Прогресс в разработке пользовательских интерфейсов привел к появлению соответствующих стандартов — сначала на уровне ведущих компаний-разработчиков, а позднее и ISO. В их основе лежит накопленный опыт разработки и оценки качества наиболее продвинутых программных проектов. С другой стороны, стандарты содержат определенный элемент произвольности, а также испытывают на себе давление производителей [1]. В этом смысле стандартизация олицетворяет консервативную сторону прогресса. Но, однажды возникнув, стандарт становится общепризнанным и часто обязательным нормативом дальнейшего прогресса в соответствующей области.
Структура и классификация пользовательских интерфейсов
В дизайне пользовательского интерфейса можно условно выделить декоративную и активную составляющие. К первой относятся элементы, отвечающие за эстетическую привлекательность программного изделия. Активные элементы подразделяются на операционные и информационные образы моделей вычислений и управляющие средства пользовательского интерфейса [2], посредством которых пользователь управляет программой. Управляющие средства различных классов программных изделий могут значительно различаться. Поэтому необходимо провести хотя бы предварительную классификацию интерфейсов и соответствующих им управляющих средств.
На первом уровне такой классификации полезно выделить классы интерфейсов, происхождение которых связано с используемыми базовыми техническими средствами человеко-машинного взаимодействия. Исторически, появление таких средств вызывает возникновение новых классов пользовательского интерфейса. Впрочем, с появлением новых средств использование интерфейсов старых классов не обязательно полностью прекращается. Классы интерфейса являются слишком широкими понятиями. Классы, задаваемые базовыми интерактивными средствами, целесообразно разбить на подклассы, например, в пределах графического класса различаются подклассы: двухмерные и трехмерные интерфейсы. По этой классификации широко распространенный интерфейс WIMP относится к первому из указанных подклассов. Сегодня развиваются такие новые классы интерфейсов, как SILK (речевой), биометрический (мимический) и семантический (общественный) [3]. Не претендуя на полноту классификации пользовательского интерфейса, приведем схему, отражающую соотношение классов, видов и типов пользовательского интерфейса (таблица 1).
В основе управляющих средств пользовательского интерфейса лежит тот или иной интерфейсный язык. При этом роль синтаксиса играют используемые графические образы и их динамические свойства. О типах управляющих средств пользовательского интерфейса мы будем говорить, имея в виду различные формы (элементы дизайна) типизированных управляющих элементов пользовательского интерфейса определенного подкласса. Дизайн конкретных реализаций интерфейса может включать композицию, вообще говоря, различных типов управляющих средств, информационные образы предметной области и декоративные элементы (в первую очередь метафоры интерфейса). Компоненты дизайна не произвольны, а образуют некоторое стилевое единство.
Таким образом, мы приходим к понятию интерфейсного стиля программных изделий. Понятие стиля не является устоявшимся. Согласно [4], «если речь идет о достаточно большом проекте, то в рассмотрение вводится еще и понятие стиля — социально узнаваемого образа, который ассоциируется с этим проектом, продуктом и его составными частями. И в этом смысле дизайн интерфейса, безусловно, должен не противоречить, а подчеркивать общий стиль проекта».
Тип интерфейса — языковый аспект
Система управляющих средств пользовательского интерфейса конкретного подкласса является одновременно шаблоном возможного «текста» на некотором (неявном) языке пиктограмм управления и имитацией с помощью средств машинной графики управляющей панели инструмента обработки данных. В разных типах интерфейса удельная роль языковой и имитационной составляющей может быть различной. Трактовка управляющих средств пользовательского интерфейса как языка пиктограмм не нова: «функциональность программной системы следует считать семантикой ее интерфейса» [2]. При этом роль синтаксиса играют выразительные формы интерфейса и последовательности манипуляций с ними. В таком виде интерфейса, как командная строка, язык пиктограмм вырождается в конкретный программный язык управления заданиями. Таким образом, управляющая составляющая интерфейса приложения является конкретной реализацией явно или неявно выбранного типа пользовательского интерфейса, его синтаксиса, дизайна и манипуляционных свойств. Выбор типа (или типов) интерфейса в развитом приложении должен определяться характером предметной области, что не исключает возможности миграции элементов стиля из одной области в другую.
Показатель синтаксической правильности пользовательского интерфейса вводится в предположении существование некоторого эталона «правильного» интерфейса, в качестве которого естественно считать нормативные документы (стандарты), содержащие явное или неявное описание синтаксиса на уровне пиктограмм и способов манипуляции ими.
Знаковая система графического пользовательского интерфейса определяется конечным словарем графических управляющих элементов (ГУЭ). Каждый ГУЭ обладает стандартизированными свойствами описанного вида, составляющими его регламент. Нарушение регламента ГУЭ следует рассматривать как ошибку проектирования пользовательского интерфейса.
Что касается подкласса WIMP, то соответствующие нормативные документы для офисных приложений первоначально были предложены ведущими разработчиками (в рамках проекта SSA от IBM [5], Microsoft [6], Apple [7, 8]) и оказали решающее влияние на содержание принятых позднее ряда международных стандартов пользовательского интерфейса. В таблице 2 приведен перечень стандартов ISO на графический пользовательский интерфейс WIMPS.
