Современные пользовательские интерфейсы для осциллографов

Изменения в интерфейсах пользователя

За последнее десятилетие пользовательские интерфейсы бытовой электроники претерпели существенные изменения. Трудно представить нашу жизнь без мобильных телефонов, причем более половины из них составляют смартфоны. В смартфонах появились новые интерфейсы пользователя на основе мультисенсорных жестов и распознавания голоса. Такие телефоны стали неотъемлемой частью нашей жизни. А в планшетах с большими экранами использовать мультисенсорные жесты еще более удобно.

В последние годы также изменились автомобили и телевизоры. Применяемые в автомобилях технологии hands-free позволяют с помощью распознавания голоса набирать телефонный номер или выбирать музыкальные композиции для воспроизведения магнитолой. А чтобы дистанционно управлять телевизором, достаточно всего лишь произносить команды.

Развитие этих технологий привело к тому, что пользователи ожидают большего и от интерфейсов измерительных приборов. Несмотря на то, что при работе с бытовой электроникой и осциллографами решаются разные задачи, применение знакомых технологий в пользовательских интерфейсах поможет при выполнении измерений. То, что сегодня естественно и интуитивно понятно, трудно было даже представить 10 лет назад.

Имеет ли смысл разрабатывать новые концепции интерфейса пользователя?

Сначала нужно ответить на вопрос о целесообразности применения принципов, на которых построены пользовательские интерфейсы бытовой электроники, при разработке контрольно-измерительного оборудования. В конце концов, в течение нескольких поколений инженеры успешно пользовались ручками, кнопками и программируемыми клавишами. Может ли интерфейс мобильного телефона упростить и повысить производительность работы с контрольно-измерительным оборудованием? На основе проведенных исследований мы можем ответить на этот вопрос утвердительно.

Большинство инженеров‑электронщиков — активные пользователи смартфонов и планшетов. Они хорошо знакомы с мультисенсорным вводом. Для большинства инженеров эти мультисенсорные жесты естественны, поскольку они пользуются ими очень часто. Наши исследования продемонстрировали, что это не просто прихоть молодых инженеров. Более опытные инженеры старшего возраста, скорее всего, тоже имеют смартфоны и планшеты.

Наши исследования начались с использования планшета iPad в качестве простого пульта управления осциллографом. Несмотря на некоторые недоработки этой концепции, многие заинтересовались мультисенсорным вводом. Затем мы создали более сложные прототипы и попросили пользователей оценить, какие мультисенсорные жесты наиболее удобны. И снова инженеры проявили интерес к сравнению нового интерфейса с прежними.

Они выразили желание дополнить существующие пользовательские интерфейсы измерительных приборов функцией мультисенсорного ввода, но не заменять эти интерфейсы полностью. Иначе говоря, они хотят совместить новый и старый подходы. В результате интерфейс пользователя объединит лучшие черты обоих подходов. Наши первые прототипы показали, насколько трудно выполнить поставленную задачу, но мы понимали, что идем по правильному пути.

Ментальные модели пользователей осциллографов

Наши исследования показали, что психология пользователей осциллографов отличается от психологии пользователей других контрольно-измерительных приборов или бытовой электроники, но при этом все предпочитают получить лучшее из всего того, что заключено в этих подходах. Это означает, что если тот или иной метод управления очень эффективен в бытовой электронике и при этом подходит для осциллографа, то им следует воспользоваться.

Дело в том, что у тех, кто работает с осциллографами, нет принципиально новых соображений относительно пользовательского интерфейса, они просто хотят иметь более удобный интерфейс. Поскольку мультисенсорные жесты не мешают работе с ручками, то пользователи задаются вопросом: «Почему бы не использовать эти жесты при работе с осциллограммами?»

Любопытно, что инженеры быстро привыкают к новым методам и начинают относиться к ним как к давно знакомым. Эти методы могут быть новыми для контрольно-измерительного оборудования, но не для пользователей этого оборудования. Естественно, что это соображение и определило концепцию нового интерфейса, более интуитивно понятного и знакомого по сравнению с применяемыми ранее.

Преимущества использования жестов при работе с контрольно-измерительным оборудованием

Использование жестов дает ряд преимуществ при работе с контрольно-измерительным оборудованием, но это нельзя рассматривать как основание для устранения ручек и кнопок с передних панелей осциллографов. Скорее, это указывает на то, что в одних ситуациях целесообразно использовать жесты, а в других — ручки. Следовательно, оптимальным решением будет и жестов, и ручек.

Преимущества использования жестов для прокрутки осциллограмм

Жест скольжения (простое движение пальцем по экрану) сдвигает осциллограмму влево, вправо, вверх или вниз. Основное преимущество этого жеста — непосредственное манипулирование объектом. Для перемещения объекта, находящегося на экране, достаточно прикоснуться к нему и перетащить пальцем. Именно с помощью таких действий пользователи смартфонов манипулируют картами и изображениями. Если пользоваться ручками, то необходимо найти правильную ручку и повернуть ее на нужный угол или число оборотов. Для перемещения осциллограммы из верхней в нижнюю часть экрана ручку придется вращать довольно долго, а жест скольжения очень прост и интуитивно понятен.

Рассмотрим рис. 1. Пользователь, ранее не работавший с осциллографом, но имеющий смартфон или планшет, сможет легко передвигать и масштабировать осциллограммы. Но на большинстве осциллографов это сделать сложнее, так как сначала нужно найти правильные ручки на передней панели. Более того, многие осциллографы имеют одну ручку, которая служит для регулировки нескольких каналов.

