WO1992001983A1 - Verfahren zur durchführung eines variablen dialogs mit technischen geräten - Google Patents

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    • H04M1/27467—Methods of retrieving data
    • H04M1/27475—Methods of retrieving data using interactive graphical means or pictorial representations

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for handling the dialog of the user with a technical device, for. B. a telecommunications terminal, a navigation system in the motor vehicle or a video recorder, whereby an adaptation of the dialog to the needs of the user (z. B. previous knowledge, practice) is made possible.
  • a technical device for. B. a telecommunications terminal, a navigation system in the motor vehicle or a video recorder, whereby an adaptation of the dialog to the needs of the user (z. B. previous knowledge, practice) is made possible.
  • the dialogue is the mutual exchange of information between the user and a technical device. What is meant here are devices whose range of functions is so extensive and complex that their use poses problems for at least some users.
  • the user friendliness of a technical device is determined by the design of the dialogue between the user and the device.
  • Users of a technical device differ in many ways: previous knowledge, skills, practice, preferences.
  • the same user also has different properties if he interacts with a device at different times, e.g. For example, an experienced user can return to the inexperienced state after a long break.
  • dialog design it is known that inexperienced users need a different form of dialog design than experienced users.
  • Inexperienced users need step-by-step guidance (serial dialog); In addition, they are usually to be taught what the range of functions of the device and the tasks that can be solved look like.
  • Experienced users on the other hand, want quick access to the range of functions they are familiar with (parallel dialog).
  • Menu dialog supplemented with tutorial and help functions, is therefore a suitable form of dialog for inexperienced users, while the experienced dialog can cope better with the function key dialog.
  • Ad is coming.
  • the relevance consists of two components, the a priori importance and the distance evaluation.
  • the additive form of the relevance function is:
  • R (x, y; x 0 , y 0 ) W (x, y) - D (xx 0 , yy 0 ), (1) with R (x r y; x 0 , y 0 ) as the relevance function that indicates the degree of relevance that a point (x, y) has when the current fixation point (x 0 , y 0 ).
  • W (x, y) is the a priori importance of the point (x, y) and D (xx 0 , yy o ) indicates how the importance of the point (x, y) increases with distance from the fixation point (x 0 , y 0 ) decreases.
  • the center of observation is also referred to here in the figurative sense with the fixation point; Likewise, the distance evaluation can take place not only on the basis of geometric, but also on the basis of logical distances. This definition of relevance requires importance and distance assessment only at the ordinal scale level.
  • a threshold k is introduced for the display on an optical display, and only those points are shown for which
  • the distance evaluation D (x, x 0 ) for a given fixation point x 0 results as the distance d (x, x 0 ) between x and x 0 in the tree.
  • the a priori importance rating W (x) is the distance from the root w of the tree structure -d (x, w).
  • the extent k of the information selected from the tree structure can thus be influenced by the threshold k.
  • the scope of the selected information is referred to below - also figuratively - as the field of view. This selection is made as a function of the a priori importance and the distance from the current fixation point.
  • the threshold k there is a second possibility for adapting the information offered by choosing the fixation point.
  • the fish eye organization of the information shows a way of adaptable presentation of information, but there is a lack of methods for adaptable design of the entire dialogue, which in addition to the presentation also includes the input of information by the user.
  • a method is proposed and implementation in a device is specified, thereby making it possible to implement an adaptable dialog with a gradual transition between specialized dialog variants.
  • the basis of this proposal is the "fisheye principle" described above for displaying information.
  • the range of functions of a technical device can be represented as a tree structure. Therefore, the fish eye principle proposed for information display can be used to develop a user-controlled method and a device for adapting the dialog.
  • the user has two degrees of freedom for adaptation: scope of the functions presented and accessible in parallel (extension of the visual field) and position of the current focus of interest (fixation point).
