CN1064557A - 三维图形接口 - Google Patents

Abstract

图形描述计算机操作的方法，包括借助三维抽象 来描述任务功能方面及通过改变该抽象在时间上的 显现来描述计算机的操作。窗口显示比例缩减形式 的文件以指出这些文件已打开但未激活。沿显示的 边缘提供三维抽象的线性阵列，某些抽象隐示可访问 的功能而不对应于任何特定应用程序，其它抽象隐示 一组应用程序。用三维抽象隐示文件柜。显示包括 隐示计算机所仿真装置的控制的多个抽象。由背景 上包围隐示数据传输的抽象的框架来描述输送器；交 替增辉框架相对侧、顺序增辉不同框架，及使清晰图 象与非清晰图象间的抽象逐渐消失形成数据传输的 可见表示。

Description

本发明涉及计算机用户与正在计算机上执行的一个或多个程序之间的接口。更准确地说，本发明涉及表现内聚的三维外部特性并为正在计算机上执行的任务提供更逼真易懂的视图的图形接口。

要在计算机上执行一程序，用户输入与要执行的具体程序相关的命令是必不可少的。经常运行某程序的用户特别熟悉该程序的命令，所以无需涉及文件编制或由程序本身提示确定合适命令就可输入命令。然而，随着个人计算机的广泛普及和为之编写的软件的大量增加，许多用户不能完全熟悉他们希望运行的各种程序所有必须的命令和协议。结果，很多程序用“用户友善”形式编写，从而用户可以知道该程序能够执行的功能，并由在用户计算机图象屏幕上出现的菜单和/或符号提示选择合适的命令。当用户选择有待执行的某一具体功能时，在该功能范围内用户可用的若干选择的显著以多种可能形式中的一种出现在屏幕上。当从显著的任选项中选出一具体项时，可能提示用户进一步选择，以便可按照用户的要求执行该功能。

作为进一步简化用户对程序的理解和使用的目的，有些程序使用桌面形象隐示法作为用户和程序间的接口。在这种形象隐示法中，正在执行每个程序以及该程序内正在执行的每个任务的相关信息显示在通常称为“窗口”的屏幕预选区上，屏上的各种窗口和桌面上许多张纸相似。当前正执行的程序或当前正执行程序中的任务所属的窗口通常都是在屏上叠盖其它窗口时出现，就象将和当前任务有关的纸张或文件放置在和其它活动任务有关的桌面上的纸张或文件的顶上一样。这种在视屏上给用户提供信息的方法可使用户聚集具体窗口中出现的当前任务，又兼顾到屏上其它窗口可见部分所表示的被执行的其它任务。

使用形象隐示法大大加强了用户对程序执行中多个正在进行的任务的管理能力，最好能提供可进一步提高用户在这方面能力的图形接口的改进形式。更准确地说，过去所用的形象隐示法本质上大部是二维的。换言之，与各程序及任务相关的窗口可置于视屏宽度、高度允许范围内的任何地方。如果一次出现许多窗口，就会和桌面上有许多纸张相似，屏幕会开始出现混乱。例如，形形色色的多任务软件可使两个或多个应用程序同时在一台计算机上运行。如果每个应用程序有许多与之相关的独立窗口，视屏就会迅速充满很多窗口的许多部分。

在现实世界环境里，当大量的纸或文件开始堆积在一张桌子上时，它们常常被一个接一个地堆放起来以维持有序。但在二维桌面形象隐示法中将窗口一个接一个叠放时，用户除了最顶上窗口就什么也看不到了。因此，最好在形象隐示法中有深度、高度及宽度的效果，为用户工作时提供更逼真、更容易管理的表示方法。这方面进一步需要的是，为隐示法中所用每个元件提供物理属性，从而在用户选择和操作各元件以控制程序运行时，提供给用户更逼真的反馈。

按照本发明，在显示图形元件时使用一种综合方法，以便为用户提供增强的可视性并增加信息的清晰度。对用于为用户提供信息的每个元件给出特征深度及高度和宽度，从而对构成接口的整个形象隐示表现为内聚的三维视图。本发明的一方面是，每个图形元件如窗口边界，图符或方框至少可用三种色调来表示。元件体用主色或基色表示。元件的一边或最好相邻的两条边（对矩形元件）用较亮色度调增辉，而相对的边或邻接的几条边用较暗色调暗化。这种方法使得每个元件显得好象凸出于或凹入于背景表面，这取决于所选对应边为增辉还是暗化。

本发明又一方面是，这种方法也可用于元件内所示符号的专用特性以及元件本身边界。这样，一个图符内所表示物体的图象显得凸出于或凹入于基面，从而产生了三维效果。在本方法的进一步应用中，将诸如方框的元件适当增辉和暗化以提供在窗口内有质量的实体外观，一般包含在这种方框内的部件例如选择按钮或棒把被增辉和暗化使之显得如安装在该实体上的物体。

