人機(jī)交互ch01-概論.ppt

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2020 1 7 Ch1 概論 1 人機(jī)交互 郭亞軍金先級(jí) 2020 1 7 Ch1 概論 2 教材 郭亞軍 金先級(jí)著 人機(jī)交互 華中科技大學(xué)出版社 2005 3 2020 1 7 Ch1 概論 3 學(xué)完這門課的效果 這門課是提高你技術(shù)檔次的學(xué)科會(huì)完全改變你普通的看法別人都喜歡你你會(huì)具有創(chuàng)造性的思維讓你更有前途和 錢途 授人以魚不如授人以漁 2020 1 7 Ch1 概論 4 Chapter1 概述 人機(jī)交互學(xué) HumanComputerInteraction 簡稱HCI 是一門關(guān)于設(shè)計(jì) 評(píng)估和執(zhí)行交互式計(jì)算系統(tǒng) 以及研究由此而發(fā)生的相關(guān)現(xiàn)象的學(xué)科 2020 1 7 Ch1 概論 5 2020 1 7 Ch1 概論 6 人機(jī)交互學(xué)的研究內(nèi)容 人機(jī)交互行為分為四類不同的感知過程人對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界的感知 P1 計(jì)算機(jī)對(duì)外部世界的感知 P2 另外兩種感知 P3和P4 與人機(jī)界面的心理因素密切相關(guān) 如果計(jì)算機(jī)是可以感知外部世界的機(jī)器 那么 P3和P4就代表兩種不同的信息源 2020 1 7 Ch1 概論 7 一種是人通過計(jì)算機(jī)傳遞的感知信息 P4 例如遠(yuǎn)程會(huì)議 遠(yuǎn)程會(huì)診等系統(tǒng)中的兩人或多人之間的相互交流 而計(jì)算機(jī)只是他們之間的交流媒介 在這種情形下 外界信息是經(jīng)計(jì)算機(jī)處理之后的信息 另一種是人從作為虛擬世界一員的計(jì)算機(jī)中獲得的感知 P3 這種感知是人機(jī)間交互的感知 2020 1 7 Ch1 概論 8 人機(jī)交互學(xué)包含五個(gè)方面的主題 1 人機(jī)交互的特性 2 計(jì)算機(jī)的相關(guān)性 3 人的特性 4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和界面架構(gòu) 5 系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)范和過程 2020 1 7 Ch1 概論 9 人機(jī)交互學(xué)發(fā)展四個(gè)階段 初創(chuàng)期 1959 1970 1959年美國學(xué)者B Shackel從人在操縱計(jì)算機(jī)時(shí)如何才能減輕疲勞出發(fā) 提出了被認(rèn)為是人機(jī)界面的第一篇文獻(xiàn)的關(guān)于計(jì)算機(jī)控制臺(tái)設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)的論文 1960年開始將人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)引入商用計(jì)算機(jī) 1969年在英國劍橋大學(xué)召開了第一次人機(jī)系統(tǒng)國際會(huì)議 2020 1 7 Ch1 概論 10 奠基期 1970 1979 從1970年到1973年出版了四本與計(jì)算機(jī)相關(guān)的人機(jī)工程學(xué)專著 為人機(jī)交互界面學(xué)科的發(fā)展指明了方向 J Martin 1973 依據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)歸納出23種人機(jī)交互方式 在1970年同時(shí)成立了兩個(gè)HCI研究中心 這個(gè)時(shí)期已經(jīng)考慮人文因素的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 只體現(xiàn)在硬件設(shè)計(jì)方面 