Применение модели периферического зрения в графическом интерфейсе

И.Н. Борушко, Е.В. Гоманова, Д.А. Костюк – Брестский государственный технический университет – dmitriykostiuk@bstu.by

LVEE 2006

В работе выполнен анализ средств расширения виртуального рабочего пространства, отмечены нерешенные проблемы их эффективности. Предложена концепция переменного масштаба изображения, отражающая особенности периферического зрения человека. Предложена обратно-совместимая реализация разработанных моделей в X Window System.

Джеф Раскин сравнивает с лабиринтом ориентирование в программном интерфейсе, когда пользователь не имеет возможности видеть одновременно, хотя бы схематично, изображение всего рабочего пространства. В современных программных продуктах используется ряд решений, призванных избавить пользователя от необходимости сознательного удерживания в памяти схемы “лабиринта”. Основная проблема при разработке таких решений – сложность одновременного сочетания четкой объектно-ориентированной парадигмы (интуитивной аналогии между программными объектами и объектами реального мира) и обратной совместимости с разработанными ранее программными продуктами.

Традиционные программные способы увеличения рабочей области включают в себя минимизацию окон в пиктограммы (в т.ч. панель задач) и пейджер, обеспечивающий доступ к нескольким виртуальным столам. Основные недостатки данных решений – малый размер (по определению) отведенной им области экрана, что усложняет выбор при большом количестве элементов, а также непригодность для динамического слежения за состоянием окон.

Большинство экспериментальных интерфейсов, расширяющих рабочую область, так или иначе основываются на представлении информации в трехмерном пространстве. Для Windows известны такие продукты как MaW3 (прототип трехмерного интерфейса для Windows 95), Win3D (виртуальное трехмерное пространство, заполненное различными объектами, в ряде случаев копирующее интерьеры реальных помещений) и SphereXP (где в качестве поверхности, на которой располагаются окна, выбран участок невидимой сферы большого диаметра). Под X Window System известны такие проекты, как Metisse, превращающий рабочий стол в полноценное трехмерное пространство, и Looking Glass, дающий окнам меньше степеней свободы, но зато обладающий большей визуальной привлекательностью. Удобство пользования перечисленными проектами оставляет желать лучшего, что дает повод к продолжению исследований в данной сфере.

Нами предложен метод расширения рабочего пространства, основанный на модели периферического зрения (ПЗ) человека. ПЗ играет важную роль в ориентировании в окружающей среде. Так, при работе с документами ПЗ выполняет вспомогательные функции, делая ориентацию в рабочей области более наглядной, уменьшая нагрузку на запоминание расположения объектов. В динамически изменяющихся системах роль ПЗ становится еще важнее.

Рабочая область, представленная на дисплее, также является динамической системой, основанной на событиях. В том числе это касается и типично “офисных” приложений, обеспечивающих, например, работу с документами и навигацию в Интернет. Поэтому доступ ко всей площади виртуального рабочего пространства, хотя бы с меньшей детализацией, при организации интерфейса – актуальная техническая задача.

Уменьшение разрешающей способности по мере приближения к периферии видимого пространства смоделировано нами применительно к интерфейсу разделением рабочей области на три части: центральную (2) и боковые (1 и 3). В центральной части, имеющей стандартное разрешение, расположены элементы интерфейса, с которыми пользователь работает непосредственно в данный момент. В областях 1 и 3 разрешение по горизонтали понижается в направлении от центра. На практике пользователь наблюдает переменный масштаб изображений, находящихся периферийных областях, а сами периферийные области, помещаясь на экране целиком, занимают на нем существенно меньше места, чем в виртуальном рабочем пространстве. Это позволяет компактно располагать элементы интерфейса, задействованные в работе лишь косвенно. Две модели, предлагаемые в этих рамках – развитие идеи мини-окон и нелинейное масштабирование.

В первой модели в качестве опорной точки для выбора масштаба окна принимается горизонтальная координата его левого верхнего угла. В центральной области (2/3 экрана) масштаб окон сохраняется равным 1:1. Решение о том, какие окна размещать в периферийных областях, а какие в центральной, принимается пользователем в процессе работы. В связи с этим целесообразно применение аналога программы-пейджера. Пейджер должен по требованию сохранять в виде элемента кольцевого списка схему расположения окон. Сохранив в начале работы нужные схемы, пользователь может быстро переключаться между ними.

Вторая модель основана на том, что в реальном поле зрения человека нельзя выделить три дискретные области с различным разрешением, поскольку зоны центрального зрения и ПЗ постепенно переходят одна в другую. Рабочая область также делится на три части, но позиции пикселов, находящиеся в боковых областях, пересчитываются с нелинейным коэффициентом масштабирования. Использование нелинейного масштабирования периферийных областей вместо полос прокрутки снимает широко известное противоречие между размерами и доступностью последних, и кроме того позволяет визуально ориентироваться при поиске элемента, находящегося вне рабочей части окна.

Для реализации моделей выбрано расширение Xgl и кодовая база оконного менеджера Compiz. Выбор в пользу Xgl обоснован его более стабильной работой по сравнению с аналогом и меньшей избирательностью к аппаратному обеспечению. На выбор Compiz повлияла его модульная структура, позволяющая реализовать желаемые возможности в отдельных модулях, обходясь минимальными изменениями остального кода.