人机交互主要设备课件
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人机交互课件第3章 交互设备3
3.3.1 三维空间定位设备
Logitech 公司的 Magellan 3D Controller，它可提 供x,y,z,a,b,c 六个自 由度，并附有九个 按钮。
Magellan 的外观设计充分考虑了功效学的原 则，用户长时间操作不容易感到疲劳，用户只 要轻轻搓动其上的盖帽便可在屏幕上平移和旋 转三维物体，松手后盖帽会自动恢复到初始位 置。
空间跟踪定位器的主要的性能指标：
定位精度：指传感器所测出的位置与实际位置的差异 位置修改速率：指传感器在一秒钟内所能完成的测量 次数 延时：指被检测物体的某个动作与传感器测出该动作 时间的间隔
需要解决的关键问题
如何减少颤抖、漂移、噪音 在虚拟现实技术中广泛使用的传感器类型： 低频磁场式：在虚拟现实环境中，这种传感器常被用 来安装在数据手套和头盔显示器上。 超声式：
三维交互设备最基本的特点是具有六个自 由度。常见的三维输入设备主要有以下几 种：
1.空间跟踪定位器 2. 数据手套（Data Glove） 3.三维鼠标 4.触觉和力反馈器
3.3.1 三维空间定位设备
1.空间跟踪定位器
空间跟踪定位器或称三维空间传感器（如图3-18）是 一种能实时地检测物体空间运动的装置，可以得到物 体在六个自由度上相对于某个固定物体的位移，包括： X 、 Y 、 Z 坐标上的位置值，以及围绕 X 、 Y 、 Z 轴的 旋转值（转动，俯仰、摇摆）。 这种三维空间传感器对被检测的物体必须是无干扰的， 也就是说，不论这种传感器是基于何种原理或使用何 种技术，它都不应当影响被测物体的运动，因而称为 “非接触式传感器”。
头盔分单通道和双通道两种:
单通道的头盔显示器上装有一个液晶显示器并显示同 一幅图像； 双通道的头盔显示器上装有两个液晶显示器，左边的 液晶屏显示来自主控计算机生成的左眼图像，右边的 液晶显示屏显示来自主控计算机生成的右眼图像，每 一幅的图像的显示刷新速度都在60Hz以上，两幅图像 在两个液晶屏之间快速切换显示，根据立体成像原理， 观察者就可以看到立体图像
人机交互设备ppt课件
最大分辨率：经过软件插值运算的图象分 辨率。
插值运算
第 12 页
11.1 输入设备 (扫描仪)
颜色深度/灰度
扫描仪有彩色和黑白两种，彩色扫描仪可扫描黑 白图象。
彩色深度(灰度)：指扫描彩色(黑白)图象时每个像 素所占用的位数。
普通彩色扫描仪有24位、30位、36位和48位几 种，普通光学分辨率
第 10 页
11.1 输入设备 (扫描仪)
机械传动、光成像和转换电路三部分相互配合将反射图 像特征的光信号转换为计算机可接受的电信号。
感光元件是扫描仪的中心部件，它为一线状(单色或 三色)光电转换器件，横向整行光信号经过几次反射后到达 感光器件，决议着扫描仪的横向分辨率和颜色深度，目前运 用的扫描仪大多采用CCD(电耦合器件)，是一种成熟的技术。 另一种感光器件是CIS(接触式感光器件)，是一种开展中的 感光技术。
常用的有 104键、108键等。
从外表和功能分：人体工程学键盘、无线键盘、防水 键盘、多 媒体键盘等。
多媒体键盘
无线键盘
人体工程学键盘
第4 页
11.1 输入设备 (鼠标)
11.1.2 鼠标
鼠标是计算机的主要的指点式外设，在 Windows操作几乎不可短少。
机械式鼠标构造：
X 输出的光 “遮断〞轮
滚球
单色 多灰度 彩色
显示适配器：字符 →低分辨率图形→高分辨率图形 显示器：单色CRT→彩色CRT →LCD
第 16 页
11.2 显示系统 (CRT)
11.2.1 CRT(Cathode-Ray Tube)显示器
1.CRT原理 电子束经过聚焦和加速后在偏转
控制下轰击到涂有荧光粉的屏面， 使被轰击点发光。
人机交互课程课件
无界面交互的未来展望
无界面交互技术将进一步发展， 实现人与机器之间的自然交互，
无需任何物理设备或屏幕。
通过手势、语音、生物特征等识 别技术，机器能够理解人的意图 并做出相应的反应，实现更加智
能和高效的人机交互。
无界面交互技术的发展将为未来 的智能生活带来更多的便利和创 新，例如智能家居、智能交通等
易用性
简化操作流程，降低使用难度，让用 户能够快速上手并高效地完成任务。
定制化
提供一定程度的定制化服务，满足不 同用户的个性化需求和偏好。
交互设计工具
线框图
原型设计
使用线框图来规划和展示产品的布局、界 面元素和交互流程。
创建产品原型，模拟真实产品的交互效果 ，以便在实际开发前进行测试和验证。
用户测试
04
THANKS
感谢观看
领域的应用。
05
人机交互课程实践
设计一个简单的网页交互
总结词：了解网页交互设计的基本原则和技巧 ，包括布局、导航、信息架构等。
01
确定网页的目标和受众，以便设计出符合 用户需求和习惯的界面。
03
02
详细描述
04
选择合适的布局和颜色方案，确保网页整 体风格统一、易于识别。
பைடு நூலகம்
设计清晰的导航结构，使用户能够快速找 到所需内容。
多模态交互时代
随着技术的不断进步，人机交互正朝着多模态交互的方向发展，即通 过多种方式与计算机进行交互，如手势、眼动、语音等。
02
人机交互基础知识
交互设计原则
用户为中心
设计始终以用户的需求和体验为出发点，确 保产品的易用性和满足用户期望。
可用性
确保产品功能和交互方式对用户来说是可用 的，避免出现误操作和信息混淆。
人机交互课件第4章 交互技术
3.三维和直接操纵
人类的大多数活动领域具有三维和直接操纵特点（数 学的和逻辑的活动例外）。 人生活在三维空间，习惯于看、听和操纵三维的客观 对象，并希望及时看到这种控制的结果。
多通道人机交互的自然性反应了这种本质特点。
4.交互的双向性
人的感觉和效应通道通常具有双向性的特点，如视觉可看 可注视，手可控制、可触及等。
虚拟现实（Virtual Reality）
又称虚拟环境（Virtual Environment）。 虚拟现实系统向用户提供沉浸（immerse）和多感觉通道（ multi-seபைடு நூலகம்sory）体验。 在虚拟现实中，人是主动参与者，复杂系统中可能有许多参 与者共同在以计算机网络系统为基础的虚拟环境中协同工作 。
交替而独立地使用不同的通道不是真正意义上的多通道技
术，必须允许充分地并行、协作的通道配合关系。
2.允许非精确的交互
人类语言本身就具有高度模糊性,人类在日常生活中习惯 于并大量使用非精确的信息交流。
允许使用模糊的表达手段可以避免不必要的认识负荷，
有利于提高交互活动的自然性和高效性。 多通道人机交互技术主张以充分性代替精确性。
合光标来实现。
笔划
笔划输入用于输入一组顺序的坐标点。它相当于多次调用 定位输入，输入的一组点常用于显示折线或作为曲线的控 制点。
定值
定值（或数值）输入用于设置物体旋转角度、缩放比例因 子等
选择
选择是在某个选择集中选出一个元素，通过注视、指点或 接触一个对象，使对象成为后续行为的焦点，是操作对象 时不可缺少的一部分。
虚拟现实系统具有三个重要特点：
