Указательное устройство представляет собой входной интерфейс ( в частности, устройство интерфейса людей ) , который позволяет пользователь вводить пространственные (т.е. непрерывного и многомерного ) данных на компьютер . Системы CAD и графические пользовательские интерфейсы (GUI) позволяют пользователю управлять компьютером и предоставлять данные на него с помощью физических жестов , перемещая ручную мышь или подобное устройство по поверхности физического рабочего стола и активируя переключатели на мыши. Движения указывающего устройства отражаются на экране движениями указателя (иликурсор ) и другие визуальные изменения. Обычные жесты - это указывать и щелкать и перетаскивать .
Хотя самым распространенным указывающим устройством на сегодняшний день является мышь, было разработано гораздо больше устройств. Однако термин «мышь» обычно используется как метафора для устройств, перемещающих курсор.
Для большинства указывающих устройств закон Фиттса можно использовать для прогнозирования скорости, с которой пользователи могут указывать на более высокой скорости.
Классификация [ править ]
Чтобы классифицировать несколько указывающих устройств, можно рассмотреть определенное количество функций. Например, движение устройства, управление, позиционирование или сопротивление. Следующие пункты должны предоставить обзор различных классификаций. [1]
- прямой или косвенный ввод
В случае указывающего устройства с прямым вводом экранный указатель находится в том же физическом положении, что и указывающее устройство (например, палец на сенсорном экране, стилус на планшетном компьютере). Указывающее устройство с косвенным вводом не находится в том же физическом положении, что и указатель, но транслирует свое движение на экран (например, компьютерная мышь, джойстик, стилус на графическом планшете).
- абсолютное против относительного движения
Устройство ввода с абсолютным перемещением (например, стилус, палец на сенсорном экране) обеспечивает согласованное сопоставление между точкой в пространстве ввода (местоположение / состояние устройства ввода) и точкой в пространстве вывода (положение указателя на экране) . Устройство ввода относительного движения (например, мышь, джойстик) отображает смещение во входном пространстве на смещение в выходном состоянии. Следовательно, он контролирует относительное положение курсора по сравнению с его начальным положением.
- изотонический против эластичного против изометрического
Изотоническое указательное устройство является подвижным и измеряет его смещение (мышь, ручка, человеческая рука), тогда как изометрическое устройство фиксируется и измеряет силу, которая действует на него (трекпойнт, сенсорный экран с функцией определения силы). Упругое устройство увеличивает свое силовое сопротивление при перемещении (джойстик).
- управление положением по сравнению с контролем скорости
Устройство ввода с управлением положением (например, мышь, палец на сенсорном экране) напрямую изменяет абсолютное или относительное положение экранного указателя. Устройство ввода с контролем скорости (например, трекпойнт, джойстик) изменяет скорость и направление движения экранного указателя.
- перевод против вращения
Другая классификация - это различие между физическим перемещением или поворотом устройства.
- степени свободы
Разные указывающие устройства имеют разную степень свободы (DOF). Компьютерная мышь имеет две степени свободы, а именно ее движение по осям x и y. Однако Wiimote имеет 6 степеней свободы: оси x, y и z как для движения, так и для вращения.
- возможные состояния
Как упоминалось далее в этой статье, указывающие устройства могут иметь разные возможные состояния. Примеры этих состояний: вне диапазона, отслеживание или перетаскивание .
Примеры
- Компьютерная мышь - это непрямое , относительное , изотоническое , позиционно-управляющее , поступательное устройство ввода с двумя степенями свободы (положение x, y) и двумя состояниями (отслеживание, перетаскивание).
- сенсорный экран является прямым , абсолютным , изометрическим , позиционным контролем входного устройства с двумя или более степенями свободы (х, у положения и , возможно , под давлением) и два состояний (из диапазона, увлекая).
- джойстик является косвенным , относительным , упругим , скорости управления , поступательное устройство ввода с двумя степенями свободы (х, у) и угла два состояний (гусеничное, перетаскивание).
