CN101488072B - 用于查看重叠对象的带有单层模式的计算机接口 - Google Patents

Abstract

一种人机接口，提供在便利于多个彼此重叠的对象(42-50)中导航的方式下管理计算机显示器(28)的可使用空间。该接口包括用户可选择的模式(图5)，在此模式下重新排列各窗口并且若需要改变窗口的尺寸，由此可以在显示区内同时查看所有打开的窗口，从而能方便地选择访问任何一个窗口。实际上，各窗口的呈现是“平化的”，从而所有窗口在相同的虚拟深度下出现而不是彼此重叠。利用此方法，不必为了访问被另一个重叠的窗口而小型化各窗口，从而用户能保持可看到并可访问所有窗口的内容。在此方式下可以重新定位窗口子集(图23b)，或者可以从显示区移开所有窗口以便访问桌面对象(图20b)。

Description

用于查看重叠对象的带有单层模式的计算机接口

本申请是申请日是2004年6月21日、申请号是200480021063.X、发明名称为“用于查看重叠对象的带有单层模式的计算机接口”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总地涉及用于计算机的操作系统，并且更具体地涉及管理向用户呈现多个重叠对象的方式的人机接口。

背景技术

每个新一代的个人计算机可使用的不断提高的处理能力对用户提供了完成各种不同任务的机会。用户不再限于在任何给定时刻于个人计算机上完成单个任务。相反，多任务已变成操作计算机的常见方式。这种多任务可在单个应用程序内出现，例如，用户可能在一个字处理或图形程序内打开多个文档。同样，多任务可在几个应用之间出现。例如，用户可打开网络浏览器以访问因特网上的一个或多个网站，同时运行电子邮件程序以便读消息并且运行字处理程序以便把消息或者网站的内容粘贴到一个或多个文档中。

在利用窗口呈现数据的图形用户接口中，每个用户正在进行的任务可能具有一个或多个与它相关的窗口。例如，字处理程序中打开的每个文档会使它的内容显示在独立的窗口中。此外，该程序实现的各种功能，例如拼写检查、假脱机打印等，可各具有与它关联的一个或更多的次窗口，以提供状态信息和/或用户输入。类似地，计算机上运行的每个其它应用程序对用户提供一个或更多的窗口。例如，如果利用浏览器访问若干不同类型的网站，例如http站点、ftp站点和新闻站点，每个站点的内容可能在各自不同的窗口中呈现。

可以理解，当在计算机上进行多任务时，同时显示的窗口的数量可能变得很多。对于经验不多的用户，多个打开的窗口可能是失败或混淆的源泉。更具体地，这些窗口是按分层的方式呈现的。每个窗口带有与它关联的相对深度，其中最新访问的或者当前的窗口出现在显示器的前台，而每个其它窗口按访问其的次序的逆关系位于该当前窗口的“后面”。因此，感兴趣的窗口可能变成全部被其它晚访问的窗口覆盖，从而挡着看不到。用户可能不知道如何不关闭、最小化或者重新定位所有覆盖着期望窗口的窗口(这可能不和用户希望的操作相符)而导航到该期望的窗口。即使对于较有经验的用户，大量打开的窗口可能代表一个杂乱的界面，降低了方便地访问特定窗口中的期望信息的能力。

在于2000年1月4日申请的共同待决共同转让的美国09/447,419号申请中说明一种解决该问题的方法。在该方法中，可以选择单窗口查看模式，在此模式下向用户显示与当前有效任务关联的单个窗口或者最多几个窗口。与非当前任务相关的所有其它窗口自动地变成最小，从而在任何时刻减少向用户显示的信息量。

本发明涉及一种促进在多个信息窗口间导航的替代方法。更具体地，一些用户可能偏好对所有正在进行的任务保持窗口打开，而不是把它们减少到最小化状态。例如，可能希望保持多个窗口打开以便能从一个窗口把内容拷贝到另一个上。但是，随着打开窗口数量的增加，用户能够定位含有期望内容的窗口变得更加困难。

尽管容易用重叠窗口的情况说明用户潜在的困难，但这不是唯一的其中重叠的对象可能是用户不方便的源由的情况。例如，文件夹中的多个图符可以位于彼此的顶上，从而制止用户定位感兴趣的图符的能力。更一般地，图形用户接口中几乎任何类型的对象都可以出现在另一个对象的前面，从而干扰用户的感受。

发明内容

依据本发明，一种人机接口提供在便利查看多个彼此重叠的对象的方式下管理计算机显示器的可使用空间的机构。该接口包括一个或更多的其中重新排列对象并且若需要重新定对象尺寸的用户可选择的模式，由此可以在显示区内同时完整查看各个对象，从而能方便选择任何一个供访问的对象。实际上，各对象的呈现是“平化的(flattened)”，从而所有对象在相同的虚拟深度下出现而不是彼此重叠。一旦选择了期望的对象，自动地或者响应用户进一步的命令显示返回到常规的分层查看。利用该方法，不需要使窗口最小化也不需要在显示器上手动移动对象以便访问被其它对象覆盖的对象，从而用户能保持固定的工作环境。

下面连带在附图中示出的本发明的优选实施例进一步说明本发明的特征以及其达到的优点。

附图说明

图1是在其中实现本发明的计算机系统的总方块图；

图2是示出该计算机系统的一些软件和硬件部分的关系的方块图；

图3-8是说明本发明达到的效果的例子的屏幕快照；

图9-15描述一种用来重新定位各窗口的算法的示意例子；

图16是概括该算法的流程图；

图17描述利用每个窗口的边界；

图18示出本发明一种变型的例子；

图19a-19d和20a-20d示意说明“示出桌面”查看模式下的操作；

图21示出“显示桌面”模式下的显示器的例子；

图22示出用于选取用户选项以便选择不同的查看模式的屏面；以及

图23a-23d示意说明“应用单一”查看模式。

具体实施方式

为了帮助理解本发明，下面具体参照查看计算机显示器的桌面上的多个打开的窗口说明本发明。但是应理解支持本发明的原理不限于这种特定应用。相反，可以在任何多个对象可能彼此重叠并且用户希望同时完整地查看每个对象的环境下使用这些原理。