沉浸感（immersion） 交互性（interaction） 构想性（imagination）
人机交互技术课件(完整版)
人机交互技术课件第一部分：引言人机交互技术，顾名思义，就是指人与计算机之间的交互方式。
这种交互方式包括我们日常生活中使用的计算机、手机、平板电脑等各种设备。
随着科技的发展，人机交互技术也在不断地进步，使得我们与计算机之间的交互变得更加自然、便捷。
人机交互技术的发展历程人机交互技术的发展历程可以追溯到20世纪60年代。
当时，计算机主要用于科学计算，用户通过键盘输入数据和命令，计算机输出结果。
这种交互方式被称为命令行界面（CLI）。
随着计算机技术的不断发展，图形用户界面（GUI）逐渐取代了CLI，使得用户可以通过鼠标和键盘与计算机进行交互。
随后，触摸屏、语音识别、手势识别等技术不断涌现，使得人机交互变得更加多样化和自然。
人机交互技术的应用领域人机交互技术已经广泛应用于各个领域，如智能家居、虚拟现实、智能交通、医疗健康等。
在智能家居领域，用户可以通过语音控制家中的电器设备，如灯光、空调、电视等。
在虚拟现实领域，用户可以通过头戴设备与虚拟世界进行交互，体验更加真实的虚拟现实体验。
在智能交通领域，人机交互技术可以用于自动驾驶汽车的导航和驾驶控制。
在医疗健康领域，人机交互技术可以用于医疗设备的操作和监控。
人机交互技术的未来展望人机交互技术是计算机科学中一个重要的研究领域，它的发展和应用已经深刻地改变了我们的生活方式。
随着科技的不断进步，人机交互技术将继续发展，为我们的生活带来更多的便利和乐趣。
人机交互技术的发展趋势1. 自然语言处理：自然语言处理（NLP）技术的发展将使得计算机能够更好地理解和处理人类语言。
这将使得用户与计算机之间的交互更加自然和流畅，用户可以通过语音与计算机进行交流，无需使用键盘和鼠标。
2. 机器学习：机器学习技术的发展将使得计算机能够更好地学习和适应用户的需求。
通过分析用户的行为和偏好，计算机可以提供更加个性化的服务和推荐。
3. 增强现实和虚拟现实：增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术的发展将使得用户能够与虚拟世界进行更加沉浸式的交互。
人机交互技术第1章PPT课件
人机交互技术第1章
人机交互的概念 人机交互的研究内容 人机交互的发展历史 人机交互的应用
◦ 人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关
于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且 围绕这些方面的主要现象进行研究的科学。
1.2 人机交互研究内容
◦ 人机交互界面表示模型与设计方法（Model and Methodology）
一个交互界面的好坏，直接影响到软件开发的成败。友好人机 交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究 人机交互界面的表示模型与设计方法，是人机交互的重要研究 内容之一。
◦ 可用性分析与评估（Usability and Evaluation）
1.4 HCI的应用
教育科研
◦ 科视设计并安装的全沉浸式Christie TotalVIEW™ CAVE（图1-7），用于 在威斯康星州Pier的密尔沃基举办的 著名的Discovery World展览。这套 被Discovery World称为“人机交互式 虚拟教育”（HIVE）系统运用了3D投 影显示技术——Mirage系列投影机， 实现了的沉浸式3D环境，使参观者能 够获得关于生活环境的“近似真实”体验。
1.4 HCI的应用
军事
◦ 军事战略战术演练和培训领域是刺激交互技术发展的源动 力，从早期的飞机驾驶员培训到今天的军事战略和战术演 习仿真等。使用计算机仿真技术不仅降低成本而且可方便 地改变环境和条件，适用于特殊，危险等环境。
◦ 群件（Groupware）
群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要 涉及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过 程自动化与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与 人机交互技术相关的研究主要包括：群件系统的体系结构、 计算机支持交流与共享信息的方式、交流中的决策支持工具、 应用程序共享以及同步实现方法等内容。
人机交互的概念 人机交互的研究内容 人机交互的发展历史 人机交互的应用
◦ 人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关
于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且 围绕这些方面的主要现象进行研究的科学。
1.2 人机交互研究内容
◦ 人机交互界面表示模型与设计方法（Model and Methodology）
一个交互界面的好坏，直接影响到软件开发的成败。友好人机 交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究 人机交互界面的表示模型与设计方法，是人机交互的重要研究 内容之一。
◦ 可用性分析与评估（Usability and Evaluation）
1.4 HCI的应用
教育科研
◦ 科视设计并安装的全沉浸式Christie TotalVIEW™ CAVE（图1-7），用于 在威斯康星州Pier的密尔沃基举办的 著名的Discovery World展览。这套 被Discovery World称为“人机交互式 虚拟教育”（HIVE）系统运用了3D投 影显示技术——Mirage系列投影机， 实现了的沉浸式3D环境，使参观者能 够获得关于生活环境的“近似真实”体验。
1.4 HCI的应用
军事
◦ 军事战略战术演练和培训领域是刺激交互技术发展的源动 力，从早期的飞机驾驶员培训到今天的军事战略和战术演 习仿真等。使用计算机仿真技术不仅降低成本而且可方便 地改变环境和条件，适用于特殊，危险等环境。
◦ 群件（Groupware）
群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要 涉及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过 程自动化与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与 人机交互技术相关的研究主要包括：群件系统的体系结构、 计算机支持交流与共享信息的方式、交流中的决策支持工具、 应用程序共享以及同步实现方法等内容。
语音人机交互PPT课件
语音生成
• 根据韵律建模的结果，从原始音库中取出相应的语 音基元，利用特定的语音合成技术对语音基元进行 韵律特性的调整和修改，最终合成出符合要求的语 音。
语音生成主要方法
规则合成
按韵律规则,缩减规则等,将预先存好的语音单元拼接起来. 需要对文本理解,有些复杂.
