W O J S K O W A A K A D E M I A T E C H N I C Z N A
im. Jarosława Dąbrowskiego
LABORATORIUM KOMUNIKACJI CZŁOWIEK-KOMPUTER
S P R A W O Z D A N I E
Z Ć W I C Z E N I A L A B O R A T O R Y J N E G O
nr 1
Temat ćwiczenia:
Badanie charakterystyk jakości wprowadzania
informacji przez użytkownika
Prowadzący:
dr hab. inż. Antoni Donigiewicz
Grupa:
Sprawozdanie wykonał:
Data wykonania ćwiczenia: 20.04.2009 & 30.04.2009
1. Warunki badania:
2. Wykorzystane oznaczenia:
3. Sposób wyznaczania średniej przepustowości użytkownika:
Średnią liczbę znaków wprowadzanych w jednostce czasu (LZW) zdefiniowano jako
stosunek długości wprowadzanego łańcucha znaków (N) do średniego czasu wymaganego na
jego wprowadzenie (DST).
Średnią liczbę znaków naciśnięć klawiszy przez operatora zdefiniowano jako odwrotność
średniego czasu naciśnięcia klawisza w łańcuchu n-znakowym (TSR1ZN).
Wykonane obliczenia zostały zaprezentowane w tabelach zawierających wyniki
pomiarów, jak również na załączonych wykresach.
Warunki badania I
Nr badania
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Tryb pracy ekranu [liczba znaków w wierszu]
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
Tło
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
Miejsce wyświetlania łańcuchów znaków
Rozmiar znaków
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Migoczące znaki
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
NIE
Liczba znaków w łańcuchu
70
70
50
50
40
30
30
30
30
30
30
30
30
Liczba łańcuchów w badaniu
1
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Następny łańcuch wyświetlany po wprowadzeniu poprzedniego
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
Warunki badania II
Nr badania
1
2
3
4
5
6
7
8
9**
Tryb pracy ekranu [liczba znaków w wierszu]
80
80
80
80
80
80
80
80
80
Tło
NIE
NIE
TAK
TAK
NIE
NIE
TAK
TAK
NIE
Miejsce wyświetlania łańcuchów znaków
Losowe Losowe Losowe
Losowe Losowe Losowe
Rozmiar znaków
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Małe
Migoczące znaki
NIE
NIE
NIE
TAK
NIE
NIE
NIE
TAK
NIE
Liczba znaków w łańcuchu
50
50
50
50
50
50
50
50
50
Liczba łańcuchów w badaniu
4
4
4
4
4
4
4
4
4
Następny łańcuch wyświetlany po wprowadzeniu poprzedniego
TAK
TAK
TAK
TAK
NIE*
NIE*
NIE*
NIE*
TAK
* - Czas dt losowany (gd=0.8, gg=3.0)
** - Badanie z wykorzystaniem klawiatury ekranowej
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Środek
Ekranu
Oznaczenia
Nazwa
Opis
DTS
Średni czas wprowadzania łańcucha n-znakowego [s]
TSR1ZN
Średni czas naciśnięcia klawisza w łańcuchu n-znakowym
P1
Prawdopodobieństwo błędnego wprowadzenia jednego znaku łańcuchu n-znakowym
PN
Prawdopodobieństwo błędnego wprowadzenia łańcucha n-znakowego
Wariancja S2
Wariancja czasu wprowadzenia łańcucha n-znakowego
Odchylenie S4
Odchylenie standardowe czasu wprowadzania łańcucha n-znakowego
WAR1ZN
Wariancja czasu wprowadzenia jednego znaku w łańcuchu
ODCH1ZN
Odchylenie standardowe czasu wprowadzenia jednego znaku w łańcuchu
DTSUFNL, DTSUFNLP
Przedział ufności dla średniego czasu wprowadzenia łańcucha n-znakowego
S1UFNL, S1UFNP
Przedział ufności dla wariancji czasu wprowadzenia łańcucha n-znakowego
PNUFNL, PNUFNP
Przedział ufności dla prawdopodobieństwa błędnego wprowadzenia łańcucha n-znakowego
ALFA
Współczynnik jednorodności przepustowości operatora
BETA
Względny rozmiar zadania
TM
Czas, dla którego gęstość rozkładu jest maksymalna
TETA
Charakterystyczny, średni czas realizacji zadania [mediana]
LZW
Średnia liczba znaków wprowadzonych przez operatora w jednostce czasu
LNK
Średnia liczba naciśnięć klawiszy przez operatora w jednostce czasu
4. Wyniki przeprowadzonych badań:
BADANIE I
Nr badania
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
N – Długość łańcucha
1
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
M – liczba łańcuchów
70
70
50
50
40
30
30
30
30
30
30
30
30
DTS [s]
1.46
2.08
3.48
5.24
7.11
7.90
10.58
12.67
13.86
16.47
16.93
19.86
21.73
TSR1ZN [s]
0.73
0.69
0.70
0.75
0.79
0.72
0.81
0.84
0.82
0.87
0.81
0.86
0.87
P1
0.014
0.000
0.005
0.027
0.000
0.000
0.014
0.000
0.004
0.000
0.005
0.003
0.007
PN
0.014
0.000
0.020
0.060
0.000
0.000
0.100
0.000
0.067
0.000
0.100
0.067
0.133
Wariancja S2 [s]
0.224
0.280
0.897
3.726
3.740
2.317
4.654
6.085
4.579
6.042
6.178
8.481
29.048
Odchylenie S4 [s]
0.473
0.529
0.947
1.930
1.934
1.522
2.157
2.467
2.140
2.458
2.486
2.912
5.390
WAR1ZN [s]
0.2239 0.0701 0.0561 0.1035 0.0584 0.0232
0.0323
0.0310
0.0179
0.0186
0.0154
0.0175
0.0504
ODCH1ZN [s]
0.4732 0.2647 0.2368 0.3217 0.2417 0.1522
0.1798
0.1762
0.1337
0.1366
0.1243
0.1324
0.2246
DTSUFNL [s]
1.3533 1.9537 3.2155 4.7012 6.5122 7.3557
9.8066
11.7833 13.0903 15.5871 16.0422 18.8172 19.8013
DTSUFNP [s]
1.5750 2.2017 3.7405 5.7821 7.7108 8.4450 11.3507 13.5487 14.6217 17.3462 17.8211 20.9015 23.6587
S1UFNL [s]
0.1648 0.2063 0.6271 2.5961 2.5161 1.4755
2.9644
3.8753
2.9162
3.8479
3.9347
5.4016
18.5011
S1UFNP [s]
0.3216 0.4026 1.3878 5.7924 6.1331 4.1521
8.3419
10.9050
8.2062
10.8279 11.0724 15.2002 52.0623
PNUFNL
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0117
PNUFNP
0.0421 0.0000 0.0588 0.1258 0.0000 0.0000
0.2074
0.0000
0.1559
0.0000
0.2074
0.1559
0.2550
ALFA
4.02
4.93
5.61
4.60
5.14
6.67
7.80
6.86
8.60
9.29
8.62
9.26
7.55
BETA
5.86
12.55
24.95
28.49
46.14
65.73
113.32
110.76
156.54
208.43
189.73
249.01
224.93
TM
1.311
2.366
4.194
5.696
8.384
9.445
14.078
15.519
17.733
21.950
21.440
26.281
28.807
TETA
1.457
2.547
4.445
6.191
8.977
9.852
14.526
16.153
18.200
22.448
22.002
26.880
29.785
LZW
0.68
0.96
1.15
1.15
1.13
1.27
1.13
1.10
1.15
1.09
1.18
1.11
1.10
LNK
1.37
1.45
1.43
1.33
1.27
1.39
1.23
1.19
1.22
1.15
1.23
1.16
1.15
BADANIE II
Nr badania
1
2
3
4
5
6
7
8
9
N – Długość łańcucha
4
4
4
4
4
4
4
4
4
M – liczba łańcuchów
50
50
50
50
50
50
50
50
50
DTS [s]
2.77
3.31
4.06
3.33
4.49
4.85
4.73
3.54
5.75
TSR1ZN [s]
0.55
0.66
0.81
0.67
0.90
0.97
0.95
0.71
1.15
P1
0.005
0.025
0.030
0.020
0.205
0.350
0.250
0.180
0.015
PN
0.020
0.060
0.060
0.060
0.260
0.460
0.320
0.240
0.040
Wariancja S2 [s]
0.656
0.999
1.813
0.810
0.900
0.816
2.341
0.684
1.655
Odchylenie S4 [s]
0.810
1.000
1.347
0.900
0.949
0.903
1.530
0.827
1.286
WAR1ZN [s]
0.0410 0.0625 0.1133 0.0506 0.0562 0.0510
0.1463
0.0428
0.1034
ODCH1ZN [s]
0.2025 0.2499 0.3366 0.2250 0.2371 0.2258
0.3825
0.2068
0.3216
DTSUFNL [s]
2.5447 3.0258 3.6801 3.0751 4.2000 4.5370
4.2396
3.2934
5.3985
DTSUFNP [s]
2.9937 3.5856 4.4420 3.5792 4.7880 5.1630
5.2258
3.7937
6.1115
S1UFNL [s]
0.4588 0.6964 1.2592 0.5646 0.6054 0.5265
1.5531
0.4643
1.1567
S1UFNP [s]
1.0152 1.5538 2.8336 1.2598 1.4756 1.4317
3.9271
1.1069
2.5595
PNUFNL
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.1384 0.3219
0.1907
0.1216
0.0000
PNUFNP
0.0588 0.1258 0.1258 0.1258 0.3816 0.5981
0.4493
0.3584
0.0943
ALFA
4.04
4.22
4.17
4.68
5.34
2.68
2.43
6.15
6.68
BETA
12.86
15.83
20.68
17.74
29.56
13.16
11.41
28.11
47.92
TM
2.867
3.405
4.493
3.495
5.195
4.006
3.700
4.352
6.881
TETA
3.184
3.752
4.961
3.789
5.537
4.916
4.686
4.572
7.177
LZW
1.44
1.21
0.99
1.20
0.89
0.82
0.85
1.13
0.70
LNK
1.82
1.52
1.23
1.49
1.11
1.03
1.05
1.41
0.87
5. Analiza statystyczna otrzymanych wyników:
5.1. Za pomocą testu zgodności χ
2
sprawdzić czy czas wprowadzenia łańcucha n-
znakowego ma rozkład normalny.