另外，本发明的各种特征有时是在与苹果计算机公司提供的

操作系统(Mac)关联的用户接口中实现的环境中描述的。这些特征可等同地应用于其它类型的图形用户接口。因此，下面说明的特定方面的实现不应当看成是对本发明在各种不同人机接口的应用性的任何限制。

本发明涉及在计算机系统中向用户呈现对象，例如显示窗口、图符、图象等。现简单说明其中可以实现本发明的计算机系统类型的硬件组成部分，以便充分了解为了产生期望的结果在该系统内操作本发明的方式。参照图1，一种示例计算机系统包括其上连接着各种外围部件12的计算机10。计算机10包括中央处理器14以及关联的存储器。存储器通常包括典型地以随机存取存储器16的形式实现的主存储器、可包括可读存储器18的静态存储器以及诸如磁盘或光盘20的永久存储部件。通过内部总线22，CPU 14和每种形式的存储器通信。外围部件12包括数据输入装置，例如键盘24，以及定位或光标控制部件26，例如鼠标、跟踪球、笔等。一个或更多的诸如CRT监视器或LCD屏幕的显示器部件28提供信息的可视显示，包括图形用户接口的各个部分。通过打印机30或类似部件可以提供所需信息的硬拷贝。网络连接31对计算机提供对一个或更多的可充当网关、文件存储系统、消息收发系统等的服务器的访问。每个外围部件12通过计算机上的一个或更多的输入/输出端口32与CPU 14通信。

用户操作计算机的体验的一个重要部分是用户接口，即计算机通过显示器部件28向用户呈现信息的方式。在使计算经历尽可能对用户友好并且直观的努力中，许多计算机系统使用图形用户接口。图形用户接口可构成计算机的操作系统的一项要素，如在Mac和微软公司提供的视窗操作系统中那样。在别的情况中，图形用户接口可能包括和操作系统交互或者和操作系统集成的独立应用程序。

大多数图形用户接口的基本组成部分之一是窗口。实质上，窗口充当要对用户呈现的特定类型数据，例如字处理文档中的正文、绘图文档中的图形图象或者因特网网页的内容的容器。正在计算机上执行的每个不同的应用程序在一个独立窗口中呈现它的关联数据。做为例子，图2示出一个例子，其中在计算机上同时运行的三个应用程序34，例如一个字处理程序，一个网浏览程序以及一个电子邮件程序。这些程序的部分或者全部代码装入到主存储器16中以供CPU 14访问。一旦这些程序之一具有要对用户显示的数据，它对计算机的操作系统36发送一个要求供呈现该数据的窗口的请求。该请求提交到窗口管理器38，后者向显示器驱动器40发送指令以在显示器28上建立窗口结构并且通知该应用程序可以在其内显示它的数据的区域。

如果所有三个应用程序同时在计算机上运行，可能显示三个分别和这三个程序关联的不同的窗口。在任何给定时刻，这些窗口中的一个是当前窗口，即与当前任务有关并且从键盘24和光标控制部件26接收用户输入的窗口。如果用户为进行新任务点击其它窗口中的一个，它变成当前窗口并且先前的当前窗口变成不当前。窗口管理器响应光标控制部件26的动作以相应地改变当前和非当前窗口的显示，例如通过暗淡非当前窗口的特征或从它们的组成部分中去掉彩色，以及使当前窗口位于显示器的前台。此外，窗口管理器响应其它用户动作以便为每个窗口存储数据。这样，如果用户重新定位窗口或者重新对窗口定尺寸，存储该信息从而下次打开该窗口时它以用户最后设定的尺寸和位置出现。

也可能在单个应用程序的控制下打开几个窗口。例如，如果用户对字处理程序中的多个文档进行工作，每个文档在单独的窗口中显示。另外，可以在各个不同的窗口中显示同一个文档中的不同部分。因此，可能在计算机的显示器28上打开大量的窗口，尤其是那些在他们的计算机上进行若干不同任务的用户。图3示出包含各种窗口的计算机显示器的例子，这些窗口可以是一天中打开计算机进行所有任务的集累结果。

尽管由于其对用户提供瞬刻访问与若干不同任务关联的信息同时在计算机显示器上打开多个窗口是有好处的，但是在一些情况下这种显示可能削弱用户的感受。例如，多个打开的窗口可能抑制用户导航到期望的某特定信息项的能力。更具体地，窗口是在分层环境下显示的。每当打开一个新窗口时，它出现在显示器的前台，并且可能重叠或者完全遮挡其它窗口。类似地，当访问先前打开的窗口并且使它变成当前窗口时，它出现在前台并且可能也重叠或遮挡其它窗口。从而，最先访问过的窗口会出现在所有其它窗口的“背后”，使用户难以找到它。

当然用户可以通过关闭所有在它的上面显示的所有其它窗口定位一个期望的窗口。但是，这样的动作可能违背用户的意图，因为关闭一个窗口可能实际上终止与该窗口中的信息关联的任务。若该任务尚未完成，用户可能不希望关闭该窗口。作为替代，用户可以手动地移动所有窗口，或者把它们最小化到诸如停放坞(dock)的指定保持区中，或者隐藏所有正在运行的应用。但是，每个这样的动作造成工作环境的改变，这可能是不希望的。此外，用户方以后的工作会要求把环境恢复到原始状态下。

依据本发明，在一种用于选择性地提供对要查看的打开窗口的“平化”(即虚拟二维)视图的用户接口中解决和窗口的激增相关的关注。通常，这种平化是通过把每个要查看的窗口定位到总显示区的各自的部位上来实现的，并且还带有任何为清除窗口的重叠而需要的重定尺寸。由此，用户能整体查看每个感兴趣的窗口。从这个视图中，用户能方便地定位和选择在显示器上打开的任何期望窗口。在进行选择之后，显示器返回到常规视图，其中该选定的窗口出现在前台，并且所有其它窗口位于它们先前的位置上。

在图3-8描述的屏幕快照序列中说明利用本发明达到的效果。如前面指出那样，图3示出典型计算机显示器的一个例子，其中包含各种打开窗口42-50。窗口42是当前窗口，并且因此出现在前台中。由于显示器呈现分层的窗口视图，每个其它窗口44-50显现成位于一个或更多的其它窗口的后面。从而，每个窗口的一个属性是它相对于其它窗口的层或深度。在完成与窗口42关联的任务之后，用户可能希望访问窗口46的内容。出于说明的目的，可在窗口44的后面看到窗口46的外缘。但是，情况可能是窗口44比窗口46大，其结果是窗口46被完全挡着用户看不到。