参数合成
（1）共振峰合成(Pitch Synchronous OverLap Add) （2）LPC（线性预测编码）合成 （3）其它如LSP和LMA合成
电子合成器VODER(VOice DEmonstratoR). • 20世纪70年代,线性预测技术用于语音合成
语句阶段，注重韵律
• 1980年,MIT的D.Klatt设计制造了著名的共振峰语音合成器 • 1986年,E.Moulines和F.Charpentier提出了基于时域波形修改的
语音合成算法PSOLA • 2000s，Unit-selection，N. Campbell & A. Black
国外语音合成的发展
孤立词/音段阶段，注重音色(音质,音品)
• 语音合成的最早研究始于1779年Kratzen sten的研究．他用一 些材料制成具有各种特殊形状的共鸣腔， 目的是研究如何用 管形器官模型来模拟5个单元音 A、E 、 I、0、U
• 1791年，Von Kempelen制成了一种能说话的机器 • 1939年, BELL LAB的H.Dudley应用共振峰原理制作了第一个
（1）基于规则的方法
音高规则
变调规则 轻声规则 协同发音
音长规则 能量规则
两点说明
1. 要求有大量的音韵学知识。
2. 基于规则的方法，仍然被认作是行之有效的 方法。目前大部分汉语的语音合成系统依然 采用这种方法。
人机交互与人机界面课件
人机交互与人机界面课件
➢在图形模式下
➢将一个图形由一个位置移动到另一个位置,在移动 的轨迹上按特定的象素操作模式(如异或方式)进行图
形的重新绘制.这样,拖动的图形不会破坏它扫过轨迹
➢ 如指定一个圆的圆心等。
➢ 输入方式包括直接或间接在屏幕上输入, 设置数值坐标等。
人机交互与人机界面课件
间接输入设备: 1)最普通的定位设备:鼠标及屏幕上的光标。 2)操纵杆、数字化仪及按键盘上的方向键也可 以控制光标的移动。
直接输入设备
光笔、触摸屏
人机交互与人机界面课件
2. 笔画设备（Stroke）
人机交互与人机界面课件
5．拾取设备（Pick）
• 拾取设备在处理的模型中选取一个对象，从而为应 用型操作确定目标。
• 输入方式: ➢直接在屏幕上选取 ➢时间扫描 ➢字符串选取。
• 物理设备包括各种定位设备、编程功能键、字符串 输入设备等。
人机交互与人机界面课件
6．字符串设备（String)
• 字符串设备向应用程序输入字符串.
人机交互与人机界面课件
3. 引力场
• 可以看做是一种定位约束，用光标进行选图操作时，为 了使光标可以较容易地定位选择区域中的图形，可以将 图形的选择区域适当变大，这就是引力场方法。
• 例如，在每条线段的周围假想有一个区域，光标中心落 在这个区域内时，就自动地被直线上离光标最近的一点 所代替，如同一个质点进入直线周围的引力场后，被吸 引到这条直线上去一样。
4. 选择
• 选择是在某选择集中选出一个元素，它可 以用于指定命令，确定操作对象或选定属 性等。
• 选择功能可用功能键.