在本发明的另一方面，使用阴影产生在深度方向相互间隔的多窗口效果。为进一步加强逼真效果，根据叠加堆积物体的拓扑，画出其阴影边缘轮廓线。为保证阴影不会抹去下层的窗口，可将阴影做成透明的，使得用户可以确定阴影下层的窗口内容。

本发明的其它特征便于用户识别活动任务或伴随对其它打开的但当前不活动的那些对话的理解的对话。这些特征包括增辉活动窗口，除去来自非活动窗口的当前不作用部分。为使用户能够在表示非活动对话的类似文件之间进行辨别，可用比例缩减形式的非活动对话来表示文件，并且这些文件出现在专用于文件的屏上窗口或特定单元中。可用彩色增强用户对从一个工作环境到另一工作环境的转变的理解。

为使用户更易于回想存储在计算机中的所有文件（包括那些未打开的），可提供形成各种不同类形文件箱的形象隐示法的可见定位文件空间。这些文件箱对用户来讲更易于识别并比常规原文文件簿更易于访问，从而使用户可确定和检索在计算机中的文件。为了保持屏幕的区域尽可能不发生混乱，对应减少文件的窗口和文件空间可在有选择地从视图中除去并按需要检索的活动画板上。

在本发明的另一方面，在显著屏上的窗口内模拟各种硬件操作和软件功能以便于用户理解计算机执行的操作。例如，在计算机模拟诸如放像机或电视机一类设备工作时沿窗口的一条边界显示该设备硬件的控制板。为控制硬件的这种模拟操作，用户访问诸如按钮的控制板元件的形成更为逼真和常见的控制类型。

另外按照本发明的技术来图形模拟软件功能。通过表示来自发送计算机屏幕的数据的图符的逐渐消失以及接收计算机屏幕上类似图符的逐渐显现描述两计算机之间数据的传递。该形象隐示法通过模拟图符离开发送计算机用户而去向接收计算机用户的运动进一步增强，例如通过顺序强化屏幕上图符周围所嵌套框架之间的空间。

以下参考附图说明的实施例和具体实例作出了对这些和其它特征以及本发明如何获得易于理解的三维的外部特性的形象隐示法的进一步说明。

图1A-1C说明了图符的传统二维表示与本发明所用的三维方法的不同，

图1D是图1A所示的类似的三维图符的放大的视图，详细说明图符边缘的增辉和暗化;

图2是根据本发明原理所作的包含各组成部分的一个窗口的说明;

图2A是图2所说明的对话方框板的部分放大视图;

图3是含有多个窗口的显示屏的说明;

图4是含有好几个窗口的图象显示的另一表示法，说明阴影的用途;

图5是含有多个窗口的屏幕的另一种描述法，说明了壁板的用途;

图6描绘出含有图符控制板的屏幕;

图7描绘出含有文件空间窗口的屏幕;

图8描绘出具有壁板和在活动画面上出现的文件空间窗口的显示屏，并利用定点透视形成深度效果;

图9是类似于图8的视图，其活动画面移出视图之外，并进一步说明了定点透视的应用;

图10是模拟在计算机上仿真的机器的控制的图象重放窗口的视图;

图11是模拟从计算机到远程单元传送数据的输送器的视图;

图12是传输操作期间输送器内图符图象的视图;以及

图13是说明实现本发明的系统的体系结构的方框图。

如上所述，本发明的层次概念就是用易于理解的三维图形方法在屏幕上描述元件，使用户得到整个可视图象具有深度感、图象内各物体有体积和质量的效果。为便于理解本发明，将参照Microsoft公司所售的诸如Microsoft WindowsM_T的常规开窗程序的某些特征来描述该概念。实现作为本发明基础的概念并不影响开窗程序的功能性，因此本文中对该程序的这些方面不作详细描述。反之，本发明的讨论将集中于本发明提供的图形特征和可视效果。

过去就已经知道，在图形显示的各单独元件上使用下垂阴影（drop  shadow）从而在这些具体元件上得到三维特性。基本上来说，一个下垂阴影由沿着物体如图符的右边和底边出现的黑色不透明线组成。这种黑线有固定宽度，通常为一或二象素宽。即使在选择的物体上使用下垂阴影，但屏幕上出现的整个图象本质上仍然仅是二维的。相反，通过图象中所显示的所有单元上三维成象效果的综合应用，本发明的图形接口提供一种有逼真三维效果的内聚的外部特性。

本发明范围内所用的成象效果首先可参考在显示接口出现的单独部件进行解释。在所说明的实施例中，用来说明这些作用的具体部件为图符。图1A，1B和1C分别表示文件袋、计算器和时钟的图符图象。这些根据本发明的一个方面所产生的图符的三维图象表示在每个图的顶部，而它们的传统二维图符描叙则在各图底部。