依据本发明，通过暂时地把窗口重新排列成虚拟的不分层或“平化”布局提高用户访问窗口46或者任何其它部分或全部被挡着的窗口的能力。为了启动这种查看模式，在本发明的一个实施例中用户可以激励适当的控制元件，例如键盘上的某预定键或键组合，窗口之一上的控制按钮，菜单52中的选项等等。或者，用户可发出语音命令。在其它实施例中，指示进入该替代的查看模式可来自用户之外的因素。例如，某程序可通过应用编程接口(API)调用请求该模式。例如，响应某种条件，操作系统、应用程序或者计算机系统的其它组成部分可启动该替代的查看模式。

当请求这种查看模式时，窗口从最初的图3的分层视图转变成图5的平化的或单层的视图。图4示出当窗口从图3的多层视图移动到图5的虚拟单层视图时的中间状态。可以看出，窗口彼此移开并且尺寸缩小。这种移动最好在可识别的时段内出现，从而用户可以看出从分层视图到平化视图的转变。在图5中描述的最后阶段中，每个窗口在显示器的面积内不重叠地，即它们的定位彼此排斥地，占据自己的空间。为了实现这种外观，如果需要的话重新定位窗口并且减小尺寸。另外，最好使显示器的桌面区51变暗以暗淡图符以及其它背景对象，从而增亮要在此模式下查看的窗口。

从图5的虚拟单层视图中，用户可以方便地选择期望的窗口或者任何窗口中的某个对象。例如，用户可能选择窗口42中的某文件并把它拖到先前被遮挡的窗口46中的文件夹中。为了帮助辨别每个窗口，尤其当尺寸明显缩小时，可以在光标所位于的窗口中拉出一个文本标记。该标记(未示出)可以显示该窗口的标题或名字。

继续该示例，用户选择了窗口46，这在图6中通过光标的位置以及加阴影描述。做出该选择之后，如图7和8中所描述，根据窗口管理器38中保持的数据各窗口返回到原始尺寸和位置以便重新呈现分层的视图。返回到分层视图可以响应选取某窗口自动实现，或者可以是用户方的确认动作，例如对用来启动单层查看模式的键或按钮的翻转动作、从菜单选择某命令、激励用户接口中的某控制元件等的结果。一旦返回到常规分层视图，作为已由用户选择的结果该选定窗口46的深度属性被改变，从而现在它出现在前台中，使得用户能方便地访问该窗口的内容。

本发明利用典型地把每个窗口的内容缓存在与显示器驱动器40关联的存储器中的事实。这样，每个窗口的所有象素数据都可以作为被揭开的重叠窗口的部分显示，从而避免从应用34请求任何数据，或者要使它们被替代的查看模式知晓。但是，即使不缓存全部窗口内容，本发明的原理仍是可应用的。在此情况下，可以调用各应用以使各应用在一旦重新定位它们的窗口后重新拉出这些窗口的内容。

本发明的功能可以驻留在若干不同环境中。在图2描述的示例计算机系统的情况下，它可结合在窗口管理器中。在其它情况中它可体现在操作用来展开应用窗口或者其它用户接口元件的独立程序中，例如插入模块。它还可存在于应用程序中。

在本发明的一优选实施例中，当用户启动单层查看模式时，例如通过按某个预定功能键，在后台计算各个窗口的位置，同时窗口保持在它们的原始位置上。一旦确定出新位置，接着窗口从它们原始的分层位置在平稳方式下移动到计算出的不分层位置上。现参照图9-13中描述的一个示例说明一种计算窗口的新位置的算法。在此例中，如图9中所示，常规查看模式下三个窗口A、B或C彼此重叠。一旦用户进行启动虚拟单层查看模式的动作，该进程的第一步是定义在其中查看各窗口的区域。显示器的总面积在图9中用矩形S4表示。在一实施例中，允许各窗口覆盖该整个面积是可接受的。但是在其它情况下，可能把各窗口限制在显示器的某些部分之外是更恰当的。例如，可能希望所有时间都保持查看菜单栏52，而不是允许窗口覆盖它。类似地，显示器可能包含一个停放坞56，用于存放控制元件、最小化的窗口等。该停放坞可出现在显示器的底部如图9中示出那样或者沿着一条边，并且可能同样希望所有时间都保持看到它。在考虑到这些事项的情况下，确定通过矩形58描述的边界以定义允许窗口在其中移动的区域。

一旦确定边界58，就确定每个窗口的目标位置。在本发明的一实施例中，该算法试图在可能的范围内保持窗口的相对定位。从而在本实施例中对每对重叠的窗口建立一个向量来标识窗口彼此相对的期望移动。在图9的例子中，向量V_AC指示窗口A和C彼此的相对移动方向。该向量是通过在二个窗口各自的中心点C_A和C_C之间画一条线建立的。在类似方式下，通过在其它每对重叠窗口的中心点之间画线建立向量V_AB和V_BC。

对于每对窗口，确定水平方向以及垂直方向上的重叠量。在图9的例子中，窗口A和B的水平重叠用ΔX_AB标识，并且用ΔY_AB标识垂直重叠。类似地，窗口A和C之间的重叠用ΔX_AC和ΔX_AC测量，窗口B和C之间的重叠用ΔX_BC和ΔY_BC测量。这些增量值表示为了消除重叠各个窗口必须彼此移开的距离。例如可以以象素为单位或者以任何其它适当的度量标准测量这些尺寸。

在本发明的一种实现中，最好沿着向量V_AC、V_AB等移动每个窗口，从而在可能的范围内保持它们的相对位置。与此目标相容，还希望为消除重叠最少量地移动窗口。例如参照图10，可以看出二个窗口D和E在水平方向上具有大的重叠量ΔX_DE，而在垂直方向上具有相对小的重叠量ΔY_DE。例如，ΔX_DE可以是20而ΔY_DE可以是3。一旦这二个窗口垂直地彼此移开至少三个象素，它们之间进一步的相对移动不再需要，即使它们可能仍在水平方向上“重叠”，如图11中所示。