• 可用鼠标移动光标到要选图
元附近的位置，按下鼠标的
人机交互技术教学课件-第3章 人机交互设备
3.1.2 键
❖ 键盘的键在实验室和市场经过精心改进及彻底测试。这种键有轻微凹进的表面，为 的是与指尖的接触良好，表面无光以减少反射性炫光和手指打滑的概率。按键需要 40~125克的力和1~4毫米的位移，这使得打字快出错率低成为可能，同时给用户 提供适当的反馈。键设计的重要元素是力位移的量变曲线。当键已经压得深到足以 发送信号时，键就弹回并发出非常轻的咔嗒声，这种触觉和听觉的反馈对触摸打字 非常重要。而不移动表面的薄膜键盘持久耐用，对快餐店、工厂车间或娱乐场所之 类的挑战性环境是可接受的。
❖ 多种多样的任务、各种各样的设备和使用它们的策略创造了丰富的设计空间。物理 设备的属性（旋转或线性移动）、移动的维数（1，2，3，…）和定位（相对的或 绝对的）是给设备分类的有用方式。
3.2.1 指点任务
❖ 指点设备可用于7种类型的交互任务： ❖ 1）选择。用户从一个项集合中选择。该技术用于传统的菜单选择、感兴趣对象的识
3.1.1 键盘布局
❖ 数字键盘是另一项争论之源。电话机把1-2-3键放在顶行，但计算器却把7-8-9键放 在顶行。研究表明，电话机的布局有微弱的优势，但大多数计算机的数字小键盘使 用计算器的布局。
❖ 有些研究人员已经认识到，标准键盘要求的手腕和手的位置别扭，他们提出了更符 合人机工程的键盘。他们对分离和倾斜的键盘尝试了各种几何图形，但这种键盘在 打字速度、准确性或减少重复性压迫损伤方面的好处还有待检验。见图3-3。
3.1.1 键盘布局
❖ 位于华盛顿的美国历史博物馆有一个关于打字机发展的展览。19世纪中叶，人们通 过数百次的尝试来制造打字机，考虑过很多的打字机放纸位置、字符构造和键布局 的设计方案。到20世纪70年代，Sholes的设计获得成功——具有良好的构造设计 和巧妙的字母布局（QWERTY），这种布局把频繁使用的字母对远远分开，从而增 加了手指的移距，用户的输入速度降低，使按键之间的干扰大大减少。Sholes的成 功所导致的标准化范围如此之广，以至于一个多世纪之后，几乎所有的键盘都在使 用QWERTY布局（见图3-2）。
第二讲人机交互技术简介PPT课件
32
体感交互
Leap Motion
Leap motion 视频
返回
33
?设备的易用性VS. 高性能
Tricycles Versus
Bicycles
34
实物交互
例
1 ： 热 气 球
例
2 ：
拼
卡
学
汉 语
眼动控制车
35
人机交互技术的发展趋势
在未来的计算机系统中，将更加强调“以人为 本”、“自然、和谐”的交互方式，以实现人 机高效合作 ➢ 集成化 ➢ 网络化 ➢ 智能化 ➢ 标准化
21
图形用户界面阶段
输入、输出设备以及界面技术的发展，催生 了使用图形用户界面的个人计算机(PC)！
Mac是全球首款使用图形用 户界面驱动的个人计算机； 是今天所有PC界面的基础
• PC的出现使人机交互界面的需求面临多样化的选 择，并向多通道、多媒体、智能化的方向发展。
22
多通道、多媒体交互阶段
44
人机交互的研究内容
人机交互与认知心理学、人机工程学、多媒体技术和虚拟现实 与增强现实技术以及图像处理、模式识别、计算机视觉和物联 网等密切相关。其中，认知心理学与人机工程学是人机交互技 术的理论基础，而多媒体技术和虚拟现实与增强现实技术等与 人机交互技术相互交叉和渗透
多媒体技术
虚拟与增强 现实技术
40
人机交互的研究内容
人机交互的研究内容十分广泛，涵盖了建 模、设计、评估等理论和方法以及在计算 机支持的协同工作、信息搜索与可视化、 超媒体与万维网、普适计算与增强现实等 方面的交互设计技术，主要包括：
• 人机交互界面表示模型与设计方法（Model and Methodology）
体感交互
Leap Motion
Leap motion 视频
返回
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?设备的易用性VS. 高性能
Tricycles Versus
Bicycles
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实物交互
例
1 ： 热 气 球
例
2 ：
拼
卡
学
汉 语
眼动控制车
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人机交互技术的发展趋势
在未来的计算机系统中，将更加强调“以人为 本”、“自然、和谐”的交互方式，以实现人 机高效合作 ➢ 集成化 ➢ 网络化 ➢ 智能化 ➢ 标准化
21
图形用户界面阶段
输入、输出设备以及界面技术的发展，催生 了使用图形用户界面的个人计算机(PC)！
Mac是全球首款使用图形用 户界面驱动的个人计算机； 是今天所有PC界面的基础
• PC的出现使人机交互界面的需求面临多样化的选 择，并向多通道、多媒体、智能化的方向发展。
22
多通道、多媒体交互阶段
44
人机交互的研究内容
人机交互与认知心理学、人机工程学、多媒体技术和虚拟现实 与增强现实技术以及图像处理、模式识别、计算机视觉和物联 网等密切相关。其中，认知心理学与人机工程学是人机交互技 术的理论基础，而多媒体技术和虚拟现实与增强现实技术等与 人机交互技术相互交叉和渗透
多媒体技术
虚拟与增强 现实技术
40
人机交互的研究内容
人机交互的研究内容十分广泛，涵盖了建 模、设计、评估等理论和方法以及在计算 机支持的协同工作、信息搜索与可视化、 超媒体与万维网、普适计算与增强现实等 方面的交互设计技术，主要包括：
• 人机交互界面表示模型与设计方法（Model and Methodology）
《人机交互》第2章-认知心理学与人机工程学PPT课件
综上所述，考虑人的记忆特点，进行交互设计 时应该注意的问题有：
应考虑用户的记忆能力，勿使用过于复杂的任务执 行步骤。
由于用户长于“识别”而短于“回忆”，所以在设 计界面时，应使用菜单、图标，且它们的位置应保 持一致。
为用户提供多种电子信息（如文件、邮件、图像） 的编码方式，并且通过颜色、标志、时间戳、图标 等，帮助用户记住它们的存放位置。
.
6
眼睛的构造
.
7
视干细胞和视锥细胞的功能区别
视干细胞
视锥细胞
在低水平照明时（如夜间）起作用
在高水平照明时（如白天）起作用
区别黑白
区别彩色
对光谱中绿色部分最敏感，在远离视网膜 对光谱中黄色部分最敏感，在视网膜中部
中心处最多
最多
对极弱的刺激敏感
主要在识别空间位置和要求敏锐地看物体 时起作用
.
8
视角和视敏度
分类显示的信息就比较便于人们查找。 如图是Windows XP 系统中的一个文件列 表。由于对文件按字母顺序进行了排序， 且对信息进行了分栏，并对各栏进行了 分割，因此按文件名查找一个文件是非 常容易的。
.
31
信息表示方法：分类表示
.