例如 德國率先公布了一個(gè)人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn) DIN標(biāo)準(zhǔn) 它規(guī)定了計(jì)算機(jī)鍵盤的高度不得大于30mm 使得美國鍵盤一下子在德國和歐洲其他國家失去了市場 2020 1 7 Ch1 概論 11 發(fā)展期 1980 1995 20世紀(jì)80年代初期 學(xué)術(shù)界相繼出版了六本專著 對(duì)最新研究成果進(jìn)行了總結(jié) 在這個(gè)十年中 召開了大量的國際的和地區(qū)的學(xué)術(shù)會(huì)議 出版了不少專著 期刊和雜志 標(biāo)志著人機(jī)界面學(xué)科的發(fā)展盛況 2020 1 7 Ch1 概論 12 人機(jī)交互學(xué)科形成了自己的理論體系和實(shí)踐范疇的架構(gòu)1 理論體系方面 從人機(jī)工程學(xué)獨(dú)立出來 更加強(qiáng)調(diào)認(rèn)知心理學(xué)以及行為學(xué)和社會(huì)學(xué)的某些人文學(xué)科的理論指導(dǎo) 2 實(shí)踐范疇方面 從人機(jī)界面 人機(jī)接口 拓延開來 強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)對(duì)于人的反饋交互作用 所以 人機(jī)界面 一詞被 人機(jī)交互 所取代 英文縮寫雖然還是HCI 可是第三個(gè)字母 I 的意思卻從 Interface 界面或接口 變成了 Interaction 交互 2020 1 7 Ch1 概論 13 提高期 1996 人機(jī)交互的研究工作重點(diǎn)放在了智能化交互 多模態(tài) 多通道 多媒體交互 虛擬交互以及人機(jī)協(xié)同交互等方面 也就是放在 以人為中心 的人機(jī)交互技術(shù)方面 這不只是要研究人與計(jì)算機(jī)在接口界面的交互 而更需要把人與計(jì)算機(jī)當(dāng)成一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng) 使人在與計(jì)算機(jī)交互時(shí)就像是與同類交互一樣 2020 1 7 Ch1 概論 14 人為中心的人機(jī)交互有如下特點(diǎn) 以符合人類習(xí)慣的方式進(jìn)行信息交互 也就是以語音 圖像 手勢等方式交流信息 并且綜合利用這些信息 基于人體特征的用戶身份識(shí)別 計(jì)算機(jī)能通過人臉 語音 動(dòng)作等人體信息對(duì)與其交往的人進(jìn)行身份識(shí)別 計(jì)算機(jī)能理解用戶的感情和意圖 主動(dòng)地進(jìn)行交流和服務(wù) 2020 1 7 Ch1 概論 15 計(jì)算機(jī)被嵌入各種家用電器設(shè)備 生活空間和用具中 計(jì)算機(jī)無處不在 人們甚至從茶杯到服飾都享受著計(jì)算機(jī)帶來的好處 但是你卻看不見計(jì)算機(jī) 人類生活和活動(dòng)的三維空間不僅會(huì)因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)而得到擴(kuò)展 例如 人們進(jìn)入晶體之中 而且 四維 空間 加入時(shí)間 以往和未來 的展現(xiàn)也不再困難 與網(wǎng)絡(luò) 通信技術(shù)相結(jié)合克服時(shí)間和空間上的限制 相隔遙遠(yuǎn)的人門可進(jìn)行信息交流和協(xié)作 為人類提供極大的方便 促進(jìn)生產(chǎn)率的提高 2020 1 7 Ch1 概論 16 認(rèn)知心理學(xué) 人同計(jì)算機(jī)打交到經(jīng)歷三個(gè)時(shí)期 最初僅是高速計(jì)算工具 20世紀(jì)70年代后成為人的智能工具 20世紀(jì)90年代后逐漸成為人類智力放大器 認(rèn)知心理學(xué)創(chuàng)導(dǎo)者加涅把從屬能力稱為 學(xué)習(xí)層次 學(xué)習(xí)層次 由淺入深分為八個(gè)等級(jí) 1 信號(hào)學(xué)習(xí) 2 刺激 反應(yīng)學(xué)習(xí) 