(孟祥旭主編人機(jī)交互).ppt

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第一章緒論,重點(diǎn)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)系列教材,人機(jī)交互的概念人機(jī)交互的研究內(nèi)容人機(jī)交互的發(fā)展歷史人機(jī)交互的應(yīng)用,交互（Human-ComputerInteraction，HCI）是關(guān)于設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和實(shí)現(xiàn)供人們使用的交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，且圍繞這些方面的主要現(xiàn)象進(jìn)行研究的科學(xué)（ACMSIGCHI，1992，第6頁）,人機(jī)交互界面表示模型與設(shè)計(jì)方法（ModelandMethodology）一個(gè)交互界面的好壞，直接影響到軟件開發(fā)的成敗。友好人機(jī)交互界面的開發(fā)離不開好的交互模型與設(shè)計(jì)方法。因此，研究人機(jī)交互界面的表示模型與設(shè)計(jì)方法，是人機(jī)交互的重要研究內(nèi)容之一?？捎眯苑治雠c評(píng)估（UsabilityandEvaluation）可用性是人機(jī)交互系統(tǒng)的重要內(nèi)容，它關(guān)系到人機(jī)交互能否達(dá)到用戶期待的目標(biāo)，以及實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的效率與便捷性。人機(jī)交互系統(tǒng)的可用性分析與評(píng)估的研究主要涉及到支持可用性的設(shè)計(jì)原則和可用性的評(píng)估方法等。,1.2人機(jī)交互研究內(nèi)容,多通道交互技術(shù)（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(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)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(píng)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(diǎn)和難點(diǎn)。認(rèn)知與智能用戶界面（IntelligentUserInterface，IUI）智能用戶界面的最終目標(biāo)是使人機(jī)交互和人－人交互一樣自然、方便。上下文感知、眼動(dòng)跟蹤、手勢識(shí)別、三維輸入、語音識(shí)別、表情識(shí)別、手寫識(shí)別、自然語言理解等都是認(rèn)知與智能用戶界面需要解決的重要問題。,1.2人機(jī)交互研究內(nèi)容,群件（Groupware）群件是指幫助群組協(xié)同工作的計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作環(huán)境，主要涉及個(gè)人或群組間的信息傳遞、群組中的信息共享、業(yè)務(wù)過程自動(dòng)化與協(xié)調(diào)，以及人和過程之間的交互活動(dòng)等。目前與人機(jī)交互技術(shù)相關(guān)的研究主要包括：群件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)支持交流與共享信息的方式、交流中的決策支持工具、應(yīng)用程序共享以及同步實(shí)現(xiàn)方法等內(nèi)容。Web設(shè)計(jì)（Web-Interaction）重點(diǎn)研究Web界面的信息交互模型和結(jié)構(gòu)，Web界面設(shè)計(jì)的基本思想和原則，Web界面設(shè)計(jì)的工具和技術(shù)，以及Web界面設(shè)計(jì)的可用性分析與評(píng)估方法等內(nèi)容。,1.2人機(jī)交互研究內(nèi)容,移動(dòng)界面設(shè)計(jì)（MobileandUbicomp）移動(dòng)計(jì)算（MobileComputing）、無處不在計(jì)算（UbiquitousComputing）等對(duì)人機(jī)交互技術(shù)提出了更高的要求，面向移動(dòng)應(yīng)用的界面設(shè)計(jì)問題已成為人機(jī)交互技術(shù)研究的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。針對(duì)移動(dòng)設(shè)備的便攜性、位置不固定性和計(jì)算能力有限性以及無線網(wǎng)絡(luò)的低帶寬高延遲等諸多的限制，研究移動(dòng)界面的設(shè)計(jì)方法，移動(dòng)界面可用性與評(píng)估原則，移動(dòng)界面導(dǎo)航技術(shù)，以及移動(dòng)界面的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和開發(fā)工具，是當(dāng)前的人機(jī)交互技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。,1.2人機(jī)交互研究內(nèi)容,人機(jī)交互的發(fā)展過程，也是人適應(yīng)計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)不斷地適應(yīng)人的發(fā)展過程。它經(jīng)歷了幾個(gè)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(jì)算機(jī)語言經(jīng)歷了由最初的機(jī)器語言，而后是匯編語言，直至高級(jí)語言的發(fā)展過程。這個(gè)過程也可以看作早期的人機(jī)交互的一個(gè)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(xiàn)，使人機(jī)交互方式發(fā)生了巨大變化。GUI的主要特點(diǎn)是桌面隱喻、WIMP技術(shù)、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(jī)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(jīng)驗(yàn)的用戶造成不方便，他們有時(shí)傾向使用命令鍵而不是選擇菜單，且在輸入信息時(shí)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(dá)和支持非空間性的抽象信息的交互。