(孟祥旭主編人機交互).ppt

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第一章緒論,重點大學計算機專業(yè)系列教材,人機交互的概念人機交互的研究內容人機交互的發(fā)展歷史人機交互的應用,交互（Human-ComputerInteraction，HCI）是關于設計、評價和實現供人們使用的交互式計算機系統(tǒng)，且圍繞這些方面的主要現象進行研究的科學（ACMSIGCHI，1992，第6頁）,人機交互界面表示模型與設計方法（ModelandMethodology）一個交互界面的好壞，直接影響到軟件開發(fā)的成敗。友好人機交互界面的開發(fā)離不開好的交互模型與設計方法。因此，研究人機交互界面的表示模型與設計方法，是人機交互的重要研究內容之一?？捎眯苑治雠c評估（UsabilityandEvaluation）可用性是人機交互系統(tǒng)的重要內容，它關系到人機交互能否達到用戶期待的目標，以及實現這一目標的效率與便捷性。人機交互系統(tǒng)的可用性分析與評估的研究主要涉及到支持可用性的設計原則和可用性的評估方法等。,1.2人機交互研究內容,多通道交互技術（Multi-Modal）在多通道交互中，用戶可以使用語音、手勢、眼神、表情等自然的交互方式與計算機系統(tǒng)進行通信。多通道交互主要研究多通道交互界面的表示模型、多通道交互界面的評估方法以及多通道信息的融合等。其中，多通道信息整合是多通道用戶界面研究的重點和難點。認知與智能用戶界面（IntelligentUserInterface，IUI）智能用戶界面的最終目標是使人機交互和人－人交互一樣自然、方便。上下文感知、眼動跟蹤、手勢識別、三維輸入、語音識別、表情識別、手寫識別、自然語言理解等都是認知與智能用戶界面需要解決的重要問題。,1.2人機交互研究內容,群件（Groupware）群件是指幫助群組協(xié)同工作的計算機支持的協(xié)作環(huán)境，主要涉及個人或群組間的信息傳遞、群組中的信息共享、業(yè)務過程自動化與協(xié)調，以及人和過程之間的交互活動等。目前與人機交互技術相關的研究主要包括：群件系統(tǒng)的體系結構、計算機支持交流與共享信息的方式、交流中的決策支持工具、應用程序共享以及同步實現方法等內容。Web設計（Web-Interaction）重點研究Web界面的信息交互模型和結構，Web界面設計的基本思想和原則，Web界面設計的工具和技術，以及Web界面設計的可用性分析與評估方法等內容。,1.2人機交互研究內容,移動界面設計（MobileandUbicomp）移動計算（MobileComputing）、無處不在計算（UbiquitousComputing）等對人機交互技術提出了更高的要求，面向移動應用的界面設計問題已成為人機交互技術研究的一個重要應用領域。針對移動設備的便攜性、位置不固定性和計算能力有限性以及無線網絡的低帶寬高延遲等諸多的限制，研究移動界面的設計方法，移動界面可用性與評估原則，移動界面導航技術，以及移動界面的實現技術和開發(fā)工具，是當前的人機交互技術的研究熱點之一。,1.2人機交互研究內容,人機交互的發(fā)展過程，也是人適應計算機到計算機不斷地適應人的發(fā)展過程。它經歷了幾個階段：,圖形用戶界面,自然和諧的交互,命令行,,,語言命令交互階段計算機語言經歷了由最初的機器語言，而后是匯編語言，直至高級語言的發(fā)展過程。這個過程也可以看作早期的人機交互的一個發(fā)展過程。,圖形用戶界面（GUI）交互階段圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，GUI）的出現，使人機交互方式發(fā)生了巨大變化。GUI的主要特點是桌面隱喻、WIMP技術、直接操縱和“所見即所得”。與命令行界面相比，圖形用戶界面的人機交互自然性和效率都有較大的提高。圖形用戶界面很大程度上依賴于菜單選擇和交互小組件（Widget）。圖形用戶界面給有經驗的用戶造成不方便，他們有時傾向使用命令鍵而不是選擇菜單，且在輸入信息時用戶只能使用手這一種輸入通道。