In diesem Abschnitt wird als Grundlage der Betrachtung von Interaktionen in multimedialen Anwendungen im nächsten Abschnitt ein Überblick über die Terminologie der Mensch-Computer Kommunikation gegeben. Eingabegeräte, Interaktionsaufgaben, Interaktionsformen, Interaktionstechniken und Interaktionsauswirkungen werden analysiert und Zusammenhänge herausgearbeitet.
Eingabegerät Die Grundlage der Mensch-Computer Kommunikation bilden die (physikalischen) Eingabegeräte. Nach [CMR92] ist ein Eingabegerät ein ,,Überführer physikalischer Eigenschaften der Welt in logische Werte einer Applikation``. Im praktischen Sinn ist ein Eingabegerät ein technisches Hilfsmittel, mit dem der Mensch Daten bzw. Informationen in den Computer eingeben kann. Dabei sollen in dieser Ausarbeitung nur solche Eingabegeräte betrachtet werden, über die die Eingabe direkt erfolgt und nicht über sekundäre Datenträger, wie Lochkarten oder Disketten.
In Abbildung 9.2 werden die heutzutage gängigsten Eingabegeräte aufgelistet werden. Die Auflistung ist geordnet nach den menschlichen Organen, mit deren Hilfe die Eingabe erfolgt. Die meisten Eingabegeräte werden in [Bal88] vorgestellt. Für die nicht in [Bal88] angeführten Geräte ist in Abbildung 9.2 jeweils eine Literaturreferenz angeführt.
Logisches Eingabegerät Virtuelles Eingabegerät Um unabhängig von den konkreten physikalischen Eigenschaften der Eingabegeräte zu sein, sind im Bereich der Graphik-Programmierung sogenannte logische oder auch virtuelle Eingabegeräte definiert worden [ISO83]. Sie legen den Wertebereich einer bestimmten Benutzerinteraktion fest (reelle Zahl, Koordinatenwert, Buchstabe, ...). Dabei können sich hinter einem logischen Eingabegerät auch mehrere physikalische Eingabegeräte verbergen. Ein Koordinatenwert läßt sich beispielsweise mit Hilfe einer Maus oder auch einer Rollkugel eingeben. Der Vorteil logischer Eingabegeräte liegt für einen Benutzerschnittstellenentwickler darin, daß er mit verschiedenen physikalischen Eingabegeräten experimentieren kann, ohne den Programmcode seiner Anwendung ändern zu müssen. Es muß jeweils nur der entsprechende Gerätetreiber ausgetauscht werden.
Eingabegeräte werden in der Literatur sehr intensiv analysiert. Klassifikationen finden sich beispielweise in [Bux83], [BB87a], [CMR92], [Fro92] und [FvDFH92]. Vergleiche von Eingabegeräten aufgrund verschiedener Kriterien werden in [FWC84], [Shn87], [Bal88] und [CMR92] vorgenommen. [Bro88] enthält Ratschläge zum geeigneten Einsatzbereich verschiedener Eingabegeräte (User-Interface Guidelines).
Interaktionsaufgabe Mit dem Begriff Interaktionsaufgabe wird der Typ von Informationen bezeichnet, den ein Benutzer in den Computer eingeben kann. [FvDFH92] teilt die Interaktionsaufgaben in Basisinteraktionsaufgaben und zusammengesetzte Interaktionsaufgaben auf. Die fünf Basisinteraktionsaufgaben sind:
Zusammengesetzte Interaktionsaufgaben sind Kombinationen der Basisinteraktionsaufgaben, die zu einer Einheit zusammengefaßt werden. Die drei Hauptformen sind dabei:
Zur Durchführung einer Interaktionsaufgabe können im allgemeinen verschiedene Eingabegeräte eingesetzt werden. Eine Positionierung kann beispielsweise mit Hilfe einer Maus oder über Cursortasten erfolgen. Ebenso kann im allgemeinen dasselbe Eingabegerät zur Ausführung verschiedener Aufgaben verwendet werden. Die Maus eignet sich zum Beispiel für die Positionierung und die Auswahl. Vergleiche und Untersuchungen, welches Eingabegerät welche Interaktionsaufgabe am geeignetsten unterstützt, sind [FWC84] zu entnehmen.