Test zgodności χ
2
został przeprowadzony zgodnie z podręcznikiem „Metody probabilistyczne
w ujęciu praktycznym” autorstwa Panów Marka Cieciury i Janusza Zacharskiego. Przyjęto
następujące hipotezy:
Hipoteza zerowa H
0
:
Czas wprowadzania łańcucha czteroznakowego ma
rozkład normalny.
Hipoteza alternatywna H
1
:
Czas wprowadzania łańcucha czteroznakowego nie ma
rozkładu normalnego.
Weryfikacja powyższych hipotez w oparciu o test χ
2
przebiega następująco:
1. Pobraną próbę (liczną,
n≥80
) prezentujemy w r-klasowym szeregu rozdzielczym:
Pierwsza i ostatnia klasa szeregu rozdzielczego powinny mieć postać
A
1
= −∞
, a
1
,
A
r
=
a
r
, ∞
i do każdej z nich powinno należeć
co najmniej 5 elementów próby. Do pozostałych klas powinno należeć
co najmniej 10 elementów próby. Klas nie może być mniej niż cztery.
Utworzono 5 klas spełniających powyższe ograniczenia:
2. Przyjmujemy, że hipoteza H
0
jest prawdziwa, obliczamy
prawdopodobieństwa przynależności elementu badanej próby do
poszczególnych klas i wartość sprawdzianu
U
n
=
∑
i=1
r
N
i
−
np
i
2
np
i
.
3. Wyznaczamy zbiór krytyczny prawostronny K = < k ;
∞
) , k
wyznaczamy z tablicy rozkładu χ
2
z r-3 stopniami swobody i dla
prawdopodobieństwa
równego obranemu poziomowi istotności.
4.
Na podstawie uzyskanych wyników,w nioskujemy o przyjęciu
lub odrzuceniu hipotezy H
0
.
Histogram
LP.
<
>
Ilość
1
0.00
2.00
0
2
2.00
2.13
0
3
2.13
2.25
3
4
2.25
2.38
2
5
2.38
2.50
2
6
2.50
2.63
0
7
2.63
2.75
1
8
2.75
2.88
2
9
2.88
3.00
2
10
3.00
3.13
8
11
3.13
3.25
5
12
3.25
3.38
5
13
3.38
3.50
2
14
3.50
3.63
3
15
3.63
3.75
2
16
3.75
3.88
1
17
3.88
4.00
0
18
4.00
4.13
3
19
4.13
4.25
0
20
4.25
4.38
1
21
4.38
4.50
0
22
4.50
4.63
1
23
4.63
4.75
2
24
4.75
4.88
1
25
4.88
5.00
0
26
5.00
5.13
2
27
5.13
5.25
0
28
5.25
5.38
0
29
5.38
5.50
0
30
5.50
5.63
0
31
5.63
5.75
0
32
5.75
5.88
1
33
5.88
6.00
0
34
6.00
6.13
0
35
6.13
6.25
0
36
6.25
6.38
0
37
6.38
6.50
0
38
6.50
6.63
0
39
6.63
6.75
0
40
6.75
6.88
1
41
6.88
7.00
0
42
7.00
7.13
0
43
7.13
7.25
0
44
7.25
7.38
0
Test Chi Kwadrat
Klasa
<
>
<
>
<
>
1
- Inf
2.63
- Inf
-0.92
0
0.18
7
2
2.63
3.13
-0.92
-0.38
0.18
0.35
13
3
3.13
3.5
-0.38
0.02
0.35
0.51
12
4
3.5
4.63
0.02
1.23
0.51
0.89
11
5
4.63
Inf
1.23
Inf
0.89
1
7
< a
i
, a
i+1
>
< a
i
, a
i+1
>
Znormalizowane
< Φ(a
i
),
Φ(a
i+1
) >
n
i
7
0.18
8.99
0.44
13
0.17
8.63
2.21
12
0.16
7.75
2.33
11
0.38
19.18
3.49
7
0.11
5.44
0.45
n
i
p
i
np
i
(n
i
- np
i
)
2
/np
i
8.92
U
50
=
Poziom istotności :
0.05
Krytyczny poziom istotności :
5.99
ZBIÓR KRYTYCZNY :
<
5.99
Inf
>
Odrzucamy hipotezę H0
Czas wprowadzania łancucha znakowego o długości n=4 nie ma rozkładu normalnego
5.2. Testem dla dwóch średnich porównać DTS w badaniach I i II dla tych samych
wartości n.
