用戶移動的捕捉中的動態目標增益的製作方法

2023-07-19 04:31:41

專利名稱：用戶移動的捕捉中的動態目標增益的製作方法
技術領域：
本發明涉及到信息處理系統，包括作為使虛擬空間形象化的顯示器，並包括一個人工輸入器件，它被連接在顯示器上，並有一個可移動部件，可以使用戶根據控制可移動部件在虛擬空間內操縱光標。本發明還涉及到使用戶在虛擬空間內操縱光標的方法。
背景技術：
與信息處理系統，例如PC的交互中廣泛採用的方法包括使用適當的人工輸入器件，在顯示屏上操縱光標或其他顯示標誌。眾所周知的人工輸入器件是滑鼠、轉球光標指示器、操縱杆。通常，光標可以在選項菜單中選擇特定的項，畫圖或移動，這些都在顯示器上表示的虛擬空間中進行。用戶必須操縱輸入器件把光標放入目標區域或在目標區域內操縱光標，然後顯示器向用戶提供視覺反饋。
用戶界面上目標獲取性能依賴於捕捉過程的反饋實現，即光標捕捉目標區域，反饋到用戶。光標捕捉可以用顯示的目標區域中的光標移動量表示，稱為「D」，相應的可控制人工輸入器件的移動量，稱為「C」。比率稱為D/C增益。換句話說，D/C增益是系統的顯示輸出和控制輸入的比。可參考更多的背景信息，例如「顯示/控制增益是優化界面的有用特性嗎？」(Is Display/Control Gain a UsefulMetric for Optimizing an interface？)L. Arnaut，以及J.Greenstein，人類要素(Human Factors)32(6)，1990 12月，P651-663頁。
考慮到從給定的起始點到目標區域中心的移動，D/C增益的特徵在於以下四個部分顯示幅度，顯示目標寬度，控制幅度和控制目標寬度。顯示幅度是表示光標可訪問的全部顯示區域的量或代表從光標起始位置移動的距離的量。顯示目標寬度代表了目標區域內光標位置的範圍。控制幅度代表了控制輸入的移動範圍或是控制器件從其起始位置到在目標區域中放置顯示光標位置的距離。控制目標寬度代表了相應於目標內光標位置的控制輸入位置的範圍。
採用上述定義，我們可以確定兩個增益水平。第一種增益水平對應於顯示幅度和控制幅度之間的比率。這個比率稱為「目標之間增益水平」，並且量化了目標區域之間的移動。第二種增益水平對應於顯示目標寬度和控制目標寬度間的比率。被稱為「目標增益水平」，並量化了目標區域內的移動。
以上引用的Arnant和Greenstein討論了很多試驗以檢驗目標獲取性能和增益之間的關係。結果表明增益並不能充分解釋性能。另外，如果優化控制-顯示關係僅僅集中在增益上也是有問題的。
另一種獲得目標的困難程度的度量方法，例如通過移動時間度量，由Fitt定律給出。根據這條定律，假定目標距離是常數，控制目標寬度增加時移動時間減少。在公式中，Fitt定律是移動時間＝a+b log(ac/t)其中，a和b是經驗參數，「c」是控制幅度，「t」是控制目標寬度。表達式log(2c/t)通常稱為移動困難程度的係數。
然而，Fitt定律預言了移動任務的總體移動時間，其中控制和顯示是完全集成的，不象在滑鼠或轉球式控制系統中是分離的。更具體地，Fitt定律應用於這類過程，其中控制幅度和顯示幅度是等同的，即其中目標之間增益等於單位量，象一隻手中抓著一個物體。在控制目標寬度和顯示目標寬度是物理分離特性的情況下，可以想像，對應於顯示目標寬度，更大的控制目標寬度會導致更長的移動時間，只是因為進入和離開目標區域要求的時間增加了。
發明目的以上討論的常規方法既不能充分解釋目標獲取性能，也不能為人工輸入器件優化移動時間特性提供基礎。特別是，本發明的目的是減少移動時間，並且提供一種比常規光標作業系統對用戶更友好的系統。發明概述為此，本發明提供了導言部分中說明的系統，其特點在於，當光標進入虛擬空間中預先說明的區域時，系統降低了光標移動單位距離所需的可移動部件的移動量，使其低於預先說明的水平，並且當光標離開這個區域時，使移動量增加到該水平以上。
