專利名稱：用戶移動的捕捉中的動態(tài)目標(biāo)增益的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到信息處理系統(tǒng)，包括作為使虛擬空間形象化的顯示器，并包括一個人工輸入器件，它被連接在顯示器上，并有一個可移動部件，可以使用戶根據(jù)控制可移動部件在虛擬空間內(nèi)操縱光標(biāo)。本發(fā)明還涉及到使用戶在虛擬空間內(nèi)操縱光標(biāo)的方法。
背景技術(shù)：
與信息處理系統(tǒng)，例如PC的交互中廣泛采用的方法包括使用適當(dāng)?shù)娜斯ぽ斎肫骷陲@示屏上操縱光標(biāo)或其他顯示標(biāo)志。眾所周知的人工輸入器件是鼠標(biāo)、轉(zhuǎn)球光標(biāo)指示器、操縱桿。通常，光標(biāo)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(jìn)行。用戶必須操縱輸入器件把光標(biāo)放入目標(biāo)區(qū)域或在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)操縱光標(biāo)，然后顯示器向用戶提供視覺反饋。
用戶界面上目標(biāo)獲取性能依賴于捕捉過程的反饋實現(xiàn)，即光標(biāo)捕捉目標(biāo)區(qū)域，反饋到用戶。光標(biāo)捕捉可以用顯示的目標(biāo)區(qū)域中的光標(biāo)移動量表示，稱為“D”，相應(yīng)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(tǒng)的顯示輸出和控制輸入的比?？蓞⒖几嗟谋尘靶畔?，例如“顯示/控制增益是優(yōu)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(biāo)區(qū)域中心的移動，D/C增益的特征在于以下四個部分顯示幅度，顯示目標(biāo)寬度，控制幅度和控制目標(biāo)寬度。顯示幅度是表示光標(biāo)可訪問的全部顯示區(qū)域的量或代表從光標(biāo)起始位置移動的距離的量。顯示目標(biāo)寬度代表了目標(biāo)區(qū)域內(nèi)光標(biāo)位置的范圍?？刂品却砹丝刂戚斎氲囊苿臃秶蚴强刂破骷钠淦鹗嘉恢玫皆谀繕?biāo)區(qū)域中放置顯示光標(biāo)位置的距離。控制目標(biāo)寬度代表了相應(yīng)于目標(biāo)內(nèi)光標(biāo)位置的控制輸入位置的范圍。
采用上述定義，我們可以確定兩個增益水平。第一種增益水平對應(yīng)于顯示幅度和控制幅度之間的比率。這個比率稱為“目標(biāo)之間增益水平”，并且量化了目標(biāo)區(qū)域之間的移動。第二種增益水平對應(yīng)于顯示目標(biāo)寬度和控制目標(biāo)寬度間的比率。被稱為“目標(biāo)增益水平”，并量化了目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的移動。
以上引用的Arnant和Greenstein討論了很多試驗以檢驗?zāi)繕?biāo)獲取性能和增益之間的關(guān)系。結(jié)果表明增益并不能充分解釋性能。另外，如果優(yōu)化控制-顯示關(guān)系僅僅集中在增益上也是有問題的。
另一種獲得目標(biāo)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(jù)這條定律，假定目標(biāo)距離是常數(shù)，控制目標(biāo)寬度增加時移動時間減少。在公式中，F(xiàn)itt定律是移動時間＝a+b log(ac/t)其中，a和b是經(jīng)驗參數(shù)，“c”是控制幅度，“t”是控制目標(biāo)寬度。表達(dá)式log(2c/t)通常稱為移動困難程度的系數(shù)。
然而，F(xiàn)itt定律預(yù)言了移動任務(wù)的總體移動時間，其中控制和顯示是完全集成的，不象在鼠標(biāo)或轉(zhuǎn)球式控制系統(tǒng)中是分離的。更具體地，F(xiàn)itt定律應(yīng)用于這類過程，其中控制幅度和顯示幅度是等同的，即其中目標(biāo)之間增益等于單位量，象一只手中抓著一個物體。在控制目標(biāo)寬度和顯示目標(biāo)寬度是物理分離特性的情況下，可以想象，對應(yīng)于顯示目標(biāo)寬度，更大的控制目標(biāo)寬度會導(dǎo)致更長的移動時間，只是因為進(jìn)入和離開目標(biāo)區(qū)域要求的時間增加了。
發(fā)明目的以上討論的常規(guī)方法既不能充分解釋目標(biāo)獲取性能，也不能為人工輸入器件優(yōu)化移動時間特性提供基礎(chǔ)。特別是，本發(fā)明的目的是減少移動時間，并且提供一種比常規(guī)光標(biāo)操作系統(tǒng)對用戶更友好的系統(tǒng)。發(fā)明概述為此，本發(fā)明提供了導(dǎo)言部分中說明的系統(tǒng)，其特點在于，當(dāng)光標(biāo)進(jìn)入虛擬空間中預(yù)先說明的區(qū)域時，系統(tǒng)降低了光標(biāo)移動單位距離所需的可移動部件的移動量，使其低于預(yù)先說明的水平，并且當(dāng)光標(biāo)離開這個區(qū)域時，使移動量增加到該水平以上。
