Grafische Benutzeroberfläche

Das grafische Benutzeroberfläche (GUI /ˌichJuːˈ/ Jee-yoo-AUGE[1][Anmerkung 1] oder /ˈɡi/[2] SCHMIERE-eee) ist eine Form von Benutzeroberfläche das erlaubt Benutzer zu mit elektronischen Geräten interagieren durch grafisch Ikonen und Audioindikator wie Primärnotation anstelle von textbasierte UIS, typisierte Befehlsbezeichnungen oder Textnavigation. Die GUIs wurden als Reaktion auf den wahrgenommenen Steilen eingeführt Lernkurve von Befehlszeilenschnittstellen (Clis),[3][4][5] für die Befehle auf a tippt werden müssen Computer Tastatur.

Die Handlungen in einer GUI werden normalerweise durchgeführt direkte Manipulation der grafischen Elemente.[6][7][8] Jenseits von Computern werden GUIs in vielen Handheld verwendet mobile Geräte wie zum Beispiel MP3 Spieler, tragbare Medienspieler, Gaming -Geräte, Smartphones und kleinerer Haushalt, Büro und Industriekontrollen. Der Begriff GUI tendiert nicht auf andere niedrigere an,Bildschirmauflösung Arten von Schnittstellen, wie zum Beispiel Videospiele (wo Kopf-up-Display (HUD)[9] ist bevorzugt) oder nicht flache Bildschirme wie volumetrische Anzeigen[10] Weil der Begriff auf den Umfang von beschränkt ist 2d Zeigen Sie Bildschirme an, um generische Informationen in der Tradition der zu beschreiben Informatik Forschung am Xerox Palo Alto Research Center.

GUI- und Interaktionsdesign

Die GUI wird auf dem Computerbildschirm angezeigt (angezeigt). Es ist das Ergebnis der verarbeiteten Benutzereingabe und normalerweise der Hauptschnittstelle für die Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Das Berühren Sie UIS Beliebt auf kleinen mobilen Geräten sind eine Überlagerung der visuellen Ausgabe zur visuellen Eingabe.

Das Entwerfen der visuellen Komposition und des zeitlichen Verhaltens einer GUI ist ein wichtiger Teil von Computerprogramm Programmierung im Bereich von Menschliche interaktion mit dem Computer. Sein Ziel ist es, die Effizienz und Benutzerfreundlichkeit für das zugrunde liegende logische Design eines gespeicherten Gebrauchs zu verbessern Programm, eine Designdisziplin namens Benutzerfreundlichkeit. Methoden des benutzerzentrierten Designs werden verwendet, um sicherzustellen, dass die im Design eingeführte visuelle Sprache den Aufgaben gut geschnitten ist.

Die sichtbaren grafischen Schnittstellenfunktionen einer Anwendung werden manchmal als bezeichnet Chrom oder GUI (ausgesprochen klebrig).[11][12][13] Normalerweise interagieren Benutzer mit Informationen, indem sie visuell manipulieren Widgets Dies ermöglicht Interaktionen, die für die Art der Daten angemessen sind. Die Widgets einer gut gestalteten Schnittstelle werden ausgewählt, um die Maßnahmen zu unterstützen, die zur Erreichung der Ziele der Benutzer erforderlich sind. EIN Model View Controller Ermöglicht flexible Strukturen, in denen die Schnittstelle unabhängig von und indirekt mit Anwendungsfunktionen verbunden ist, sodass die GUI problemlos angepasst werden kann. Auf diese Weise können Benutzer eine andere auswählen oder entwerfen Haut Nach Belieben und erleichtert die Arbeit des Designers, um die Schnittstelle zu ändern, wenn sich die Benutzeranforderungen entwickeln. Gutes GUI -Design bezieht sich mehr auf Benutzer und weniger auf Systemarchitektur. Große Widgets, wie z. FensterGeben Sie normalerweise einen Rahmen oder Container für die Hauptpräsentationsinhalte an, z. B. eine Webseite, eine E -Mail -Nachricht oder eine Zeichnung. Kleinere fungieren normalerweise als Benutzer-Input-Tool.