  • the position of the fixation point can be set by presetting to the most frequently occurring area during use. Another type of presetting is the selection of the highest possible value of the threshold k in order to offer only the function to which the fixation point is directed. In this way, the inexperienced user is taken into account, since he only finds a very simple dialog design.
  • the user needs input elements for the fixation point and for the threshold k.
  • Fig. 1 shows the block diagram of the adaptable dialog system.
  • the functions are shown on the Büdschi ⁇ n 1 with the associated touch fields, which can be activated with the touch input 2.
  • the dialog control unit 3 processes the information to be displayed (4) and the input (5). It also controls the exchange of information 6 with the technical device 7.
  • the user specifies the relative size of the field of view by changing the threshold k and thus selects the scope of the range of functions released by the dialog control unit 3 for display.
  • the user has the option of determining the extent of the functions which can be presented and accessed in parallel, in accordance with his wishes. For the inexperienced user, starting at the beginning of the dialog, presetting to frequently required basic functions makes it easier to start using a device. Hiding irrelevant functions depending on their a priori importance and their distance from the current focus of interest simplifies the dialogue. Another advantage of hiding functions is that it creates space on the display for information which gives inexperienced users previously unknown concepts for the use of functions and offers help in their use. The development in the direction of a user with increasing practice is promoted in that the user by gradually increasing the Size of the visual field can include additional functions. The experienced user has the advantage that by choosing a large field of view, he gets optional access to a parallel range of functions.
  • a separate input element can be provided for the selection of the initial fixation point, with which the user can determine a fixation point that he would like to find at the beginning of the use of a device.
  • this requires that the user logs on to the device by name.
  • Fig. 2a shows the dialog tree.
  • the dialing number is adopted externally as a fixed fixation point.
  • the distance assessment is entered in FIG. 2b and the importance assessment in FIG. 2c.
  • Fig. 1d contains the resulting relevance assessment.
  • the implementation of these fisheye representations in an adaptable dialog is shown in FIGS. 3a-c.
  • a prerequisite for the implementation of the adaptable dialog according to the example of FIGS. 3a-c is a flexible display, e.g. B. a screen, and flexible input, e.g. B.
  • the grid fields represent input elements, e.g. B. Touch fields of a touch screen. "Degree of practice" was chosen as the name of the input element for changing the size of the visual field. You can switch between these dialog views with this input element.
  • Another possible implementation of the input are programmable keys, the current assignment of which is displayed on the screen.
  • the fixation point shifts with the selection of functions. A special fixation point can be stored for later reuse of the device by a separate input element, not shown.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines variablen Dialogs mit technischen Geräten, die eine Anzeige und eine Eingabe, z.B. einen Fernsehbildschirm mit Berührtastatur, aufweisen. Erfindungsgemäß soll mittels des Fischaugeprinzips der Dialog realisiert werden, wobei eine Eingabeoperation mittels eines oder mehrerer mehrstufiger Eingabeelemente das Ausmaß bzw. Umfang der parallel dargestellten und zugreifbaren Funktionen mittels eines Schwellwertgebers einstellbar ist.

Description

VERFAHREN ZUR DURCHFÜHRUNG EINES VARIABLEN DIALOGS MIT TECHNISCHEN GERÄTEN,
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwicklung des Dialogs des Benutzers mit einem technischen Gerät, z. B. einem Telekommunikationsendgerät, einem Navigationssystem im Kraftfahrzeug oder einem Videorecorder, wodurch eine Anpassung des Dialogs an Bedürfnisse des Benutzers (z. B. Vorkenntnisse, Übung) er¬ möglicht wird. Als Dialog wird hier der wechselseitige Informationsaustausch zwischen dem Benutzer und einem technischen Gerät bezeichnet. Gemeint sind hier solche Geräte, deren Funktionsspektrum so umfangreich und komplex ist, daß ihre Benutzung zumindest für manche Benutzer Probleme aufwirft.