發(fā)明者認(rèn)識到，在這個方法中動態(tài)地改變移動力，可以有效捕捉光標(biāo)，這樣離開目標(biāo)區(qū)域比進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域要求更多的用戶移動。換句話說，到達(dá)目標(biāo)中心比離開目標(biāo)中心要求更長的控制移動。這類目標(biāo)增益被稱為“動態(tài)目標(biāo)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(yōu)選地，系統(tǒng)可以使為進(jìn)入或離開目標(biāo)區(qū)域?qū)⒐鈽?biāo)移動特定距離所需的可移動部件的全部移動量基本上等于在目標(biāo)之間增益水平上使光標(biāo)移動特定距離所需的移動部件的全部移動量。這樣，動態(tài)目標(biāo)增益捕捉用戶的移動而不需要額外的移動力。例如，向目標(biāo)中心移動的增益基本上是目標(biāo)之間增益水平的兩倍，并且從中心移開的增益基本上是目標(biāo)之間增益的一半。
優(yōu)選地，減少和增加可移動器件的移動量是漸進(jìn)的，并且依賴于到目標(biāo)區(qū)域中特定區(qū)域例如目標(biāo)區(qū)域中心點的距離，這樣以避免任何突然的光標(biāo)移動。
控制不同移動作用的特性優(yōu)選地由軟件(應(yīng)用軟件)實現(xiàn)，并且可以很簡單地嵌入，例如控制系統(tǒng)顯示的軟件接口。例如，假設(shè)軟件實現(xiàn)傳送功能，將人工輸入器件的可移動部件的移動和光標(biāo)在顯示器上的移動聯(lián)系起來。當(dāng)光標(biāo)在用戶移動的控制下，進(jìn)入或離開虛擬空間的目標(biāo)區(qū)域時，產(chǎn)生了影響實現(xiàn)傳送功能的調(diào)整的指示。這種調(diào)整可以通過例如傳送功能的適當(dāng)?shù)谋壤蜃訉崿F(xiàn)。
本發(fā)明特別，但并不排外地，適用于優(yōu)化用戶交互性的多媒體應(yīng)用。
由于本發(fā)明可以相當(dāng)簡單地植入已有的信息系統(tǒng)，本發(fā)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(biāo)捕捉目標(biāo)區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，本方法的特點在于當(dāng)光標(biāo)虛擬空間的目標(biāo)區(qū)域時，使將光標(biāo)移動單位距離所需的可移動部件的移動量降低到預(yù)先定義的水平之下；當(dāng)光標(biāo)離開這個區(qū)域時，使移動量提高到預(yù)先定義的水平之上。優(yōu)選的，增加和降低的實現(xiàn)是漸進(jìn)的，以避免突然的光標(biāo)移動。


以下參照附圖給出的例子對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，其中圖1是依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的功能圖。
詳細(xì)實施方案圖1是本發(fā)明中信息處理系統(tǒng)100的功能圖。系統(tǒng)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(yīng)用軟件106和顯示器102功能連接，并有一個可移動部件108，使用戶110可以依據(jù)操縱可移動部件的用戶110在虛擬空間內(nèi)操縱光標(biāo)112。在說明的實例中，人工輸入器件104包括一個轉(zhuǎn)球光標(biāo)指示器，它的可轉(zhuǎn)動的小球扮演了可移動部件108的角色。根據(jù)本發(fā)明，系統(tǒng)100可以在光標(biāo)112進(jìn)入虛擬空間中任意一個目標(biāo)區(qū)域114、116或118時減少將光標(biāo)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，使它低于預(yù)先說明的水平，并且在光標(biāo)112離開相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域114-118之一時，增加移動量使之高于該水平。
例如，動態(tài)目標(biāo)增益如下建立。應(yīng)用軟件106功能上包括一個位置比較器120可以連續(xù)確定光標(biāo)112的位置在任一目標(biāo)區(qū)域114-118之內(nèi)還是之外。軟件106進(jìn)一步在功能上包括移動比較器122，以確定光標(biāo)112在對應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域114-118之一時光標(biāo)112的移動是朝向還是遠(yuǎn)離任一目標(biāo)區(qū)域114-118的中心。軟件106還包括傳送功能124，可以把可移動部件108的移動轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的光標(biāo)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(biāo)112的位置在任一目標(biāo)區(qū)域114-118的范圍內(nèi)，則傳送功能124通過比較器120和122進(jìn)行調(diào)整，以減少使光標(biāo)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(xiàn)，這樣較少的用戶移動可以產(chǎn)生較大的光標(biāo)移動。如果光標(biāo)112的位置在任一目標(biāo)區(qū)域114-118內(nèi)，并且從區(qū)域中心移開，比較器120和122將調(diào)整傳送功能124增加光標(biāo)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(xiàn)。這樣用戶移動產(chǎn)生較少的光標(biāo)移動。