,自然和諧的人機(jī)交互階段隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、移動(dòng)計(jì)算、無處不在計(jì)算等技術(shù)的飛速發(fā)展，自然和諧的人機(jī)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(diǎn)，其目的是使人能以聲音、動(dòng)作、表情等自然方式進(jìn)行交互操作。,筆式交互設(shè)備,語音交互設(shè)備,視覺交互設(shè)備,虛擬環(huán)境中的交互設(shè)備,觸覺交互設(shè)備,制造業(yè)位于法國Velizy城的汽車協(xié)同設(shè)計(jì)中心的標(biāo)志雪鐵龍（PSA）公司利用3DVIAVirtools技術(shù)作為工業(yè)仿真系統(tǒng)的整合平臺(tái)，采用主動(dòng)式立體Barco‘sI-Space5的CAVE洞穴式顯示系統(tǒng)與BarcoCADWall被動(dòng)式單通道立體投影系統(tǒng)，德國的A.R.T.光學(xué)跟蹤系統(tǒng)以及Haption6D35-45和INCA力反饋系統(tǒng)，用于汽車設(shè)計(jì)的檢視、虛擬裝配與協(xié)同項(xiàng)目的檢測等等。,1.4HCI的應(yīng)用,教育科研由伊利諾州大學(xué)芝加哥分校電子可視化實(shí)驗(yàn)室EVL和交互計(jì)算環(huán)境實(shí)驗(yàn)室CEL合作的敘事式沉浸的建設(shè)者及協(xié)同環(huán)境(NarrativeImmersiveConstructionist/CollaborativeEnvironments)，簡稱NICE項(xiàng)目,1.4HCI的應(yīng)用,教育科研科視設(shè)計(jì)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(jī)交互式虛擬教育”（HIVE）系統(tǒng)運(yùn)用了3D投影顯示技術(shù)——Mirage系列投影機(jī)，實(shí)現(xiàn)了的沉浸式3D環(huán)境，使參觀者能夠獲得關(guān)于生活環(huán)境的“近似真實(shí)”體驗(yàn)。,1.4HCI的應(yīng)用,軍事軍事戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)演練和培訓(xùn)領(lǐng)域是刺激交互技術(shù)發(fā)展的源動(dòng)力，從早期的飛機(jī)駕駛員培訓(xùn)到今天的軍事戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)演習(xí)仿真等。使用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)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(xiǎn)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(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)，F(xiàn)-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(shù)據(jù)。,1.4HCI的應(yīng)用,生活指紋識(shí)別和人臉表情識(shí)別技術(shù)廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ畹耐ㄐ胚^程或者安全保護(hù)。,1.4HCI的應(yīng)用,生活蘋果iPhone采用多種交互技術(shù)，提供智能商務(wù)終端，如掌上電腦、智能手機(jī)、PDA、智能固話終端等。通過捷通嵌入式手寫識(shí)別eJHWR技術(shù)，將在手寫設(shè)備上書寫時(shí)產(chǎn)生的有序軌跡信息轉(zhuǎn)化為漢字內(nèi)碼；通過捷通華聲嵌入式語音合成eJTTS技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)將任意組合的文本文件轉(zhuǎn)化為聲音文件，并通過聲卡、電話語音卡等多媒體設(shè)備將聲音輸出，提供短信語音播報(bào)等功能。,1.4HCI的應(yīng)用,文化娛樂在北京08奧運(yùn)會(huì)開幕式采用的高亮度數(shù)字投影設(shè)備和十一全運(yùn)會(huì)開幕式投影系統(tǒng)采用的“大碗幕”展示了現(xiàn)代投影技術(shù)的巨大創(chuàng)造力。,1.4HCI的應(yīng)用,文化娛樂在影視制作領(lǐng)域，動(dòng)作捕捉設(shè)備已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。如圖展示了“加勒比海盜3”制作過程中，運(yùn)動(dòng)捕捉實(shí)驗(yàn)室場景和最終合成的影片效果。,1.4HCI的應(yīng)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(tái)攝像機(jī)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(duì)圖像進(jìn)行處理，讓畫面看上去好像在起居室里現(xiàn)身。給觀眾身臨其境的感覺，球員的一舉一動(dòng)仿佛就在身邊。,1.4HCI的應(yīng)用,體育運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)在體育訓(xùn)練中可以幫助教練員從不同的視角觀察和監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作，并大量地獲取某類技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及生理生化指標(biāo)等數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)出其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為科學(xué)訓(xùn)練提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的技術(shù)指導(dǎo)。曲棍球訓(xùn)練系統(tǒng),1.4HCI的應(yīng)用,,1什么是人機(jī)交互技術(shù)？2簡單介紹人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀。3人機(jī)交互研究內(nèi)容有哪些？,,