为此，作为本发明的另一个特征，一旦确定ΔX_DE以及ΔY_DE的值，选择二者中较小的值。接着作为该选定值和该向量的斜率的函数，为这二个参数中的另一个计算出值。由此，在上面给出的例子中，其中ΔX_DE＝20和ΔY_DE＝3，如果假定向量V_DE的斜率等于1.5，由于ΔY_DE是二个值中较小的一个它保持它的实际值3，并把ΔX_DE置为调整后的值3/1.5＝2。

接着在每对窗口之间分配这些建立的增量值。再次参照图9，假定对ΔX_AC的调整值等于12象素。在一种方法下，可在二个窗口间相等地分配值。在此情况下，对窗口A分配ΔX_A，C＝-6的值，即向左移动六个单位，并对窗口C分配ΔX_C，A＝+6的值。在第一种方法下，和它的尺寸成反比地加权每个窗口的移动量，从而较大的窗口比较小的窗口移动少。如果窗口A的面积比窗口C的面积大三倍，则按1∶3的比率分配它们的相对移动。这样，对窗口A分配ΔX_A.C＝-3的值，而对窗口C分配ΔX_C，A＝+9的值。

对于重叠窗口A和B，如果假定它们具有大致相等的面积，在它们之间相等地加权ΔX值。这样，如果ΔX_AB＝30，对窗口A分配的值为ΔX_A，B＝-15，对窗口B分配的值为ΔX_B，A＝+15。

接着对给定窗口代数相加对它分配的所有ΔX值，以便计算该窗口的移动值。对于采用加权的情况，在前面的例子中用于窗口A的水平移动值ΔX_A从而为-18。在相同的方式下确定垂直移动值ΔY_A。在本情况中，窗口A和B之间的重叠在该值上的分量即Δy_A，B是正的，而对窗口A和C之间的重叠有贡献的分量即Δy_A，C是负的。从而，该垂直移动量的合成量看来相当小。在类似方式下对每个窗口B和C计算水平和垂直移动值ΔX和ΔY。

然后利用算出的移动值确定各窗口的目标位置。以一种迭代方式进行各窗口目标位置的确定。为此，用一个适当的适度因子乘以算出的ΔX和ΔY，并且根据这些适度量计算窗口的新位置。例如，如果该适度因子为0.5，在第一次迭代后这三个窗口中的每一个会移动为消除重叠所需的距离的一半，如图12中所示。接着以循环方式重复上述步骤，直至消除掉或者至少基本消除窗口间的重叠。可以在每次迭代中保持该适度因子不变，或者可以改变它以便在该过程期间改变窗口的移动速率。例如，在该过程开始时可以采用相对大的适度因子，然后在以后的迭代中减小，从而有效窗口移动相对快地启动并且当它们接近最终状态时减慢。相反，该适度因子可以从大到小改变，从而窗口移动缓慢开始，接着随着重叠程度减少而加速。

还可以利用其它条件确定适当的适度因子。例如，如果窗口间存在大的重叠量，例如由测出的增量值中的最大值所指示，可能最好从移动的小增量开始，从而保持相对定位。另一方面，极小的重叠量允许采用较大的适度因子，以减小定义目标位置所需的迭代次数。

作为另一个条件，可以考虑要重新定位的窗口的数目。如果窗口的数量少，例如二个或三个，可以从开头采用较大的适度因子。相反，如果窗口的数量大，可能最好为较小的适度因子，以避免小窗口可能“蛙跳(leap frog)”过相邻的窗口，尤其当采用加权时。

当对各窗口计算新位置时，它们中的一些会接近边界58。参照图13，数次迭代之后，窗口A和B超出边界58的水平范围。从而，为了最大地利用该指定的显示区，选择性地对移动计算添加外力。为此，对所有窗口确定一个定界矩形59。该定界矩形59还包围边界58。这样，当所有窗口包含在边界58之内时，定界矩形59与边界58相邻。但是，当为窗口算出的任何位置超出该边界，如图13所描述那样时，该定界矩形不再和该边界吻合。

每次迭代期间，比较定界矩形59的纵横比和边界58的纵横比。在图13的例子中，边界58可能具有5∶3或1.67的纵横比，而该定界矩形可能具有6∶3即2的纵横比。相应地，对每个超出边界58的窗口的移动向量添加一个水平的外力值。在图13的例子中，应对窗口A的移动向量添加正值以迫使它向右，并且应对窗口B的移动向量添加负的力值。该力的量可以是边界58和定量矩形59的纵横比中的差异的函数。

按适当的迭代次数进行上述处理，以便为每个窗口增量地计算平化查看模式下的目标位置。迭代次数可以是固定的，或者可以根据不同的因素改变。例如，一旦在所有窗口间消除重叠或者重叠达到一个适当的极小值，例如小于窗口面积的1％，可以停止处理。作为另一个条件，可能希望根据时间限制该进程，从而用户不必在输入平化查看模式命令到启动窗口移动之间等待过长。

可能在该进程的最后迭代之前窗口会到达“僵局”位置。例如，一次迭代期间某窗口可能轻微向左移动以减少和第二窗口的重叠。但是，这可能造成它和第三窗口重叠或者超出边界，在这种情况它可能在下次迭代中间右移动。从而在僵局状态下窗口可能简单地原地跳动，而不是移动到非重叠位置。为了检测这种情况，可以对最近迭代适当的次数，例如十次迭代，取每个窗口的位置的平均值。如果在随后的迭代中该移动平均值不变，可以采取消除僵局的措施。例如，在致力于找到最优位置的过程中可以减小外力以允许窗口更远地移出边界。

如图9、12和13的例子示出那样，如果窗口A和B保持原始尺寸，可能不能在把它们保持在边界58内的情况下完全地分开它们。因此，作为另一个步骤，如果需要可以缩小窗口的尺寸。图14示出完成最后计算后各窗口的目的地位置。此刻，判定定界矩形59的任何尺寸是否大于边界58的尺寸。若大于，按和这二个矩形的尺寸的比相对应的量缩小各窗口的尺寸，如图15中描述那样。尽管可能只有一个窗口延伸超出边界，最好对所有的窗口应用该缩放因子，从而它们在单层模式中保持相同的相对尺寸。另外，该缩放应成比例地应用到水平和垂直二个方向上，从而保持窗口的外形即纵横比。