Stand der Technik
Die Benutzerfreundlichkeit eines technischen Gerätes wird durch die Gestaltung des Dialogs zwischen dem Benutzer und dem Gerät bestimmt. Benutzer eines technischen Gerätes unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht: Vorkenntnisse, Fähigkeiten, Übung, Prä¬ ferenzen. Auch ein und derselbe Benutzer weist unterschiedliche Eigenschaften auf, wenn er zu verschiedenen Zeitpunkten mit einem Gerät interagiert, z. B. kann ein geübter Benut¬ zer nach einer längeren Pause wieder in den Zustand des ungeübten zurückkehren.
Es ist bekannt, daß ungeübte Benutzer eine andere Form der Dialoggestaltung benötigen als geübte. Man weiß femer im Prinzip, wie die Anforderungen an die Dialoggestaltung für die beiden Benutzerklassen lauten. Ungeübte Benutzer benötigen eine schrittweise Füh¬ rung (serieller Dialog); außerdem ist ihnen meist zu vermitteln, wie das Funktionsspektrum des Gerätes und die damit lösbaren Aufgaben aussehen. Geübte Benutzer dagegen wün- ' sehen einen schnellen Zugriff auf das ihnen bekannte Funktionsspektrum (paralleler Dialog). Menüdialog, ergänzt mit Tutor- und Hilfefunktionen, ist daher eine geeignete Dialogform für ungeübte Benutzer, während der geübte mit dem Funktionstastendialog besser zurechtkommt.
Es gibt keine Dialogform, die sowohl den Anforderungen der ungeübten als auch der geübten Benutzer gerecht wird. Daraus folgt, daß der Dialog nicht starr, sondern flexibel zu gestalten ist, indem der Dialog an den Benutzer angepaßt wird. Es sind zwei Möglich¬ keiten zur Anpassung des Dialogs an die B tϊdürfhisse des Benutzers bekannt: adaptierbare und adaptive Dialoge. Beim adaptierbaren Dialog übernimmt es der Benutzer, durch eigt • ne Entscheidungen Einfluß auf die Dialogform zu nehmen, um sie so an seine Bedürfhisse anzupassen. Voreinstellungen des Dialogs, die beim Einschalten des Gerätes wirksam werden ("Defaults"), können unterstützend wirken. Ein bekanntes Verfahren ist das sog. Benutzerprofil, das dem Benutzer erlaubt, z. B. Schriftfont, Schriftgröße, Fensterabmes¬ sungen einzustellen. Dagegen läuft beim adaptiven Dialog diese Anpassung ohne Zutun des Benutzers automatisch ab. Voraussetzung für letztgenannte Anpasssungsform ist, daß im technischen Gerät Wissen über den Benutzer verfügbar ist. Die Gestaltung adaptiver Dialoge ist Gegenstand der Forschung und wird im folgenden nicht betrachtet. Für ein Teilgebiet des Mensch-Maschine-Dialogs, die Darstellung von Information auf einem Bildschirm, hat Fumas 1986 mit der Fischauge-Organisation eine adaptierbare Darstellungsfor vorgeschlagen. Das Ziel der Fischauge-Organisation ist, mit einer ein¬ zigen Darstellungsform ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der Darstellung von loka¬ lem Detail und globalem Kontext auf einem Büdschirm zu finden. In Analogie zu einem extremen Weitwinkelobjektiv ("Fischaugenlinse") liegt im Zentrum der Betrachtung (z. B. um den augenblicklichen Fixationspunkt herum) eine detailreiche Darstellung vor und dennoch wird nicht auf die Abbildung der umliegenden "Welt" verzichtet, indem mit zu¬ nehmendem Abstand vom Zentrum immer weniger Details gezeigt werden.
