软件工程-第十一章-用户界面设计

目前一部分软件设计者的心目中，存在一 些心理障碍，容易妨碍友好界面的设计： 1. 部分软件人员没有从用户的角度去考虑界面 设计; 2. 设计人员习惯单一的抽象思维，希望能自主 控制软件的运行，忽略了人机交互;
3. 软件人员和用户在知识结构上存在差异，程
序员不乐于学习用户工作领域的专业知识， 忽视软件的专业性，导致所生成的软件不是 和用户的习惯。

（2）界面方式可由用户动态制定和修改，如此 便可以有较高的维护性。 （3）按照用户的希望和需要，系统提供了不同 详细程度的系统响应信息，如反馈信息、提示 信息、帮助信息、出错信息等。

（4）界面的标准化与其他软件系统相比，用 户对操作方式不会感到陌生。 灵活性的提高对系统的设计要求提高了， 并有可能降低软件系统的运行效率。

11.4.2 虚拟现实 虚拟现实是一种先进的计算机用户接口， 它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉 等各种直观而又自然的实时感知交互手段，最 大限度的方便用户操作，从而减轻用户的负担、 提高整个系统的工作效率。
虚拟现实技术具有4个重要特征： 1. 多感知性 所谓多感知性（Multi-Sensor）就是除了 一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还 有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感 知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。
软件工程
Software Engineering
第十一章 用户界面设计
在使用计算机的过程当中，人和计算机是 以人机界面为媒介传递信息的。用户通过接口 向计算机提供各种数据和命令，来让计算机完 成指定的任务。同时计算机将处理结果、出错 信息，通过接口反馈给用户。 可见，人机交互活动大量的存在于计算机 运行的整个过程当中。
11.1 界面软件开发综述
11.1.1 可使用性 用户界面设计最重要的目标是可使用性。 它包括： （1）简单。要求用户界面能够很方便的处理各 种基本的对话。

（2）术语标准化和一致化。
（3）拥有完善的帮助功能。 （4）系统响应快和系统成本低
（5）容错能力 。即具备诊断错误的功能。
11.1.2 灵活性 （1）算法可隐可现，应根据用户不同的特点、 能力和知识水平，在不影响任务完成的前提下， 向不同的用户提供不同的界面接口，用户的任 务只与用户的目标有关，而与用户界面无关。
2. 存在感
存在感（Presence）又称为临场感 （Immersion），它是指用户感到作为主角 存在于模拟环境中的真实程度。 3. 交互性 交互性（Interaction)是指用户对模拟环境 内的物体可操作性程度和从环境得到反馈的 自然程度。
4. 自主性
自主性（Autnomy）是指虚拟环境中物体 依据物理定律进行动作的程度。
•
非模式对话框；这类对话框在屏幕上出现，仅仅是为 了告诉用户一些参考信息，不需要用户回答。
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警告式：这类对话框主要用于系统报错或者警 告。

11.3.4 窗口 窗口是指屏幕上的一个矩形区域，在图形 学上叫做视图区。 用户可以通过窗口显示、观察其工作领域 内的全部或一部分内容，并可以对所显示的内 容之战用户空间的一部分。
总之，用户界面的好坏取决于设计人员的 综合素质及对多方面知识的驾御能力，一定要 从用户的角度出发，虚心学习用户领域的专业 知识，了解用户对界面的需求和习惯，才能设 计出良好的用户界面。
11.2 设计人机交互子系统
11.2.1. 准则 以下几条准则有助于设计出让用户满意的 人-机交互界面： 1. 一致性： 使用一致的术语，一致的步骤，一 致的动作。 2. 操作简便。 3. 及时提供反馈信息，让用户可以对系统的运 行状况一目了然。
2.
3. 图符：利用一组代表不同物体或命令的图像，
更形象地为用户提供有用的可视化信息。
4. 表格：表格的优点在于其视觉布局用户较为
熟悉，且屏幕上可显示出全部信息 。
5. 命令语言：作为潜在的最强有力的控制界面，
其主要优点在于：
–
– –
节省屏幕空间 可通过名字对目标和功能直接使用（从而不必提供存取层 次）。 命令组合可以使系统功能更灵活
与浮动位置菜单糅合在一起的产物。
④ 嵌入式菜单：嵌入式菜单通常并不显式地成
行成列地出现在屏幕上，而是混在应用之中。
11.3.2 对话框 对话框是系统在必要时显示于屏幕上一个 矩形区域内的图形和正文信息。通过对话，实 现用户和系统之间的交流。 有三种对话形式：

