Komunikacja człowiek komputer.

laboratorium

Badanie charakterystyk jakości wprowadzania informacji za pomocą nieklawiaturowych urządzeń wprowadzania.

Sprawozdanie z realizacji ćwiczenia laboratoryjnego.

Autor:

Data:

Prowadzący: Łukasz Laszko

1. Badanie nr 1: Jednokierunkowy test wprowadzania.

Tabela 1: Zestawienie wyników dla myszy zwykłej.

Liczba kliknięć	Liczba błędów	Szerokość prostokątów [pix]	Odległość prostokątów [pix]	Odch std. [pix]	Skuteczna szerokość obiektu [pix]	Indeks trudności [bit]	Skuteczny indeks trudności [bit]	Przepustowość wejściowa [bit/s]	Średni czas przemieszczania [s]	Szybkość przemieszczania [pix/s]	Szansa błędu
50	9	10	50	15.1	62	2.58	0.97	0.0328	0.60	83	0.18
			5		100	21.0	87	3.46	1.18	0.0367	0.66	152	0.10
			9		200	63.2	261	4.39	0.85	0.0241	0.72	277	0.18
			13		400	149.3	617	5.36	0.74	0.0185	0.81	493	0.26
			14		650	247.9	1025	6.04	0.72	0.0171	0.86	757	0.28
			4	20	50	10.3	43	1.81	1.40	0.0536	0.53	94	0.08
			2		100	14.1	58	2.58	1.61	0.0562	0.59	171	0.04
			8		200	62.8	259	3.46	0.89	0.0316	0.57	349	0.16
			13		400	150.4	622	4.39	0.74	0.0199	0.76	523	0.26
			12		650	225.8	933	5.07	0.78	0.0188	0.85	769	0.24
			3	30	50	11.2	46	1.42	1.44	0.0720	0.41	122	0.06
			3		100	21.6	89	2.12	1.30	0.0539	0.49	204	0.06
			11		200	68.4	283	2.94	0.86	0.0337	0.52	385	0.22
			11		400	143.1	591	3.84	0.79	0.0242	0.67	600	0.22
			10		650	204.3	845	4.50	0.85	0.0206	0.84	771	0.20
			1	40	50	10.0	42	1.17	1.66	0.0856	0.40	126	0.02
			3		100	23.8	98	1.81	1.28	0.0605	0.43	232	0.06
			6		200	48.7	201	2.58	1.13	0.0502	0.46	434	0.12
			10		400	127.3	526	3.46	0.88	0.0319	0.56	712	0.20
			11		650	224.6	928	4.11	0.80	0.0250	0.65	993	0.22
			6	50	50	16.9	70	1.00	1.28	0.0831	0.31	159	0.12
			0		100	11.1	46	1.58	2.09	0.1090	0.39	255	0.00
			5		200	53.1	219	2.32	1.10	0.0564	0.40	504	0.10
			15		400	162.4	671	3.17	0.74	0.0276	0.55	731	0.30
			10		650	224.0	926	3.81	0.81	0.0247	0.67	968	0.20
			8	30^1)	50	18.1	75	1.42	1.05	0.0278	0.77	65	0.16
			5		100	27.3	113	2.12	1.11	0.0332	0.68	147	0.10
			15		200	79.9	330	2.94	0.76	0.0204	0.76	263	0.30
			14		400	151.5	626	3.84	0.75	0.0176	0.88	456	0.28
			19		650	277.4	1146	4.50	0.67	0.0150	0.91	711	0.38

¹⁾ pomiary uzyskane dla myszy odwróconej (ang. trackball)

Wykres 1:

Wykres 2:

Wykres 3:

Wykres 4:

Wykres 5:

Wykres 6:

Wnioski:

Wzrost szerokości obiektu wskazywanego znacząco zmniejsza czas przemieszczania kursora do tego obiektu na co wskazuje położenie krzywych zależności Tm=f(d) i w pewnym stopniu redukuje stopę popełnianych błędów, na co wskazuje trend krzywych Pb=f(w). Wyniki te są zgodne z oczekiwaniami i wyjaśnić je można przez możliwość zachowania przez użytkownika mniejszej precyzji i stosowania zgrubnych ruchów utrzymując przy tym pożądany rezultat w postaci wskazania zamierzonego obiektu.