32
关注特点对界面设计的要求
由人的关注特点，在设计人机交互界面时应 做到。
在进行人机界面设计时不应单纯设计显示与控制还必须站在系统的高度上整体考人机交互技术编写组82完整人机系统的六种功能这些功能是连续进行的是人机共同作用而实输入与输出人机交互技术编写组832212人机比较与分工10s内能输出15kw以015kw的输出能连续工作一天并能作精细的调整具有与认知直接联系的高级检测能力缺少标准会出偏差具有味觉嗅觉触觉空间自由度高协调性好可在三维空间进行多种运动具有特征抽取综合归纳模式识别联想发明创造等高级思维能力及丰富的经验比较项目机的特性人的特性物理方面的功率能输出极大和极小的功率但不能像人手那样精细地调整检测物理量检测范围广可正确检测像电磁波这样人不易检测的物理操作在速度精度力度操作范围耐久性等方面比人优越能处理液体气体粉状体等物信息处理能力在事先编程的情况下可进行高级准确的数据处理记忆准确持久调出速度快人机交互技术编写组84比较项目机的特性人的特性易疲劳需要适当休息保健娱乐很难长时间保持紧张状态不适应从事刺激小单调乏味的作业容易出差错
应考虑用户的记忆能力，勿使用过于复杂的任务执 行步骤。
由于用户长于“识别”而短于“回忆”，所以在设 计界面时，应使用菜单、图标，且它们的位置应保 持一致。
为用户提供多种电子信息（如文件、邮件、图像） 的编码方式，并且通过颜色、标志、时间戳、图标 等，帮助用户记住它们的存放位置。
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6
眼睛的构造
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视干细胞和视锥细胞的功能区别
视干细胞
视锥细胞
在低水平照明时（如夜间）起作用
在高水平照明时（如白天）起作用
区别黑白
区别彩色
对光谱中绿色部分最敏感，在远离视网膜 对光谱中黄色部分最敏感，在视网膜中部
中心处最多
最多
对极弱的刺激敏感
主要在识别空间位置和要求敏锐地看物体 时起作用
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8
视角和视敏度
分类显示的信息就比较便于人们查找。 如图是Windows XP 系统中的一个文件列 表。由于对文件按字母顺序进行了排序， 且对信息进行了分栏，并对各栏进行了 分割，因此按文件名查找一个文件是非 常容易的。
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31
信息表示方法：分类表示
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32
关注特点对界面设计的要求
由人的关注特点，在设计人机交互界面时应 做到。
在进行人机界面设计时不应单纯设计显示与控制还必须站在系统的高度上整体考人机交互技术编写组82完整人机系统的六种功能这些功能是连续进行的是人机共同作用而实输入与输出人机交互技术编写组832212人机比较与分工10s内能输出15kw以015kw的输出能连续工作一天并能作精细的调整具有与认知直接联系的高级检测能力缺少标准会出偏差具有味觉嗅觉触觉空间自由度高协调性好可在三维空间进行多种运动具有特征抽取综合归纳模式识别联想发明创造等高级思维能力及丰富的经验比较项目机的特性人的特性物理方面的功率能输出极大和极小的功率但不能像人手那样精细地调整检测物理量检测范围广可正确检测像电磁波这样人不易检测的物理操作在速度精度力度操作范围耐久性等方面比人优越能处理液体气体粉状体等物信息处理能力在事先编程的情况下可进行高级准确的数据处理记忆准确持久调出速度快人机交互技术编写组84比较项目机的特性人的特性易疲劳需要适当休息保健娱乐很难长时间保持紧张状态不适应从事刺激小单调乏味的作业容易出差错
人机交互ch02人机交互模型PPT课件
提取 控制 陈述
提取 控制 陈述 提取 控制 陈述
提取 控制 陈述 提取 控制 陈述
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
22
垂直流表示对象之间的通信，水平流表示一个 对象内部不同方面之间的通信。
• 陈述：陈述定义用户的输入和应用的输出行为。 • 提取：提取对应于功能的语义信息，实现应用
要完成的功能。
用户和系统的交互循环过程开始于用户在 一个控制器上的动作。 MVC模型的两个 特征：
• 在对话独立的前提下，允许语义和其视 图直接相互通讯。
• 将人机交互处理与输出显示部分分离。
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
21
2.2.2 面向对象的用户界面交互模型
2.PAC模型 PAC模型是Coutaz与1987年提出的一种叫 做多智能体的交互式系统概念模型。
应用
应用接口部件
对话控制部件
用户
表示部件
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
12
2.2.1人机界面结构模型
Seeheim模型界面结构清晰，适合界 面与应用分别执行，得到较广泛的 应用。该模型的三个逻辑部分都有 不同的功能和不同的描述方法。
• 表示部件是人机接口的物理层 • 对话控制部件是人机接口的主要部件
目 标 (G oal)
期望 (E x p e c ta tio n )
评 估 (E valuation)
解 释 (Interpretation)
理 解 (Perception)
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
4
2.1 人机交互框架模型
• Abowd和Beale在1991年修正了Norman模型 • 这个模型为了同时反映交互系统中用户和系
提取 控制 陈述 提取 控制 陈述
提取 控制 陈述 提取 控制 陈述
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
22
垂直流表示对象之间的通信，水平流表示一个 对象内部不同方面之间的通信。
• 陈述：陈述定义用户的输入和应用的输出行为。 • 提取：提取对应于功能的语义信息，实现应用
要完成的功能。
用户和系统的交互循环过程开始于用户在 一个控制器上的动作。 MVC模型的两个 特征：
• 在对话独立的前提下，允许语义和其视 图直接相互通讯。
• 将人机交互处理与输出显示部分分离。
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
21
2.2.2 面向对象的用户界面交互模型
2.PAC模型 PAC模型是Coutaz与1987年提出的一种叫 做多智能体的交互式系统概念模型。
应用
应用接口部件
对话控制部件
用户
表示部件