参考图1A，元件体10，即文件袋的图符可用基色或主色显示在视屏上。除了用于元件体10上的主色之外，使用主色的较亮颜色12和较暗颜色14指出元件边界，使得能产生一种三维效果。对图1A、1B和1C描述的每个元件，用较亮色12指出元件的上边和左边，而用比基色暗的色14指出相对的边，即下边和右边。用这种布局产生了一种三维效果，就好象来自虚设光源的光正从用户左肩上射向该元件。如果需要，也可能只增辉和暗化图符的两个相对的边而不是所有四条边。例如，顶边增辉，底边暗化，而两侧的边用主色定义。在此例中，光线似乎从用户上方某处直接射来。

在本发明以下的整个叙述中，术语“色”（color）在一般意义下解释为在单色监视器上显示的视频图象以及在所谓的能显示具有红、绿和蓝分量的图象的彩色监示器上显示的视频图象。这样，文中引用的“较亮”和“较暗”色不仅涉及颜色不同的色彩或色调，而且涉及单色的不同的灰度值。

用图1D更清晰地说明在部件相对边使用的增辉和暗化，其包含类似于图1A所示图符的放大视图。该图符和图1A所示的略有不同，它有一个外部边界或框架13。该外部框架也可用主色表示，而它的边在15处适当增辉，在17处适当暗化，在一定程序上使之与图符本身主体各边的增辉和暗化一致。

使用较亮和较暗色不仅可用于部件本身边界，也可指出部件内显示的任何物体或符号的独立性征。这样，参考图1A，文件袋18各层的顶边和左边被较亮色增辉了，而其底边和右边被较暗色暗化了。这样，文件袋本身显得如一个高出由图符体10限定的表面的三维物体。

通常，利用三种色来得到三维效果，即基色，较亮增辉色和较暗化色。在本发明的最佳实施方案中，增辉色大约比基色亮35-45%，最好亮40%，较暗色也比基色暗35-45%，最好暗40%。如果有必要，也可使用一种以上的基色。例如，用于增辉和暗化文件袋18的边的色可不同于指出图符本身边界的色。

在图1A描述的文件袋图符中，图符边界的所有上部、左边和独立的文件袋特征被增辉，而每个特征的下部和右边被暗化，以产生元件突出的效果。参考图1B，对计算器体20和它的每个按键22使用类似的方法，以再次产生计算器高出图符表面且按键从该实体向上突出的效果。但是，计算器显示屏24采用相反的设置，以产生凹入实体20内的效果。更准确地说，显示屏的上边和左面边界用较暗色暗化，而用较亮色增辉下面和右面边界。相似的方法被用于图1C的时钟图符中，时钟的上、左边被暗化而下、右边被增辉，从而产生时钟的面26凹入图符表面的效果。根据前述虚构光源的位置使用一致的方法增辉和暗化整个图象。

图2说明这些成象技术用于形成综合性的三维效果的总屏幕显示的方式。该图描绘了可能涉及字处理系统的单个窗口30。窗口30含有与用户能打开的不同文件相关的文件袋32，和用户可用以构造文件格式的对话框34的描述。

如在开窗系统中所常见的，窗口30的边界用框架35定义。根据本发明的原理，构成框架的独立元件被增辉和暗化，就象前图的描述。这样框架每一细长构件36的上边和左边被增辉，而这些构件的下边和右边被暗化。如果该框架带有角单元38，例如用来帮助测定视屏窗口的大小，则这些单元的边类似地增辉和暗化。

除了细长构件36外，窗口的顶部设置有控制菜单方框40，标题段42和各种可变大小的框44。用户以常规方式使用这些单元能够调用和窗口有关的基本功能的菜单，例如，移动视频显示中窗口位置或改变屏上窗口大小或将窗口图符化。再者，把增辉和暗化用于每一个部件以保持显示结构的三维的外部特性。类似地，在每个单元内说明的符号如控制菜单框40上的空格段和可变大小的框44上的箭头也被增辉和暗化，以产生所说明结构的非平面拓扑效果。

当视屏上有多个窗口时，向用户指出当前活动窗口常常是有帮助的。在本发明的范围内，该目的可通过沿活动窗口的单元36、38、40、42以及44改变色彩或暗化来实现。这使得活动窗口更为突出，从而使用户更易于识别。

为进一步便于识别多个窗口中的活动窗口，如图3所示，可将窗口的边界内的用户工作空间增辉。由此，可使其它窗口的工作空间区域31暗化，这样活动窗口的工作空间33是该屏幕的最亮部分从而易于识别。该方法使用户的注意力聚集在活动文件上，而不在会分心的屏上其它特征上。

进一步沿这些行可除去当前无用的非活动窗口的部件以消除可能的分心。例如，当一窗口为非活动的时，其菜单条不能用于执行任何功能。因此，可将它从显示屏删除，如图3中左边两个窗口所示。用这种方法，可使用于显示有用信息的屏幕部分为最大。