- Wiimote является косвенным , относительная , упругой , скорости управления , поступательное устройство ввода с шестью степенями свободы (х, у, ориентации г и х, у, положение Z) и двумя или тремя состояниями (слежения, перетаскивания для ориентации и позиции ; вне допустимого диапазона).
Таксономия Бакстона [ править ]
В следующей таблице показана классификация указывающих устройств по их количеству измерений (столбцов) и определенному свойству (строкам), введенная Биллом Бакстоном . В подстроках различают механический промежуточный (например, стилус) (M) и сенсорный (T). Он основан на моторной / сенсорной системе человека . Устройства непрерывного ручного ввода разделены на категории. В подколонках выделены устройства, для работы которых используется сопоставимое управление двигателем. Таблица основана на оригинальном графике из работы Билла Бакстона «Таксономии исходных данных». [2]
| Количество размеров | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | |||||||
| Собственность ощущается | Позиция | Вращающийся горшок | Раздвижной горшок | Планшет и шайба | Планшет и Стилус | Световое перо | Плавающий джойстик | 3D джойстик | M |
| Сенсорный планшет | Сенсорный экран | Т | |||||||
| Движение | Непрерывный вращающийся горшок | Беговая дорожка | Мышь | Трекбол | 3D трекбол | M | |||
| Феринстат | X / Y Pad | Т | |||||||
| Давление | Датчик крутящего момента | Изометрический джойстик | Т | ||||||
Модель трех состояний Бакстона [ править ]
Эта модель описывает различные состояния, которые может принимать указывающее устройство. Три общих состояния, описанных Бакстоном, - это вне диапазона, отслеживание и перетаскивание . Не каждое указывающее устройство может переключаться во все состояния. [3]
| Модель | Объяснение |
|---|---|
2 Состояние транзакции | Мышь перемещается без нажатия кнопки. Это состояние можно назвать отслеживанием , то есть пользователь просто перемещает мышь без дальнейшего взаимодействия с системой. Если мышь наведена на значок и кнопка нажата во время перемещения мыши, происходит переход в новое состояние, называемое перетаскиванием . Эти состояния показаны на изображении «2 состояния транзакции» . |
Вне диапазона и отслеживание | Если вместо мыши используется сенсорный планшет, способный распознавать касание или отсутствие касания, модель состояния выглядит иначе. Точнее, это означает, что любое движение пальца от дисплея выходит за пределы диапазона и не влияет на систему. Только когда палец касается дисплея, состояние переключается на отслеживание (Рисунок: «Вне диапазона и отслеживание» ). |
Вне диапазона, отслеживание и перетаскивание | Если используется графический планшет со стилусом, можно определить все три состояния. Когда стилус поднят, он находится вне зоны действия . Когда он находится в пределах досягаемости, состояние переключается на отслеживание, и указатель следует за движением стилуса. Дополнительное давление на стилус вызывает перетаскивание в состоянии 2 (Рисунок: «Вне диапазона, отслеживание и перетаскивание» ). |
Состояние 2 Set | Используя мышь с несколькими кнопками или несколько щелчков мыши, состояние 2 можно разделить на набор состояний, т.е. нажатие разных кнопок приводит к различным состояниям. Например, выбор объекта с помощью кнопки 1 переключается в состояние « Перетащить оригинал», тогда как кнопка 2 переключается на перетаскивание копии . То же самое касается нескольких щелчков мышью, известных из Windows : один щелчок по объекту выбирает объект, двойной щелчок открывает его (Рисунок: «Набор состояний 2» ). |
Закон Фиттса [ править ]
Закон Фиттса (часто называемый законом Фиттса) - это прогностическая модель человеческих движений, которая в основном используется при взаимодействии человека с компьютером и эргономике. Этот научный закон предсказывает, что время, необходимое для быстрого перемещения к целевой области, является функцией отношения между расстоянием до цели и шириной цели. [4] Закон Фиттса используется для моделирования акта указания, либо путем физического прикосновения к объекту рукой или пальцем, либо виртуально, путем наведения на объект на мониторе компьютера с помощью указывающего устройства. Другими словами, это означает, например, что пользователю нужно больше времени, чтобы щелкнуть маленькую кнопку, находящуюся далеко от курсора, чем ему нужно щелкнуть большую кнопку рядом с курсором. Таким образом, как правило, можно предсказать скорость, которая необходима для выборочного движения к определенной цели.