Interaktionsform Mit den Begriffen Interaktionsform bzw. Eingabeform werden in dieser Ausarbeitung softwaremäßige Formen der Informationseingabe in den Computer bezeichnet. In der Literatur werden hierzu synonym Bezeichnungen wie Interaktionsart, Dialogtechnik, Dialogform oder auch Ein-/Ausgabesprache verwendet. Interaktionsformen werden ausführlich in [Ebe88a] untersucht. Die vier in der Praxis am weitesten verbreiteten Klassen sind:
Im Rahmen von Multimedia-Systemen sind nur die letzten beiden Klassen von Bedeutung und sollen daher im folgenden kurz vorgestellt werden.
User-Interface Komponente Der Begriff User-Interface Komponente oder abgekürzt UI-Komponente stammt aus dem Bereich der graphischen Benutzerschnittstellen. Als UI-Komponenten werden dort Objekte bezeichnet, die die Interaktion eines Benutzers mit einer Applikation ermöglichen.9.8 UI-Komponenten haben im allgemeinen ein bestimmtes Erscheinungsbild auf dem Bildschirm. Intern kapseln sie Komponenten zur Registrierung und Verarbeitung von Benutzereingaben. Im Prinzip ermöglichen UI-Komponenten jeweils die Erfüllung einer bestimmten Interaktionsaufgabe. Von User-Interface Toolkits werden im allgemeinen standardmäßig die folgenden UI-Komponenten angeboten, deren Erscheinungsbild in Abbildung 9.3 exemplarisch dargestellt wird:
Wie Abbildung 9.3 verdeutlicht, existieren unterschiedliche Varianten von Buttons. Command-Buttons werden meistens als ovale Gebilde repräsentiert, die einen Text oder eine Graphik enthalten. Beim Drücken eines bestimmten Mausknopfes wird, falls sich der Mauscursor über dem Button befindet, eine Aktion ausgelöst. Command-Buttons können daher für die Interaktionsaufgabe der Bestätigung eingesetzt werden. Ein Check-Button repräsentiert die Zustände TRUE bzw. FALSE, die durch Betätigung eines Mausknopfes wechselseitig geändert werden, und stellt damit ein Hilfsmittel für eine zweielementige Auswahl dar. Buttons können im allgemeinen zu Button-Blöcken zusammengefaßt werden. Ein exklusiver Buttonblock besteht beispielweise aus mehreren Check-Buttons, von denen sich immer nur genau einer im Zustand TRUE befinden kann. Als Hot-Spots werden unsichtbare Buttons bezeichnet, die über graphische Objekte gelegt werden können. Mit ihnen können interaktive graphische Objekte simuliert werden.
Schieberegler erlauben dem Benutzer die Einstellung eines Wertes innerhalb eines bestimmten Wertebereichs. Sie dienen also der Quantifizierung. Scrollbars sind spezielle Schieberegler, mit denen es möglich ist, den sichtbaren Bereich einer prinzipiell unendlich großen Zeichenfläche zu verändern. Sie werden zum Beispiel in Window-Systemen und graphischen Editoren eingesetzt.
Wie schon der Name ausdrückt, dienen Texteingabefelder zur Eingabe von Zeichen. Häufig können nur einzeilige Texte eingegeben werden. Komplexere Texteingabefelder, die auch mehrzeilige Eingaben zulassen, sind im allgemeinen mit Scrollbars versehen, mit denen sich der sichtbare Bereich des Textes verändern läßt.
Menüs unterstützen softwaremäßig die Interaktionsaufgabe der Auswahl, wobei die Größe der Auswahlmenge fest vorgegeben ist. Ein Menü besteht dazu aus einer Menge sogenannter Items (Graphiken, Kommandos, ...), aus denen ein Benutzer eines auswählen kann. Unterschiede zu den Kommandosprachen bestehen zum einen darin, daß ein Benutzer bei einer Menüauswahl nur Informationen wiedererkennen muß (Recognition), während er beim Benutzen einer Sprache den Kommandonamen aus dem Gedächtnis abrufen muß (Recall). Zum anderen unterstützt eine Menüauswahl einen Benutzer in seinem Arbeitsprozeß durch die Vorgabe von möglichen Handlungsalternativen. Aus diesen Gründen sind Menüs in Applikationen, mit denen Gelegenheitsbenutzer bzw. Nicht-Programmierer arbeiten, Kommandosprachen vorzuziehen. In Abbildung 9.3 werden verschiedene Menüformen vorgestellt. Umfassende Übersichten zu Menüs, ihren Einsatzmöglichkeiten und ihrer Gestaltung finden sich in [Shn87], [Ebe88b] und [FvDFH92]. Eine empirische Vergleichsstudie verschiedener Menüformen geben [MP90] und [MT90].