Правильность управляющих средств пользовательского интерфейса конкретного приложения — это соответствие управляющих средств синтаксису интерфейсов соответствующего типа. Для экспертной оценки правильности управляющих средств пользовательского интерфейса на основе таких стандартов удается сформировать списки оценочных элементов (в терминах ГОСТ 28195-89 «Оценка качества программных продуктов. Общие положения»). В англоязычной литературе говорят о контрольных списках (cheklists). Обратим внимание на отличие элементов контрольных списков от тестов (test cases), используемых при обычном тестировании. Обычные тесты являются конкретными частными значениями входных данных, в то время как элементы контрольных списков — это обобщенные правила оформления и функционирования управляющих средств пользовательского интерфейса. Тестирование правильности пользовательского интерфейса возможно, если в формулировке требований к пользовательскому интерфейсу в техническом задании на программный продукт указывается тип (стиль) выбранного интерфейса, что, кстати, требует ГОСТ Р ИСО/МЭК 12119-2000 (п. 3.1.5).
Качество интерфейса — эргономический аспект
Качество определяется в ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93 как «объем признаков и характеристик продукции или услуги, который относится к их способности удовлетворять установленным или предполагаемым потребностям». При комплексной оценке показателей качества программного продукта качество пользовательского интерфейса вносит определяющий вклад в такую субхарактеристику качества, как практичность (usability) (ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93, см. таблицу 3). С семиотической точки зрения качество соотносится со стандартизированностью как семантика и прагматика с синтактикой. Другими словами, качество характеризует содержание (смысл) и полезность текста, в то время как стандартизированность — грамотность (корректность).
В качестве пользовательского интерфейса можно выделить два аспекта интерфейса — функциональный и эргономический. О качестве функциональности интерфейса трудно говорить безотносительно предметной области, например, сформулировать «руководящие принципы функциональности» пользовательского интерфейса. Формально его можно связать со степенью «соответствия задаче» (ISO 9241-10-1996, p.10, см. таблицу 4).
Поскольку интерфейс является физическим динамическим устройством, взаимодействующим с пользователем, то наряду с абстрактно-синтаксическим возникает и дополняющий его независимый эргономический аспект, который, в зачаточной форме и соответствует обычному текстовому объекту (размер шрифта, цветовое оформление, размер и толщина книги, защита от старения и разрушения, навигация по страницам и т.д.). В случае компьютерного интерфейса появляются новые особенности, связанные с комфортностью экранного представления, достаточной оперативностью реакции программного средства на действия пользователя, удобством манипулирования мышью и клавиатурой (и их скоростными показателями).
Нормативные требования по эргономике пользовательского интерфейса отличаются по своей природе от синтаксических и манипуляционных правил — они относятся к психофизиологическим свойствам конкретной реализации уже выбранного типа (стиля) пользовательского интерфейса (и соответствующего стандарта) в конкретном приложении. В этих условиях эргономические стандарты могут лишь требовать достижения некоторых общих руководящих эргономических принципов [9], которым должно удовлетворять реализация в приложении выбранного тип (стиля). При этом предполагается, что приложение должно оптимально инкорпорировано в техническую среду. Ряд более ранних стандартов (стандарты ISO 9241 P.3-9) касаются именно этой среды (клавиатура, дисплеи, устройства ввода с клавиатуры и мыши, мебель рабочей станции и показатели рабочей среды, например, освещение или уровни шума). Эргономические аспекты пользовательского интерфейса приложения являются естественным расширением эргономики технических средств и рабочего места. Сегодня существует два подхода к оценке эргономического качества, которые можно отнести к методам «черного» и «белого ящика».
В первом подходе оценку производит конечный пользователь (или тестер), суммируя результаты работы с программой в рамках следующих показателей ISO 9241-10-98 Ergonomic requirements for office work with visual display terminals (VDTs). P. 11. Guidance on usability specification and measures:
- эффективности (effectiveness) - влияния интерфейса на полноту и точность достижения пользователем целевых результатов;
- продуктивности (efficiency) или влияния интерфейса на производительность пользователя;
- степени (субъективной) удовлетворенности (satisfaction) конечного пользователя этим интерфейсом.
Эффективность является критерием функциональности интерфейса, а степень удовлетворенности и, косвенно, продуктивность — критерием эргономичности. Вводимые здесь меры соответствуют общей прагматической концепции оценки качества по соотношению «цели/затраты» (таблица 3).
Во втором подходе пытаются установить, каким (руководящим эргономическим) принципам должен удовлетворять пользовательский интерфейс с точки зрения оптимальности человеко-машинного взаимодействия. Развитие этого аналитического подхода было вызвано потребностями проектирования и разработки ПО, поскольку позволяет сформулировать руководящие указания по организации и характеристикам оптимального пользовательского интерфейса. Этот подход может быть использован и при оценке качества разработанного пользовательского интерфейса. В этом случае показатель качества оценивается экспертом по степени реализации руководящих принципов или вытекающих из них более конкретных графических и операционных особенностей оптимального «человеко-ориентированного» пользовательского интерфейса.