用于加强对工作空间的识别的其它特征是建立沿工作空间两边缘的暗的阴影效果35，例如底部和右部边缘。该效果使得工作空间如同放置在窗口框架上的平面，因而类似于放在书写板或类似物顶上的一张纸。若有必要，通常用于移动该窗口内的内容的上卷条37可组合在阴影35内。如图3所示，上卷条的宽度通常相当窄，因为用户仅需知道它的存在。但是，当光标（未示出）靠近该上卷条时，该上卷条的宽度增加使用户更易于抓住它并按要求移动它。再者，该特征使工作空间区域最大，有利于描述当前未使用的功能部分。

根据本发明的另一方面，对话框34（图2）对用户表示出有质量和体积的物理结构。为此，框34的本体用主色表示，而它的边被适当地增辉或暗化以产生该框表示画板45的效果。如果需要，该画板可带有标题段46以援助在窗口30范围内移动它。该标题段的边在某种程度可以与画板本身增辉和暗化一致的方式增辉和暗化。

在图2说明的对话框的具体实例中含有三个分别涉及页面文本位置、行间空间和字符属性的主体。通过对子画板48适当增辉和暗化产生凸出于框所定义的主画板45的表面，从而将画板内这些主体分开。每个子画板48含有主题有关的选择表和在每个表上的可供用户选择的合适的选择部件，如果在任选项中只有一种选择，如例所示，在左上方的关于页面文本位置的子画板，其选择部件包含相互排斥的操作机构如无线电按钮50。在该画板中，上部的两个无线电按钮描绘为凸出于子画板表面，而最下部按钮采用相反类型的增辉和暗化，产生其凹进子画板表面的效果。换言之，最下部按钮似乎已被用户按了进去，指出用户选择了“右对齐”选项。更可取的是增辉和暗化的这种反相随用户作出选择而出现，例如，敲一下“Enter”键或触一下鼠标器按钮。这种效果使用户有一种他正在与一动态单元打交道的印象，例如，通过图形的变化，物理地移动按钮。

如在一具体主题区内，可选择多个选项，选择部件说明为检查按钮52，如菜单34上另两子画板所示。同样，这些未被选择的检查按钮52描绘为凸出于子画极表面，当用户选择了相关选项，检查按钮52描绘为凹进子画板表面，以提供动态反馈。

当一按钮描绘为凹下时，该铵钮的主要部分保持相同颜色，如最下面的无线电按钮50所示。另一方面，按钮中央可被反相，如将它画暗，如与“下划线”选项相关的检查按钮52所示。

除了子画板，主画板45也包括三个可由用户选择或按下的凸出按钮54，分别表示用户在确认选择之前是否想接受由凹下选择部件所说明的格式选项，取消这些选项或请求有关选项的额外帮助。

如由图2的说明所见，每个独立部件及画板的增辉和暗化产生了对话框包含一个分开的有质量的集成结构而不是画在一张纸上的一串东西的总体效果。图2A包含对话框画板45的放大部分与图2所示的子画板48，较清楚地说明增辉与暗化的用法。该图也说明用两种以上颜色增辉和暗化的方法。参考每一个无线电按钮，可见增辉边由亮色49和非常亮色51表示。类似地，暗化边用暗色53和非常暗色55表示。更为可取的是，极亮色51和极暗色55在相对边上。

除了独立部件和集成结构，用表现图象有总体深度效果的方法还可在视屏上用来表示多个窗口，用以完成本质上真正三维的效果。可对各单独窗口使用阴影和适当暗化来实现本方法。图4说明有6个窗口且窗口上绘有许多种图符的视屏的一部分的例子。和习惯做法一样，活动窗口即用户正在其中工作的窗口，可以表示为覆盖其它所有窗口的最顶部窗口64。如需要，其它这些窗口可按它们使用的次序，顺序显示在活动窗口之下，即下一个最近使用的窗口66立即出现在活动窗口64之下，次最近使用的窗口68会立即出现在窗口66之下，依此类推。

为加强深度方向窗口彼此隔开的效果，用色彩的连续渐暗阴影表示各个窗口的工作空间区。参考图4，活动窗口64的工作空间区70如前所示用最亮色例如白色表示。下一个最下面的窗口66的工作空间区72颜色稍暗些，而其它窗口的工作空间区以深度方向渐渐变暗。举例来说，每个连续窗口的工作空间区比它直接上面的窗口的工作空间区要暗10%。另一方面，每个连接窗口工作空间区变暗的量，取决于所显示窗口的个数，这样邻接窗口暗度之差随窗口数增加而减少。

为进一步增强深度的效果，窗口的大小，包括基所有部件特性和其中所含信息，可以按比例做小些，即越靠显示的背后窗口越小。图4所示窗口73是窗口尺寸按比例减少以产生窗口置于显示图象内的非常深处的效果的一个实例。

