种操作。菜单选择是一种旧的交互方法,在基于字符的接口中也很普遍。过去,选择项目主要是通过在菜单中键入选项编号或一些快捷方式(功能键或选项的第一个字母等)完成的。在GUI时代,选择该选项的选择是通过直接指向所需项目来完成的。
Application: Menu selection, being a structured interaction approach, is appropriate for novice or infrequent users. It is also suitable for tasks where speed is not a critical factor for successfully completing the task.
表格填充
此对话框方法基于完成给定任务所需的数据输入。通常,数据显示为形式;用户使用键盘,从一个字段跳到另一个字段或直接使用鼠标访问并填写必要的数据来在表单内导航。在图形接口中,可以以各种方式输入数据,从将其键入输入字段到使用不同的控件(如复选框,无线电按钮,组合框或旋转器的数字)。对话框是GUIS中的形式。
Application: Form filling interaction is appropriate in applications were there is a need to update parameters in a fluent and efficient way during a task.
Direct Manipulation
如前所述,这种对话方法是最常见和典型的GUI。由于图形接口的性质,对象和动作以统一和一致的隐喻框架(例如桌面隐喻)显示,并且用户在此框架中以直接的方式执行操作。这样,就无需键入命令或从菜单中选择。直接操纵方法中的基本操作是点和单击对象或命令,以及拖放,这有助于操纵实体。
Application: Using this dialog approach is applicable mostly to nonverbal tasks with spatial characteristics such as drawing or painting. It can be appropriate for both novice and expert users.
良好的HCI轻松学习的设计目标
用户界面应缩短使用系统的学习时间。学习时间直接影响对系统的用户态度:一种易于学习使用的系统将被认为是舒适且易于使用的系统。此外,学习持续时间对部署和系统使用成本有影响。随着学习成本较低,系统的附加值增加,因为开始生产的时间较短。
效率
用户可以使用计算机执行作业是不够的。执行工作必须是有效的:通过准确而高质量的产品节省时间。如果使用系统的工作减慢,因为用户必须查看用户指南以执行任何给定的操作或完成任务所需的操作数量太大,则使用计算机添加了更少的价值。
最小错误
在用户使用计算机工作期间可能会发生错误。它们可能是由于人类错误或计算机系统本身中的问题和故障而造成的。
良好的界面将根据其处理错误的方式进行评估。它应显示错误检测并向用户显示有关错误及其特征的适当信息。另外,它应该让用户处理错误。该界面必须宽恕用户错误。如果错误将具有破坏性和不可逆性,则将不建议使用该系统。错误的错误处理机制将影响系统的学习过程及其合作的效率。
Satisfaction
一个简短而简单的学习过程,能够与系统有效工作的能力以及以无损方式处理错误的能力,所有这些都使用户对他在系统的工作感到满意。这种满意度对于成功部署系统和有效与之合作至关重要。用户的主观满意度也受到用户界面的美学方面的影响。尽管美是主观的,但良好的界面符合基本的美学规则,并采用了使系统愉快甚至有趣的其他方法。
人力计算机互动:一些当代新兴挑战
- 信息可视化: The graphical depiction of large amounts of information in ways that integrate and synthesize the information, and let the user interact with it according to their objectives and tasks.
- 计算机支持的协作工作和计算机中介通信:使用计算机来支持和调解人们之间的协作工作和沟通。
- 移动计算:在移动设备(例如蜂窝电话或PDA)中实施各种应用程序和程序。
- 虚拟现实: The simulation of environments in an immersive fashion such that the user perceives and feels as if he or she is actually inside the simulated environment. Used primarily for training and games.
参考:
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