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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 可用性分析與評估 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 基于語音 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 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