Na podstawie Sx=f(d) nie udało się jednoznacznie określić wpływu szerokości obiektu na wielkość rozproszenia. Jeżeli rozproszenie jest zależne od stopy błędów, a wydaje się że tak jest, to warunkiem uzyskania takiej obserwacji jest wymuszenie jednakowego poziomu błędów dla różnych szerokości obiektów. W tym celu należało by wprowadzić taką serię badań dla obiektów o różnych szerokościach, gdzie w każdym badaniu użytkownik musi dokonywać wskazań obiektów w warunkach, w których stopą popełnianych przez niego błędów sterował będzie program, np. przez wyświetlanie w czasie badania komunikatów nakazujących modyfikację precyzji wskazań lub zmianę szybkości wskazań, co musi mieć miejsce w sposób niesprzeczny („wolniej i dokładniej”, czy też ”szybciej”, ale nigdy „szybciej i dokładniej”). Liczba wskazań przypadająca na takie badanie powinna być dynamicznie regulowana przez program w trakcie badania, w zależności od tego na ile użytkownik dokonuje wskazań w wymaganych warunkach. Zabieg ten powinien wymóc na badanym użytkowniku staranne realizowanie zadania, a także pozwolić na otrzymanie niezbędnej liczby wskazań w założonych warunkach.

Wzrost odległości środków obiektów wpływa silnie na zwiększenie szansy wykonania błędnego wskazania. Zauważono, że istnieje próg odległości obiektów, po przekroczeniu którego rozproszenie wskazań gwałtownie wzrasta.

Obrana technika wskazywania polegała na dokonaniu kliknięcia w czasie biegu wskaźnika po ekranie. Za przyczynę wzrostu rozproszenia upatruje się znaczną prędkość wskaźnika osiąganą przy dużych odległościach przyczyniającą się do powstania błędu wskazania wynikającego jako składnik wywołany przez

a) zastosowanie logarytmicznej skali przenoszenia sterowań myszą. Działanie tej funkcji można doświadczyć w systemie Microsoft Windows XP włączając opcję Zwiększ precyzję wskaźnika w opcjach myszy w Panelu sterowania. Następnie ustalić zakres ruchów myszą i w jego obrębie wykonać ruch z powrotem w jedną stronę wolno, a w powrotną szybciej. Zauważymy, że poruszając mysz wolno przebyliśmy wskaźnikiem mniejszą drogę aniżeli przebywając tą samą fizyczną odległość szybko. Przy dużych odległościach gdzie prędkość ruchu jest duża dochodzi do znacznej utraty precyzji jeśli kliknięcia dokonuje się w „biegu” wskaźnika. Funkcja przenoszenia logarytmicznego sterowań najprawdopodobniej była jednak w badanym systemie wyłączona.

b) ograniczoną częstotliwość odświeżania ekranu.. Wraz ze wzrostem szybkości poruszania, to co widzi użytkownik w pewnym przedziale czasu różni się od faktycznego położenie wskaźnika. I podobnie jak wyżej dokonanie kliknięcia w biegu wskaźnika pomimo iż obserwowany obraz wskazuje na poprawne wskazanie faktycznie to mogło dojść do niezamierzonego działania.

c) zmienny i niezerowy czas reakcji użytkownika. W momencie gdy użytkownik zaobserwował, że poruszający się wskaźnik znalazł się w obszarze wskazywanego obiektu rozpoczął proces wykonania kliknięcia. Jako, że od wykrycia zdarzenia wymuszającego kliknięcie do wykonania kliknięcia upłynął pewien losowy czas takoż wskazany został pewien punkt odległy od zamierzonego o proporcjonalną do uzyskanego czasu refleksu odległość.

