直接操作インターフェース

コンピュータサイエンス、 ヒューマンコンピュータインタラクション、インタラクションデザインにおいて、直接操作とは、関心のあるオブジェクトの連続的な表現と、迅速で可逆的で段階的なアクションおよびフィードバックを伴うインタフェースへのアプローチである。^[1]コマンド言語などの他のインタラクションスタイルとは対照的に、直接操作の目的は、少なくとも大まかに物理的なオブジェクトの操作に対応するアクションを使用して、ユーザーが提示されたオブジェクトを操作できるようにすることである。直接操作の例としては、マウスで角や端をドラッグして長方形などのグラフィカルな図形のサイズを変更することがあげられる。

オブジェクトやアクションに現実世界のメタファーがあると、ユーザーはインターフェースを習得して使用しやすくなります (インターフェースがより自然または直感的であると言う人もいます)。また、迅速で段階的なフィードバックにより、ユーザーはアクションを完了する前にアクションの結果を確認して出力を評価し、ミスを補正できるため、エラーが減り、タスクをより短時間で完了できます。

この用語は、1982年にベン・シュナイダーマンによって、オフィスアプリケーションとデスクトップメタファーの文脈で導入されました。^{[2] [3]将来のユーザーインターフェイスを研究している学術界やコンピュータ科学者は、ほとんどの}GUIが提供する視覚的なフィードバックと同じかそれ以上に、触覚的な制御とフィードバック、または音による制御とフィードバックを重視しています。その結果、この用語はこれらの環境でより広く普及しました。^[要出典]

直接操作は、ウィンドウ、アイコン、メニュー、およびポインティング デバイス ( WIMP GUI) を使用するインターフェイスと密接に関連しています。これらのインターフェイスには、少なくともある程度直接操作が組み込まれていることがほとんどだからです。ただし、直接操作はウィンドウの使用やグラフィカル出力の使用を意味するものではないため、これらの他の用語と混同しないでください。たとえば、直接操作の概念は、触覚デバイスと音響デバイスおよびソフトウェアの組み合わせを使用して、視覚に障害のあるユーザー向けのインターフェイスに適用できます。

インターフェイスが直接操作を実装する程度に関する妥協は、頻繁に見られます。たとえば、ほとんどのバージョンのウィンドウ インターフェイスでは、マウスでウィンドウをドラッグして位置を変更できます。初期のシステムでは、計算上の制限により、ドラッグ中にウィンドウを再描画することは不可能でした。代わりに、ドラッグ中にウィンドウの長方形のアウトラインが描画されました。ユーザーがマウス ボタンを放すと、ウィンドウの内容全体が再描画されました。

ジオメトリの作成と編集、アニメーション、オブジェクトとカメラのレイアウト、ライトの配置、その他の効果など、コンピュータ グラフィックスのさまざまな側面を視覚化して操作することは難しいため、直接操作は 3D コンピュータ グラフィックスの重要な部分です。標準的な直接操作ウィジェットのほか、古い問題に対するより優れたソリューションとして、または新しい問題や独自の問題に対するソリューションとして開発された独自のウィジェットも多数あります。ウィジェットは、ユーザーがオブジェクトをあらゆる方向に変更できるようにしながら、ユーザーが最も一般的な方向に簡単にオブジェクトを変更できるように簡単なガイドや制約を提供し、ウィジェットの機能をできるだけ直感的に理解できるように努めています。最も広く使用されている 3 つの変換ウィジェットは、ほとんどが標準化されており、次のとおりです。

• 移動ウィジェットは、通常、移動対象のオブジェクトを中心とする直交軸に揃った 3 つの矢印で構成されます。ウィジェットの中心をドラッグすると、マウス ポインターの真下にあるオブジェクトがカメラ平面と平行な平面内を移動します。一方、3 つの矢印のいずれかをドラッグすると、オブジェクトが適切な軸に沿って移動します。軸は、ワールド空間軸、オブジェクト空間軸、またはその他の空間に揃えることができます。
• 回転ウィジェットは、通常、3 つの直交軸に沿った 3 つの円と、カメラ平面に沿った 1 つの円で構成されます。いずれかの円をドラッグすると、オブジェクトが適切な軸を中心に回転し、他の場所をドラッグすると、オブジェクトが自由に回転します (仮想トラックボール回転)。
• スケールウィジェットは、通常、直交軸に沿ってボックスで終わる 3 本の短い線と、ウィジェットの中央にある 1 つのボックスで構成されます。軸に沿って並んだ 3 つのボックスのいずれかをドラッグすると、その軸に沿ってのみ不均一なスケールが適用されますが、中央のボックスをドラッグすると、3 つの軸すべてで同時に均一なスケールが適用されます。

オブジェクトの特定の標準的な使用方法に応じて、さまざまな種類のウィジェットが使用される場合があります。たとえば、コンピュータ グラフィックスのライトも、他のオブジェクトと同様に変換 (平行移動と回転) によって定義されますが、エンドポイントの位置だけで配置および方向が決定される場合もあります。これは、座標軸を中心に回転させて既知の位置に向けるよりも、光源の位置を定義してからライトのターゲットを定義する方が直感的であるためです。

その他のウィジェットは、スポットライトの円錐を変更するエッジ コントロール、スプライン コントロール ポイントの位置と接線ベクトルを定義するポイントとハンドル、ぼかしフィルターの幅やペイント ブラシのサイズを定義する可変サイズの円、手足の IKターゲット、色をすばやく選択するためのカラー ホイールとスウォッチなど、特定のツールに固有のものである場合があります。複雑なウィジェットには、科学的な視覚化からいくつかの要素を組み込んで、関連データを効率的に表示することもできます (パーティクル効果のベクトル フィールドや頂点マップを表示するための疑似カラー イメージなど)。

3D コンピュータ グラフィックス タスクの直接操作、および一般的なユーザー インターフェイス デザインは、現在でも発明と革新が活発に行われている分野です。CG 画像を生成するプロセスは、特に複雑であまり一般的でないタスクの場合、ユーザーが実行したいことの難しさに比べて、直感的または簡単であるとは考えられていません。たとえば、ワード プロセッサのユーザー インターフェイスはよく使用されます。これは新しいユーザーでも簡単に習得でき、ほとんどのワード プロセッサの目的には十分なので、ほぼ解決され標準化された UI です。ただし、3D コンピュータ グラフィックスのユーザー インターフェイスは、習得と使用が難しく、複雑なタスクには十分なパワーがないか、習得と使用が難しいため、直接操作とユーザー インターフェイスはアプリケーションごとに大きく異なります。

• オブジェクトアクションインターフェース(OAI)
• 自然なユーザーインターフェース

• Frohlich, David M (1993). 「直接操作の歴史と未来」.行動と情報技術. 12 (6): 315–329. doi :10.1080/01449299308924396.
• シュナイダーマン、ベン。ユーザーインターフェイスの設計：効果的な人間とコンピュータの相互作用のための戦略。（1987）
• ハッチンズ、エドウィン L.、ジェームズ D. ホラン、ドナルド ノーマン。直接操作インターフェース。(1985)
• シュナイダーマン、ベン。「直接操作：プログラミング言語を超える一歩」IEEE Computer 16(8) (1983 年 8 月)、57-69 ページ。