Eine GUI kann für die Anforderungen von a ausgelegt sein vertikaler Markt als anwendungsspezifische GUIs. Beispiele beinhalten Geldautomaten (GELDAUTOMAT), Kasse (Pos) Touchscreens in Restaurants,[14] Selbstbedienungsuntersuchungen Wird in einem Einzelhandelsgeschäft, einem Selbstticket und Check-in der Fluggesellschaft, Informationskiosken in einem öffentlichen Raum wie einem Bahnhof oder einem Museum verwendet, und Monitore oder Kontrollbildschirme in einem eingebetteten industriellen Antrag, der a verwendet Echtzeit-Betriebssystem (RTOs).

Handys und Handheld -Spielsysteme verwenden auch anwendungsspezifische Touchscreen -GUIs. Neuere Automobile verwenden GUIs in ihren Navigationssystemen und Multimedia -Zentren oder Navigation Multimedia Center -Kombinationen.

Beispiele

Komponenten

Schichten einer GUI basieren auf einem Fenstersystem

Eine GUI verwendet eine Kombination aus Technologien und Geräten, um eine Plattform bereitzustellen, mit der Benutzer interagieren können, um Informationen zu sammeln und zu produzieren.

Eine Reihe von Elementen, die a entsprechen a visual language haben sich entwickelt, um Informationen zu repräsentieren, die in Computern gespeichert sind. Dies erleichtert Menschen mit wenigen Computerkenntnissen, mit der Computersoftware zu arbeiten und sie zu verwenden. Die häufigste Kombination solcher Elemente in GUIs ist die Fenster, Symbole, Textfelder, Leinwände, Menüs, Zeiger (Wimp) Paradigma, besonders in persönliche Computer.[15]

Der WIMP -Interaktionsstil verwendet ein virtuelles Eingabegerät die Position von a darstellen Schnittstelle des Zeigungsgeräts, meistens a Mausund Geschenke Information in Fenstern organisiert und dargestellt mit Ikonen. Verfügbare Befehle werden in Menüs zusammengestellt, und Aktionen werden mit dem Zeigungsgerät Gesten ausgeführt. EIN Fenstermanager erleichtert die Wechselwirkungen zwischen Fenstern, Anwendungen, und die Fenstersystem. Das Fenstersystem behandelt Hardware -Geräte wie Zeigengeräte, Grafikhardware und Positionierung des Zeigers.

Im persönliche Computerall diese Elemente werden durch a modelliert Desktop -Metapher eine Simulation namens a Desktop -Umgebung in dem das Display einen Desktop darstellt, auf dem Dokumente und Ordner von Dokumenten platziert werden können. Fenstermanager und andere Software kombinieren die Desktop -Umgebung mit unterschiedlichem Realismus.

Einträge können in einer Liste angezeigt werden, um Platz für Text und Details oder in einem Raster für Kompaktheit und größere Symbole mit wenig Platz darunter für Text zu schaffen. Es gibt Variationen dazwischen, z. B. eine Liste mit mehreren Elementen und einem Raster mit Elementen mit Textreihen, die sich seitwärts vom Symbol erstrecken.[16]

Multi-Reihen- und Mehrspalten-Layouts im Internet sind "Regal" und "Wasserfall". Ersteres wird auf gefunden Bildsuchmaschinen, wo Bilder mit einer festen Höhe, aber variablen Länge erscheinen und normalerweise mit der CSS -Eigenschaft und dem Parameter implementiert werden Anzeige: Inline-Block;. Ein Wasserfall -Layout auf Imgur und Tweetdeck mit fester Breite, aber variabler Höhe pro Element wird normalerweise durch Angabe implementiert Spaltenbreite:.

Post-Wimp-Schnittstelle

Kleinere App -mobile Geräte wie z. persönliche digitale Assistenten (Pdas) und Smartphones Verwenden Sie in der Regel die WIMP -Elemente mit unterschiedlichen einheitlichen Metaphern aufgrund von Platzbeschränkungen und verfügbaren Eingabegeräten. Anwendungen, für die WIMP nicht gut geeignet ist Interaktionstechniken, gemeinsam bezeichnet Post-Wimp Uis.[17]

Ab 2011 sind einige touchscreenbasierte Betriebssysteme wie Apple's iOS (iPhone) und Android Verwenden Sie die Klasse der GUIs mit dem Namen Post-Wimp. Diese Unterstützungsstile mit mehr als einem Finger in Kontakt mit einem Display, mit dem Aktionen wie Einklemmen und Drehen, die von einem Zeiger und einer Maus nicht unterstützt werden, ermöglicht.[18]

Interaktion

Menschliche Benutzeroberflächenfür die effiziente Interaktion mit einer GUI inklusive a Computer Tastatur, besonders zusammen mit Tastatürkürzel, Zeigegeräte für die Mauszeiger (oder eher Zeiger) Kontrolle: Maus, Zeigestock, Touchpad, Trackball, Joystick, Virtuelle Tastaturen, und Head-up-Anzeigen (durchscheinende Informationsgeräte auf Augenhöhe).