•
模式对话框：模式对话框在屏幕上出现时，用户必须 给与回答，否则系统不再做任何其他工作。
图11—14 传统的多通道交互结构
图11--15 经过W．Hill改进的结构

① ② ③
11.4.4 多媒体用户界面详细设计 多媒体用户界面设计详细设计阶段的一般 过程为： 按建立的模型。设制一个或多个窗口； 用工具框向每个窗口添加控件； 用菜单设计窗口，为窗口定义菜单栏
④ ⑤ ⑥ ⑦
用属性栏设置窗口和控件的属性； 用代码窗口编写事件和通用过程； 增加语音和色彩； 调试和测试。
相对于被称为物理屏幕的显示器屏幕，习 惯上把窗口视为虚拟屏幕。采用滚动技术，通 过窗口能够看到的用户空间，比物理屏幕显示 的内容要多得多；而另一方面，在同一物理屏 幕上又可以设置多个窗口，各个窗口可以由不 同的系统或系统成分分别使用。
11.4 多媒体用户界面设计和实现
多媒体用户界面结合了图形、窗口、图表、 声音、色彩和文字，能够形象生动地与用户 进行交互。具备下列特点： 1. 结合超文本技术，支持Internet浏览。 2. 运行三维及多媒体技术，通过引入语音、动 画使界面更加生动活泼。
菜单系统的结构可分为五种：单一菜单， 线状菜单、树状结构、非循环网络和循环网络。
在设计时，应注意菜单的标题文字应形象 化，易于记忆。 几种不同类型的菜单： ① 固定位置菜单。固定位置才但每次总是在屏 幕的相对固定的位置出现。 ② 浮动位置菜单。也叫做弹出式菜单。
③ 下拉式菜单：下拉式菜单是将固定位置菜单
随着用户界面复杂程度的增加，形式描述 的重要性日益提高。不仅作为设计者和开发者 进行界面开发的中间桥梁，而且还成为界面软 件自动生成的基础。UIMS的一个优点就是通 过某种形式来自动生成用户界面对话控制结构。
早期基于Seeheim模型的UIMS一般采用状 态转移网络（TN）和上下文无关方法（CFG） 等形式语言记号作为描述工具。 为了满足异步控制的需要，可引入基于事 件的机制。
6. 自然语言：理想的人机对话方式，可通过语音 直接输入和键盘输入。

11.2.4 交互工具 用户界面设计的交互工具包括鼠标、键盘、 光笔、触摸屏装置、跟踪球、操纵杆和图形输 入板及语音输入装置，其中也包括了人机工程 的问题。
11.3 图形用户界面设计
图形用户界面设计(GUI)具备直观生动的优点，且 对用户极其方便，目前已被大多数软件系统所采用。 其主要特征：
3. 出现了大量的多媒体用户界面开发工具，如
Visual Basic, Visual C++，PowerBuilder， Visual Foxpro，大大降低了开发图形界面的 难度。 4. 对象可视化。数据的可视化具有直观形象， 一目了然的优点。目前许多系统以二维和三 维的形式来显示数据。

11.4.1 多媒体用户界面的设计特点 引入了视频和音频等多媒体技术后，用户 界面的发展上了一个新的台阶，不象传统界面 一样是静态的，而是一个与时间相关的时变媒 体界面。
③头部跟踪（Head-Tracking）主要利用电磁、 超声波等方法，通过对头部的运动进行定位交 互。 ④视觉跟踪（Eye-Tracking）对眼睛运动过程进 行定位的交互方式。
2．多通道交互的体系结构 多通道交互的体系结构首先要能保证对多 种非精确的交互通道进行综合，使其共存于一 个统一的用户界面之中。其次，要保证这种通 道的综合在交互过程中的任何时候都能进行。

4. 提供撤销命令。 5. 无需记忆。每一步骤给出足够的提示，不许
用户记忆窗口中显示的信息 ; 6. 易学，富有吸引力。
设计人机交互子系统时，需要把用户作为 主角，而不是把计算机作为人机交互的主角， 一般的设计中往往把计算机作为主角，由指令 控制人，这是不对的。