發明者認識到，在這個方法中動態地改變移動力，可以有效捕捉光標，這樣離開目標區域比進入目標區域要求更多的用戶移動。換句話說，到達目標中心比離開目標中心要求更長的控制移動。這類目標增益被稱為「動態目標增益」，注意到上述引用的參考中，與此相反，在每個單獨測試中增益是一個固定的量。
優選地，系統可以使為進入或離開目標區域將光標移動特定距離所需的可移動部件的全部移動量基本上等於在目標之間增益水平上使光標移動特定距離所需的移動部件的全部移動量。這樣，動態目標增益捕捉用戶的移動而不需要額外的移動力。例如，向目標中心移動的增益基本上是目標之間增益水平的兩倍，並且從中心移開的增益基本上是目標之間增益的一半。
優選地，減少和增加可移動器件的移動量是漸進的，並且依賴於到目標區域中特定區域例如目標區域中心點的距離，這樣以避免任何突然的光標移動。
控制不同移動作用的特性優選地由軟體(應用軟體)實現，並且可以很簡單地嵌入，例如控制系統顯示的軟體接口。例如，假設軟體實現傳送功能，將人工輸入器件的可移動部件的移動和光標在顯示器上的移動聯繫起來。當光標在用戶移動的控制下，進入或離開虛擬空間的目標區域時，產生了影響實現傳送功能的調整的指示。這種調整可以通過例如傳送功能的適當的比例因子實現。
本發明特別，但並不排外地，適用於優化用戶交互性的多媒體應用。
由於本發明可以相當簡單地植入已有的信息系統，本發明還涉及到一種方法，在顯示器形象化的虛擬空間中可以使用戶在與顯示器相連的人工輸入器件的可移動部件控制下用光標捕捉目標區域。根據本發明，本方法的特點在於當光標虛擬空間的目標區域時，使將光標移動單位距離所需的可移動部件的移動量降低到預先定義的水平之下；當光標離開這個區域時，使移動量提高到預先定義的水平之上。優選的，增加和降低的實現是漸進的，以避免突然的光標移動。


以下參照附圖給出的例子對本發明進行更詳細的說明，其中圖1是依據本發明的系統的功能圖。
詳細實施方案圖1是本發明中信息處理系統100的功能圖。系統100包括作為虛擬空間形象化的顯示器102，以及人工輸入器件104。器件104通過應用軟體106和顯示器102功能連接，並有一個可移動部件108，使用戶110可以依據操縱可移動部件的用戶110在虛擬空間內操縱光標112。在說明的實例中，人工輸入器件104包括一個轉球光標指示器，它的可轉動的小球扮演了可移動部件108的角色。根據本發明，系統100可以在光標112進入虛擬空間中任意一個目標區域114、116或118時減少將光標在顯示器上移動一個單位距離所需的可移動部件108的移動量，使它低於預先說明的水平，並且在光標112離開相應的目標區域114-118之一時，增加移動量使之高於該水平。
例如，動態目標增益如下建立。應用軟體106功能上包括一個位置比較器120可以連續確定光標112的位置在任一目標區域114-118之內還是之外。軟體106進一步在功能上包括移動比較器122，以確定光標112在對應的目標區域114-118之一時光標112的移動是朝向還是遠離任一目標區域114-118的中心。軟體106還包括傳送功能124，可以把可移動部件108的移動轉化成相應的光標112在顯示器102上的移動。假定傳送功能124在它的輸入增加時，輸出也增加。如果光標112的位置在任一目標區域114-118的範圍內，則傳送功能124通過比較器120和122進行調整，以減少使光標112在顯示器102上移動單位距離所需的可移動部件108的移動量。這可以通過增大傳送功能124的輸入或輸出比例實現，這樣較少的用戶移動可以產生較大的光標移動。如果光標112的位置在任一目標區域114-118內，並且從區域中心移開，比較器120和122將調整傳送功能124增加光標在顯示器102上移動單位距離所需的可移動部件108的移動量。這可以通過降低傳送功能124的輸入和輸出比例實現。這樣用戶移動產生較少的光標移動。