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
12
2.2.1人机界面结构模型
Seeheim模型界面结构清晰，适合界 面与应用分别执行，得到较广泛的 应用。该模型的三个逻辑部分都有 不同的功能和不同的描述方法。
• 表示部件是人机接口的物理层 • 对话控制部件是人机接口的主要部件
目 标 (G oal)
期望 (E x p e c ta tio n )
评 估 (E valuation)
解 释 (Interpretation)
理 解 (Perception)
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
4
2.1 人机交互框架模型
• Abowd和Beale在1991年修正了Norman模型 • 这个模型为了同时反映交互系统中用户和系
人机交互技术2——交互设备简介
Virtual Technology公 司的触觉反馈手套
Phantom 公司的haptic device
三维显示设备
• 立体视觉 • 头盔式显示器 • CAVE • 真三维显示
（1）立体视觉
• 由于人类从客观世界获得的信息60%以上来自视觉， 因而视觉沟通就成为多感知虚拟现实系统中最重要的 环节，立体视觉技术也就成为虚拟现实的一种极重要 的支撑技术。
• 被动式系统
• 需要使用两套显示设备以及投影设备分别生成左右眼影像并进行投影，不同的投 影分别使用不同角度的偏振光来区别左右眼影像，用户使用偏振光眼镜保持立体 影像的同步。
（2）头盔显示器
• 头盔式显示器（Head Mounted Display，HMD）是一 种立体图形显示设备，可单独与主机相连以接受来自 主机的三维虚拟现实场景信息。
• 利用可伸缩的机械结构安装于捕捉物体上，以取得各 部分的运动量。
• 优点是成本低廉，但这种方式限制了运动物体的自由 运动，且由于机械设备的尺寸、重量等问题，因而限 制了其应用范围。
• 电磁式设备
• 将若干低频磁场感应器安装在捕捉物体上，根据感应 器接收到的磁场，可以计算出接收器相对于发射器的 位置和方向。但其由于易受电磁干扰影响到了捕捉数 据的精度和稳定性，对于作业场地的要求也非常严格。
• 常见的有针式、喷墨、激光打印机三类。 • 打印分辨率、速度、幅面、最大打印能力等是衡量打
印机性能的重要指标。
3.2 输出设备
• 语音交互设备
• 语音作为一种重要的交互手段，日益受到人们的重视。 • 基本的语音交互设备
• 耳机 • 麦克风 • 声卡
3.3交互设备
• 虚拟现实系统要求计算机可以实时显示一个三维 场景，用户可以在其中自由的漫游，并能操纵虚 拟世界中一些虚拟物体。因此，除了一些传统的 控制和显示设备，虚拟现实系统还需要一些特殊 的设备和交互手段，来满足虚拟系统中的显示、 漫游以及物体操纵等任务。
人机交互课件(清华大学出版)第1章-绪论PPT课件
人机界面（Human-Machine Interface，HMI）作为计算机系统 的重要组成部分，主要是指人类与计算机系统之间的通信方式，它 是人机双向信息交换的支持软件和硬件。
交互设计（Interaction Design）指的是“设计支持人们日常 工作与生活的交互产品”，具体的讲就是关于创建新的用户体验的 问题，其目的是增强和扩充人们工作、通讯及交互的方式。
虚拟现实中的交互是虚拟现实核心研究内容之一，但人机交互并 不是虚拟现实的全部，复杂场景的建模、绘制等技术，也是虚拟现 实非常重要的研究内容。虚拟现实为人机交互的研究提供了很好的 契机和媒介，但并不是唯一的媒介，手机、PDA、笔记本电脑等移 动设备，也需要更方便、快捷、人性化的交互手段。
精选ppt课件
3
人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关于设计、 评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且围绕这些方面主要 现象进行研究的科学（ACM SIGCHI，1992，第6页）。
狭义的讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信 息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。
19
6. Web设计（Web-Interaction） 重点研究Web界面的信息交互模型和结构，Web界面设计的基本
思想和原则，Web界面设计的工具和技术，以及Web界面设计的可用 性分析与评估方法等内容。
7. 移动界面设计（Mobile and Ubicomp） 移 动 计 算 （ Mobile Computing ） 、 普 适 计 算 （ Ubiquitous
精选ppt课件
20
8. 群件（Groupware） 群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要涉 及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过程自动化 与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与人机交互技术相 关的研究主要包括：群件系统的体系结构、计算机支持交流与共享 信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现 方法等内容。
交互设计（Interaction Design）指的是“设计支持人们日常 工作与生活的交互产品”，具体的讲就是关于创建新的用户体验的 问题，其目的是增强和扩充人们工作、通讯及交互的方式。
虚拟现实中的交互是虚拟现实核心研究内容之一，但人机交互并 不是虚拟现实的全部，复杂场景的建模、绘制等技术，也是虚拟现 实非常重要的研究内容。虚拟现实为人机交互的研究提供了很好的 契机和媒介，但并不是唯一的媒介，手机、PDA、笔记本电脑等移 动设备，也需要更方便、快捷、人性化的交互手段。
精选ppt课件
3
人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关于设计、 评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且围绕这些方面主要 现象进行研究的科学（ACM SIGCHI，1992，第6页）。
狭义的讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信 息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。
19
6. Web设计（Web-Interaction） 重点研究Web界面的信息交互模型和结构，Web界面设计的基本
思想和原则，Web界面设计的工具和技术，以及Web界面设计的可用 性分析与评估方法等内容。