增加或減小光標(biāo)移動單位距離所需的用戶移動量最好是漸進(jìn)的，這樣可以避免突然地光標(biāo)移動。當(dāng)光標(biāo)112在目標(biāo)區(qū)域114-118的范圍內(nèi)時，這可以依據(jù)光標(biāo)112到任一目標(biāo)區(qū)域114-118中心的距離通過增加或減小傳送功能的比例實現(xiàn)。術(shù)語“漸進(jìn)”可以象理解用戶110感覺一樣，應(yīng)用到光標(biāo)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(tǒng)存貯器(未給出)查詢表時可以節(jié)約系統(tǒng)CPU(未給出)的處理能力或存貯能力。
目標(biāo)區(qū)域114-118不需要固定。例如，在需要用戶靈巧性的計算機(jī)游戲中，區(qū)域114-118可以代表通過定位目標(biāo)上的光標(biāo)捕捉到的移動目標(biāo)。另外，在給出的例子中，人工輸入器件104包括一個轉(zhuǎn)球光標(biāo)指示器，它的轉(zhuǎn)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，例如鼠標(biāo)或操縱桿也可以應(yīng)用在本發(fā)明中，因為本發(fā)明實現(xiàn)的光標(biāo)捕捉幫助在很大程度上是形態(tài)獨立的。依據(jù)本發(fā)明的光標(biāo)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(jié)合。
圖1中的系統(tǒng)100可能是更大的帶有地區(qū)性的分布工作站的多用戶系統(tǒng)的一部分，每一個包括相應(yīng)的人工輸入器件104和顯示器102。軟件106可以部分或全部在中央服務(wù)器(未標(biāo)出)上運行。通訊網(wǎng)絡(luò)，例如電話網(wǎng)絡(luò)將不同的人工輸入器件和顯示器與服務(wù)器連起來。一些用戶可以操縱目標(biāo)區(qū)域114-118，而另一些用戶正控制著一個或多個光標(biāo)，每一個代表一個直觀訪問虛擬空間的用戶或相應(yīng)的用戶端口。
權(quán)利要求
1.一種信息處理系統(tǒng)，包括—作為使虛擬虛擬空間直觀化的顯示器；—人工輸入器件，與顯示器連接并且?guī)в锌梢苿硬考褂脩艨梢愿鶕?jù)操縱可移動部件的用戶在虛擬空間內(nèi)操作光標(biāo)；其特征在于—系統(tǒng)可以當(dāng)光標(biāo)進(jìn)入虛擬空間的目標(biāo)區(qū)域時，減少將光標(biāo)移動單位距離所需的可移動部件的移動量，使它低于一個預(yù)定水平，并且在光標(biāo)離開這個區(qū)域時，使上述量高于這個水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，為了使光標(biāo)經(jīng)過一段特定距離進(jìn)入并且離開目標(biāo)區(qū)域，可以使可移動部分移動的總量基本上和使光標(biāo)在目標(biāo)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(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，至少可以依據(jù)在區(qū)域中和特定位置相關(guān)的光標(biāo)位置漸進(jìn)地增加或減少作用，以避免明顯的光標(biāo)突然移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，可以運行應(yīng)用軟件，軟件包括可以將可移動部件的移動轉(zhuǎn)化為光標(biāo)的移動的傳送功能，并可以根據(jù)光標(biāo)位置和光標(biāo)移動方向調(diào)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(biāo)在顯示器形象化的虛擬空間中捕捉目標(biāo)區(qū)域，該方法的特征是—當(dāng)光標(biāo)進(jìn)入虛擬空間的目標(biāo)區(qū)域時，使將光標(biāo)移動單位距離所需的可移動部件的移動量降低到一個預(yù)定水平之下；并且—當(dāng)光標(biāo)離開這個區(qū)域時，使移動量高于該水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中使光標(biāo)移動特定距離以進(jìn)入或離開目標(biāo)區(qū)域所需的可移動部件的移動量基本上等于目標(biāo)之間增益水平上使光標(biāo)移動特定距離可移動部件的總移動量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中至少所述減少和增加是漸進(jìn)的，以避免明顯的突然光標(biāo)移動。
全文摘要
信息處理系統(tǒng)中人工輸入器件的移動決定了光標(biāo)在系統(tǒng)顯示上的移動。顯示器將一個虛擬空間，例如，多媒體環(huán)境形象化。顯示器上特定的位置或移動區(qū)域代表了作為光標(biāo)可能目標(biāo)的目標(biāo)區(qū)域。為了建立光標(biāo)的捕捉功能，比起進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域，系統(tǒng)對離開目標(biāo)區(qū)域要求更多的用戶移動，這樣可以提高用戶的目標(biāo)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(yōu)先權(quán)日1995年4月28日
發(fā)明者D·V·基森 申請人:菲利浦電子有限公司