Es gibt auch Maßnahmen, die von Programmen ausgeführt werden, die die GUI betreffen. Zum Beispiel gibt es Komponenten wie inotifizieren oder D-Bus Erleichterung der Kommunikation zwischen Computerprogrammen.

Geschichte

Frühe Bemühungen

Ivan Sutherland aufgetreten Sketchpad 1963, weithin als erste grafische computergestütztes Design Programm. Es wurde a Lichtstift Objekte in technischen Zeichnungen in Echtzeit mit koordinierten Grafiken zu erstellen und zu manipulieren. In den späten 1960er Jahren Forscher am Stanford Research Institute, geführt von Douglas Engelbart, entwickelte die Online-System (NLS), bei dem textbasierte Hyperlinks Manipuliert mit einem damals neuen Gerät: die Maus. (Eine Demonstration von NLS von 1968 wurde als "bekannt"Die Mutter aller Demos. ") In den 1970er Jahren wurden Engelbarts Ideen weiter verfeinert und von Forschern bei Grafiken ausgedehnt Xerox Parc und speziell Alan Kay, der über textbasierte Hyperlinks hinausging und eine GUI als Hauptschnittstelle für die verwendete SmallTalk -Programmiersprache, was auf der lief Xerox Alto Computer1973 veröffentlicht.

Das Xerox Star 8010 Workstation stellte die erste kommerzielle GUI ein.

Die Xerox -PARC -GUI bestand aus grafischen Elementen wie z. Fenster, Menüs, Radio Knöpfe, und Kontrollkästchen. Das Konzept von Ikonen wurde später von vorgestellt von David Canfield Smith, der eine These zu diesem Thema unter der Anleitung von Kay geschrieben hatte.[19][20][21] Die PARC -GUI beschäftigt a Zeigegerät zusammen mit einer Tastatur. Diese Aspekte können durch die Verwendung des alternativen Begriffs und Akronyms für hervorgehoben werden Fenster, Symbole, Menüs, Zeigegerät (Wimp). Diese Bemühungen gipfelte 1973 Xerox Alto, der erste Computer mit einer GUI, obwohl das System nie kommerzielle Produktion erreichte.

Der erste im Handel erhältliche Computer mit einer GUI war 1979 Perq Workstation, hergestellt von Three Rivers Computer Corporation. Sein Design wurde stark von der Arbeit bei Xerox Parc beeinflusst. 1981 kommerzialisierte Xerox den Alto in Form eines neuen und erweiterten Systems - des Xerox 8010 -Informationssystems - häufiger als die Xerox Star.[22][23] Diese frühen Systeme haben viele andere GUI -Bemühungen angeregt, einschließlich Lisp -Maschinen von Symbolik und andere Hersteller, die Apple Lisa (das das Konzept von präsentierte Menüleiste und Fenstersteuerung) 1983 die Apfel Macintosh 128K im Jahr 1984 und die Atari st mit Digitale Forschung's JUWELund Commodore Amiga 1985. Vision wurde 1983 für die veröffentlicht IBM PC kompatibel Computer, waren aber aufgrund seiner hohen Hardwareanforderungen nie beliebt.[24] Trotzdem war es ein entscheidender Einfluss auf die zeitgenössische Entwicklung von Microsoft Windows.[25]

Apple, Digital Research, IBM und Microsoft verwendeten viele der Ideen von Xerox, um Produkte zu entwickeln, und IBMs Gemeinsamer Benutzerzugriff Spezifikationen bildeten die Grundlage für die GUIs in Microsoft Windows, IBM OS/2 Präsentationsmanagerund die Unix Motiv Toolkit und Fenstermanager. Diese Ideen entwickelten sich, um die Schnittstelle zu erstellen, die in aktuellen Versionen von Microsoft Windows und in verschiedenen Desktop -Umgebungen zum Unix-artig Betriebssysteme, wie macos und Linux. Daher haben die meisten aktuellen GUIs weitgehend häufige Redewendungen.