圖形用戶界面需要占用較多的屏幕空間，并且難以表達和支持非空間性的抽象信息的交互。,自然和諧的人機交互階段隨著虛擬現實、移動計算、無處不在計算等技術的飛速發(fā)展，自然和諧的人機交互方式得到了一定的發(fā)展?；谡Z音、手寫體、姿勢、視線跟蹤、表情等輸入手段的多通道交互是其主要特點，其目的是使人能以聲音、動作、表情等自然方式進行交互操作。,筆式交互設備,語音交互設備,視覺交互設備,虛擬環(huán)境中的交互設備,觸覺交互設備,制造業(yè)位于法國Velizy城的汽車協(xié)同設計中心的標志雪鐵龍（PSA）公司利用3DVIAVirtools技術作為工業(yè)仿真系統(tǒng)的整合平臺，采用主動式立體Barco‘sI-Space5的CAVE洞穴式顯示系統(tǒng)與BarcoCADWall被動式單通道立體投影系統(tǒng)，德國的A.R.T.光學跟蹤系統(tǒng)以及Haption6D35-45和INCA力反饋系統(tǒng)，用于汽車設計的檢視、虛擬裝配與協(xié)同項目的檢測等等。,1.4HCI的應用,教育科研由伊利諾州大學芝加哥分校電子可視化實驗室EVL和交互計算環(huán)境實驗室CEL合作的敘事式沉浸的建設者及協(xié)同環(huán)境(NarrativeImmersiveConstructionist/CollaborativeEnvironments)，簡稱NICE項目,1.4HCI的應用,教育科研科視設計并安裝的全沉浸式ChristieTotalVIEW?CAVE（圖1-7），用于在威斯康星州Pier的密爾沃基舉辦的著名的DiscoveryWorld展覽。這套被DiscoveryWorld稱為“人機交互式虛擬教育”（HIVE）系統(tǒng)運用了3D投影顯示技術——Mirage系列投影機，實現了的沉浸式3D環(huán)境，使參觀者能夠獲得關于生活環(huán)境的“近似真實”體驗。,1.4HCI的應用,軍事軍事戰(zhàn)略戰(zhàn)術演練和培訓領域是刺激交互技術發(fā)展的源動力，從早期的飛機駕駛員培訓到今天的軍事戰(zhàn)略和戰(zhàn)術演習仿真等。使用計算機仿真技術不僅降低成本而且可方便地改變環(huán)境和條件，適用于特殊，危險等環(huán)境。F-35是第一種在座艙里取消了平視顯示器(HUD)的量產戰(zhàn)斗機，F-35的飛行員將在其頭盔綜合顯示器(HMD)面罩上的虛擬平顯上讀取所有數據。,1.4HCI的應用,生活指紋識別和人臉表情識別技術廣泛應用于人們日常生活的通信過程或者安全保護。,1.4HCI的應用,生活蘋果iPhone采用多種交互技術，提供智能商務終端，如掌上電腦、智能手機、PDA、智能固話終端等。通過捷通嵌入式手寫識別eJHWR技術，將在手寫設備上書寫時產生的有序軌跡信息轉化為漢字內碼；通過捷通華聲嵌入式語音合成eJTTS技術，利用計算機將任意組合的文本文件轉化為聲音文件，并通過聲卡、電話語音卡等多媒體設備將聲音輸出，提供短信語音播報等功能。,1.4HCI的應用,文化娛樂在北京08奧運會開幕式采用的高亮度數字投影設備和十一全運會開幕式投影系統(tǒng)采用的“大碗幕”展示了現代投影技術的巨大創(chuàng)造力。,1.4HCI的應用,文化娛樂在影視制作領域，動作捕捉設備已經得到了廣泛應用。如圖展示了“加勒比海盜3”制作過程中，運動捕捉實驗室場景和最終合成的影片效果。,1.4HCI的應用,體育英國推出三維立體電視節(jié)目，播放了英式橄欖球和足球比賽畫面，通過兩臺攝像機拍攝，模擬人左右眼的成像，觀眾通過特制的三維立體眼鏡，使大腦對圖像進行處理，讓畫面看上去好像在起居室里現身。給觀眾身臨其境的感覺，球員的一舉一動仿佛就在身邊。,1.4HCI的應用,體育運動捕捉系統(tǒng)在體育訓練中可以幫助教練員從不同的視角觀察和監(jiān)控運動員的技術動作，并大量地獲取某類技術動作的運動參數及生理生化指標等數據，并統(tǒng)計出其運動規(guī)律，為科學訓練提供標準規(guī)范的技術指導。曲棍球訓練系統(tǒng),1.4HCI的應用,,1什么是人機交互技術？2簡單介紹人機交互技術的發(fā)展歷史和現狀。3人機交互研究內容有哪些？,,