Математическая формулировка [ править ]
Общая метрика для расчета среднего времени для завершения движения следующая:
куда:
- MT - это среднее время для завершения движения.
- a и b - константы, которые зависят от выбора устройства ввода и обычно определяются эмпирически с помощью регрессионного анализа.
- ID - это показатель сложности.
- D - расстояние от начальной точки до центра мишени.
- W - ширина цели, измеренная вдоль оси движения.W также можно рассматривать в качестве разрешенного допуска ошибок в конечном положении, так как конечная точка движения должна находиться в пределах ± W / 2 от центра мишени.
Это приводит к интерпретации, что, как упоминалось ранее, большие и близкие цели могут быть достигнуты быстрее, чем маленькие удаленные цели.
Применение закона Фиттса в дизайне пользовательского интерфейса [ править ]
Как упоминалось выше, размер и расстояние до объекта влияют на его выбор. Кроме того, это влияет на взаимодействие с пользователем. Поэтому важно учитывать закон Фиттса при разработке пользовательских интерфейсов. Ниже приведены некоторые основные принципы. [5]
- Интерактивные элементы
- Командные кнопки, например, должны иметь размер, отличный от размеров неинтерактивных элементов. Интерактивные объекты большего размера легче выбирать с помощью любого указывающего устройства.
- Края и углы
- Из-за того, что курсор закрепляется на краях и углах графического пользовательского интерфейса, к этим точкам можно получить доступ быстрее, чем к другим точкам на дисплее.
- Всплывающие меню
- Они должны поддерживать немедленный выбор интерактивных элементов, чтобы сократить «время в пути» пользователя.
- Варианты выбора
- В таких меню, как раскрывающиеся меню или навигация верхнего уровня, расстояние увеличивается по мере продвижения пользователя вниз по списку. Однако в круговых меню расстояние до разных кнопок всегда одинаково. Кроме того, целевые области в круговых меню больше.
- Панели задач
- Для работы с панелью задач пользователю требуется более высокий уровень точности, а значит, больше времени. Обычно они мешают движению через интерфейс.
Control-Display Gain [ править ]
Усиление Control-Display (или CD-усиление) описывает соотношение между движениями в пространстве управления и движениями в пространстве дисплея. Например, аппаратная мышь перемещается с другой скоростью или расстоянием, чем курсор на экране. Даже если эти движения происходят в двух разных пространствах, единицы измерения должны быть одинаковыми, чтобы иметь смысл (например, метры вместо пикселей). Коэффициент усиления CD относится к коэффициенту масштабирования этих двух движений:
В большинстве случаев настройки усиления CD можно отрегулировать. Однако необходимо найти компромисс: с высоким коэффициентом усиления легче приблизиться к удаленной цели, с низким коэффициентом усиления это занимает больше времени. Высокий коэффициент усиления затрудняет выбор целей, тогда как низкий коэффициент усиления облегчает этот процесс. [6] В оконных системах Microsoft , macOS и X реализованы механизмы, которые адаптируют усиление компакт-диска к потребностям пользователя. например, усиление CD увеличивается, когда скорость движения пользователя увеличивается [7] (исторически называемое «ускорение мыши»).
Общие указывающие устройства [ править ]
Указывающие устройства с отслеживанием движения [ править ]
Мышь [ править ]
Мышь - это маленькое портативное устройство, перемещаемое по горизонтальной поверхности.