Macintosh 128K, der erste Macintosh (1984)

Popularisierung

GUIs waren in den frühen 1980er Jahren ein heißes Thema. Das Apple Lisa wurde 1983 veröffentlicht, und es gab verschiedene Fenstersysteme für DOS Betriebssysteme (einschließlich PC -Edelstein und PC/Geos). Einzelne Anwendungen für viele Plattformen präsentierten ihre eigenen GUI -Varianten.[26] Trotz der GUIs -Vorteile stellten viele Gutachter den Wert des gesamten Konzepts in Frage.[27] Zitieren von Hardware -Grenzen und Problemen bei der Suche nach kompatibler Software.

Im Jahr 1984 Apple veröffentlichte einen Fernsehwerbespot was den Apple Macintosh während der Sendung von vorstellte Super Bowl XVIII durch CBS,[28] mit Anspielungen zu George Orwell'S Notierten Roman Neunzehnhundertvierundachtzig. Das Ziel des Werbespots war es, Menschen über Computer nachzudenken und die benutzerfreundliche Schnittstelle als Personalcomputer zu identifizieren, der von früheren geschäftsorientierten Systemen abgerufen wurde.[29] und zu einer charakteristischen Darstellung von Apple -Produkten zu werden.[30]

Windows 95, begleitet von einer umfangreichen Marketingkampagne,[31] war ein großer Erfolg auf dem Markt zum Start und wurde in Kürze das beliebteste Desktop -Betriebssystem.[32]

Im Jahr 2007 mit dem iPhone[33] und später im Jahr 2010 mit der Einführung der iPad,[34] Apple hat den Interaktionsstil nach dem Wimp-Stil für populär gemacht Multi-Touch Bildschirme und diese Geräte wurden als Meilensteine ​​in der Entwicklung von angesehen mobile Geräte.[35][36]

Die GUIs, die den meisten Menschen ab der Mitte der 2010er Jahre vertraut sind, sind Microsoft Windows, Mac OS, und die X Fenstersystem Schnittstellen für Desktop- und Laptop -Computer und Android, Äpfel iOS, Symbian, Blackberry OS, Windows Phone/Windows 10 Mobile, Tizen, Webos, und Firefox OS für Handheld (Smartphone) Geräte.[37][38]

Vergleich mit anderen Schnittstellen

Befehlszeilenschnittstellen

Eine moderne Cli

Da die in Befehlszeilenschnittstellen verfügbaren Befehle viele sein können, können komplexe Operationen mit einer kurzen Folge von Wörtern und Symbolen ausgeführt werden. Benutzerdefinierte Funktionen können verwendet werden, um den Zugriff auf häufige Aktionen zu erleichtern. Befehlszeilenschnittstellen sind mehr Leicht, wie sie nur Informationen erinnern, die für eine Aufgabe erforderlich sind; Zum Beispiel keine Vorschau -Miniaturansichten oder grafische Darstellung von Webseiten. Dies ermöglicht eine größere Effizienz und Produktivität, sobald viele Befehle gelernt werden. [3] Das Erreichen dieser Ebene dauert jedoch einige Zeit, da die Befehlswörter möglicherweise nicht leicht erfunden werden oder mnemonisch. Die Verwendung der Befehlszeile kann auch langsam und fehleranfällig werden, wenn Benutzer lange Befehle eingeben müssen, die viele Parameter oder verschiedene Dateinamen gleichzeitig umfassen. Jedoch, Fenster, Symbole, Menüs, Zeiger (Wimp) Schnittstellen präsentieren Benutzer viele Widgets Das repräsentiert und kann einige der verfügbaren Befehle des Systems auslösen.

GUIs können ziemlich schwierig gemacht werden, wenn Dialoge tief in einem System vergraben oder während der Neugestaltung an verschiedene Stellen verlegt werden. Außerdem sind Symbole und Dialogfelder in der Regel schwieriger für Benutzer, um Skript zu sein.

Wimps ausgiebig verwendet Modi, wie die Bedeutung aller Schlüssel und Klicks auf bestimmte Positionen auf dem Bildschirm ständig neu definiert werden. Befehlszeilenschnittstellen verwenden Modi nur in begrenzten Formen, z. B. für aktuelles Verzeichnis und Umgebungsvariablen.