11.2.2策略 用户界面是适应人的需要而建立的，因此， 首先需要弄清什么类型的用户要使用这个界面。 用户特性分析的目的是要详细了解所有用 户的技能和经验，以便能够预测他们对不同的 界面设计会做出什么反应 。
3. 用户工作分析
用户工作分析又称为任务分析，采用自顶 向下，逐步进行功能分解，所有系统任务， 包括与人相关的活动，都属于功能分解考虑 的范围之内。
1.
11.2.3 设计的形式 问答式：一种简单的人机对话方式，比较适 合用户对界面的学习和使用。 菜单：是由系统预先设置好的，显示于屏幕 上的一组或几组以供用户选用的命令。

使用窗口、图符、菜单、鼠标与屏幕等设计方式和工具与用户 进行交互。 采用desktop模式，用户共享直观的界面框架，对图符容易理 解。如：文件夹、邮箱、时钟、记事本和画笔之类的屠夫，早 已为人所共知。 直接对对象进行操作，设计直观，可视化界面，无需记忆。


11.3.1 菜单的选择 由系统将那些在一定环境下所需用的操作 命令（菜单命令）全部或部分地显示在屏幕上， 供用户挑选，无需用户通过键盘打入。
11.1.3 复杂性和可靠性 （1）复杂性是指用户界面的规模和组织的复杂 程度。

（2）无故障使用的间隔时间越长，该用户界面 的可靠性就越高。

11.1.4 用户界面设计存在的问题 用户界面的开发有别于一般软件，无固定 结构，其目的与用户的真正需求相适应。但是 用户的意图有时并不容易明确表达出来，唯有 通过探索或进一步咨询的方法来完成。
面向对象的Multi-agent模型。
其中Seeheim模型的各个成分均被对象封 装起来。每个对象，即Agent包含自己状态和 可视属性的表示及输入操作定义。这样的 Agent可表示菜单、按钮或其他应用对象。 smalltalk-80的MVC模型是Multi-agent的一个 典型范例。
11.6用户界面的描述方法与技术
11.5 用户界面模型
界面开发工具的一个主要特征是显式或隐 式地利用了一个用户界面模型。这个模型不仅 决定了界面的控制和通信，而且对工具本身的 结构和对交互式软件设计的支持程度有影响。

Green的Seeheim模型是最早出现的用户界面 模型。该模型由表示部分、对话控制和应用界 面模型组成。

Windows操作系统提供了多达600个图形 函数，以API形式供设计者调用。 由于API的参数复杂，开发难度较大。于 是许多厂商推出了另外一些图形函数库，例如： Boland C++的Object Windows，VC++的 MFC，基于这些类库开发可以大大降低图形 界面的开发难度。
作为软件系统的门面，人机界面是计算机 系统的重要组成部分。用户界面的设计发展可 分为三个阶段：字符用户界面设计、图形用户 界面设计和多媒体人机界面设计。 图10-1是Windows用户界面。

① ②
11.4.3 多通道人机交互技术 多通道是人类日常处理事件的常用方式， 人--计算机多通道交互技术的发展虽然受到 软硬件的限制，但至少要满足两个条件： 多通道整合，不同通道的结合对用户的体验 是十分重要的； 在交互中允许用户产生含糊和不精确的输入。
1.非精确的交互 目前，非精确交互有如下主要方式。 ①语音（Voice）主要以语音识别为基础，但不 强调很高的识别率，而是借助其它通道的约束 进行交互。 ②姿势（Gesture）主要利用数据手套、数据服 装等装置，对手和身体的运动进行跟踪，完成 自然的人机交互。
此外，一些UIMS使用了事件语言或类似的 技术描述多线式对话（如Green的Uofa和Hill 的Sassafras）。但由于事件语言是基于 Seeheim模型的，所以，难以支持语义反馈。 Jacob将TN与事件机制相结合，以描述多 线式对话。
1. 用户类型
通常，用户可以分为4种类型：外行型、 初学型、熟练型、专家型。 2. 用户特性度量 用户特性度量与两方面内容有关：一是期 望的用户使用模式，二是用户群体的能力。
用户特性度量衡量标准： 用户使用的频率 用户需要自由选用界面的情况 用户对计算机的熟悉程度 用户指示 用户思维能力 用户生理能力和技能