Рис. 1. Осциллограммы на экране осциллографа можно передвигать жестами

Для прокрутки осциллограмм также используется жест пролистывания. Это резкое движение вызывает быстрое перемещение изображения. Оно позволяет быстро перемещать объект на большое расстояние за счет инерции после отрыва пальца от экрана. Некоторые инженеры признаются, что они очень не любят долго крутить ручку для перемещения объектов на большие расстояния. Кое-кто шутит, что к этой ручке нужно приделать мотор, который бы ее крутил. Еще раз отметим, что для обладателей смартфонов эта операция интуитивно понятна, поскольку они неоднократно ее используют, работая с картами или списками в своих телефонах.

При этом обеспечивается полная согласованность операций, поскольку жесты скольжения и пролистывания, используемые при работе с осциллограммами, применяются и для списков, как показано на рис. 2. Таким образом, опытные пользователи смартфонов выигрывают еще больше.

Рис. 2. Списком в правой части экрана можно управлять жестами, как это делается со списками в смартфоне

Преимущества использования ручек для прокрутки осциллограмм

Самое большое преимущество использования ручек заключается в том, что более опытные пользователи привыкли работать именно с ними. Это и есть основная причина того, что на передних панелях осциллографов серий 6000‑X и S до сих пор остаются ручки.

Преимущества использования жестов для масштабирования изображения на экране

Для относительно небольшого изменения масштаба предпочтительнее использовать жесты, поскольку они позволяют напрямую манипулировать изображением. Чтобы уменьшить или увеличить изображение на планшете или смартфоне, нужно свести или развести два пальца. Поскольку этот жест используется очень часто, то целесообразно применять его и для масштабирования осциллограмм.

Другое преимущество жестов масштабирования заключается в том, что они позволяют одновременно изменять масштаб и перемещать изображение. Например, осциллограмму можно увеличить и поместить в центр экрана. А если пользоваться ручками, то нужно сначала переместить интересующую вас осциллограмму в центр экрана одной ручкой, а затем изменить ее масштаб другой. Эти сложные двухэтапные манипуляции эффективно заменяются одним простым жестом. И хотя подобный порядок действий при работе с осциллографами использовался всегда, наши исследования показали, что многие инженеры считают такой подход неинтуитивным.

Рассмотрим рис. 3. В правой части экрана отчетливо виден рант-импульс, который нужно детально проанализировать. Так как импульс находится не в центре экрана, то его масштабирование с помощью жестов более эффективно и интуитивно понятно, чем с помощью ручек.

Рис. 3. Рант-импульс, расположенный не в центре экрана, легко масштабировать с помощью жеста и сложно с помощью ручек, поскольку в последнем случае его сначала нужно вывести в центр экрана

Преимущества использования ручек для масштабирования

Основное преимущество использования ручек для масштабирования — возможность значительного изменения масштаба за короткое время. Например, можно очень быстро перейти от скорости развертки 1 нс/дел. к 1 мс/дел. с помощью ручки регулировки скорости развертки. Такой переход можно выполнить и с помощью нескольких жестов, но это может показаться утомительным для пользователя.

Распознавание голоса

Функция распознавания голоса — главное преимущество современных пользовательских интерфейсов. Для осциллографов это не новость: в Agilent Infiniium распознавание голоса используется уже более 10 лет. Основная ценность этой функции заключается в том, что в процессе измерений параметров испытываемого устройства исследователь может держать пробники обеими руками. Но это означает, что он не может управлять осциллографом вручную. (Мне доводилось слышать от пользователей, что в этом случае они нажимали кнопку Run (Пуск) носом.)

Со времени первых попыток использования распознавания голоса в осциллографах многое изменилось:

Пользователи уже «разговаривают» со своими телефонами, автомобилями и телевизорами и в ближайшем времени «заговорят» с осциллографами, что кажется вполне нормальным и естественным.
То, что 10 лет назад было диковинным, теперь стало настолько обычным, что пользователи вполне ждут этого от осциллографов.

В течение последних 10 лет были достигнуты большие успехи в области распознавания голоса. Значительно повысилась точность распознавания, причем обучения приборов почти не требуется. Так, несколько пользователей обучили осциллограф распознаванию своих голосов в течение всего 15 мин.

Наряду с американским вариантом английского языка, в осциллографе серии 6000‑X предусмотрена поддержка 14 языков и акцентов. Это означает расширение национального состава пользователей осциллографов серии 6000‑X. Система распознавания не всегда понимает акцент людей, которые не являются носителями английского языка, но свободно им владеют. Поэтому неудивительно, что все инженеры предпочитают говорить на родном языке, а не на английском.

В осциллограф серии 6000‑X встроен микрофон, позволяющий пользователям не носить свои микрофоны. Многим исследователям не нравится работать с микрофонами, поскольку это отвлекает от других дел в лаборатории.

Выводы

Новые пользовательские интерфейсы настольных осциллографов очень эффективны, поскольку они основаны на тех же принципах, что и бытовая электроника и планшеты. Цель улучшений — не изменение основных принципов взаимодействия пользователей с приборами, а дополнительное предоставление им простых возможностей, знакомых по работе с бытовой электроникой. В результате получается новый гибридный интерфейс, который интуитивно понятен инженерам, поскольку он поддерживает обычные операции управления осциллографом и современные пользовательские интерфейсы.