Historia rozwoju interfejsów użytkownika w systemach komputerowych i elektronicznych to opowieść pełna zwrotów akcji – od wprowadzenia kart perforowanych, poprzez pierwsze klawiatury i myszki, aż do dotykowych ekranów i sterowania gestem, kolejne przełomowe rozwiązania zmieniały kierunek rozwoju branży UI i gwarantowały błyskawiczne uzyskanie przewagi rynkowej.
Rozwój nowych technologii w dalszym ciągu wywiera presję na projektantach oraz inżynierach UI, pchając ich w kierunku poszukiwania kolejnych kamieni milowych. W tekście przyjrzymy się zarówno ogólnym trendom we współczesnym UI/UX, jak i rozwiązaniom oraz technologiom szczególnie interesującym z punktu widzenia konstruktorów systemów embedded. Omówimy również ograniczenia i specyficzne wymagania związane z implementacją UI w tego typu systemach.
Rola i znaczenie specjalistów UI/UX
Wraz z rozwojem branży UI, skutkującym coraz większą liczbą dostępnych rozwiązań, rośnie też rola i znaczenie specjalistów UI/UX, potrafiących sprawnie poruszać się po tym złożonym obszarze. Podstawowym zadaniem projektantów interfejsu użytkownika wciąż pozostaje dbanie o komfort użytkownika i czuwanie nad tym, by interakcja z systemem była możliwie intuicyjna oraz ergonomiczna.
Jednym z kluczowych wyzwań jest zrozumienie zachowań oraz preferencji użytkowników w kontekście nowych rozwiązań technologicznych i związanych z tym zmian interfejsu. Dzięki badaniom doświadczeń użytkowników, zbieraniu informacji zwrotnych i analizie danych, projektanci UX mogą zidentyfikować najskuteczniejsze sposoby integracji nowoczesnych technologii z interfejsami użytkownika, maksymalizując ich użyteczność.
Podczas projektowania interfejsu użytkownika, szczególnie w przypadku korzystania z nowych technologii, należy uwzględnić również potrzebę nauczenia użytkowników sposobu korzystania z nowych lub nieznanych im mechanizmów, np. poprzez opracowanie odpowiednich materiałów szkoleniowych.
Rozszerzona oraz wirtualna rzeczywistość (AR/VR)
Rzeczywistość rozszerzona (Augmented Reality, AR) oraz rzeczywistość wirtualna (Virtual Reality, VR) stanowią unikalne narzędzie w projektowaniu interfejsów użytkownika. Ostatnie osiągnięcia sprzętowe w tym zakresie pokazują zarówno potencjał, jak i pułapki związane z odbiorem tej technologii przez użytkowników. Projektanci chcący efektywnie korzystać z tej technologii muszą w umiejętny sposób uwzględniać i integrować elementy, takie jak świadomość przestrzenna, rozpoznawanie gestów oraz płynne łączenie elementów wirtualnych i fizycznych, aby dostarczyć użytkownikowi prawdziwie immersyjne doświadczenie korzystania z systemu.
Panuje powszechne przekonanie, że AR i VR posiadają spory potencjał do rozwoju i wraz z biegiem czasu coraz częściej stanowić będą element interesu użytkownika w coraz większej liczbie systemów i aplikacji.
Sterowanie za pomocą gestów
Interfejsy użytkownika oparte na gestach, spopularyzowane m.in. przez filmy z gatunku science fiction, od dawna pobudzają wyobraźnię projektantów i technologów. Perspektywa sterowania doświadczeniami cyfrowymi za pomocą intuicyjnych ruchów rąk i ciała jest niewątpliwie kusząca. Z drugiej strony, praktyczna implementacja tego typu rozwiązań wciąż stanowi duże wyzwanie ze względu na ograniczenia technologiczne.
Jednym z głównych problemów tego typu systemów jest ich brak dokładności i precyzji w porównaniu do bardziej tradycyjnych metod wprowadzania danych, takich jak przyciski czy ekrany dotykowe. Gesty mogą być niejednoznaczne, a system musi nieustannie filtrować niezamierzone ruchy i zakłócenia, co prowadzi do wyższej podatności na błędy oraz może wywoływać frustrację użytkowników. W dodatku interfejsy oparte na gestach wymagają z reguły większych zasobów obliczeniowych do przetwarzania i interpretowania działań użytkownika, co może negatywnie wpłynąć na wydajność i czas reakcji systemu, jak również prowadzić do wzrostu kosztów.
