CN1164899A - 用户移动的捕捉中的动态目标增益 - Google Patents

Abstract

信息处理系统中人工输入器件的移动决定了光标在系统显示上的移动。显示器将一个虚拟空间，例如，多媒体环境形象化。显示器上特定的位置或移动区域代表了作为光标可能目标的目标区域。为了建立光标的捕捉功能，比起进入目标区域，系统对离开目标区域要求更多的用户移动，这样可以提高用户的目标获取性能。

Description

用户移动的捕捉中的动态目标增益

发明领域

本发明涉及到信息处理系统，包括作为使虚拟空间形象化的显示器，并包括一个人工输入器件，它被连接在显示器上，并有一个可移动部件，可以使用户根据控制可移动部件在虚拟空间内操纵光标。本发明还涉及到使用户在虚拟空间内操纵光标的方法。

技术背景

与信息处理系统，例如PC的交互中广泛采用的方法包括使用适当的人工输入器件，在显示屏上操纵光标或其他显示标志。众所周知的人工输入器件是鼠标、转球光标指示器、操纵杆。通常，光标可以在选项菜单中选择特定的项，画图或移动，这些都在显示器上表示的虚拟空间中进行。用户必须操纵输入器件把光标放入目标区域或在目标区域内操纵光标，然后显示器向用户提供视觉反馈。

用户界面上目标获取性能依赖于捕捉过程的反馈实现，即光标捕捉目标区域，反馈到用户。光标捕捉可以用显示的目标区域中的光标移动量表示，称为“D”，相应的可控制人工输入器件的移动量，称为“C”。比率称为D/C增益。换句话说，D/C增益是系统的显示输出和控制输入的比。可参考更多的背景信息，例如“显示/控制增益是优化界面的有用特性吗？”(Is Display/Control Gain a UsefulMetric for Optimizing an interface？)L. Arnaut，以及J.Greenstein，人类要素(Human Factors)32(6)，1990 12月，P651-663页。

考虑到从给定的起始点到目标区域中心的移动，D/C增益的特征在于以下四个部分：显示幅度，显示目标宽度，控制幅度和控制目标宽度。显示幅度是表示光标可访问的全部显示区域的量或代表从光标起始位置移动的距离的量。显示目标宽度代表了目标区域内光标位置的范围。控制幅度代表了控制输入的移动范围或是控制器件从其起始位置到在目标区域中放置显示光标位置的距离。控制目标宽度代表了相应于目标内光标位置的控制输入位置的范围。

采用上述定义，我们可以确定两个增益水平。第一种增益水平对应于显示幅度和控制幅度之间的比率。这个比率称为“目标之间增益水平”，并且量化了目标区域之间的移动。第二种增益水平对应于显示目标宽度和控制目标宽度间的比率。被称为“目标增益水平”，并量化了目标区域内的移动。

以上引用的Arnant和Greenstein讨论了很多试验以检验目标获取性能和增益之间的关系。结果表明增益并不能充分解释性能。另外，如果优化控制-显示关系仅仅集中在增益上也是有问题的。

另一种获得目标的困难程度的度量方法，例如通过移动时间度量，由Fitt定律给出。根据这条定律，假定目标距离是常数，控制目标宽度增加时移动时间减少。在公式中，Fitt定律是

               移动时间＝a+b log(ac/t)其中，a和b是经验参数，“c”是控制幅度，“t”是控制目标宽度。表达式log(2c/t)通常称为移动困难程度的系数。

然而，Fitt定律预言了移动任务的总体移动时间，其中控制和显示是完全集成的，不象在鼠标或转球式控制系统中是分离的。更具体地，Fitt定律应用于这类过程，其中控制幅度和显示幅度是等同的，即其中目标之间增益等于单位量，象一只手中抓着一个物体。在控制目标宽度和显示目标宽度是物理分离特性的情况下，可以想象，对应于显示目标宽度，更大的控制目标宽度会导致更长的移动时间，只是因为进入和离开目标区域要求的时间增加了。