也可给每个窗口加上阴影以说明与其下面其它结构的位移。阴影的位置要与加到独立结构上的增辉和暗化一致。这样，在所附图说明的实例中，阴影处于相关窗口的右面和底部。阴影的宽度随窗口变化而不同，以产生窗口随深度变化而彼此不同的效果。进一步，阴影的边不能和常规下垂阴影所做的那样表示成直线，而应根据投影结构的拓扑形成轮廓线，以进一步加强这些结构有三维特征的效果。

例如，参考活动窗口64投射的阴影74的右边，可以看到其顶部是用相当直的线76确定的，而阴影的边是在窗口68的平坦工作空间区上。在窗口68框架的底部，阴影74的边在78处凹向左边，以指出该框架凸出于窗口工作空间区的表面。类似地，框架下面阴影74的边在80处进一步向右扩伸，以指出下一后续窗口的工作空间区置于距离活动窗口64较深处。

实际上，通过产生附加窗口来模拟阴影，这些附加窗口按照阴影的所需色彩具有完全均匀的色彩。为使阴影不过多抹去部分视屏，最好将阴影做成透明的，例如，阴影可做成可透视的窗口，用中等灰度值或色调来表示使得用户可以看到下面元件的增辉和暗化。这种颜色大约比投射阴影暗40%，这样即使上面投有阴影用户很容易查明下面窗口的内容。当窗口移动时，阴影的边按照窗口移过的下面结构的拓扑而动态移动。

阴影的使用不局限于窗口，如图2所示，对话框的画板和菜单画板也可投射阴影，以进一步加强它们是与窗口工作空间区分离的物理结构的效果。再者，根据下面任何物体的位置形成阴影的边的轮廓，如图2中图符81所示，以加强显示图象的深度效果。

除了前述归因于用户接口的综合三维效果的特征以外，可利用其它方法帮助用户理解和识别屏幕上所含的信息。一个这样的方法涉及图符的使用。在常规开窗程序中，运行的每个应用程序具有其自身的文件图符。在许多情况下，用于指定文件的图符趋于相似，并在某些情况下为相同。例如，如果用户正运行一个电子空白表格程序，建立在该程序内的两个不同工作图表可用当用户完成每个工作图表并进行到另一个时产生的相同图符来使它们相似。当用户希望检索一个图符化的工作图表时，他不可能说出哪个图符属于哪个工作图表。因此，当光标位于图符上时他必须例如通过轻敲鼠标上的按钮访问一个图符。这个动作导致图符的标题出现在屏上，由此用户能够判定该图符是否属于感兴趣的工作图表。然而，若用户在一个周期时间内未看见工作图表，则不能记住它的标题，即如果它们是由其它人所设立的，在这种情况下，当前用户不知道该标题所具有的含义。

按照本发明的一个方面，标准化的图符不用于应用程序。代这以，当用户退出该窗口并发出命令使文件最小时建立比例缩减形式的窗口内容。参照图5，各种比例缩减形式的文件出现在特定窗口82中，其标明为壁板。该布局在屏上形成有序的小区域，其中可保留多个文件直到再次需要它们。尽管文件的比例缩减形式可能是无法阅读的，它们能被用户所识别。该方法利用到人在视觉基础上瞬时将物品分门别类的能力。因此，通过使用含有比例缩减形式窗口的壁板，用户可比要求他阅读图符标题时要快得多地找到诸如组成图表一类的文件。

存在用易于利用图符的个人计算机执行的某些类型的基本功能。例如，这些功能中的有一些包括邮件、电话簿、时间管理和日历、地址文件等。这些功能中的每一个（有时称之为“台面附属物”“desktop accessories”)可用具有与功能相关的符号的图符84、86表示，如图6所示。为了为用户提供对每种功能的容易和熟悉的访问，不管用户正在进行的工作如何，图符最好总是可访问的。按照本发明的一个方面，将它们放置在可见显示范围内的固定位置并以固定次序设置，这样用户熟悉它们的位置并可容易地访问它们。在图6抽示实例中，属于标准功能的所有图符以预定次序置于沿显示屏底部的行中，形成类似机车中控制板的形象隐示法。具体地说，可用在控制板上的功能对用户来讲总是出现在固定单元上，而不管出现在屏幕主要部分上的视图如何。当用户选择一个图符时，例如邮件图符84，则产生邮件窗口或菜单。该窗口或菜单为用户提供选择与邮件操作有关的各种任务的装置，例如阅读新信件，将信件送给另一个人，或访问并阅读老的邮政文件。当用户完成与信件有关的操作时，该窗口消失，图符84重新出现在屏幕底部的控制板上。

如图6所示，属于标准功能的图符出现在控制板的左半边。控制板的右部实质上是类似的，但含有满足用户特定需求的功能。在控制板的该部分内，用户可将其它应用程序组合到各抽屉88中。具有相关功能的应用程序可组合在单个抽屉中。例如，一个抽屉可标为“台面公开”并包括诸如轮廓图、文本处理机、绘图程序、扫描器接口及页面配置程序的应用程序。实质上，控制板上的各种抽屉成为组合有关功能的工作空间，这类似于现实生活中按照各种有关的样板来组合所有物的情况。通过访问具体抽屉88建立形象隐示，其中该抽屉被拉出控制板并显示在该抽屉内所含各种应用程序的图符。