一旦确定最终目的地和缩放因子，接着对各窗口重新定位和重新定尺寸(若需要)。最好在可觉察的时间内用窗口从它们的原始位置转变到目标位置及目标尺寸的动画来出现这些动作。例如，可以在2-5秒的时间内以线性方式出现移动和改变尺寸。这样，对于用户该迭代过程是透明的，并且只显示从原始位置到替代视图的平滑转变。

图16的流程图概括在上面的处理中进行的一种总过程的实现。响应步骤60中接收把显示改变到平化查看模式的命令，在步骤62确定显示区域的边界58。该边界可以在该步骤中计算，或者它可以是预先定义的，在此情况下于步骤62从存储器检索它。然后，在步骤64对每对重叠窗口产生重叠增量列表，并在步骤65判定所有增量是否都为零，即不存在重叠窗口，或者为某适当的极小值。若是，则此刻可结束该重新定位过程。如果至少二个窗口重叠，在步骤66对每一对重叠窗口确定移动向量。根据该确定的向量，在步骤68选择每对窗口的二个增量中的较小者，并在步骤70对另一个增量计算调整值。在步骤72，接着在每对窗口之间作为带符号的值分配结果增量以指示右/左或上/下移动。在步骤74，比较边界58和定界矩阵59的纵横比。如果它们不相等，在步骤76为超出边界的各窗口计算外力值。接着在步骤78检查各窗口的移动平均值，以确定它们是否改变。如果否，在步骤80减小或去掉外力值。

接着在步骤82为每个窗口计算合成增量值，并且在步骤84根据适度因子缩放这些值以确定每个窗口的移动量和方向。

在步骤86把这些移动向量施加到当前窗口位置以确定新的目标位置，然后该进程返回到步骤64，为下次迭代测量窗口在新位置上的重叠量。通过每一步骤64-86循环该进程并且计算新的目标位置，直至在步骤65作出没有重叠窗口的判断或者达到某个其它终止条件。此刻，确定出目的地位置。

一旦以此方式计算出目的地位置，在步骤88比较定界矩形59和边界58的尺寸。如果定界矩形尺寸之一超过该边界时，在步骤90超出量被确定并用于计算缩放因子。接着，在步骤92，在显示器上各窗口移动到目的地位置，并且如果需要根据该缩放因子同时改变尺寸。

但是，通过窗口管理器38保存窗口的原始位置和尺寸。随后，当用户发出返回到分层视图的命令时，同样最好在可觉察的时间内窗口返回到它们的原始位置和尺寸。如果用户在平化视图中选择了某特定窗口，窗口管理器相应地改变各窗口的相对深度值，从而当窗口返回到原始位置时该选取的窗口出现在前台中。如果该选取的窗口是某逻辑群的成员，最好把该群中的所有窗口带有前台。例如，一个窗口群可包括与某应用关联的所有窗口。另一种类型的群可以是一个主窗口以及任何和该主窗口关联的次级窗口，例如工具选择板，对话框等。

在此总框架内，若干变型是可能的。例如，可能希望对每个窗口添加边界，从而当重新定位它们时保持它们之间的间隙。例如如图17中所描述，可以对每个窗口96的边缘添加由适当数量的象素构成的边界94。在此方面，最好还在边界94上设置圆角，从而能使窗口96彼此对角线地滑过。该边界可以是看不到的，或者可以对用户显示，例如，在每个窗口周围呈现晕圈外观。

作为另一个变型，试图把来自相同应用的窗口保持在一起是有用的，例如便利剪贴操作。为了达到这种结果，可以对这样的窗口计算“吸引”因子。例如，可以在属于相同应用的每对窗口之间建立向量，并且可以计算会使它们沿该向量彼此对着移动的吸引值。该值可以是窗口间的距离的函数，例如它们中心之间距离的十分之一。这包括在窗口的ΔX和ΔY值的代数相加中以计算窗口的合成移动值。

在图3-8的例子中，响应启动平化查看方式的命令，显示器上所有打开的窗口被重新定位以被看到并且全部可被访问。在本发明的各种变型中，可以包括附加的命令以使得对用户呈现打开窗口的子集。例如，激励第一功能键能使得重新定位所有打开的窗口，如图3-8中所示，而激励第二功能键能使得只把与当前应用关联的那些窗口带到前台并且重新定位。在此情况下，与非当前应用关联的窗口保持在它们的原始位置，但它们在重新定位各当前窗口时是模糊的。

第三功能键可以和启动“显示桌面”查看模式的命令相关联。在此模式的一实施例中，所有窗口显现为滑出(slide off)显示器，从而用户可以访问桌面上的图符。例如，图18示出窗口移出显示器，从而桌面和它的图符变成可看见。为了达到该结果，把边界58处理为静止窗口。接着执行上面的算法以使所有其它窗口重新定位成消除与该静止窗口的重叠，这造成它们移出显示区。

“显示桌面”查看模式便利桌面对象之间以及桌面对象和打开的窗口间的交互，为了说明，图19a示意描述其中若干重叠窗口F-K遮挡桌面图符100的情况。如果用户希望访问这些图符中的一个，启动“显示桌面”查看模式，例如通过按并保持按下某预定键或键的组合。结果，各窗口移到边界58的外面并且因此移动到查看区的外面，如图19b中用虚线表示那样。在此状态下，用户可以查看各桌面图符100，选择其中期望的图符并且把它拖到桌面上的任何期望位置或者其它图符上。一旦释放该键，各窗口返回到视场中它们的原始位置上，即图19a中示出的位置，其中各图符重新被覆盖。

在本发明的一优选实施例中，用户可以利用“显示桌面”查看模式在各窗口和桌面上的各被挡区之间传送信息。再次参照图19b，如果用户在拖着图符100a时退出“显示桌面”模式，例如通过释放该第三功能键，该拖住的图符保持在窗口的顶上可看见，如图19c所描绘。在此语境下，术语“拖”并不必须意味在各窗口正返回到它们的原始位置时该图符在移动。相反，用户只需要继续按鼠标按钮或者进行类似的动作，以在退出“显示桌面”模式时保持对该图符的选择。一旦窗口返回到它们的原始位置，用户可以继续把该图符拖到任何期望的窗口，如图19a中所示，并且把它放在该窗口的内容中。尽管该示例中示出施动单个图符，可以选择多个桌面图符并且作为一个组拖到某个窗口。