发明目的

以上讨论的常规方法既不能充分解释目标获取性能，也不能为人工输入器件优化移动时间特性提供基础。特别是，本发明的目的是减少移动时间，并且提供一种比常规光标操作系统对用户更友好的系统。发明概述

为此，本发明提供了导言部分中说明的系统，其特点在于，当光标进入虚拟空间中预先说明的区域时，系统降低了光标移动单位距离所需的可移动部件的移动量，使其低于预先说明的水平，并且当光标离开这个区域时，使移动量增加到该水平以上。

发明者认识到，在这个方法中动态地改变移动力，可以有效捕捉光标，这样离开目标区域比进入目标区域要求更多的用户移动。换句话说，到达目标中心比离开目标中心要求更长的控制移动。这类目标增益被称为“动态目标增益”，注意到上述引用的参考中，与此相反，在每个单独测试中增益是一个固定的量。

优选地，系统可以使为进入或离开目标区域将光标移动特定距离所需的可移动部件的全部移动量基本上等于在目标之间增益水平上使光标移动特定距离所需的移动部件的全部移动量。这样，动态目标增益捕捉用户的移动而不需要额外的移动力。例如，向目标中心移动的增益基本上是目标之间增益水平的两倍，并且从中心移开的增益基本上是目标之间增益的一半。

优选地，减少和增加可移动器件的移动量是渐进的，并且依赖于到目标区域中特定区域例如目标区域中心点的距离，这样以避免任何突然的光标移动。

控制不同移动作用的特性优选地由软件(应用软件)实现，并且可以很简单地嵌入，例如控制系统显示的软件接口。例如，假设软件实现传送功能，将人工输入器件的可移动部件的移动和光标在显示器上的移动联系起来。当光标在用户移动的控制下，进入或离开虚拟空间的目标区域时，产生了影响实现传送功能的调整的指示。这种调整可以通过例如传送功能的适当的比例因子实现。

本发明特别，但并不排外地，适用于优化用户交互性的多媒体应用。

由于本发明可以相当简单地植入已有的信息系统，本发明还涉及到一种方法，在显示器形象化的虚拟空间中可以使用户在与显示器相连的人工输入器件的可移动部件控制下用光标捕捉目标区域。根据本发明，本方法的特点在于当光标虚拟空间的目标区域时，使将光标移动单位距离所需的可移动部件的移动量降低到预先定义的水平之下；当光标离开这个区域时，使移动量提高到预先定义的水平之上。优选的，增加和降低的实现是渐进的，以避免突然的光标移动。

附图说明

以下参照附图给出的例子对本发明进行更详细的说明，其中：

图1是依据本发明的系统的功能图。

详细实施方案

图1是本发明中信息处理系统100的功能图。系统100包括作为虚拟空间形象化的显示器102，以及人工输入器件104。器件104通过应用软件106和显示器102功能连接，并有一个可移动部件108，使用户110可以依据操纵可移动部件的用户110在虚拟空间内操纵光标112。在说明的实例中，人工输入器件104包括一个转球光标指示器，它的可转动的小球扮演了可移动部件108的角色。根据本发明，系统100可以在光标112进入虚拟空间中任意一个目标区域114、116或118时减少将光标在显示器上移动一个单位距离所需的可移动部件108的移动量，使它低于预先说明的水平，并且在光标112离开相应的目标区域114-118之一时，增加移动量使之高于该水平。