2020 1 7 Ch1 概論 17 認(rèn)知心理學(xué) 3 形成連鎖 4 言語聯(lián)想 5 辨別學(xué)習(xí) 6 概念學(xué)習(xí) 7 規(guī)則學(xué)習(xí) 8 問題解決 這8條有因果關(guān)系加涅的信息加工理論從認(rèn)知心理學(xué)層面上指導(dǎo)了人機(jī)交互學(xué) 2020 1 7 Ch1 概論 18 認(rèn)知心理學(xué) 認(rèn)知心理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)研究對(duì)于人機(jī)交互學(xué)的形成和發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用迄今為止 人類在同計(jì)算機(jī)打交道時(shí) 基本上還只局限于視覺感知的范疇 例如 視窗 圖符 菜單等 聽覺感知的計(jì)算機(jī)化雖然取得很大的進(jìn)展 但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到普及的程度 其他感知的計(jì)算機(jī)化就更有廣闊的探索空間了 與認(rèn)知心理學(xué)的 認(rèn)知 相對(duì)應(yīng)的 在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域里是諸如機(jī)器視覺 機(jī)器推理 模式識(shí)別 語音識(shí)別 自然語言理解等等 2020 1 7 Ch1 概論 19 人的感知系統(tǒng) 人的感知系統(tǒng) PerceiveSystem 是人機(jī)交互時(shí)用戶一側(cè)的輸入 輸出通道有五種感知 視 聽 嗅 味和觸覺 事實(shí)上還有痛覺 溫度感知 饑餓感知等等 可以認(rèn)為這些感知都是通過各種不同的感受器官感受到的 2020 1 7 Ch1 概論 20 人的感受器官分成以下四類 第一類是遙感感受器官 如視覺和聽覺器官 它們能從一定距離之內(nèi)接收信息 第二類是化學(xué)感受器官 嗅覺和味覺器官屬于這一類 第三類是體感受器官 這類感受器官只有在軀體與外界的實(shí)體接觸時(shí)才能受到刺激 包括觸覺 壓覺 體表的痛覺和溫度感知器官 第四類是內(nèi)臟感受器官 如饑餓感知 干渴感知 內(nèi)急和嘔吐感知器官等 2020 1 7 Ch1 概論 21 雖然各類感知器官有極大的差異 但是它們具有某些共同特點(diǎn) 如它們都是傳感器各類感知器官執(zhí)行同一種功能 把一種形式的能量轉(zhuǎn)變成另一種形式的能量 把信息的密碼翻譯成神經(jīng)系統(tǒng)能辨別和處理的密碼 另一個(gè)共同特點(diǎn)是 這些感知器官感收到的信息在神經(jīng)系統(tǒng)中都是以二進(jìn)制編碼的形式傳遞的 這是因?yàn)樵谏窠?jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞中 信息的傳遞是靠動(dòng)作電位實(shí)現(xiàn)的 而動(dòng)作電位是 開關(guān) 式的 正因?yàn)槿绱?人們試圖借用信息論 控制論等學(xué)科中的概念來研究感知系統(tǒng) 甚至于用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬視覺和聽覺 2020 1 7 Ch1 概論 22 人對(duì)感知的響應(yīng) 人的感受器官感受到外界的刺激之后 會(huì)對(duì)刺激做出反應(yīng)對(duì)感知的響應(yīng)時(shí)間由兩部分組成 響應(yīng)時(shí)間 動(dòng)作時(shí)間 菲茨等人 FittsandPeterson 1964 對(duì)鼠標(biāo)點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)顯示屏上的目標(biāo)做了實(shí)驗(yàn) 得出了在操作者獲得點(diǎn)擊命令后立即做出點(diǎn)擊屏幕上的目標(biāo)的動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間的估算公式 