可用于方便计算机的使用的另一形象隐示法从属于文件区。按照各种文件和与每天的实际经历无甚相似的文件结构将信息存储在计算机内。结果，许多计算机用户难于将这些文件及其编排概念化。按照本发明的特征，可使文件结构更为直观，概念上更具立体感。由此，如图7所示，在背景窗口90中形成视觉定位文件空间。用书架和抽屉形成该空间，以便利用人的更大潜力在空间上和可视性地存储物体时而非仅用名称时记起物体的位置。

在文件空间90内，可显示不同类型的文件箱。例如，这些箱可以是不同大小和形状的抽屉92、笔记簿94以及诸如滑动槽、图象盘、书本等的其它存储介质。当打开具体抽屉或笔记簿或访问其它类型的存储介质时，建立形状表示被访问物体的明显特征的窗口96。例如，代表已打开的抽屉的窗口100说明设置在用户可识别的具体层次中的多个文件夹层102。当访问这些夹层之一时，产生一具有标记98的新窗口96，说明夹层的外部特征。

如前所述，最好使当前未使用的功能相关信息的显示为最少，从而使主工作空间的可用区域为最大。但是，对诸如文件空间90和壁板82的功能上相关的显示来讲，用户应连续提供对它们的快速访问。由此，这两个窗口可在总是保持打开但并非总是在屏幕的背景上的活动画板上形成。图8示出具有主工作空间窗口104和两个分别与壁板82和文件空间90有关的活动面板的显示屏。当用户未要求访问由后面这些窗口形成的功能时，它们可移动到左边，以有效地将它们隐藏在屏幕的左边。所得到的显示如图9所示，其中仅主工作空间窗口104是可见的。两个移动画板由显示在屏左边缘窄带110上的一对符号106和108表示。通过选择这些符号中的每个符号用户可使适当的功能窗口移向右边，从而变为可见的，以访问其中所含有的文件。

再参见图8，其中示出了壁板82的又一方面。具体来说，该壁板分为上部和下部。上部112可含有核心功能的缩减表示，所述核心功能在其适用性上是普遍的。例如，这些功能中的某一些包含所列出的当天应做的事情、提醒应参加的会议等等。在该天内这些功能保持显示在该板的上部，而不考虑用户正操作的具体工作空间。

在壁板的下半部114中，所出现的缩减文件与当前活动的具体工作空间相关。因此，如果用户改变工作空间，例如从一个窗口进行到另一窗口，在壁板下部114中出现的文件将按照新工作空间变化。这样，例如当用户从字处理程序进行到电子表格程序时。在壁板下部114上出现的条目将从在字处理系统内所建立的文件变化到属于电子表格程序的当前建立的工作图表。

类似的概念也可应用于文件空间。具体而言，当用户从一个工作空间变化到另一工作空间时，文件空间的结构可变化，以反映与不同类型工作空间有关的各种存储需要。

在许多情况下将计算机用于仿真其它类型机器的功能。例如，动画可存储在计算机的存储器中并显示在显示屏上以提供图象活动，这类似于在播放录象机上的录象带。在这样的工作期间，如图10所示可在显示屏上形成模拟录象机上控制的窗口。参照该图，存储的动画显示在由标准窗口118所形成的工作空间116内。在该窗口的底部，显示出常规盒式录象机的控制面板。该控制面板包括相应于由这种录象机所提供的典型功能、例如放、快进、倒带等的按钮120。通过单个地访问这些按钮，例如借助于鼠标，用户可令工作空间116内所显示的动画以与在盒式录象机上放录象带相同的方式动作。

可在计算机内仿真的其它类型硬件类似地具有模拟这种硬件上出现的控制板的伴随窗口。例如，若计算机用于仿真一台电视机，可在适当窗口的底部或侧面表示电视机的正常控制。

除了模拟硬件元件之外，本发明提供描述计算机正在执行的软件功能的动态隐示法。这种功能之一是在第一计算机与诸如远离第一计算机的第二计算机的远程单元之间的数据传送。用于表示该功能的形象隐示法称之为输送器。

如图11所示，本发明描述数据传送的方法包含显示出显示屏上相对背景125（图11中用对角线表明）的框架123，框架123包围屏幕的数据传送区127;通过以比背影相对更亮的色彩显示框架123的部分129而使该部分增辉，并通过以比背景相对更暗的色彩显示相对增辉部分129的框架123的部分131而使它为阴影;以及在数据传送区127中至少显示有待在计算机与远程单元之间传输的数据的图符表示的图象133的部分。该图符最好类似于诸如纸张等的文件。整个图象最好在传送区内，但如果有必要该图象的一部分分可超出传送区。