Czas przemieszczania, ze wzrostem odległości środków obiektów, wzrasta nieznacznie, co znajduje odbicie w gwałtownym przyroście prędkości przemieszczenia. Do oszacowania jak znaczny udział w czasie przemieszczania ma czas potrzebny na precyzyjne umiejscowienie wskaźnika nad wybieranym elementem warto by przeprowadzić badanie, w którym użytkownik dokonuje naprzemiennych wskazań dwu półpłaszczyzn rozdzielonych pionowym pasem, z tym, że po wskazaniu półpłaszczyzny kursor automatycznie przenoszony jest na jej krawędź z możliwością kontynuowania ruchu tylko w kierunku przeciwległej półpłaszczyzny, a liczenie czasu ma miejsce od momentu rozpoczęcia ruchu do przeciwległej płaszczyzny do momentu osiągnięcia jej krawędzi. W takim badaniu użytkownik nie musi dokonywać precyzyjnego wskazania obiektu, a czas zmierzony jest czasem potrzebnym na przebycie odległości dzielącej obiekty.

Sugeruję aby dla potrzeb definicji warunków realizacji testu wartość d definiować nie jako odległość środków obiektów ale jako najmniejszą odległość dzielącą obiekty. Za słabością aktualnej definicji przemawia fakt, że jest ona w pewien sposób zależna od wartości w: Załóżmy, że posiadamy prostokąty o szerokości w = n i odległości ich środków d = 2n + c, przy czym c= const. > 0, n > 0 i takie, że c << n. Ustalmy dwie wartości n₁ i n₂ spełniające podane warunki. Zauważmy teraz, że wyznaczone przez obrane wartości n parametry warunków zadania (d₁;_w1) i (d₂;w₂) choć różnią się znacznie to użytkownik otrzymuje do realizacji zadanie w praktycznie identycznych warunkach.

Wyobraźmy sobie badanie, w którym wskazywane są dwie półpłaszczyzny rozdzielone pionowym pasem o pewnej szerokości. Jest to przypadek symulujący sytuację, gdy rozmiar prostokątów jest bardzo duży. Zauważmy teraz, że użytkownik wskazując na przemian dwie półpłaszczyzny będzie się starał dokonać wskazania tuż po przekroczeniu krawędzi ograniczającej wskazywaną półpłaszczyznę. Znaczenie ma tu więc jedynie szerokość pasa rozdzielającego, stanowiąca najmniejszą odległość obiektów. Uważam, że zasadne jest twierdzenie, że w procesie wskazywania szerokich obiektów użytkownik abstrahuje od obecności dalszej krawędzi obiektu, zatem środek obiektu staje się nieokreślony jak w przypadku półpłaszczyzn, a tym samym ogranicza to przydatność obecnej definicji parametru d.

Jeżeli rozmiar obiektów jest mały to początkowe zachowanie użytkownika wydaje się być identyczne jak w przypadku dużych obiektów: użytkownik będzie się starał dokonać wskazania tuż po przekroczeniu krawędzi obiektu, z tym że teraz musi uważać aby nie opuścić rozpędzonym i bezwładnym w pewnym stopniu kursorem wskazywanego obiektu. Tą czynność użytkownik prowadzi w warunkach pełnej abstrakcji od istnienia drugiego obiektu, a zatem jakkolwiek definiowana odległość obiektów nie ma tu najmniejszego znaczenia.

Na podstawie powyższych hipotez stwierdzam, że we wszystkich warunkach w jakich użytkownik może realizować zadanie wskazywania jednokierunkowego, parametr warunków zadania d zdefiniowany jako (najmniejsza) odległość obiektów lepiej od obecnej definicji oddaje warunki w jakich badany jest użytkownik.

Empirycznie uzyskany przebieg Tm=f(IDe) wykazuje, że redukcja czasu przemieszczenia powoduje paradoksalnie wzrost precyzji uzyskanej przez użytkownika. Najprawdopodobniej precyzja zależna jest jeszcze od jakiegoś parametru nie uwzględnionego w zaproponowanej zależności, stąd trudności z uzyskaniem wyraźnej zależności (por. ułożenie punktów pomiarowych z przebiegiem krzywych empirycznych). Za parametr ten upatruje się stopę błędów, która malała wraz z czasem przemieszczenia jako skutek wzrostu szerokości obiektu.