7. 移动界面设计（Mobile and Ubicomp） 移 动 计 算 （ Mobile Computing ） 、 普 适 计 算 （ Ubiquitous
精选ppt课件
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8. 群件（Groupware） 群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要涉 及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过程自动化 与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与人机交互技术相 关的研究主要包括：群件系统的体系结构、计算机支持交流与共享 信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现 方法等内容。
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DUORAK键盘布局
20世纪20年代的DUORAK键盘布局，据推测可以大大减少手指移 动距离，从而大大提高输入速度，但由于受到传统QWERTY布局 的影响，没有成为主流的键盘布局。
人性化设计的多功能集成键盘
这类键盘集成了鼠标、无线等功能，在键盘布 局以及外观设计方面，针对游戏、上网浏览等 常用娱乐功能做了改进。
精度：
精度又称分辨率，指的是单位长度上所分布的感应点数，精 度越高对手写的反映越灵敏，对手写板的要求也越高
书写面积：
是手写板一个很直观的指标，手写板区域越大，书写的回旋 余地就越大，运笔也就更加灵活方便，输入速度往往会更快， 当然其价格也相应更高。书写面板的尺寸大体有以下几种： 76mm×51mm 、 76mm×114mm 、 10mm×13mm 和 11mm×15mm
12
手写汉字识别软件
除了硬件外，手写笔和手写板的另一项核心技 术是手写汉字识别软件;
目前各类手写笔的识别技术都已相当成熟，识 别率和识别速度也能够满足实际应用的要求。
13
3. 语音文本输入设备
(麦克风+声卡+语音识别软件) 语音输入为文本输入提供了更加自然的交互手段，也
许在将来，我们能够真正抛弃键盘，实现和计算机的 “对话”; 语音录入并不限于输入文本,其中还有身份,情绪,健康 状况等多种信息。
NCAT技术结合特殊机构及电子回路设计以达到消除 背景噪音，强化单一方向声音（只从配戴者嘴部方向） 的收录效果，是专为各种语音识别和语音交互软件设 计的，提供精确音频输入的技术，采用NCAT/NCAT2 技术的麦克风会着重采集处于正常语音频段（介于 350Hz---7000Hz）的音频信号，从而降低环境噪音的 干扰。
键盘正上方设计的快捷键，包括 “IE主页”、 “打开文件夹”、“查找文件”和“进入信箱” 等12个，许多操作可以一键完成。键盘的无线 接收器采用USB接口，安装使用也非常方便。
7
人机工程学键盘
是在标准键盘基础上将指法规定的左手键区和右手 键区这两大板块左右分开，并形成一定角度，这样 可使操作者不必有意识的夹紧双臂，从而保持一种 比较自然的形态，这种设计的键盘被微软公司命名 为自然键盘（Natural Keyboard）。
LINE IN
LINE IN则是把外部设备的声音输入到声卡中
游戏杆（外部MIDI设备接口）
19
与声卡相关的重要概念
声音的采样
采样的位数
决定了声音采集的质量。采样位数可以理解为声卡处理声音 的解析度，这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声 音也越真实
16位声卡能将声音分为64K个精度单位进行处理，而8位声 卡只能处理256个精度单位，造成较大的信号损失
8
2. 手写设备
(手写板+手写笔+手写汉字识别软件)
9
手写板
电阻式压力手写板：几乎已经被淘汰 电磁式感应手写板：目前市场主流产品 电容式触控手写板：市场的新生力量，具有耐
磨损、使用简便、敏感度高等优点，是今后手 写板的发展趋势。
10
手写板的评测指标
压感级数：
手写板可以感应到笔在手写板上的力度的级别，最高为512级。
模拟声音信号转换为计算机能处理的数字信号； 而数模转换电路负责将计算机使用的数字声音信号转
换为耳机、音箱等设备能使用的模拟信号。
18
声卡拥有的接口：
LINE OUT（或者SPK OUT）
用于连接音箱耳机等外部扬声设备，实现声音回 放；
MIC IN
OUTMIC IN用于连接麦克风，实现录音功能；
手写、语音是更自然的文本输入方式。
4
1. 键盘
键盘是文本输入的最重要手段，而键盘布局对于文本输入 的速度和准确性至关重要。
为了提高键盘在某些场合下的使用舒适度，许多键盘在设 计的过程中还加入了更多人性化的人机工程学考虑。
5
键盘的布局
QWERTY键盘布局
19世纪70年代，Sholes发明了QWERTY键盘布局，其名称来源于该 布局方式最上行前6个英文字母，最常用的几个字母安置在相反方 向，最大限度放慢敲键速度以避免卡键。 这种布局方式依然是今 天最为常见的排列方式，成为一种事实上的标准。
第3章 人机交互主要设备
1
本章主要内容
输入设备：
文本输入设备；语音输入设备；图像/视频输入 设备；指点输入设备
输出设备：
显示器；数字纸/打印机/绘图仪；音响/喇叭
虚拟现实交互设备
2
输入设备
3
3.1 文本输入设备
文本输入是人机交互输入的重要组成部分; 键盘输入是最常见、最主要的文本输入方式;
采样的频率
采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数， 采样频率越高则声音的还原就越真实越自然。在当今的主流 声卡上，采样频率一般分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三 个等级
20
声道数
声音在录制过程中被分配到两个独立的声道，从而达到了 很好的声音定位效果，用户可以清晰地分辨出各种乐器来 自的方向，从而使音乐更富想象力，更加接近于临场感受。
14
3.2 语音输入设备
(麦克风+声卡+语音识别情感分析身份认证软件)
在语音录入过程中所涉及的设备主要是麦克风和 声卡
语音识别、情感分析、身份认证是语音输入的核
心技术
15
1.麦克风/话筒
对于语音的输入，麦克风/话筒是最基 本的设备。
16
麦克风技术
为了过滤背景杂音，达到更好的识别效果，许多麦克 风采用了NCAT（Noise Canceling Amplification Technology）专利技术。
17
2. 声卡
声卡的功能
是一种安装在计算机中的最基本的声音设备，是实现 声波／数字信号相互转换的硬件: 可把来自话筒、磁带、 光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、 扩音机、录音机等声响设备，完成对声音信息进行录 制与回放 。