用图符图象133表示的数据传输通过在相对清晰图象（如图11所示）与相对不明显图象135（如图12所示）之间改变图象而加以描述。当图象在几秒时间间隔内变为不清晰时，可见效果为图象逐渐消失，在一最佳实施例中当数据从用户传送到远程单元时图象完全消失。当图象变得更清晰时，可见效果为图象具体化，在一最佳实施例中显示屏开始根本没有图符图象，在几秒周期内该图象逐渐具体化直到它形成鲜明的图符图象，从而表明从远程单元接收到数据。这样，从一个计算机到另一个计算机的数据传送由表示发送计算机屏幕上数据之图符的逐渐消失和接收计算机屏幕上类似图符的逐渐显现而加以描述。

当用户希望启动从计算机到远程单元的数据传输时，用户将表示数据的图符图象放置在数据传送区127中，例如用鼠标或其它指示器将它牵引在那里。自然，依赖于该计算机的工作方式，文件可根据适当的键盘命令放置在传送区中。

当图符已放置在传送区中以后，例如响应用户发出的适当的传输命令，传输开始进行，图象逐渐变得不清晰，当数据已传输时其最好完全消失。如果用户正在接收数据，图符图象逐渐在传送区出现以表示正在接收数据。按需要用户将该图符移出传送区以将数据放置在该计算机的本地文件中或作其它应用。

以软件通过在构成完整、清晰图象的一组象素中增加或删除象素实现使图象更清晰或更不明显。

在一最佳实施例中，通过不仅显示框架123而且显示多个顺序具有较大尺寸的框架、例如除框架123以外的框架137和框架129来描述数据传输。除最大框架以外的各框架嵌套在下一较大尺寸的框架之内。因此框架123嵌套在下一较大框架137内，接着框架137嵌套在最大框架139之内。在这些框架之间的空间中可看见背景部分;具体而言，在框架123与137之间可看见背景部分141，在框架137与139之间可看见背景部分143。通过以比背景相对更亮的色彩显示各框架的部分而使其增辉，具体来讲框架137和139的部分145和147即是这样增辉的。类似地，分别相对增辉部分145和147的部分149和151借助于比背景相对更暗的色彩暗化。将这些框架定位使它们的增辉部分互邻以及它们的暗化部分也彼此相邻。

框架之间的空间最好通过例如改变色彩而顺序加重，以传达传送区中数据传输的方向。例如，为直观描述从计算机到远程单元的传输，顺序加重过程从两个最大框架之间的空间143进行到两个最小框架之间的空间141，由此模拟远离用户的运动。若有必要最大框架之外的背景以及传送区中的背景可包括在该顺序加重过程中，例如首先加重最大框架周围的背景，然后是空间143，接着是空间141，最后是传送区中的背景。反之，为直观描述从远程单元的接收，顺序加重过程从两个最小框架之间的空间进行到两个最大框架之间的空间，从而模拟接近用户的运动。

实现本发明前述原理的系统功能框图如图13所示。该系统和传统窗口系统122，例如由麻省理工学院（MIT）开发和供给的X  WINDOWSYSTEM（X窗口系统），协同运行。基本上说，窗口系统由一组图形子程序组成，这些子程序使应用程序产生并操纵通信区，例如，视频终端84屏幕上的窗口。这些子程序包含于窗口库126中。当应用程序128需将信息置于屏幕上时，它向窗口系统122请求产生一个窗口。从窗口库中调用适当子程序，和应用程序中数据一起，通过经由计算机操作系统访问显示设备的显示服务程序130，在屏幕上显示必要的图形。

本系统配有窗口管理程序132和用户接口库134。用户接口库134含有用于产生与应用程序具体特性有关的部分的子程序。这样，例如，当应用程序136请求一窗口来显示一对话框或菜单时，就要从用户接口库调用合适的子程序来以常规方式产生对话框画板和画板上的按钮的图象。

窗口管理程序132保证产生对整个显示来说被认为更一般的而不是应用程序专用的图形效果。这些效果包括单独窗口框架的增辉和暗化，图符的增辉和暗化以及阴影的产生。还有，这些效果由存贮于窗口管理程序本身或分开的用户接口库138中的子程序产生。

在运行中，窗口管理程序提供从属于响应用户键入的非应用程序专用的命令产生所有三维效果的信息。为此，窗口管理程序在最初设入运行时，请求窗口系统告知对显示图象有影响的那些事件，例如，鼠标按钮的激励。一旦这种事件发生，窗口系统就通过显示服务程序130告知窗口管理程序。响应时，窗口管理程序检查具体事件并确定是否对它所控制的显示的任何部分有影响。例如，系统菜单按钮的激活。如果这样，窗口管理程序采用相适应的动作，例如调用用户接口子程序反置按钮的增辉和暗化以指出已被按下。另一方面，如果事件不是窗口管理程序所控制的，那么显示服务程序就将该事件传到为之服务的应用程序。