Zur formalen Beschreibung einer Fischauge-Organisation definiert Furnas 1986 eine
Funktion, welche die Relevanz jedes Elementes einer zweidimensionalen Informations- struktur festlegt. Aufgrund dieser Relevanz wird dann entschieden, ob ein Element zur
Anzeige kommt. Die Relevanz setzt sich zusammen aus zwei Komponenten, der a priori- Wichtigkeits- und der Distanzbewertung. Die additive Form der Relevanzfunktion lautet:
R(x,y;x0,y0) = W(x,y) - D(x-x0,y-y0), (1) mit R(xry;x0,y0) als der Relevanzfunktion, die den Grad der Relevanz angibt, den ein Punkt (x,y) besitzt, wenn der momentane Fixationspunkt (x0,y0) ist. W(x,y) ist die a priori- Wichtigkeit des Punktes (x,y) und D(x-x0,y-yo) gibt an, wie die Wichtigkeit des Punktes (x,y) mit zunehmendem Abstand vom Fixationspunkt (x0,y0) abnimmt. Mit Fixa¬ tionspunkt wird hier das Zentrum der Betrachtung auch im übertragenen Sinne bezeichnet; ebenso kann die Distanzbewertung nicht nur aufgrund geometrischer, sondern auch auf¬ grund logischer Entfernungen erfolgen. Diese Definition der Relevanz erfordert Wichtig¬ keits- und Distanzbewertung nur auf dem Ordinalskalenniveau.
Für die Darstellung auf einer optischen Anzeige wird eine Schwelle k eingeführt, und es werden nur diejenigen Punkte angezeigt, für die
R(x,y;x0,y0) > k (2) ist.
Im folgenden wird das Fischauge-Prinzip anhand einer Baumstruktur erläutert. Bei einer Baumstruktur ergibt sich die Distanzbewertung D(x,x0) bei einem gegebenen Fixations¬ punkt x0 als Abstand d(x,x0) zwischen x und x0 im Baum. Die a priori-Wichtigkeitsbewer- tung W(x) ist der Abstand von der Wurzel w der Baumstruktur -d(x,w). Als Relevanzfunk¬ tion erhält man
R(x;x0) = -d(x,w) - d(x,x0) (3)
Durch Wahl der Schwelle k werden Fischauge-Darstellungen unterschiedlicher Größe er¬ halten. Durch die Schwelle k läßt sich somit der Umfang der aus der Baumstruktur ausge¬ wählten Information beeinflussen. Der Umfang der ausgewählten Information wird im folgenden - auch im übertragenen Sinne - als Gesichtsfeldgröße bezeichnet. Diese Auswahl wird in Abhängigkeit von der a priori-Wichtigkeit und der Distanz vom momentanen Fixa¬ tionspunkt getroffen. Neben der Schwelle k bietet sich eine zweite Möglichkeit zur Anpas¬ sung des Informationsangebotes durch Wahl des Fixationspunktes. Mit der Fischauge-Organisation der Information ist zwar ein Weg zur adaptierbaren Dar¬ stellung von Information aufgezeigt, es fehlt aber an Verfahren zur adaptierbaren Gestal¬ tung des gesamten Dialoges, der neben der Darstellung auch die Eingabe von Information durch den Benutzer umfaßt. Hinzu kommt als weitere wichtige Forderung, daß zwischen den Ausprägungsformen anpaßbarer Dialoge nicht abrupte, sondern gleitende oder wenig¬ stens stufenförmige Übergänge vorhanden sein müssen, damit die allmähliche Verände¬ rung des Benutzers, z. B. vom Zustand des Ungeübten zu dem des Geübten, unterstützt wird.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen und eine Umsetzung in eine Vorrich¬ tung angegeben, wodurch die Realisierung eines adaptierbaren Dialogs mit stufenweisem Übergang zwischen spezialisierten Dialogvarianten ermöglicht wird. Die Basis dieses Vor¬ schlages ist das oben beschriebene "Fischauge-Prinzip" für Darstellung von Information.