Am modernsten Betriebssysteme Stellen Sie sowohl eine GUI als auch ein gewisses Maß an CLI an, obwohl die GUIs normalerweise mehr Aufmerksamkeit erhalten.

GUI -Verpackungen

GUI -Wrapper finden einen Weg um die Befehlszeilenschnittstelle Versionen (CLI) von (typisch) Linux und Unix-artig Softwareanwendungen und ihre textbasierte UIS oder typisierte Befehlsbezeichnungen. Während Befehlszeilen- oder textbasierte Anwendungen es Benutzern ermöglichen, ein Programm nicht-interaktiv auszuführen, vermeiden GUI-Verpackungen auf ihnen den steilen Steilen Lernkurve der Befehlszeile, für die Befehle auf die tippt werden müssen Klaviatur. Durch Start einer GUI -Wrapper, Benutzer kann intuitiv interagieren mit, starten, stoppen und ändern seine Arbeitsparameter durch grafische Ikonen und visuelle Indikatoren von a Desktop -Umgebung, zum Beispiel. Anwendungen können auch beide Schnittstellen liefern, und wenn sie die GUI durchführen, ist die GUI normalerweise eine WAMP-Wrapper um die Befehlszeilenversion. Dies ist insbesondere bei Anwendungen für die ausgelegten Unix-artig Betriebssysteme. Letztere wurden früher implementiert, da es den Entwicklern ermöglichte, sich ausschließlich auf die Funktionen ihres Produkts zu konzentrieren, ohne sich über Schnittstellendetails wie das Entwerfen von Symbolen und das Platzieren von Schaltflächen zu beschäftigen. Das Entwerfen von Programmen auf diese Weise ermöglicht es Benutzern auch, das Programm in a auszuführen Shell-Skript.

Dreidimensionale grafische Benutzeroberfläche

Viele Umgebungen und Spiele verwenden die Methoden von 3D -Grafik 3D -GUI -Objekte auf den Bildschirm projizieren. Die Verwendung von 3D -Grafiken wird in Mainstream -Betriebssystemen immer häufiger (z. Windows Aero, und Aqua (MacOS)), um attraktive Schnittstellen zu erstellen, Augenweide bezeichnet oder für funktionelle Zwecke nur mit drei Dimensionen möglich. Zum Beispiel wird die Benutzerwechsel dargestellt, indem ein Würfel mit Gesichtern gedreht wird, die den Arbeitsbereich jedes Benutzers darstellen, und die Fensterverwaltung wird über a dargestellt Rolodex-Stil -Flipping -Mechanismus in Windows Vista (sehen Windows Flip 3D). In beiden Fällen verändert das Betriebssystem Windows im Fliege und aktualisiert weiterhin den Inhalt dieser Fenster.

Die GUI basiert normalerweise auf WIMP-basiert, obwohl gelegentlich andere Metaphern auffließen Microsoft Bob, 3dwm, Dateisystem Navigator, Dateisystem Visualizerund 3D -Mailbox.[39][40] Zoomen (Zui) ist eine verwandte Technologie, die verspricht, die Repräsentationsvorteile von 3D -Umgebungen ohne ihre Benutzerfreundlichkeit von Orientierungsproblemen und verborgenen Objekten zu liefern. In 2006, Hillcrest Labs stellte den ersten Zui für das Fernsehen vor.[41] Andere Innovationen sind die Menüs auf der Playstation 2, die Menüs auf der Xbox, Sonne Project Looking Glas, Metisse, was ähnlich war wie das aussehende Glas, Glas,[42] Bumptop, wo Benutzer Dokumente und Fenster mit realistischer Bewegung und Physik manipulieren können, als wären sie physische Dokumente, Krocket OS, was für die Zusammenarbeit gebaut wurde und Fenstermanager zusammenstellen wie zum Beispiel Aufklärung und Compiz. Erweiterte Realität und virtuelle Realität Verwenden Sie auch 3D -GUI -Elemente.[43]

In Science -Fiction

3D -GUIs sind in erschienen Science-Fiction Literatur und FilmeNoch bevor bestimmte Technologien machbar waren oder in allgemeinem Gebrauch waren.[44]

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ "Ui" von selbst ist normalerweise immer noch ausgesprochen /ˌjˈ/ yoo-AUGE.

Verweise

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Externe Links