增加或減小光標移動單位距離所需的用戶移動量最好是漸進的，這樣可以避免突然地光標移動。當光標112在目標區域114-118的範圍內時，這可以依據光標112到任一目標區域114-118中心的距離通過增加或減小傳送功能的比例實現。術語「漸進」可以象理解用戶110感覺一樣，應用到光標112的移動中。使用兩個或多個不同的比例因子時，這種變化依然是逐步的，這樣，在傳遞功能124和它的大比例或小比例方案作為系統存貯器(未給出)查詢表時可以節約系統CPU(未給出)的處理能力或存貯能力。
目標區域114-118不需要固定。例如，在需要用戶靈巧性的計算機遊戲中，區域114-118可以代表通過定位目標上的光標捕捉到的移動目標。另外，在給出的例子中，人工輸入器件104包括一個轉球光標指示器，它的轉動球扮演了可移動部分108的角色。很明顯，其他類型的輸入器件，例如滑鼠或操縱杆也可以應用在本發明中，因為本發明實現的光標捕捉幫助在很大程度上是形態獨立的。依據本發明的光標捕捉，可以通過特定的人工輸入器件，例如在歐洲專利申請0 489 469中所說明的器件，與給用戶的觸覺反饋相結合。
圖1中的系統100可能是更大的帶有地區性的分布工作站的多用戶系統的一部分，每一個包括相應的人工輸入器件104和顯示器102。軟體106可以部分或全部在中央伺服器(未標出)上運行。通訊網絡，例如電話網絡將不同的人工輸入器件和顯示器與伺服器連起來。一些用戶可以操縱目標區域114-118，而另一些用戶正控制著一個或多個光標，每一個代表一個直觀訪問虛擬空間的用戶或相應的用戶埠。
權利要求
1.一種信息處理系統，包括—作為使虛擬虛擬空間直觀化的顯示器；—人工輸入器件，與顯示器連接並且帶有可移動部件，使用戶可以根據操縱可移動部件的用戶在虛擬空間內操作光標；其特徵在於—系統可以當光標進入虛擬空間的目標區域時，減少將光標移動單位距離所需的可移動部件的移動量，使它低於一個預定水平，並且在光標離開這個區域時，使上述量高於這個水平。
2.根據權利要求1的系統，為了使光標經過一段特定距離進入並且離開目標區域，可以使可移動部分移動的總量基本上和使光標在目標之間增益水平上移動特定距離所需的可移動部件的總移動量相等。
3.根據權利要求1或2的系統，至少可以依據在區域中和特定位置相關的光標位置漸進地增加或減少作用，以避免明顯的光標突然移動。
4.根據權利要求1的系統，可以運行應用軟體，軟體包括可以將可移動部件的移動轉化為光標的移動的傳送功能，並可以根據光標位置和光標移動方向調整傳送功能。
5.一種方法，可以使用戶在和顯示器相連的人工輸入器件上的可移動部件控制下用光標在顯示器形象化的虛擬空間中捕捉目標區域，該方法的特徵是—當光標進入虛擬空間的目標區域時，使將光標移動單位距離所需的可移動部件的移動量降低到一個預定水平之下；並且—當光標離開這個區域時，使移動量高於該水平。
6.根據權利要求5的方法，其中使光標移動特定距離以進入或離開目標區域所需的可移動部件的移動量基本上等於目標之間增益水平上使光標移動特定距離可移動部件的總移動量。
7.根據權利要求5的方法，其中至少所述減少和增加是漸進的，以避免明顯的突然光標移動。
全文摘要
信息處理系統中人工輸入器件的移動決定了光標在系統顯示上的移動。顯示器將一個虛擬空間，例如，多媒體環境形象化。顯示器上特定的位置或移動區域代表了作為光標可能目標的目標區域。為了建立光標的捕捉功能，比起進入目標區域，系統對離開目標區域要求更多的用戶移動，這樣可以提高用戶的目標獲取性能。
文檔編號G06F3/0481GK1164899SQ96190466
公開日1997年11月12日 申請日期1996年4月23日 優先權日1995年4月28日
發明者D·V·基森 申請人:菲利浦電子有限公司