Das Funktionsangebot eines technischen Gerätes läßt sich als Baumstruktur darstellen. Daher kann das zur Informationsdarstellung vorgeschlagene Fischauge-Prinzip verwendet werden, um ein vom Benutzer gesteuertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung des Dialogs zu entwickeln. Der Benutzer hat zwei Freiheitsgrade zur Anpassung: Umfang der parallel dargebotenen und zugreifbaren Funktionen (Gesichtsfeldausdehnung) und La¬ ge des momentanen Interessenschwerpunktes (Fixationspunkt). Die Lage des Fixations- punktes kann durch Voreinstellung auf den bei der Benutzung am häufigsten vorkommen¬ den Bereich gelegt werden. Eine weitere Art der Voreinstellung ist die Wahl eines mög¬ lichst hohen Wertes der Schwelle k, um so nur diejenige Funktion anzubieten, auf die der Fixationspunkt gerichtet ist. Auf diese Weise wird dem ungeübten Benutzer Rechnung getragen, da er nur eine sehr einfache Dialoggestaltung vorfindet. Zur späteren Anpassung des Dialogs an seine Bedürf isse benötigt der Benutzer Eingabeelemente für den Fixa¬ tionspunkt und für die Schwelle k.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild des adaptierbaren Dialogsystems. Auf dem Büdschiπn 1 werden die Funktionen mit den zugehörigen Berührfeldern dargestellt, die mit der Berühr¬ eingabe 2 aktiviert werden können. Die Dialogsteuereinheit 3 verarbeitet die darzustellen¬ den (4) und die eingegebenen (5) Informationen. Sie steuert ferner den Informationsaus¬ tausch 6 mit dem technischen Gerät 7. Mit dem Eingabeelement 8 gibt der Benutzer durch Verändern der Schwelle k die relative Größe des Gesichtsfeldes an und wählt damit den Umfang des von der Dialogsteuereinheit 3 zur Darstellung freigegebenen Funktionsange¬ botes.
Vorteile der Erfindung
Der Benutzer hat die Möglichkeit, seinen Wünschen entsprechend das Ausmaß der parallel dargebotenen und zugreifbaren Funktionen zu bestimmen. Für den ungeübten Benutzer ergibt sich zunächst bei Beginn des Dialogs durch Voreinstellung auf häufig benötigte Grundfunktionen ein erleichterter Einstieg in die Benutzung eines Gerätes. Durch Aus¬ blendung nicht relevanter Funktionen in Abhängigkeit von deren a priori-Wichtigkeit und deren Abstand vom momentanen Interessenschwerpunkt ergibt sich eine Vereinfachung des Dialogs. Ein weiterer Vorteil des Ausblendens von Funktionen besteht darin, daß damit Platz auf der Anzeige für Informationen geschaffen wird, die dem ungeübten Benutzer ihm bisher unbekannte Konzepte für die Benutzung von Funktionen vermitteln und ihm Hilfe bei ihrer Benutzung bieten. Die Entwicklung in Richtung eines Benutzers mit zunehmen¬ der Übung wird dadurch gefördert, daß der Benutzer durch schrittweises Erhöhen der Größe des Gesichtsfeldes zusätzliche Funktionen einbeziehen kann. Der geübte Benutzer hat den Vorteil, daß er durch Wahl eines großen Gesichtsfeldes einen wahlfreien Zugriff auf ein paralleles Funktionsangebot erhält. Andererseits kann er bei Verlust der Übung wieder von der Verengung und von der schrittweisen Erweiterung des Gesichtsfeldes Gebrauch machen. Ein gesondertes Eingabeelement kann zur Auswahl des anfänglichen Fixationspunktes vorgesehen werden, mit dem der Benutzer einen Fixationspunkt bestim¬ men kann, den er zu Beginn der Benutzung eines Gerätes vorfinden möchte. Dazu ist es allerdings notwendig, daß der Benutzer sich namentlich bei dem Gerät anmeldet.