Mysz odwrócona w stosunku do myszy zwykłej uzyskiwała gorsze wyniki. Na taki stan rzeczy bez wątpienia wpłyną brak wprawy w posługiwaniu się tym urządzeniem. Główną trudność stanowiło wykonanie precyzyjnych ruchów. Ruszenie kulki z miejsca zmuszało użytkownika do pokonania znacznej siły tarcia statycznego. Gdy kulka ruszyła z miejsca tarcie niespodziewanie i znacząco spadło. Reakcja użytkownika związana z redukcją przyłożonej do kulki siły była na tyle długa, że do czasu korekcji ruchu kulki uzyskiwano niezamierzone i znaczące przesunięcie kursora. Być może wykonanie zabiegów konserwacyjnych urządzenia pozwoliło by zredukować tę siłę jeśli istotnie jest ona zbyt duża. Warto zauważyć, że siłę tarcia statycznego pokonuje się także posługując się myszą zwykłą, z tym że użytkownik w realizacji tej czynności posiada już wieloletnią wprawę i czyni to podświadomie. Potwierdzać to mogą doświadczenia z obserwacji działań osób, które dopiero niedawno zaczęły posługiwać się myszą komputerową. Osoby te podobnie jak badany użytkownik skarżyły się na znaczące trudności w uzyskaniu odpowiedniej precyzji ruchu wskaźnika, zwłaszcza przy ruszaniu urządzeniem z miejsca., które z czasem ustępowały.

Niewątpliwą zaletą myszy odwróconej jest niewielka przestrzeń wymagana na biurku do realizacji zadań sterowania. Urządzenie to pozostając nieruchomym nie wymaga dodatkowej przestrzeni na wykonanie ruchów, jak ma to miejsce w przypadku myszy zwykłej. Urządzenie to znajduje zastosowanie w systemach wymagających zwartej konstrukcji fizycznej.

2. Badanie nr 2: Wielokierunkowy test wprowadzania.

Tabela 2: Zestawienie wyników

Poziom trudności	Skuteczna szerokość obiektu w kierunku [pix]		Indeks trudności [b]	Skuteczny indeks trudności [b]	Przepustowość wejściowa [b/s]	Szybkość przemieszczania [pix/s]	Czas przemieszczania do obiektu [ms]	Odchylenie std. w kierunku poziomym [pix]
		poziomym								pionowym
1	319	213	3.12	0.49	0.70	154	700	77.2
2	316	201	3.28	0.56	0.70	153	797	76.4
3	313	191	3.41	0.62	0.83	182	743	75.8
4	311	180	3.53	0.68	0.86	186	794	75.2
5	308	169	3.65	0.75	0.94	203	798	74.4
6	304	158	3.76	0.82	1.07	231	762	73.6
7	302	148	3.86	0.88	1.21	260	728	73.1
8	300	137	3.95	0.94	1.31	279	723	72.5
9	296	125	4.04	1.02	1.32	281	770	71.6
10	293	116	4.12	1.09	1.43	302	761	71.0
11	291	104	4.20	1.16	1.54	324	751	70.3
12	289	95	4.27	1.22	1.66	347	738	69.8
13	287	133	4.34	1.19	1.43	325	832	69.5
14	281	72	4.41	1.38	1.81	372	763	68.0
15	279	64	4.47	1.45	1.73	355	837	67.6
16	277	53	4.53	1.53	1.88	381	813	67.0
17	272	40	4.59	1.62	1.92	383	847	65.8
18	270	32	4.65	1.69	1.97	392	862	65.3

Wykres 7:

Wykres 8:

Wykres 9:

Wykres 10:

Wykres 11:

Wnioski:

Szybkość przemieszczania wyraźnie rośnie wraz z odległością punktów. Przyczyną jest możliwość rozpędzenia myszy do znacznej prędkości.

Nie jest jasne jak wyznaczany jest indeks trudności, tj jak dokładnie interpretować należy szerokość obiektu w i skuteczną szerokość obiektu. Czy liczona jest w aktualnym kierunku ruchu wskaźnika?

Najprawdopodobniej dzięki temu, że w niniejszym ćwiczeniu zastosowano inną technikę wskazywania, być może dla tego, że ćwiczenie wydało się ciekawsze, polegająca na przyhamowaniu wskaźnika przed dokonaniem wskazania uzyskano wzrost przepustowości pomimo wzrostu stopnia trudności. Dodatkowo na wzrost przepustowości ma zachowanie się odchylenia std. wskazań w kierunku poziomym, które wykazuje, że z czasem ćwiczenie wykonywane było coraz dokładniej.

---