Jako hipotezę zerową H0 przyjęto, że wartości oczekiwane badanych charakterystyk są
sobie równe. Hipoteza alternatywna głosi, że wartości oczekiwane badanych
charakterystym są różne od siebie.
Porównanie DTS zrealizowano wykorzystując następujący test:
Wyniki analizy przedstawiono w następującej tabeli:
6. Wykresy:
Test dla dwóch średnich
Porównanie DTS
4.03
0.87
-2.49
0.81
-5.33
-7.4
-4.91
-0.34
-10.05
Poziom istotności :
0.05
Liczba k (Test 18) :
0.84
Przyjmujemy hipotezę H0?
TAK
TAK
TAK
NIE
TAK
TAK
TAK
NIE
TAK
ZBIÓR KRYTYCZNY :
< -Inf ;
-0.84
> U <
0.84
Inf >
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Histogram dla N=4
Czas [s]
Ilo
ś
ć
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
TSR1ZN i odchylenie S4
TSR1ZN [s]
Odchylenie S4 [s]
Dł. łańcucha N
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0.0000
0.0500
0.1000
0.1500
0.2000
0.2500
0.3000
0.3500
0.4000
0.4500
0.5000
WAR1ZN i ODCH1ZN
WAR1ZN [s]
ODCH1ZN [s]
Dł. łańcucha N
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0.0000
2.0000
4.0000
6.0000
8.0000
10.0000
12.0000
14.0000
16.0000
18.0000
20.0000
22.0000
24.0000
DTS i przedziały ufności [DTSUFNL, DTSUFNP]
DTS [s]
DTSUFNL [s]
DTSUFNP [s]
Dł. łańcucha N
1
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0.0000
8.0000
16.0000
24.0000
32.0000
40.0000
48.0000
56.0000
Wariancja S2 i przedziały ufności [S1UFNL, S1UFNP]
Wariancja S2 [s]
S1UFNL [s]
S1UFNP [s]
Dł. łańcucha N
1
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0.0000
0.0200
0.0400
0.0600
0.0800
0.1000
0.1200
0.1400
0.1600
0.1800
0.2000
0.2200
0.2400
0.2600
PN i przedziały ufności [PNUFNL, PNUFNP]
PN
PNUFNL
PNUFNP
Dł. łańcucha N
1
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0.00
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0.90
1.05
1.20
1.35
1.50
LZW i LNK dla Badania I
LZW
LNK
Dł. łańcucha N
7. Wnioski:
Z testu zgodności χ
2
wynika, że czas wprowadzania łańcucha n-znakowego nie ma
rozkładu normalnego, jednak test był przeprowadzony na próbie mniejszej niż zalecana. W
celu uzyskania bardziej wiarygodnych wyników zaleca się powtorzenie testu dla większej
próby, lub zastosowanie innego testu, np. testu Saphiro-Wilka.
Należy wspomnieć, że w trakcie wykonywania badania nie wystąpiło zjawisko
migotania znaków na ekranie, co odbiło się na otrzymanych wynikach. Wynika to
najprawdopodobniej z charakterystyki dostępnego w pracowni sprzętu komputerowego oraz
faktu, że jest on obsługiwany przez wirtualne maszyny. Wymienione okoliczności mogły się
również odbić na losowości podawanych ciągów jak i umiejscowieniu ciągów znakowych na
ekranie w trybie ich losowania oraz długości losowanego czasu przeznaczonego na ich
wpisanie.
1
2
3
4
5
6
7
8
9**
0.00
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0.90
1.05
1.20
1.35
1.50
1.65
1.80
LZW i LNK dla Badania II
LZW
LNK
Nr badania