Ausführungsbeispiel
Als Ausführungsbeispiel wird im folgenden der Dialog mit einem Telefon betrachtet. Fig. 2a gibt den Dialogbaum wieder. Als fester Fixationspunkt wird im weiteren die Nummem- wahl extern angenommen. In Fig. 2b ist die Distanzbewertung und in Fig. 2c die Wichtig¬ keitsbewertung eingetragen. Fig. ld enthält die daraus resultierende Relevanzbewertung. Die durch Wahl der Schwellen k = -6, -8, -10 sich ergebenden Fischauge-Darstellungen sind in Fig. 2e-g wiedergegeben. Die Umsetzung dieser Fischauge-Darstellungen in einen adaptierbaren Dialog zeigen Fig. 3a-c. Voraussetzungen für die Realisierung des adaptier¬ baren Dialogs gemäß dem Beispiel von Fig. 3a-c sind eine flexible Anzeige, z. B. ein Bildschirm, und eine flexible Eingabe, z. B. eine Berühreingabe. Die gerasterten Felder stellen Eingabeelemente dar, z. B. Berührfelder eines Berührbildschirmes. Als Bezeich¬ nung des Eingabeelementes für die Veränderung der Größe des Gesichtsfeldes wurde "Übungsgrad" gewählt. Die Umschaltung zwischen diesen Dialog-Ansichten erfolgt mit diesem Eingabeelement. Eine weitere Realisierungsmöglichkeit der Eingabe sind program¬ mierbare Tasten, deren momentane Belegung auf dem Büdschirm angezeigt wird. Der Fixationspunkt verlagert sich mit dem Anwählen von Funktionen. Die Abspeicherung ei¬ nes speziellen Fixationspunktes für spätere Wiederbenutzung des Gerätes kann durch ein separates, nicht abgebildetes Eingabeelement erfolgen.
Literatur
Furnas, G.W.:
Generalized Fisheye Views.
Human Factors in Computing Systems - EI, Proc. of the CHI '86 Conference, Boston, MA,
USA, April 13-17, 1986, 16-23.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1) Verfahren zur Durchführung eines variablen Dialogs mit technischen Geräten, die eine Anzeige und eine Eingabe mittels Eingabeelemente aufweisen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
daß durch eine Eingabeoperation mittels eines oder meh¬ rerer mehrstufiger Eingabeelemente das Ausmaß der paral¬ lel dargestellten und zugreifbaren Funktionen mittels eines Schwellwertgebers einstellbar ist,
und daß diese parallel angebotenen Funktionen nach der Formel R(x,y;xo,yo) = W(x,y) - D(x-xo,y-yo) von der gewünschten Information oder Funktion des tech¬ nischen Gerätes abhängen.
mit R = Relevanzfunktion xo'vJo = Koordinaten des Fixationspunktes = Wichtigkeit am Punkt (x,y)
D = Abnahme der Wichtigkeit 2) Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
daß als Anzeige ein Bildschirm und als Eingabe ein Be¬ rührschirm verwendet werden.
3) Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
daß als Anzeige ein Bildschirm und als Eingabe pro¬ grammierbare Tasten verwendet werden.
4) Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der Benutzer mit einem mehrstufigen Eingabeelement die Ausdehnung des Gesichtsfeldes und damit den Umfang des parallel dargebotenen Funktionsumfanges auswählen kann.
5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der Benutzer mit einem Eingabeelement den Fixa¬ tionspunkt bestimmen kann, den er zu Beginn der Wie¬ derbenutzung des Gerätes vorfinden möchte.
6) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 - 5 mit einem Bildschirm und Eingabeein¬ richtung,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
daß eine Dialogsteuereinheit 3 vorgesehen ist, die die auf dem Bildschirm darzustellenden und die auf der Bild¬ schirmeingabe 2 oder einer Tastatur eingegebenen Infor¬ mationen 5 verarbeitet und den Informationsaustausch mit dem technischen Gerät 7 steuert
und ein Eingabeelement 8 vorgesehen ist, das über einen Schwellwertgeber die Durchführung des Dialogs dem Um¬ fang nach steuert.
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