相反，在常规查看模式下，用户可以选择某打开的窗口中含有的对象100b并且开始拖动，如图20a中所示。一旦在继续拖着该对象时按某个键或者采取其它适当动作以启动“显示桌面”查看模式，各打开的窗口从视图中消失，但该选取的对象100b保持可看到，如图20b中所描绘。接着用户可以把该对象拖到先前被各窗口挡住的桌面图符100c上，例如盘驱动器上，如图20c中所示。此后，各窗口返回到它们的常规位置，如图20d中所描绘。

这样，“显示桌面”模式能使用户从视图暂时移开打开的窗口以便提供对被这些窗口挡住的桌面对象的访问，并且然后使各窗口返回到它们的原始位置。在无须重新定位、改变尺寸或小型化各窗口的情况下容易完成该操作。换言之，不必干扰窗口环境就可实现桌面对象和窗口内容之间的交互。

可以采用移开窗口以便揭示桌面的替代技术。例如，替代滑动屏幕，激励第三功能键可以造成按此键时所有窗口瞬时隐藏或者缓慢从视图中淡去。类似地，可以采用各种形式的三维动画，例如整个屏幕绕某个轴虚拟转动，从而造成看到的各窗口转出视线的同时桌面视场转入视线。

替代在“显示桌面”模式下完全使各窗口移出视场，最好能在显示器的边界上保持可看到各个窗口的一条边，或者通过标记或者沿着边界拉出抽屉表示各窗口。只要“显示桌面”方式提供其中窗口不遮挡各图符100的临时查看状态，就能促进窗口和桌面对象间的交互能力。

图21示出该概念的一个例子。当用户执行进入“显示桌面”模式的适当动作时，随着各窗口向显示器的各边缘移动，半透明屏幕边界102淡入视场。各窗口不全部离开显示器屏幕。相反，每个窗口的一部分104保持可在边界102的下面看到，以便用户确认各窗口未消失。这例如可以通过定义边界58和该边界的内部相邻来实现。作为用来返回到常规视图的任何其它机制的一种替代或补充，用户可以在边界104的区域上点击，或者把一个对象例如图符拖到该边界，这造成各窗口返回到它们的原始位置上。

在上面示出的例子中，“显示桌面”查看模式包含整个显示器区。在一些情况中，可能最好只移动那些遮挡显示器的预定部分的窗口。例如，如果用户典型地把感兴趣的图符群集在特定区域中，例如在上左象限中或者沿着右边缘，则不必必须移动出现在其它区域中的窗口。在此情况下，“显示桌面”查看模式可能被配置成只移动那些出现在显示器的指定部分中的窗口。这例如可以通过把定界矩形58的尺寸定成只覆盖感兴趣的区域而不是大部分或全部显示器区域来实现。

尽管上面把功能键描述成是用于进入不同查看模式的机制，也可以采用若干不同的方法。图22示出一种选择面板或控制面板的例子，用户可以通过它选择适当机制。如在该面板的下部中所示，用户已选择鼠标右按钮以选择“所有窗口”模式，键盘上的左控制按钮用于选择“应用窗口”模式，F10功能键用于选择“显示桌面”模式。

除了键和鼠标按钮之外，用户可以指定当前屏幕的各角以启动查看模式。在操作中，当用户把光标定位在显示器屏幕的指示角之一上时，启动选定的查看模式。在该示出的例子中，屏幕上左上角选取成用于“所有窗口”模式，而右上角被指定用于所有“应用窗口”模式。在右下角显示可用的选择的菜单，从该菜单，用户可以指定“桌面”方式或者不同类型的功能。使用当前屏幕各角的特殊优点在于这样的事实：如果用户试图把一个对象例如一个图符拖到一隐藏的窗口，通过把该对象拖到当前角上，显示器会自动切换到单层模式，从而该隐藏的窗口会出现并且可把该图符拖到它的上面。利用这种方法，在拖放操作期间用户只需专心在一个部件即鼠标或其它光标控制部件上，并且按连续、自然的方式移动它。他或她不需要为激励不同元件，例如键盘上的键，而中断该操作。

用户最好可以在不同的单层模式之间切换。例如，当在“应用窗口”模式中时，用户可以通过按适当的键或者把光标移到屏幕的当前角上把显示切换到“所有窗口”模式。当此发生时，暗淡到后台中的窗口返回到它们的常规亮度值，并且根据前面的说明，所有窗口重新定位。在此情况下，已在前台中的各个应用窗口从它们在“应用窗口”模式中的当前位置移动，而不是返回到启动应用模式前它们占据的原始位置上。类似地，如果用户从其它单层模式之一选择“桌面”模式，各窗口从它们在该其它模式中的当前位置移出屏幕。

当在“应用窗口”模式下，用户可以在目前正运行的不同应用之间切换。图23a示出一个含有若干与不同应用关联的打开窗口的显示的例子。用“A”标记的窗口和一个应用关联，用“B”标记的窗口与第二应用关联，而标记着“C”的窗口属于第三应用。一旦按第二功能键或者另外激励用于启动“应用窗口”模式的控制元件，与前台应用(本情况下即应用A)关联的各窗口重新定位并且按需要改变尺寸以在单层视图中展示它们，如图23b中所描绘。与其它应用关联的窗口以暗淡状态在后台中保持它们的原始位置，用虚线表示。

在此视图下，如果用户激励某指定的控制元件，例如按“制表”键，显示可以切换到那些与应用A之前的最当前的应用关联的窗口。参照图23C，用于应用B的各窗口被带有前台，并且被重新定位和需要时改变尺寸。同时，属于应用A的窗口变暗淡。它们可保持在它们的单层位置上，而不是返回到图23a的原始位置。每次相继地激励该控制元件造成按从最近被访问到最先被访问的次序或者按其它适当次序，循环显示与各个打开的应用程序关联的窗口。这样，如图23d中所示，下一次按“制表”键造成在单层视图中呈现应用C的各窗口。也可以在“全部窗口”方式下操作同样的控制元件，以使视图切换到“应用窗口”模式。

