13 - Princípy grafických užívateľských rozhraní

•  je souhrn způsobů, jakými lidé (uživatelé) ovlivňují chování strojů, zařízení, počítačových programů či komplexních systémů
• Uživatelské rozhraní počítače zpracovává:
  1. vstupy od uživatele, kterými se prostředí ovládá
  2. výstupy, které prezentují výsledky uživatelových vstupů
• Typy rozhraní:
  • grafické uživatelské rozhraní – nejrozšířenější rozhraní pro desktop
  • textové uživatelské rozhraní – s menu, tlačítky, ovládání klávesnicí a myší
  • příkazový řádek – příkazy se zadávají zápisem pomocí klávesnice
  • braillský řádek – zařízení pro převod textu do slepeckého písma
  • …

• Obraz - vysoká priepustnosť, „náhodný prístup“, len smer počítač → človek
• Zvuk - nižšia priepustnosť, „sériový prístup“, neodvádza pozornosť zraku, dôležitá upozorňovacia funkcia (keď som v kancelárii tak poplach počujem, ale keby mi len začala blikať nejaká kontrolka tak si to nemusím všimnúť), komunikácia oboma smermi
• Hmat - v súčastnosti používaný na komunikáciu človek → počítač (ale existujú výnimky - zariadenia pre slepých, herné zariadenia)
• čuch, chuť - v súčastnosti nepoužiteľné
• elektrické signály - voperovať niečo do človeka a komunikovať priamo pomocou signálov - momentálne experimentálne, ale spoločensky neprijateľné

• tlačiareň - vyrába trvalé kópie dokumentov z počítača
• displej - „obyčajné displeje“ - statický obsah, napr. zobrazí dialógový box, môžme tam písať, ale kým niečo nepíšeme tak sa nič nedeje
• videosystém - zariadenia, ktoré zobrazia minimálne 6 obrazov za sekundu v dostatočnom rozlíšení (napr. prehrávané video) - typicky PC
• systém virtuálnej reality - sú schopné generovať niekoľko obrazov za sekundu z popisu scény a zobraziť ich - väčšina moderných PC
• systémy na získavanie a spracovanie obrazu

• záznam zvuku - pomocou vzorkovania, rôzna kvalita systémov
• reprodukcia zvuku - reprodukujú zvuk zaznamenanými
• rozpoznávanie reči - rozpoznajú význam zvuku a reči - zatiaľ technicky nezvládnuté
• generovanie zvuku - dokážu generovať zvuk, môžu byť špecializované (hudba, reč)

• klávesnica - najobvyklejšie zariadenie na predávanie informácie človekom do počítača
• myš - zariadenie na grafickú komunikáciu v 2D súradniciach
• zariadenia pre záznam kresby a rozpoznávanie - touchpad, touchscreen, multitouch display

• textovo priamo - tradičná a veľmi neefektívna cesta (napíšeme program v ktorom sú priamo natvrdo zakódované prvky UI)
• textovo rámcovo - používa sa dosť výnimočne (Tcl/Tk), len popíšeme čo má rozhranie obsahovať, ale nie presné rozmiestnenie prvkov - výhodou je, že funguje na všetkých platformách, nevýhodou je, že nevieme ako presne to rozhranie bude vyzerať (keď potrebujeme vedieť počet pixelov)
• WYSIWYG - naklikáme si UI pomocou nejakých prefabrikovaných prvkov, nevýhodou je, že bude s najväčšou pravdepodobnosťou fungovať len na 1 platforme (nedá sa preniesť 1:1, lebo na inej platforme by to vyzeralo divno)

• program obvykle nerobí nič, až keď mu príde udalosť od užívateľa tak vykoná nejakú akciu (napr. vypíše písmeno do textového poľa)
• príklad - zadávanie textu do boxu, použije sa konečný automat
• Implementácia miestom v programe:
  • stále cyklíme kým nedostaneme užívateľský vstup a potom vykonáme akciu (skok pomocou goto)
  • výhody - je to jednoduché a prirodzené (pre programátora)
  • nevýhody - ťažko modifikovateľné, ťažko rozšíriteľné

