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第一章緒論,重點大學(xué)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(nèi)容人機交互的發(fā)展歷史人機交互的應(yīng)用,交互（Human-ComputerInteraction，HCI）是關(guān)于設(shè)計、評價和實現(xiàn)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(xiàn)象進行研究的科學(xué)（ACMSIGCHI，1992，第6頁）,人機交互界面表示模型與設(shè)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(shè)計方法。因此，研究人機交互界面的表示模型與設(shè)計方法，是人機交互的重要研究內(nèi)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(nèi)容，它關(guān)系到人機交互能否達到用戶期待的目標(biāo)，以及實現(xiàn)這一目標(biāo)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(shè)計原則和可用性的評估方法等。,1.2人機交互研究內(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(biāo)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(nèi)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(wù)過程自動化與協(xié)調(diào)，以及人和過程之間的交互活動等。目前與人機交互技術(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(yīng)用程序共享以及同步實現(xiàn)方法等內(nèi)容。Web設(shè)計（Web-Interaction）重點研究Web界面的信息交互模型和結(jié)構(gòu)，Web界面設(shè)計的基本思想和原則，Web界面設(shè)計的工具和技術(shù)，以及Web界面設(shè)計的可用性分析與評估方法等內(nèi)容。,1.2人機交互研究內(nèi)容,移動界面設(shè)計（MobileandUbicomp）移動計算（MobileComputing）、無處不在計算（UbiquitousComputing）等對人機交互技術(shù)提出了更高的要求，面向移動應(yīng)用的界面設(shè)計問題已成為人機交互技術(shù)研究的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。針對移動設(shè)備的便攜性、位置不固定性和計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，研究移動界面的設(shè)計方法，移動界面可用性與評估原則，移動界面導(dǎo)航技術(shù)，以及移動界面的實現(xiàn)技術(shù)和開發(fā)工具，是當(dāng)前的人機交互技術(shù)的研究熱點之一。,1.2人機交互研究內(nèi)容,人機交互的發(fā)展過程，也是人適應(yīng)計算機到計算機不斷地適應(yīng)人的發(fā)展過程。它經(jīng)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(jīng)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(xiàn)，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(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(xiàn)實、移動計算、無處不在計算等技術(shù)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(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，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(xué)跟蹤系統(tǒng)以及Haption6D35-45和INCA力反饋系統(tǒng)，用于汽車設(shè)計的檢視、虛擬裝配與協(xié)同項目的檢測等等。,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(shè)者及協(xié)同環(huán)境(NarrativeImmersiveConstructionist/CollaborativeEnvironments)，簡稱NICE項目,1.4HCI的應(yīng)用,教育科研科視設(shè)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(shù)——Mirage系列投影機，實現(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”體驗。,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)展的源動力，從早期的飛機駕駛員培訓(xùn)到今天的軍事戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)演習(xí)仿真等。使用計算機仿真技術(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，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,生活指紋識別和人臉表情識別技術(shù)廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ畹耐ㄐ胚^程或者安全保護。,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、PDA、智能固話終端等。通過捷通嵌入式手寫識別eJHWR技術(shù)，將在手寫設(shè)備上書寫時產(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)，利用計算機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，提供短信語音播報等功能。,1.4HCI的應(yīng)用,文化娛樂在北京08奧運會開幕式采用的高亮度數(shù)字投影設(shè)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(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，運動捕捉實驗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(xiàn)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(yīng)用,體育運動捕捉系統(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)控運動員的技術(shù)動作，并大量地獲取某類技術(shù)動作的運動參數(shù)及生理生化指標(biāo)等數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計出其運動規(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,,1什么是人機交互技術(shù)？2簡單介紹人機交互技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀。3人機交互研究內(nèi)容有哪些？,,