Мышь перемещает графический указатель, скользя по гладкой поверхности. Обычная мышь-роллер использует шарик для создания этого действия: шарик находится в контакте с двумя маленькими валами, расположенными под прямым углом друг к другу. Когда мяч движется, эти оси вращаются, и вращение измеряется датчиками внутри мыши. Информация о расстоянии и направлении от датчиков затем передается на компьютер, и компьютер перемещает графический указатель на экране, следуя движениям мыши. Еще одна распространенная мышь - это оптическая мышь. Это устройство очень похоже на обычную мышь, но использует видимый или инфракрасный свет вместо шарика-ролика для обнаружения изменений положения. [8] Дополнительно есть мини-мышь., которая представляет собой маленькую мышь размером с яйцо для использования с портативными компьютерами ; Обычно он достаточно мал для использования на свободном участке корпуса ноутбука, обычно является оптическим , включает в себя выдвижной шнур и использует порт USB для экономии заряда аккумулятора.
Трекбол [ править ]
Шаровой манипулятор представляет собой указательное устройство , состоящее из шарика , размещенного в гнездо , содержащий датчики для обнаружения вращение шара относительно двух осей, подобно перевернутой мыши: как рулоны пользовательских шар с большим пальцем, пальцами или ладонью указатель на экране тоже будет двигаться. Шарики слежения обычно используются на рабочих станциях САПР для простоты использования, где на столе может не быть места для использования мыши. Некоторые из них могут закрепляться на боковой стороне клавиатуры и иметь кнопки с теми же функциями, что и кнопки мыши. [9] Существуют также беспроводные трекболы, которые предлагают пользователю более широкий диапазон эргономичных положений.
Джойстик [ править ]
Изотонические джойстики представляют собой ручки-джойстики, где пользователь может свободно изменять положение ручки с более или менее постоянной силой.
Изометрические джойстики - это то место, где пользователь управляет стиком, изменяя силу, с которой он нажимает, и положение стика остается более или менее постоянным. Изометрические джойстики часто называют более сложными в использовании из-за отсутствия тактильной обратной связи, обеспечиваемой реальным движущимся джойстиком.
Указательная палка [ править ]
Джойстику является чувствительным к давлению небольшого гвоздя используется как джойстик. Обычно его можно найти на ноутбуках, встроенных между клавишами G , H и B. Он работает, ощущая силу, приложенную пользователем. Соответствующие кнопки «мыши» обычно располагаются чуть ниже пробела . Он также встречается на мышах и некоторых настольных клавиатурах.
Wii Remote [ править ]
Пульт Wii Remote, также известный в просторечии как Wiimote, является основным контроллером консоли Nintendo Wii. Главной особенностью Wii Remote является возможность распознавания движения, которая позволяет пользователю взаимодействовать и манипулировать элементами на экране с помощью распознавания жестов и наведения указателей с помощью акселерометра и технологии оптических датчиков.
Отслеживание пальца [ править ]
Устройство отслеживания пальцев отслеживает пальцы в трехмерном пространстве или близко к поверхности без контакта с экраном. Пальцы триангулируют с помощью таких технологий, как стереокамера, время пролета и лазер. Хорошими примерами указывающих устройств с отслеживанием пальцев являются LM3LABS 'Ubiq'window и AirStrike.
Указывающие устройства для отслеживания местоположения [ править ]
Графический планшет [ править ]
Графический планшет или цифровая форма таблетка является специальной таблеткой похожа на сенсорную панель, но управляются с помощью пера или стилуса, которая удерживается и используется как нормальная ручка или карандаш. Большой палец обычно управляет щелчком с помощью двухсторонней кнопки на верхней части пера или путем нажатия на поверхность планшета.
Курсор (также называемый шайбой) похож на мышь, за исключением того, что у него есть окно с перекрестием для точного размещения, и он может иметь до 16 кнопок. Ручка (также называемая стилусом) выглядит как обычная шариковая ручка, но вместо чернил используется электронная головка. Планшет содержит электронику, которая позволяет ему обнаруживать движение курсора или пера и преобразовывать движения в цифровые сигналы, которые он отправляет на компьютер ». [10] Это отличается от мыши, потому что каждая точка на планшете представляет собой точку на экран.