为了能实现上述功能，当选择任一单层查看模式时，计算机最好在模态状态下操作。在此状态下，窗口管理器或者其它提供本发明的功能的进程接收来自所有事件，例如键盘导航、鼠标点击等的事件管理器的通知。这些事件受它的控制，从而不干扰目前正在执行的任何应用程序的操作。这种控制状态还允许操作系统处理拖放动作以及其它正在计算机系统中发生用户接口型活动。

如前面指出那样，当选择“所有窗口”模式时，桌面区变暗淡，从而所观察的窗口增亮。类似地，当选择“应用窗口”方式时，不与当前应用关联的窗口以及桌面区变暗。可以通过生成一个覆盖整个边界区58的并且具有可变暗度值的背景窗口实现这些暗淡化功能。把该窗口插到窗口序列中的适当级上以达到期望结果。例如，当选择“所有窗口”模式时，该背景窗口插到最后级上，从而只遮挡桌面对象的视图而不遮挡任何打开的窗口。在窗口重新定位和改变尺寸的动画期间，该背景窗口的暗度值可以从0％的值转变到60％的值。

对于“应用窗口”模式，该背景窗口插在当前应用窗口的各级之后的但在所有其它窗口之前的一级上。同样，当重新定位应用窗口时，暗度值可以从0％转变到60％，或者任何其它适当的值。

当在“所有窗口”模式和“应用窗口”模式之间切换时，最好使用二个背景窗口。例如，在“所有窗口”模式下，可用60％的暗度值显示最后面的背景窗口。当接着选择“应用窗口”模式时，可以以0％的初始暗度值在应用窗口的后面插入第二背景窗口。接着，随着这二个模式之间发生过渡，可以在这二个背景窗口之间出现交叉减弱(cross-fade)。例如，后背景窗口淡出，从60％的暗度到0％的暗度，而前背景窗口从0％到60％淡入。这二个窗口的淡入/淡出率被协调成随着非当前应用窗口相对于当前应用窗口的变暗，桌面的暗淡显现成保持固定。类似地，当从“应用窗口”模式过渡到“所有窗口”模式时，进行相反的操作，从而非当前窗口重新出现同时桌面保持固定的暗淡等级。

平化查看模式期间可能不需要在显示器上出现某些类型的二次窗口。例如，在此模式下工具选择板典型地将是不能选择的。从而，在此情况下，可以从显示空间去掉这种类型的窗口，同时在平化模式下重新定位和查看可选择的主窗口。

在其它情况下，可能希望在显示器上保留某些类型的二次窗口。例如，能查看从主窗口延伸的抽屉(drawer)可能是有用的。在此情况下，抽屉应利用它从其延伸的主窗口来停留。为了达到这样的结果，可以把主窗口和抽屉当成单个合成窗口对待，从而当进行重新定位时它们保持在一起。

在上面的例子中，在和互连重叠窗口的矢量对应的方向上重新定位窗口，从而在可能的程度下保持它们的相对位置。在其它实现中，可以使用不同的规则确定窗口布局。例如，可以把最前面的窗口放在边界区58的左上角。下一个深度级的窗口可以在它的紧右侧或者在它的下方放置，从而在显示器上按照它们的相对深度级按行或按列出现各窗口。对于这种方案，可以在显示器上建立一个可见的或不可见的网格图案，并且每个窗口的初始移动向量可以从窗口的位置延伸到网格中指定的单元。作为这种方法的一种变型，可以通过应用对窗口分组，从而属于某个应用的各窗口出现在左上角，用于另一个应用的窗口出现在右上角，等等。

如前面指出那样，本发明不限于在图形用户接口中显示窗口。相反，它可以应用于任何类型的、能由其它对象遮挡的对象。例如，它可用于对文件夹中的图符或小块图象重新定位，从而用户可以定位并选择它们之中的任何期望的一个。它还可应用于不同类型的对象，例如菜单、图符、窗口、控制带等的组合，从而用户可以同时全部查看它们。

另外在此方面，重新定位对象以便可以同时全部查看它们的能力不受出现在计算机显示器上的对象的限制。它还可应用于打印图象。例如，可以利用它排列要打印在单页上的多个摄影图像。

从而概言之，可以看出本发明的用户接口提供一种访问同时向用户呈现的若干对象的任一对象的有效机制。通过在显示器或页面上把对象重新定位到相互排斥的区域上，并且当为此需要时改变它们的尺寸，本发明能使用户方便地确定每个这样的对象的内容。当各对象处于平化查看模式下时，用户可以从中选择任何希望的一个。在窗口情况下，当显示器返回常规查看模式时，该选取的窗口变成当前窗口。另外，尽管所有对象是可同时访问的，用户也可以进行其它类型的操作，例如对电子邮件消息从一个窗口向另一个可能在别的情况下被隐藏的窗口拖放附件。类似地，用户可以关闭任何可能不再需要的窗口，或者使目前不需要打开的窗口最小化。

业内人士会理解，在不背离其精神或基本特征的情况下，可以以其它专用形式实现本发明。从而目前公开的各实施例在所有方面上是看成是示意性的而不是限制性的。本发明的范围是通过附后权利要求书指示的，而不是由上述说明指示的，并且所有包含在权利要求书的含意以及等同范围内的改变都包括在其中。

Claims (26)