例如，动态目标增益如下建立。应用软件106功能上包括一个位置比较器120可以连续确定光标112的位置在任一目标区域114-118之内还是之外。软件106进一步在功能上包括移动比较器122，以确定光标112在对应的目标区域114-118之一时光标112的移动是朝向还是远离任一目标区域114-118的中心。软件106还包括传送功能124，可以把可移动部件108的移动转化成相应的光标112在显示器102上的移动。假定传送功能124在它的输入增加时，输出也增加。如果光标112的位置在任一目标区域114-118的范围内，则传送功能124通过比较器120和122进行调整，以减少使光标112在显示器102上移动单位距离所需的可移动部件108的移动量。这可以通过增大传送功能124的输入或输出比例实现，这样较少的用户移动可以产生较大的光标移动。如果光标112的位置在任一目标区域114-118内，并且从区域中心移开，比较器120和122将调整传送功能124增加光标在显示器102上移动单位距离所需的可移动部件108的移动量。这可以通过降低传送功能124的输入和输出比例实现。这样用户移动产生较少的光标移动。

增加或减小光标移动单位距离所需的用户移动量最好是渐进的，这样可以避免突然地光标移动。当光标112在目标区域114-118的范围内时，这可以依据光标112到任一目标区域114-118中心的距离通过增加或减小传送功能的比例实现。术语“渐进”可以象理解用户110感觉一样，应用到光标112的移动中。使用两个或多个不同的比例因子时，这种变化依然是逐步的，这样，在传递功能124和它的大比例或小比例方案作为系统存贮器(未给出)查询表时可以节约系统CPU(未给出)的处理能力或存贮能力。

目标区域114-118不需要固定。例如，在需要用户灵巧性的计算机游戏中，区域114-118可以代表通过定位目标上的光标捕捉到的移动目标。另外，在给出的例子中，人工输入器件104包括一个转球光标指示器，它的转动球扮演了可移动部分108的角色。很明显，其他类型的输入器件，例如鼠标或操纵杆也可以应用在本发明中，因为本发明实现的光标捕捉帮助在很大程度上是形态独立的。依据本发明的光标捕捉，可以通过特定的人工输入器件，例如在欧洲专利申请0 489 469中所说明的器件，与给用户的触觉反馈相结合。

图1中的系统100可能是更大的带有地区性的分布工作站的多用户系统的一部分，每一个包括相应的人工输入器件104和显示器102。软件106可以部分或全部在中央服务器(未标出)上运行。通讯网络，例如电话网络将不同的人工输入器件和显示器与服务器连起来。一些用户可以操纵目标区域114-118，而另一些用户正控制着一个或多个光标，每一个代表一个直观访问虚拟空间的用户或相应的用户端口。

Claims (7)

1.一种信息处理系统，包括：

—作为使虚拟虚拟空间直观化的显示器；

—人工输入器件，与显示器连接并且带有可移动部件，使用户可以根据操纵可移动部件的用户在虚拟空间内操作光标；

其特征在于

—系统可以当光标进入虚拟空间的目标区域时，减少将光标移动单位距离所需的可移动部件的移动量，使它低于一个预定水平，并且在光标离开这个区域时，使上述量高于这个水平。

2.根据权利要求1的系统，为了使光标经过一段特定距离进入并且离开目标区域，可以使可移动部分移动的总量基本上和使光标在目标之间增益水平上移动特定距离所需的可移动部件的总移动量相等。

3.根据权利要求1或2的系统，至少可以依据在区域中和特定位置相关的光标位置渐进地增加或减少作用，以避免明显的光标突然移动。

4.根据权利要求1的系统，可以运行应用软件，软件包括可以将可移动部件的移动转化为光标的移动的传送功能，并可以根据光标位置和光标移动方向调整传送功能。

5.一种方法，可以使用户在和显示器相连的人工输入器件上的可移动部件控制下用光标在显示器形象化的虚拟空间中捕捉目标区域，该方法的特征是：

—当光标进入虚拟空间的目标区域时，使将光标移动单位距离所需的可移动部件的移动量降低到一个预定水平之下；并且

—当光标离开这个区域时，使移动量高于该水平。

6.根据权利要求5的方法，其中使光标移动特定距离以进入或离开目标区域所需的可移动部件的移动量基本上等于目标之间增益水平上使光标移动特定距离可移动部件的总移动量。

7.根据权利要求5的方法，其中至少所述减少和增加是渐进的，以避免明显的突然光标移动。