• Implementácia stavovou premennou:
• switch podľa aktuálneho stavu (stav editovaného riadku) a v každej case „vetve“ ďalší switch podľa stlačenej klávesy
• výhody - lepšie modifikovateľné, ľahko rozšíriteľné
• nevýhody - zložitejší automat
• na základe tohto prístupu fungujú udalosťami riadené systémy - existuje nejaký centrálny „zberač“, ktorý zachytáva všetky vstupy a posiela ich príslušným oknám/aplikáciám, arbiter rozhoduje aký podprogram sa má zavolať (obvykle podľa polohy kurzora - napr. keď klikneme na X pre zavretie okna…)

• technicky sa to rieši pomocou posielania správ - hlavný arbiter dostane po stlačení klávesy správu o udalosti, zistí aké okno má focus a tomu tú správu pošle (správy sú spracovávané na základe okien, každé okno musí byť schopné prijať správu)
• štruktúra správy:
  • int Msg - typ správy (čo to je za správu - stlačenie klávesy, pohyb myši, užívateľsky definované správy…)
  • int Window - okno, pre ktoré je správa určená (každé okno má svoje jednoznačné číslo)
  • int Param1 - parameter správy (závislé na type správy - napr. ASCII kód klávesy, súradnica pohybu myši…)
  • int Param2 - parameter správy
• v praxi - každé okno musí mať nejakú funkciu (v C napr. exportovanú funkciu), ktorá slúži na obsluhu prichádzajúcej správy, potom OS zavolá túto funkciu
• v OO jazykoch - je nejaká metóda HandleAll(), ale tá len volá iné metódy, ktoré obsluhujú samotné správy, takže stačí preťažiť metódu na obsluhu konkrétnej správy, nie ručne písať obsluhu každej jednej správy
  • príklad:

    class Window
    {
      virtual void HandleAll(Message)
      {
        switch(Message.Msg)
        {
          ...
        }
      }
      virtual void OnButton(...);
      virtual void OnMouse(...);
      virtual void OnTimer(...);
      ...
    }										 
    
    class MyWindow: public Window
    {
      void OnButton(...);
      ...
    }

• programy s resource - samostatný návrh GUI, súbor “.rc“, ten sa preloží (vznikne súbor “.res“) a následne zlinkuje so zdrojovým súborom, názvy jednotlivých prvkov rozhrania sú definované v hlavičkovom súbore
• čísla správ:
  • globálne - preddefinované (nedajú sa meniť, sú ich tisíce)
  • užívateľské lokálne - WM_USER+konštanta - dajú sa používať interne v rámci programu
  • užívateľské globálne - platné v rámci sedenia vo Windows, vo všetkých aplikáciách majú rovnaké číslo
• okná:
  • WindowRect - oblasť celého okna
  • ClientRect - oblasť do ktorej sa kreslí
  • stav, súradnice, titulky, ikony, okraje, typ
• device context:
  • kreslenie obsahu okien
  • abstraktná kresliaca oblasť, ktorá má rozmery a atribúty (napr. aktuálny typ čiary)
  • nie je totožný s oknom (je väčší, umožňuje kresliť na displej ale aj na tlačiareň)
  • aktuálne zobrazený obsah okna nie je vo Windows uchovávaný
  • každé okno musí byť kedykoľvek schopné vykresliť svoj obsah (na základe správy WM_PAINT)
  • obmedzenie obsahu vykresľovania na to, čo je vidieť je automatické a nedá sa moc ovplyvniť (skryté časti okna sa neprekresľujú)
  • dá sa aktívne obmedziť vykresľovanie na viditeľnú oblasť, ak sa to v programe oplatí (funkcia GetUpdateRect())
  • Windows grafický subsystém uchováva informáciu o tom, ktorá časť ktorých okien je správne vykreslená, oblasť sa stane neplatnou napr. „odkrytím“, vtedy pošle Windows správu WM_PAINT aplikácii, keď to chce aplikácia tak zavolá funkciu InvalidateRect()