本领域的普通技术人员会看出本发明可体现于其它具体形式而不脱离其精神和基本特性。所以这里公开的实施方案完全是说明性的而不是限定性的。本发明的范围由所附权利要求书指出而非前面的描述，其中含义和等价范围内出现的所有变化都包括在权利要求书中。

Claims (15)

1、在一种提供多个窗口表示(64、66、68)类型的计算机图像显示中，所述窗与该计算机执行的任务有关，一种以图形方式描述计算机操作以在用户与计算机之间提供可视接口的方法，其特征在于该方法含有以下步骤：

借助于隐示该功能方面的三维抽象(84、86、88)描述任务的功能方面，以及

通过在时间上改变该抽象的显现来描述计算机的操作。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：

对功能方面的描述包含产生隐示其中打开文件部分为可见的工作空间的三维抽象（33），以及

对操作的描述包含：提供用于显示非活动文件的窗口（82），显示比例缩减形式的工作区域抽象及所述窗口中的文件，以及从任何其它可见窗口除去文件的任何显示，由此指出已打开供使用但当前不活动的任何文件。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于进一步包含以下步骤：使用户有选择地在不需要对非活动文件进行访问时从显示屏除去非活动文件窗口而在要求对非活动文件进行访问时检索非活动文件窗口。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于：除去非活动文件窗口的过程包含使窗口逐渐移动到显示屏边界（35）的部分（110）的后面。

5、如权利要求2所述的方法，其特征在于：对操作的描述包含：将隐示与活动工作空间相关的文件的任何抽象组成为非活动文件窗口（82）第一部分（114），以及按照从一个活动工作空间到另一个活动工作空间的任何变化改变第一部分中抽象的显示，从而使在任何给定时间第一部分中所显示的抽象与后来为活动的工作空间相关联。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于：

对功能方面的描述包含：产生沿图像显示边缘的三维抽象（84、86、88）的线性阵列，具有各自隐示一可访问的功能而与计算机执行的任何具体应用程序无关的多个抽象（84、86）的阵列第一部分，以及具有各自隐示一组应用程序的多个抽象（88）的阵列第二部分，以及

对操作的描述包含扩展阵列第二部分的抽象，以提供各与该组合中一个应用程序相关联的多种选择，从而用户可通过选择阵列第一部分中的抽象访问该抽象隐示的功能，用户还可通过首先扩展阵列第二部分中的抽象然后选出所得到的选择之一访问该抽象隐示的组合中的应用程序。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于：通过直观模拟含有各指出一个选择的多个抽象的抽屉的打开描述对抽象的扩展。

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于：对功能方面的描述包含产生隐示具有文件箱（92、94）的文件柜（90）和其它物体的三维抽象和隐示存储在这些箱中的物体的多个三维抽象。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于：对操作的描述包含根据用户对物体的选择显示具有隐示柜（90）中物体（92，102）的三维特征的窗口（100，96），从而隐示从该柜中除去实物并为使用而打开实物。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于：一个任务包含仿真一个装置，对功能方面的描述包含显示隐示对被仿真装置的控制的多个抽象（120），以及描述操作包含按照用户选择的各种所显示的控制程序操纵与仿真相关的显示。

11、如权利要求1所述的方法，其特征在于：

对功能方面的描述包含显示相对背景（125）的框架（123），将暗示在计算机与远程单元间传输的数据的抽象（133）置于该框架中，以及

对操作的描述包含以暗示计算机与远程单元间数据传输的方式时间上改变框架的显示和数据抽象。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于：对显示的改变包含改变相对清晰图象（133）与相对不清晰图象（135）之间的数据抽象，以表示数据的具体化和非具体化。

13、如权利要求11所述的方法，其特征在于：对显示的改变包含通过以比背景相对更亮的色彩显示增辉的部分（129）而交替地增辉框架的第一和第二部分，并通过以比背景相对更暗的色彩显示它而暗化框架相对增辉部分的部分（131），以表示数据的运动。

14、如权利要求11所述的方法，其特征在于：

对功能方面的描述包含显示依次为更大尺寸的多个框架（137，139），除了最大的框架以外，各框架嵌套在下一较大尺寸的框架之内，以及

对操作的描述包含：顺序地增辉依次从最大框架到最小框架的部分，从相对清晰图象到相对非清晰的图象改变数据抽象，以模拟远离用户的运动，从而表示出从用户到远程单元的信息传输。

15、如权利要求11所述的方法，其特征在于：

对功能方面的描述包含显示依次为更大尺寸的多个框架（137，139），除了最大的框架以外，各框架嵌套在下一较大尺寸的框架之内，以及

对操作的描述包含：顺序地增辉依次从最大框呆到最小框架的部分，从相对清晰图象到相对非清晰的图象改变数据抽象，以模拟接近用户的运动，从而表示出从远程单元的信息接收。

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