Kolejnym problemem są fizyczne wymagania stawiane użytkownikom. Długotrwałe korzystanie z interfejsów opartych na gestach może prowadzić do zmęczenia, szczególnie gdy gesty wymagają unoszenia rąk lub wykonywania powtarzających się ruchów. Może to ograniczyć praktyczne zastosowanie tych interfejsów w systemach przeznaczonych do długotrwałego użytkowania.
Sterowanie za pomocą gestów negatywnie wpływa również na dostępność systemu. Interfejsy tego typu mogą nie być w pełni dostępne dla osób o ograniczonej sprawności ruchowej. Projektanci muszą starannie ocenić, czy rozpoznawanie gestów poprawia dostępność, czy też stwarza dodatkowe bariery dla niektórych grup użytkowników.
Pomimo tych wyzwań, potencjał interfejsów opartych na gestach pozostaje dość atrakcyjny, szczególnie w dziedzinach takich jak gry, rozrywka i doświadczenia immersyjne. W miarę rozwoju tej technologii na rynku pojawiają się coraz bardziej zaawansowane i responsywne systemy, które łagodzą negatywne skutki ograniczeń technologicznych. Niemniej jednak decyzja o wykorzystaniu mechanizmów opartych na sterowaniu gestami w projektowanym interfejsie użytkownika powinna zostać poprzedzona staranną analizą, podczas której należy rozważyć wszystkie argumenty za i przeciw, a także upewnić się, że proponowana zmiana poprawi, a nie utrudni, doświadczenie użytkownika.
UI w systemach embedded
W systemach wbudowanych doświadczenie użytkownika (UX) jest kluczowe dla zapewnienia użyteczności, bezpieczeństwa i niezawodności, szczególnie w systemach krytycznych, takich jak np. elektronika medyczna. Dobrze zaprojektowany UX minimalizuje czas potrzebny do nauki obsługi produktu, redukuje liczbę błędów popełnianych przez użytkowników i znacząco poprawia ich zadowolenie. Dodatkowo pozwala zapewnić zgodność z różnego rodzaju zewnętrznymi regulacjami, redukuje koszty wsparcia technicznego oraz wyróżnia produkt na rynku. Prawidłowy UX jest kluczowy dla osiągnięcia sukcesu rynkowego, ponieważ czyni system bardziej przyjaznym dla użytkownika. Prawidłowo zaprojektowany UI/UX systemu embedded powinien posiadać następujące cechy:
- Użyteczność. Dobrze przemyślany interfejs minimalizuje błędy i ułatwia korzystanie z systemu. Stanowi podpowiedź oraz wsparcie dla użytkownika – powinien redukować ryzyko popełnienia błędu, a jeśli już do tego dojdzie, musi być w stanie wykryć taką sytuację i wystosować odpowiedni komunikat.
- Dostępność. Należy upewnić się, że wszyscy użytkownicy mogą skutecznie wchodzić w interakcje z systemem – w tym celu podczas projektowania systemu konieczne jest uwzględnienie różnych potrzeb i zdolności jego potencjalnych użytkowników.
- Efektywność. Interfejs powinien umożliwiać użytkownikowi realizację jego celów i zamierzeń w możliwie płynny i szybki sposób, maksymalizując produktywność pracy z systemem.
Wyróżniającą cechą systemów embedded jest ich wysoka zależność od dostępnych zasobów sprzętowych. Dotyczy to również interfejsu użytkownika – podczas projektowania tego elementu nie można ignorować wymagań sprzętowych związanych z jego implementacją oraz obsługą, takich jak złożoność obliczeniowa, zużycie pamięci, zapotrzebowanie energetyczne czy rozmiar układu.
Wyświetlacze w systemach embedded
Typowym elementem interfejsu użytkownika w systemie embedded jest wyświetlacz graficzny. Na przykładzie tego komponentu dość dobrze przedstawić można również ścisłą zależność pomiędzy zasobami sprzętowymi systemu a możliwościami interfejsu.