Scrollbare Auswahllisten ermöglichen einem Benutzer, aus einer Anzahl von Items einen oder auch mehrere durch Anklicken mit der Maus zu selektieren, wobei eventuell bestimmte Aktionen ausgelöst werden. Im Unterschied zu Button-Blöcken und Menüs ist die Größe einer Auswahlliste unabhängig von der Anzahl und Größe der Items. Nicht sichtbare Einträge lassen sich gegebenenfalls durch die Benutzung eines Scrollbars erreichen.
Dialogboxen dienen zur Ausführung einer komplexen Operation, für die eine Menge von Parametern erforderlich ist9.9 Dialogboxen setzen sich im allgemeinen aus anderen UI-Komponenten zusammen. In der Regel enthält eine Dialogbox einen OK-Button, der bei seiner Betätigung die in der Dialogbox eingegebenen Parameterwerte akzeptiert, sowie einen Cancel-Button, bei dessen Betätigung die Eingaben ignoriert werden. In beiden Fällen wird die Dialogbox geschlossen und der Dialog beendet.
Direkte Manipulation Der Begriff der Direkten Manipulation wurde von Shneiderman geprägt [Shn82,Shn83]. Die Hauptprinzipien der Direkten Manipulation sind:
Positive Benutzungseigenschaften der Direkten Manipulation sind nach [Shn87]:
Das Aufkommen der Interaktionsform der Direkten Manipulation war mit dem Aufkommen neuer Benutzerschnittstellen zu Anfang der 80er Jahre verbunden [SIK +83]. Graphische Bildschirme sowie die Maus als Zeigeinstrument ermöglichten die Simulation für den Benutzer vertrauter Umgebungen auf dem Bildschirm, wie beispielsweise die Schreibtisch-Metapher des Apple Macintoshs. Heutzutage ist die Direkte Manipulation wegen ihrer Natürlichkeit die am häufigsten verwendete Interaktionsform. Viele menschliche Verhaltensweise und Handlungen, ja sogar Gesten, können mittels der Direkten Manipulation am Computer simuliert werden. Insbesondere durch die Entwicklung direkt-manipulativer Benutzungsoberflächen wurde der Computer aus seiner Rolle, ein Gerät für Experten zu sein, verdrängt und stellt heutzutage mehr und mehr ein Hilfsmittel dar, mit dem auch Nicht-Programmierer arbeiten können.
Interaktionstechnik Während Interaktionsaufgaben die fundamentalen Informationstypen klassifizieren, werden unter Interaktionstechniken in [FvDFH92] Möglichkeiten verstanden, wie Eingabegeräte eingesetzt werden können, um diese Aufgaben zu erfüllen. Das heißt, Interaktionstechniken beschreiben die Art und Weise, wie Informationen (eines bestimmten Typs) mit welchem Eingabegerät in den Computer eingegeben werden können. Interaktionsformen, insbesondere die UI-Komponenten, stellen somit Hilfsmittel dar, die bestimmte Interaktionstechniken kapseln. Im folgenden werden einige Interaktionstechniken zur Erfüllung der Interaktionsaufgaben aus Abschnitt 9.2.2 vorgestellt:
Aus der Sicht eines Programmierers können Interaktionstechniken als Mechanismen interpretiert werden, durch die Benutzereingaben (Events) vom System erkannt und verarbeitet werden. Handelt es sich dabei um komplexe Events (Folgen von Benutzereingaben), so spricht man auch von komplexen Interaktionstechniken.Komplexe Interaktionstechnik Komplexe Interaktionstechniken bauen in die Verarbeitung der einzelnen Events häufig Ausgabeelemente ein, die für ein optisches Feedback sorgen. UI-Komponenten werden auf dieses Art und Weise realisiert. Die der Implementierung der Funktionsweise eines Buttons zugrundeliegende komplexe Interaktionstechnik ist beispielsweise im allgemeinen die, daß als erstes das Event ,,Maustaste über Button gedrückt`` erkannt wird. Daraufhin wird als Feedback der Button invertiert dargestellt. Anschließend wird, falls der Benutzer die Maustaste über dem Button wieder losgeläßt, eine vom Programmierer definierte Funktion aufgerufen und die invertierte Darstellung wieder rückgängig gemacht. Eine komplexe Interaktionstechnik, die häufig in direkt-manipulativen Benutzungsoberflächen zu finden ist, ist der sogenannte MoveGuard. Hierbei wird als erstes Event das Drücken einer Maustaste über einem bestimmten graphischen Objekt erwartet. Wird nun bei gedrückter Maustaste die Maus und damit der Mauscursor verschoben, wird gleichfalls auch das Objekt auf dem Bildschirm verschoben, und zwar solange, bis die Maustaste wieder losgelassen wird.