稱為菲茨公式 為Mt a blog2 D S 0 5 s 2020 1 7 Ch1 概論 23 人對(duì)感知的響應(yīng) Mt是動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間a是初始移動(dòng)時(shí)間b是移動(dòng)單位距離的時(shí)間增量D是移動(dòng)距離S是目標(biāo)的寬度 2020 1 7 Ch1 概論 24 人機(jī)交互與認(rèn)知心理學(xué)的關(guān)系 在人機(jī)交互過程中存在大量的心理學(xué)因素接受外部信息和設(shè)計(jì)用戶界面存在大量認(rèn)知心理學(xué)問題操作計(jì)算機(jī)時(shí)存在與行為心理學(xué)相關(guān)的問題參與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作是必然碰到行為心理學(xué)和社會(huì)心理學(xué)等問題認(rèn)知心理學(xué)以傳統(tǒng)心理學(xué)中的認(rèn)識(shí)過程 包括感覺 知覺 注意 表象 記憶 思維和語言等 為主要對(duì)象 并強(qiáng)調(diào)認(rèn)識(shí)過程在人的全部心理活動(dòng)中的重要作用 2020 1 7 Ch1 概論 25 人機(jī)交互與認(rèn)知心理學(xué)的關(guān)系 認(rèn)知心理學(xué)家把人看做是信息加工系統(tǒng) 認(rèn)為人的認(rèn)知過程就是信息加工過程 認(rèn)知指的是感覺輸入的變換 簡約 加工 存儲(chǔ)和使用的全過程 認(rèn)知過程可分解為一系列階段 每個(gè)階段可認(rèn)為是一個(gè)加工單元 承擔(dān)對(duì)輸入信息進(jìn)行某種特定的操作 信息處理過程也可以從主體的知識(shí)開始 可見認(rèn)知心理學(xué)主要是研究作為人類行為之基礎(chǔ)的心理機(jī)制 其核心就是輸入輸出之間的內(nèi)部心理機(jī)制 2020 1 7 Ch1 概論 26 人機(jī)交互與認(rèn)知心理學(xué)的關(guān)系 認(rèn)知心理學(xué)是一門研究在問題解決過程中 作為主體的人有些什么思維活動(dòng)和心理活動(dòng) 并用信息處理的方法去發(fā)現(xiàn)其規(guī)律的學(xué)科 人機(jī)交互過程中存在大量的心理學(xué)因素人機(jī)交互所研究是人在使用計(jì)算機(jī)解決問題的過程中如何能夠讓人更容易地操作計(jì)算機(jī)的問題在人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)該運(yùn)用認(rèn)知心理學(xué)的研究成果及其正確結(jié)論 使人機(jī)交互系統(tǒng)符合認(rèn)知心理學(xué)的基本原理 便于人們順利地與計(jì)算機(jī)協(xié)同解決問題 2020 1 7 Ch1 概論 27 色彩對(duì)人的影響 人對(duì)外部世界的感知中有70 來自視覺 在人機(jī)交互系統(tǒng)中 色彩對(duì)人的生理和心理都起著不容忽視的作用 1 色彩對(duì)生理的影響主要與眼睛的分辨能力和視覺疲勞有關(guān)就色調(diào)而言 最容易引起視覺疲勞的是藍(lán)色和紫色 其次是紅色和橙色 而黃色 綠色 藍(lán)綠色和淡青色等色調(diào)不容易引起視覺疲勞 為減輕視覺疲勞 還應(yīng)該在視野范圍內(nèi)保持均勻的色彩的明亮度 2020 1 7 Ch1 概論 28 2 色彩對(duì)心理的影響色彩能引起某種情緒 也會(huì)改變某種情緒明快的色彩使人心情開朗 陰郁的色彩使人情緒低落紅 黃紅 橙 黃色給人溫暖感 被稱為暖色 飽和度高的暖色給人的溫暖感強(qiáng) 但紅色還會(huì)使人在心理上產(chǎn)生興奮以至緊張 青 綠 紫色給人寒冷感 被稱為冷色 飽和度高的冷色給人的寒冷感強(qiáng) 但大面積的青色給人一種荒涼和冷漠的感覺 而綠色給人的感覺比較平和 不同色彩適當(dāng)搭配還會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)或近的感覺