声卡的结构
声卡可分为模数、数模转换电路两部分: 模数转换电路负责将麦克风等声音输入设备采集到的
11
手写笔
有线笔: 手写笔尾部均有一根电缆与手写板相连， 从手写板上输入电源 。
无线笔: 借助于一些特殊技术而不需要任何电源。 无线笔的优点是携带和使用起来非常方便，同时也 较少出现故障。
手写笔一般还带有两个或三个按键，其功能相当于 鼠标按键，这样在操作时不需要在手写笔和鼠标之 间来回切换。
20世纪20年代的DUORAK键盘布局，据推测可以大大减少手指移 动距离，从而大大提高输入速度，但由于受到传统QWERTY布局 的影响，没有成为主流的键盘布局。
人性化设计的多功能集成键盘
这类键盘集成了鼠标、无线等功能，在键盘布 局以及外观设计方面，针对游戏、上网浏览等 常用娱乐功能做了改进。
精度：
精度又称分辨率，指的是单位长度上所分布的感应点数，精 度越高对手写的反映越灵敏，对手写板的要求也越高
书写面积：
是手写板一个很直观的指标，手写板区域越大，书写的回旋 余地就越大，运笔也就更加灵活方便，输入速度往往会更快， 当然其价格也相应更高。书写面板的尺寸大体有以下几种： 76mm×51mm 、 76mm×114mm 、 10mm×13mm 和 11mm×15mm
12
手写汉字识别软件
除了硬件外，手写笔和手写板的另一项核心技 术是手写汉字识别软件;
目前各类手写笔的识别技术都已相当成熟，识 别率和识别速度也能够满足实际应用的要求。
13
3. 语音文本输入设备
(麦克风+声卡+语音识别软件) 语音输入为文本输入提供了更加自然的交互手段，也
许在将来，我们能够真正抛弃键盘，实现和计算机的 “对话”; 语音录入并不限于输入文本,其中还有身份,情绪,健康 状况等多种信息。
NCAT技术结合特殊机构及电子回路设计以达到消除 背景噪音，强化单一方向声音（只从配戴者嘴部方向） 的收录效果，是专为各种语音识别和语音交互软件设 计的，提供精确音频输入的技术，采用NCAT/NCAT2 技术的麦克风会着重采集处于正常语音频段（介于 350Hz---7000Hz）的音频信号，从而降低环境噪音的 干扰。
键盘正上方设计的快捷键，包括 “IE主页”、 “打开文件夹”、“查找文件”和“进入信箱” 等12个，许多操作可以一键完成。键盘的无线 接收器采用USB接口，安装使用也非常方便。
7
人机工程学键盘
是在标准键盘基础上将指法规定的左手键区和右手 键区这两大板块左右分开，并形成一定角度，这样 可使操作者不必有意识的夹紧双臂，从而保持一种 比较自然的形态，这种设计的键盘被微软公司命名 为自然键盘（Natural Keyboard）。
LINE IN
LINE IN则是把外部设备的声音输入到声卡中
游戏杆（外部MIDI设备接口）
19
与声卡相关的重要概念
声音的采样
采样的位数
决定了声音采集的质量。采样位数可以理解为声卡处理声音 的解析度，这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声 音也越真实
16位声卡能将声音分为64K个精度单位进行处理，而8位声 卡只能处理256个精度单位，造成较大的信号损失
8
2. 手写设备
(手写板+手写笔+手写汉字识别软件)
9
手写板
电阻式压力手写板：几乎已经被淘汰 电磁式感应手写板：目前市场主流产品 电容式触控手写板：市场的新生力量，具有耐
磨损、使用简便、敏感度高等优点，是今后手 写板的发展趋势。
10
手写板的评测指标
压感级数：
手写板可以感应到笔在手写板上的力度的级别，最高为512级。
模拟声音信号转换为计算机能处理的数字信号； 而数模转换电路负责将计算机使用的数字声音信号转
换为耳机、音箱等设备能使用的模拟信号。
18
声卡拥有的接口：
LINE OUT（或者SPK OUT）
用于连接音箱耳机等外部扬声设备，实现声音回 放；
MIC IN
OUTMIC IN用于连接麦克风，实现录音功能；
手写、语音是更自然的文本输入方式。
4
1. 键盘
键盘是文本输入的最重要手段，而键盘布局对于文本输入 的速度和准确性至关重要。
为了提高键盘在某些场合下的使用舒适度，许多键盘在设 计的过程中还加入了更多人性化的人机工程学考虑。
5
键盘的布局
QWERTY键盘布局
19世纪70年代，Sholes发明了QWERTY键盘布局，其名称来源于该 布局方式最上行前6个英文字母，最常用的几个字母安置在相反方 向，最大限度放慢敲键速度以避免卡键。 这种布局方式依然是今 天最为常见的排列方式，成为一种事实上的标准。
第3章 人机交互主要设备
1
本章主要内容
输入设备：
文本输入设备；语音输入设备；图像/视频输入 设备；指点输入设备
输出设备：
显示器；数字纸/打印机/绘图仪；音响/喇叭
虚拟现实交互设备
2
输入设备
3
3.1 文本输入设备
文本输入是人机交互输入的重要组成部分; 键盘输入是最常见、最主要的文本输入方式;
采样的频率
采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数， 采样频率越高则声音的还原就越真实越自然。在当今的主流 声卡上，采样频率一般分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三 个等级
20
声道数
声音在录制过程中被分配到两个独立的声道，从而达到了 很好的声音定位效果，用户可以清晰地分辨出各种乐器来 自的方向，从而使音乐更富想象力，更加接近于临场感受。
14
3.2 语音输入设备
(麦克风+声卡+语音识别情感分析身份认证软件)
在语音录入过程中所涉及的设备主要是麦克风和 声卡
语音识别、情感分析、身份认证是语音输入的核
心技术
15
1.麦克风/话筒
对于语音的输入，麦克风/话筒是最基 本的设备。
16
麦克风技术
为了过滤背景杂音，达到更好的识别效果，许多麦克 风采用了NCAT（Noise Canceling Amplification Technology）专利技术。
17
2. 声卡
声卡的功能
是一种安装在计算机中的最基本的声音设备，是实现 声波／数字信号相互转换的硬件: 可把来自话筒、磁带、 光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、 扩音机、录音机等声响设备，完成对声音信息进行录 制与回放 。
声卡的结构
声卡可分为模数、数模转换电路两部分: 模数转换电路负责将麦克风等声音输入设备采集到的
11
手写笔
有线笔: 手写笔尾部均有一根电缆与手写板相连， 从手写板上输入电源 。
无线笔: 借助于一些特殊技术而不需要任何电源。 无线笔的优点是携带和使用起来非常方便，同时也 较少出现故障。
手写笔一般还带有两个或三个按键，其功能相当于 鼠标按键，这样在操作时不需要在手写笔和鼠标之 间来回切换。