Eine umfangreiche Übersicht über verschiedene Interaktionstechniken enthält [FWC84]. Hier werden auch Vergleiche durchgeführt, welche Eingabegeräte sich zur Erfüllung welcher Interaktionsaufgaben besonders gut bzw. nicht eignen. Vergleichskriterien sind dabei unter anderem die Ausführungszeit, die Genauigkeit, die Lernzeit, die Fehlerrate oder auch die Ermüdung. Hauptziel bei der Auswahl und Implementierung geeigneter Interaktionstechniken bzw. Interaktionsformen ist die Minimierung der Arbeit der drei menschlichen Basisprozesse Perzeption, Kognition und Bewegungsaktivität. Dabei muß berücksichtigt werden, daß die Eignung bestimmter Interaktionstechniken bzw. -formen auch von den Benutzerklassen (Experten, Anfänger) bzw. vom individuellen Benutzer und seinen konkreten Bedürfnissen abhängt. Die Auswahl von Interaktionstechniken bzw. -formen ist damit eine anspruchsvolle Aufgabe bei der Entwicklung einer Benutzerschnittstelle.
Interaktionsziel Interaktionsauswirkung Durch eine Interaktion gibt ein Mensch Informationen in den Computer ein. Während die Begriffe Interaktionsaufgabe, Interaktionsform und Interaktionstechnik computerbezogen sind, beziehen sich die Begriffe Interaktionsziele und Interaktionsauswirkungen auf die menschliche Seite der Interaktion. Unter Interaktionsziel wird ein Ziel verstanden, daß der Mensch durch eine Eingabe in den Computer erreichen will. Interaktionsauswirkungen bezeichnen die Auswirkungen, die eine Eingabe in einer bestimmten Situation hat. Hinter den beiden Begriffen verbirgt sich also die Semantik einer Interaktion. Während mit einem Interaktionziel im Prinzip ein bestimmtes Wunschdenken seitens eines Benutzer assoziiert ist, kennzeichnet eine Interaktionsauswirkung eher die tatsächliche Rechnerreaktion aufgrund einer Benutzereingabe. Das Interaktionsziel bei der Eingabe des Kommandos help ist im allgemeinen das Anfordern von Hilfe. Die konkrete Interaktionsauswirkung könnte jedoch die Ausgabe einer Meldung ,,Unbekanntes Kommando`` sein. Im allgemeinen sollten sich Interaktionsziel und -auswirkung entsprechen.
Interaktionsziele sind anwendungsunabhängig. Sie können einfach oder auch komplex sein. Komplexe Interaktionsziele werden meistens in mehrere einfache Interaktionsziele zerlegt und hintereinander ausgeführt. Einfache Interaktionsziele sind zum Beispiel:
Die Untersuchung der möglichen Interaktionsziele eines Benutzers sollte bei der Gestaltung einer Benutzerschnittstelle einer bestimmten Anwendung immer im Vordergrund stehen. Erst danach sollte ein Entwickler die dafür einzusetzenden Interaktionsformen unter Berücksichtigung der verfügbaren Eingabegeräte festlegen. [DKSD86] spricht in diesem Zusammenhang auch von ,,benutzeradäquaten Interaktionsformen``.
In Abbildung 9.4 werden die Zusammenhänge der in diesem Abschnitt analysierten Begriffe der Mensch-Computer Interaktion graphisch verdeutlicht. Während der linke Teil der Abbildung die Zusammenhänge abstrakt darstellt, werden sie im rechten Teil an einem Beispiel (Änderung des Textfonts mit Hilfe eines Menüs) illustriert.
