Введение

Предсказательная модель движения человека. Закон Фиттса (часто упоминаемый как закон Фиттса) — это предсказательная модель движения человека, в основном используемая во взаимодействии человека и компьютера и эргономике. Закон предсказывает, что время, необходимое для быстрого перемещения к целевой области, является функцией отношения между расстоянием до цели и шириной этой области. Закон Фиттса используется для моделирования действий, связанных с указанием, будь то физическое касание объекта рукой или пальцем, или виртуальное указание на объект на компьютерном мониторе с помощью указательного устройства. Он был впервые разработан Полом Фиттсом. Было показано, что закон Фиттса применим в различных условиях: с использованием разных конечностей (рук, ног, нижней губы, прицелов, установленных на голове), манипуляторов (устройств ввода), физических сред (включая подводную среду) и для различных групп пользователей (молодых, пожилых, с особыми образовательными потребностями и лиц, находящихся под воздействием наркотических веществ).

Движение

Движение при выполнении одной задачи по закону Фитца можно разделить на две фазы: во время быстрых саккадических движений глаз пользователь не видит. В ходе задачи по закону Фитца пользователь сознательно находит цель и может её видеть, что делает эти два типа взаимодействия несравнимыми.

Модель Уэлфорда: инновации, обусловленные способностью прогнозировать

Вскоре после того, как была предложена исходная модель, была предложена двухфакторная модификация, основанная на предположении, что расстояние до цели и её ширина оказывают раздельное влияние на время движения. Модель Уэлфорда, предложенная в 1968 году, разделила влияние расстояния и ширины цели на отдельные слагаемые и обеспечила более высокую предсказательную силу:

Формула упрощается до формы Шеннона при k = 1. Следовательно, эту модель можно напрямую сравнить с формой Шеннона закона Фиттса, используя F-тест для вложенных моделей. Это сравнение показывает, что форма Шеннона модели Уэлфорда не только точнее предсказывает время движения, но и более устойчива при изменении коэффициента усиления дисплея управления (отношения, например, между движением руки и движением курсора). Таким образом, хотя модель Шеннона немного сложнее и менее интуитивно понятна, она эмпирически является наилучшей моделью для задач виртуального наведения.

Характеристика производительности

Поскольку параметры a и b должны отражать время движения при потенциально широком диапазоне геометрии задач, они могут служить метрикой производительности для конкретного интерфейса. Для этого необходимо разделять вариативность между пользователями и вариативность между интерфейсами. Параметр a обычно положителен и близок к нулю, и иногда его не учитывают при оценке средней производительности, как это было в оригинальном эксперименте Фиттса. Дополнительной проблемой при оценке производительности является учет процента успешных попыток: активный пользователь может достигать меньшего времени движения за счет увеличения числа неудачных попыток попадания в цель. Если эти неудачные попытки не включены в модель, то среднее время движения может быть искусственно занижено.

Временные цели

Закон Фиттса рассматривает только цели, определенные в пространстве. Однако цель может быть определена исключительно по временной оси, что называется временной целью. Мигающая цель или цель, движущаяся к области выбора, являются примерами временных целей. Аналогично пространственным целям, для временных целей также можно определить расстояние до цели (то есть временное расстояние Dt) и ширину цели (то есть временную ширину Wt). Временное расстояние – это время, которое необходимо ждать появления цели. Временная ширина – это короткий промежуток времени от момента появления цели до момента ее исчезновения. Например, для мигающей цели Dt можно рассматривать как период мигания, а Wt – как длительность мигания. Как и в случае с целями в пространстве, чем больше Dt или меньше Wt, тем сложнее выбрать цель. Задача выбора временной цели называется временным наведением. Модель для временного наведения была впервые представлена сообществу специалистов по взаимодействию человека и компьютера в 2016 году. Модель предсказывает вероятность ошибки и эффективность действий человека при временном наведении как функцию временного индекса сложности (IDt).

Последствия для дизайна пользовательского интерфейса

Из последствий закона Фиттса можно вывести несколько руководящих принципов проектирования графических интерфейсов. В своей базовой форме закон Фиттса утверждает, что цели, по которым должен попасть пользователь, должны быть максимально большими. Это обусловлено параметром W. В частности, эффективный размер кнопки должен быть как можно больше, то есть её форма должна быть оптимизирована с учетом направления движения пользователя к цели. Также в макетах следует группировать функции, которые обычно используются вместе. Оптимизация параметра D таким образом позволяет уменьшить время перемещения. Размещение элементов макета по четырем краям экрана создает бесконечно большие цели в одном измерении и, следовательно, обеспечивает идеальные условия. Поскольку курсор всегда останавливается на краю, пользователь может перемещать мышь с максимально возможной скоростью и при этом попадать в цель. Целевая область фактически бесконечно длинна вдоль оси движения. Поэтому это правило называется «правилом бесконечных краев». Примером использования этого правила является MacOS, которая всегда размещает панель меню в верхнем левом углу экрана, а не в окне текущей программы. Этот эффект усиливается в четырех углах экрана. В этих точках два края соприкасаются, образуя теоретически бесконечно большую кнопку. Microsoft Windows (до Windows 11) размещает кнопку «Пуск» в нижнем левом углу, а Microsoft Office 2007 использует верхний левый угол для своего меню «Office». Эти четыре точки иногда называют «волшебными углами». MacOS размещает кнопку закрытия в верхнем левом углу окна программы, а панель меню заполняет волшебный угол другой кнопкой. Интерфейс, позволяющий использовать всплывающие меню вместо фиксированных выпадающих, сокращает время перемещения для параметра D. Пользователь может продолжать взаимодействие непосредственно с текущей позиции мыши, не перемещаясь в другую заданную область. Многие операционные системы используют это при отображении контекстных меню по щелчку правой кнопкой мыши. Поскольку меню начинается точно на пикселе, по которому щелкнул пользователь, этот пиксель называют «магическим» или «основным пикселем». Это сравнивали с радиальными меню. В радиальном меню все элементы находятся на одинаковом расстоянии от основного пикселя. Исследования показывают, что в практических реализациях необходимо учитывать направление движения мыши пользователем. Для правшей выбор самого левого элемента меню был значительно сложнее, чем самого правого. Различий при переходе от верхних функций к нижним и наоборот обнаружено не было.