1.一种促进计算机用户接口的桌面上和窗口中显现的对象之间的交互性的方法，包括步骤：

在常规视图中显示一个或更多的窗口，以便各窗口可遮挡用户查看该用户接口的桌面上的各对象；

响应用户的第一命令，把各窗口从其遮挡位置移开；

在各窗口被移开的同时，选择桌面对象中的至少一个；

在保持对桌面对象的选择的同时，响应用户的第二命令，使各窗口返回到其原始位置；以及

把所选择的对象放在窗口之一中。

2.如权利要求1所述的方法，其中移开各窗口的步骤包括步骤：

显示沿着该桌面的至少一条边的边界区，以及

移动各窗口以定位在该边界区内。

3.如权利要求2所述的方法，其中返回各窗口的步骤是通过把所选择的桌面对象拖到该边界区来启动的。

4.如权利要求1所述的方法，其中该第一命令和该第二命令中的至少一个包括移动光标到该桌面的指示角。

5.如权利要求4所述的方法，其中该第二命令是用光标把所选择的对象拖到该指示角。

6.一种促进计算机用户接口的桌面上和窗口中显现的对象之间的交互性的方法，包括步骤：

在常规视图中显示一个或更多的窗口，以便各窗口可遮挡用户查看该用户接口的桌面上的各对象；

选择窗口中的对象；

在保持对该对象的选择的同时，响应用户的第一命令，使各窗口从其遮挡位置移开；

在各窗口被移开的同时，将所选择的对象放置在该桌面或桌面对象上；以及

响应用户的第二命令，使各窗口返回到其原始位置。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述第二命令包括使所选择的对象返回到其原始位置。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述第一命令和所述第二命令中的至少一个包括移动光标到该桌面的指示角。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述用户的第一命令是用光标把所选择的对象拖到该指示角。

10.一种促进计算机用户接口的桌面上和窗口中显现的对象之间的交互性的方法，包括步骤：

在第一视图中显示一个或更多的窗口，以便各窗口可遮挡用户查看该用户接口的桌面上的各对象；

响应用户的第一命令，把各窗口从其遮挡位置移动到第二视图中；

响应用户的第二命令，使各窗口返回到它们在所述第一视图中的原始位置上；以及

进行如下两个可选操作之一：

如果正在显示第一视图，则使用户能够选择一个窗口中的对象，在保持对来自所述一个窗口的所述对象的选择的同时从第一视图切换到第二视图，并在切换到所述第二视图后把从所述一个窗口选择的对象放在该桌面上；

如果正在显示第二视图，则使用户能够选择桌面中的对象，在保持对来自桌面的所述对象的选择的同时从所述第二视图切换到所述第一视图，并在切换到所述第一视图后，把从该桌面选择的所述对象放在一个所述窗口中。

11.如权利要求10所述的方法，其中响应用户的第一命令，把各窗口从其遮挡位置移动到第二视图中的步骤包括步骤：

显示沿着该桌面的至少一条边的边界区，以及

移动各窗口以定位在所述边界区内。

12.如权利要求11所述的方法，其中响应用户的第二命令，使各窗口返回到它们在所述第一视图中的原始位置上的步骤是通过把所选择的桌面对象拖到所述边界区来启动的。

13.如权利要求10所述的方法，其中所述第一命令和所述第二命令中的至少一个包括移动光标到该桌面的指示角。

14.一种促进计算机用户接口的桌面上和窗口中显现的对象之间的交互性的设备，所述设备包括：

用于在常规视图中显示一个或更多的窗口以便各窗口可遮挡用户查看该用户接口的桌面上的各对象的装置；

用于响应用户的第一命令把各窗口从其遮挡位置移开的装置；

用于在各窗口被移开的同时选择桌面对象中的至少一个的装置；

用于在保持对桌面对象的选择的同时响应用户的第二命令使各窗口返回到其原始位置的装置；以及

用于把所选择的对象放在窗口之一中的装置。

15.如权利要求14所述的设备，其中所述用于响应用户的第一命令把各窗口从其遮挡位置移开的装置包括：

用于显示沿着该桌面的至少一条边的边界区的单元，以及

用于移动各窗口以定位在该边界区内的单元。

16.如权利要求15所述的设备，其中用于在保持对桌面对象的选择的同时响应用户的第二命令使各窗口返回到其原始位置的装置是通过把所选择的桌面对象拖到该边界区来启动的。

17.如权利要求14所述的设备，其中该第一命令和该第二命令中的至少一个包括移动光标到该桌面的指示角。

18.如权利要求17所述的设备，其中该第二命令是用光标把所选择的对象拖到该指示角。

19.一种促进计算机用户接口的桌面上和窗口中显现的对象之间的交互性的设备，所述设备包括：

用于在常规视图中显示一个或更多的窗口以便各窗口可遮挡用户查看该用户接口的桌面上的各对象的装置；

用于选择窗口中的对象的装置；

用于在保持对该对象的选择的同时响应用户的第一命令使各窗口从其遮挡位置移开的装置；

用于在各窗口被移开的同时将所选择的对象放置在该桌面或桌面对象上的装置；以及

用于响应用户的第二命令使各窗口返回到其原始位置的装置。

20.如权利要求19所述的设备，其中所述第二命令包括使所选择的对象返回到其原始位置。

21.如权利要求19所述的设备，其中所述第一命令和所述第二命令中的至少一个包括移动光标到该桌面的指示角。

22.如权利要求21所述的设备，其中所述用户的第一命令是用光标把所选择的对象拖到该指示角。

23.一种促进计算机用户接口的桌面上和窗口中显现的对象之间的交互性的设备，所述设备包括：

用于在第一视图中显示一个或更多的窗口以便各窗口可遮挡用户查看该用户接口的桌面上的各对象的装置；

用于响应用户的第一命令把各窗口从其遮挡位置移动到第二视图中的装置；

用于响应用户的第二命令使各窗口返回到它们在所述第一视图中的原始位置上的装置；以及

用于进行如下两个可选操作之一的装置：

如果正在显示第一视图，则使用户能够选择一个窗口中的对象，在保持对来自所述一个窗口的所述对象的选择的同时从第一视图切换到第二视图，并在切换到所述第二视图后把从所述一个窗口选择的对象放在该桌面上；

如果正在显示第二视图，则使用户能够选择桌面中的对象，在保持对来自桌面的所述对象的选择的同时从所述第二视图切换到所述第一视图，并在切换到所述第一视图后，把从该桌面选择的所述对象放在一个所述窗口中。

24.如权利要求23所述的设备，其中所述用于响应用户的第一命令把各窗口从其遮挡位置移动到第二视图中的装置包括：

用于显示沿着该桌面的至少一条边的边界区的单元，以及

用于移动各窗口以定位在所述边界区内的单元。

25.如权利要求24所述的设备，其中所述用于响应用户的第二命令使各窗口返回到它们在所述第一视图中的原始位置上的装置是通过把所选择的桌面对象拖到所述边界区来启动的。

26.如权利要求23所述的设备，其中所述第一命令和所述第二命令中的至少一个包括移动光标到该桌面的指示角。

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