Стилус [ править ]
Стилус - это небольшой инструмент в форме ручки, который используется для ввода команд на экран компьютера , мобильное устройство или графический планшет.
Стилус является основным устройством ввода для персональных цифровых помощников и смартфонов, которым требуется точный ввод, хотя устройства с функцией ввода с помощью пальца multi-touch с емкостными сенсорными экранами стали более популярными, чем устройства, управляемые стилусом, на рынке смартфонов.
Тачпад [ править ]
Сенсорная панель или сенсорная панель представляет собой плоскую поверхность , которая может обнаружить контакт пальца. Это стационарное указательное устройство, обычно используемое на портативных компьютерах. По крайней мере, одна физическая кнопка обычно поставляется с сенсорной панелью, но пользователь также может вызвать щелчок мышью, нажав на панель. Расширенные функции включают чувствительность к давлению и специальные жесты, такие как прокрутка, перемещая палец по краю.
Он использует двухслойную сетку электродов для измерения движения пальцев: один слой имеет вертикальные электродные полоски, которые обрабатывают вертикальное движение, а другой слой имеет горизонтальные электродные полоски для обработки горизонтальных движений. [11]
Сенсорный экран [ править ]
Сенсорный экран представляет собой устройство , встроенный в экран телевизионного монитора, или система ЖК - экранов мониторов портативных компьютеров. Пользователи взаимодействуют с устройством, физически нажимая на элементы, отображаемые на экране, пальцами или каким-либо вспомогательным инструментом.
Для обнаружения прикосновения можно использовать несколько технологий. Резистивные и емкостные сенсорные экраны имеют проводящие материалы, встроенные в стекло, и определяют положение касания путем измерения изменений электрического тока. Инфракрасные контроллеры проецируют сетку инфракрасных лучей, вставленных в рамку вокруг самого экрана монитора, и определяют, где объект пересекает лучи.
Современные сенсорные экраны могут использоваться вместе с указывающими устройствами стилусом, в то время как те, которые питаются от инфракрасного порта, не требуют физического прикосновения, а просто распознают движение руки и пальцев на некотором минимальном расстоянии от реального экрана.
Touchscreens становятся популярными с появлением карманных компьютеров , такими как те , которые продаются в Palm, Inc. производителем оборудования, некоторые классы высокой дальности портативных компьютеров, мобильные смартфоны , как HTC или Apple Inc. iPhone , а также наличие стандартных драйверов устройств с сенсорным экраном в Symbian , Palm OS , Mac OS X и Microsoft Windows операционных систем.
Указательные устройства для отслеживания давления [ править ]
Изометрический джойстик [ править ]
В отличие от 3D-джойстика, сам джойстик не двигается или просто очень мало перемещается и устанавливается в корпус устройства. Чтобы переместить указатель, пользователь должен приложить силу к палке. Типичных представителей можно найти на клавиатурах ноутбуков между клавишами «G» и «H». При нажатии на TrackPoint курсор перемещается по дисплею. [12]
Другие устройства [ править ]
- Световое перо представляет собой устройство , похожее на сенсорном экране, но использует специальный светочувствительный перо вместо пальца, который позволяет для более точного ввода экрана. По мере того как кончик пера света вступает в контакт с экраном, он посылает обратно сигнал в компьютер , содержащие координаты из пикселей в этой точке. Его можно использовать для рисования на экране компьютера или выбора пунктов меню, и он не требует специального сенсорного экрана, поскольку он может работать с любым дисплеем CRT .
- Световой пистолет
- Мышь Palm - держится в ладони и управляется всего двумя кнопками; движения по экрану соответствуют касанию пера, а нажатие увеличивает скорость движения
- Footmouse - иногда называемый кротом - вариант мыши для тех, кто не хочет или не может использовать руки или голову; вместо этого он обеспечивает отслеживание
- Шайба похожа на мышь, которая вместо отслеживания скорости устройства отслеживает абсолютное положение точки на устройстве (обычно это набор перекрестий, нарисованных на прозрачном пластиковом выступе, торчащем из верхней части шайбы) . Шайбы обычно используются для трассировки в CAD / CAM / CAE работе и часто являются аксессуарами для больших графических планшетов.