Podstawową decyzją, którą należy podjąć podczas poszukiwań optymalnego wyświetlacza dla projektowanego systemu, jest technologia konstrukcji ekranu. Istnieje kilka popularnych opcji, m.in.: TFT, LCD, OLED, AMOLED czy e-Ink. Poszczególne technologie różnią się parametrami obrazu, ceną, zużyciem energii elektrycznej oraz szybkością odświeżania.
Kolejnym istotnym parametrem jest rozdzielczość ekranu wyrażana w pikselach oraz tzw. głębia bitowa, czyli liczba dostępnych kolorów. Parametry te definiują rozmiar tzw. bufora ramki, czyli ilości pamięci RAM niezbędnej do przechowania informacji o pojedynczej ramce obrazu. W buforze tym przechowywane są informacje o wartości każdego piksela wyświetlanego na ekranie. Przykładowo, dla ekranu o rozdzielczości 320×480, z 16-bitową głębią koloru, rozmiar bufora ramki wynosi 307 KB. Im większy rozmiar bufora ramki, tym większe będzie zapotrzebowanie interfejsu użytkownika zarówno na pamięć operacyjną (dynamiczne generowanie oraz przetwarzanie grafiki), jak i nieulotną systemu (przechowywanie plików graficznych). Bufor ramki musi być przechowywany w pamięci RAM, gdzie jest przetwarzany i modyfikowany przed przesłaniem do wyświetlacza. Na etapie projektowania należy podjąć decyzję, czy do przechowywania bufora wykorzystana zostanie wewnętrzna pamięć RAM procesora, czy też zewnętrzna pamięć RAM. Każda z opcji ma swoje wady i zalety. Atutem korzystanie z pamięci RAM procesora jest bardzo krótki czas dostępu, istotnym minusem pozostaje jednak z reguły ograniczona ilość tego zasobu, w dodatku współdzielona z innymi aplikacjami oraz funkcjami systemu. Pamięć zewnętrzna ma zazwyczaj większą pojemność, charakteryzuje się jednak dłuższym czasem dostępu.
Wydajność graficznego interfejsu użytkownika zależy również od częstotliwości odświeżania bufora ramki, czyli liczby klatek na sekundę (FPS). Wyższa wartość tego parametru wywołuje w użytkowniku wrażenie bardziej płynnego działania interfejsu, wymaga jednak wykorzystania większej ilości zasobów systemu, w tym mocy obliczeniowej procesora.
Biblioteki graficzne
Stworzenie estetycznego interfejsu użytkownika w systemie embedded wymaga nie tylko wiedzy z zakresu UI/UX, lecz również zrozumienia ograniczeń oraz możliwości dostępnej platformy sprzętowej. Projektowanie oraz implementacja wszystkich funkcjonalności związanych z przetwarzaniem informacji graficznych, w dodatku w możliwie zoptymalizowany oraz efektywny sposób, byłyby zadaniem dość czasochłonnym oraz złożonym. Na szczęście znaleźć można gotowe biblioteki graficzne, opracowane z myślą o tego typu systemach. W tabeli przedstawiono krótką charakterystykę wybranych z nich.
Podsumowanie
W implementacjach interfejsu użytkownika nowoczesnych systemów wbudowanych coraz częściej napotkać można elementy zaawansowanych technologii, takich jak ekrany dotykowe, rozpoznawanie gestów, AR/VR czy sztuczna inteligencja. Efektywne podejście do projektowania UI/UX wymaga uwzględnienia zarówno potrzeb użytkowników, jak i specyficznych ograniczeń sprzętowych systemów embedded, takich jak zasoby pamięciowe, obliczeniowe i energetyczne. Kluczową rolę w tym procesie odgrywają specjaliści UI/UX, którzy dbają o intuicyjność, dostępność i efektywność interfejsu. Wybór odpowiednich technologii wyświetlaczy oraz wykorzystanie dedykowanych bibliotek graficznych stanowią fundamenty tworzenia optymalnych i estetycznych rozwiązań. Ostatecznie, dobrze zaprojektowany interfejs użytkownika nie tylko poprawia komfort korzystania z systemu, ale także ma kluczowe znaczenie dla sukcesu rynkowego i spełnienia wymagań użytkowników.
Damian Tomaszewski