В литературе предложены различные формулировки руководящих принципов проектирования интерфейса [9-12]. В стандартах ISO руководящие принципы представлены в ряде документов (таблица 4). Как указывалось в общем контексте в ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93, в настоящее время существует ряд систем комплексных показателей (моделей качества) разной степени завершенности, однако, принятую в стандартах модель качества не нужно абсолютизировать. Цель введения стандартов — стимулировать широкое практическое использование руководящих принципов, а также накопление опыта для их последующего уточнения и развития. Стандартизированная модель отражает, по крайней мере, минимальный набор обязательных (или общепризнанных) принципов.
Стандартизация и проектирование
При проектировании пользовательского интерфейса исходным решением является выбор базовых стандартов типов управляющих средств интерфейса, который должен учитывать специфику соответствующей предметной области. Конкретизация стиля пользовательского интерфейса осуществляется в нормативных документах отраслевого и фирменного уровня. Возможна дальнейшая детализация дизайна интерфейса для определенной группы программных продуктов фирмы-разработчика. При разработке пользовательского интерфейса необходим учет характеристик предполагаемых конечных пользователей разрабатываемого программного средства. Спецификация типа пользовательского интерфейса определяет только его синтактику.
Второе направление стандартизации в области проектирования — формирование конкретной системы руководящих эргономических принципов. Решение об их выборе должно вырабатываться совместно всеми членами команды по проектированию [9]. Эта система должна быть согласована с соответствующим базовым стандартом (или группой стандартов). Для того чтобы стать эффективным инструментом проектирования система руководящих принципов должна быть доведена до уровня конкретных инструкций для программистов. При разработке инструкций учитываются нормативные документы по типу (стилю) интерфейса, а нормативные документы по проектированию пользовательского интерфейса должны войти в профиль стандартов [13] программного проекта и в техническое задание.
Стандарты и качество
Формально стандартизированность пользовательского интерфейса уместно связать с другими инфраструктурными субхарактеристиками качества программного продукта, такими, как соответствие (conformance) (в том числе и соответствие стандартам) и взаимозаменяемость (replaceability) (ГОСТ Р ИСО МЭК 9126-93). Выбор конкретного средства проектирования (языки быстрой разработки приложений, CASE-средства, конструкторы графических интерфейсов) может привести разработчика к необходимости придерживаться стандарта интерфейса, положенного в его основу.
С другой стороны, выбор разработчиком стандарта типа (стиля) пользовательского интерфейса, адекватного предметной области и используемой ОС, потенциально должен обеспечить, хотя бы отчасти, выполнение таких принципов качества пользовательского интерфейса, как естественность и согласованность в пределах рабочей среды [13]. Явный учет синтактики интерфейса облегчает создание однородного по стилю и предсказуемого для пользователя интерфейса. Кроме того, нужно учесть, что при разработке самого стандарта уже учитывались базовые принципы проектирования пользовательского интерфейса.
Вводимые в ISO 9241-11 меры практичности организация-заказчик может использовать до разработки заказной системы в качестве общих рамок для определения требований по практичности, которым должна соответствовать будущая система и по которым будут проводиться приемочные испытания. Таким образом, создается основа для обеспечения полноты, измеримости и сопоставимости этих требований, что может косвенно оказывать позитивное влияние на качество проектируемого программного изделия.
Означает ли, что неукоснительное следование стандартам может обеспечить необходимое качество пользовательского интерфейса? Для простых и рутинных приложений — следование стандарту гарантирует только минимальный уровень качества. Для сложных и пионерских приложений требование обеспечения функциональной полноты может вступить в противоречие с ограниченными возможностями, предоставляемыми стандартом управляющих средств пользовательского интерфейса.
Литература
- Тоффлер Элвин. Метаморфозы власти. М.: АСТ, 2001
- Скопин И.Н. Разработка интерфейсов программных систем. "Системная информатика", вып. 6. Новосибирск: Наука, 1998
- Денисов Ю.А. Основы информационных систем, вып. I (11).
- Программирование на Visual C++.
- Проектирование пользовательского интерфейса на персональных компьютерах. Стандарт фирмы IBM. Вильнюс: DBS Ltd, 1992
- Official Guidelines for User Interface Developers and Designers
- Macintosh Human Interface Guidelines
- X Window System technology and standards.
- Мандел Тео. Разработка пользовательского интерфейса. М.: ДМК Пресс, 2001
- Дениг В., Эссиг Г., Маас С. Диалоговые системы "человек-ЭВМ". Адаптация к требованиям пользователя. М.: Мир, 1984
- Алексеенко Е.А., Гавриленко Е.В. Оценка качества пользовательского интерфейса. "Управляющие системы и машины", 2000, № 2
- Гультяев А.К., Мишин В.А. Проектирование и дизайн пользовательского интерфейса. С.-Пб.: КОРОНА-принт, 2000
- Липаев В.В., Филинов Е.Н. Формирование и применение профилей открытых информационных систем. "Открытые системы", 1997, № 5.
Евгений Волченков (yeq-w@yandex.ru) — эксперт по сертификации программных средств (Москва).