- Устройства слежения за глазами - мышь, управляемая движениями сетчатки глаза пользователя, позволяющая управлять курсором без прикосновения
- Finger-mouse - очень маленькая мышь, управляемая только двумя пальцами; пользователь может держать его в любом положении
- Гироскопическая мышь - гироскоп определяет движение мыши, когда она движется по воздуху. Пользователи могут управлять гироскопической мышью, когда у них нет места для обычной мыши или когда они должны отдавать команды стоя. Это устройство ввода не требует очистки и может иметь много дополнительных кнопок, на самом деле, некоторые ноутбуки дублируются, поскольку телевизоры поставляются с гироскопическими мышами, которые напоминают и дублируют пульты дистанционного управления со встроенными ЖК-экранами.
- Рулевое колесо - можно рассматривать как 1D-указательное устройство - см. Также раздел о рулевом колесе в статье о игровом контроллере.
- Весло - еще одно указательное устройство 1D
- Поворотный переключатель - еще одно указательное устройство 1D
- Хомут (самолет)
- Некоторые устройства ввода с высокой степенью свободы
- 3Dconnexion - шестиступенчатый контроллер
- Дискретные указывающие устройства
- Directional Pad - очень простая клавиатура
- Подушечка для танцев - используется для указания ногами на грубые точки в пространстве.
- Мышь Soap - портативное указывающее устройство на основе существующей технологии беспроводной оптической мыши.
- Лазерная ручка - может использоваться в презентациях как указывающее устройство
Ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме Указывающее устройство . |
- ^ Чжай, С. (1998). Производительность пользователя по отношению к дизайну устройства ввода 3D. ACM Siggraph Computer Graphics, 32 (4), 50–54. DOI : 10,1145 / 307710,307728
- ^ http://www.billbuxton.com/input04.Taxonomies.pdf
- ^ Бакстон, W. (1990). Модель графического ввода с тремя состояниями. В D. Diaper et al. (Ред.), Взаимодействие человека и компьютера - INTERACT '90. Амстердам: Elsevier Science Publishers BV (Северная Голландия), 449–456.
- ^ Фиттс, Пол М. (июнь 1954 г.). «Информационная способность двигательной системы человека в управлении амплитудой движения». Журнал экспериментальной психологии. 47 (6): 381–391. DOI: 10,1037 / h0055392. PMID 13174710 .
- ^ https://www.interaction-design.org/literature/article/fitts-s-law-the-importance-of-size-and-distance-in-ui-design
- ^ DE Мейер, Р. Абрамс, С. Корнблюм, CE Райт и JEK Смит. Оптимальность двигательной активности человека: идеальный контроль быстрых направленных движений. Психологический обзор, 95 (3): 340–370, 1988.
- ^ Casiez Г., и Руссель, N. (2011). Больше никакого Бриколажа! Методы и инструменты для характеристики, воспроизведения и сравнения указывающих передаточных функций. Материалы 24-го ежегодного симпозиума ACM по программному обеспечению и технологиям пользовательского интерфейса - UIST '11, 603–614. DOI : 10,1145 / 2047196,2047276
- ^ " мышь ". FOLDOC . 19 сентября 2006 г.
- ^ " трекер мяч ". FOLDOC. 19 сентября 2006 г.
- ^ " оцифрованный планшет ". Webopedia.com. 19 сентября 2006 г.
- ^ " тачпад ". FOLDOC. 19 сентября 2006 г.
- ^ Silfverberg, М., Маккензи, IS, & Кауппинен, Т. (2001). Изометрический джойстик как указательное устройство для портативных информационных терминалов. Труды графического интерфейса 2001, стр. 119–126. Торонто, Канада: Канадское общество обработки информации.
