人机交互设备

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2. 手写设备
(手写板+手写笔+手写汉字识别软件)
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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。
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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。
像素数： 像素数是影响图像质量的重要指标，也是判断摄 像头性能优劣的重要条件。早期产品以10万像素 的居多，目前则以百万像素为主
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2.衡量数码摄像头的关键因素
解析度： 分为照像解析度和视频解析度 ：有352×288、320×240、 176×144、160×120 等规格 目前一般产品的解析度是640×480
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。
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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。
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鼠标与其接口的发展
串行接口设计(梯形9针接口)； 随着PC机器上串口设备的逐渐增多，串口鼠标逐渐被采
用新技术的PS/2接口鼠标所取代(小圆形接口)； 随着即插即用概念的提出，使得采用USB接口的鼠标成
为主流； 而对于一些有专业要求的用户而言，采用红外线信号来
与电脑传递信息的无线鼠标也成为一种专业时尚; BlueTooth 无线鼠标.
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）
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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
第一只鼠标器的外壳是用木头精心雕刻而成的，整个鼠标器只有一个 按键，在底部安装有金属滚轮，用以控制光标的移动。
1984年，苹果公司把经过改进的鼠标器安装在Lisa微电脑上，从而使 鼠标器声名显赫，它与键盘一道成为电脑系统中必备的输入装置。
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鼠标的分类
1）机械式鼠标
工作原理：在机械式鼠标底部有一个可以自由滚动 的球，在球的前方及右方装置两个支成90度角的编 码器滚轴，移动鼠标时小球随之滚动，便会带动旁 边的滚轴，前方的滚轴记录前后滑动，右方的滚轴 记录左右滑动，两轴一起移动则代表非垂直及水平 方向的滑动。编码器由此识别鼠标移动的距离和方 位，产生相应的电信号传给电脑，以确定光标在屏 幕上的正确位置。
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
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。
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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
视频速度： 视频速度和视频解析度是直接相关的，基本成反比关系如 640×480 解析度可达12.5帧／秒（Frames Per Second，FPS）， 352×288 的解析度可得到30 FPS，真正获取流畅的视频
镜头： 镜头性能的重要条件是它的调焦范围以及灵敏性等因素 ，好 的摄像头，应该有较为宽广的调焦范围和较高的灵敏性
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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。
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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。
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创新 Video Blaster WebCam
可以用16.7兆颜色进行实时视频捕捉； 分辨率为 352×288 时速度最快达 30 帧每秒， 分辨率为 640×480 时达15 帧每秒； 支持160×120、176×144、320×240、 352×288、和 640×480 分辨率的静态图像捕 捉； 镜头免调焦距。
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
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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。
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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
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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。
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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。
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扫描仪的性能指标
(2)扫描速度:
扫描速度决定了扫描仪的工作效率. 一般而言，以300DPI的分辨率扫描一幅A4幅面
的黑白二值图像，时间少于10秒钟，相同情况 下，扫描灰度图，约需10秒左右，而如果使用 三次扫描成像的彩色扫描仪，则要2~3分钟。
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平板式扫描仪的结构
目前大部分的扫描仪都属于平板式扫描 仪，主要由上盖、原稿台、光学成像部 分、光电转换部分、机械传动部分组成。
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1. 扫描仪
光电、机械一体化的高科技产品
独特的数字化“图像”采集能力，低廉的价格 以及优良的性能，得到了迅速的发展和应用
目前已成为计算机不可缺少的图文输入工具之 一，被广泛地应用于图形、图像处理的各个领 域。
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扫描仪的性能指标
(1) 分辨率:
扫描仪的分辨率决定了最高扫描精度 ;在扫描图像 时，扫描分辨率设得越高，生成的图像的效果就越 精细，生成的图像文件也越大。
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2. 摄像头
数码摄像头的用途
数码摄像头可以直接捕捉影像，然后通过计算机的 串口、并口或者USB接口传送到计算机里。
数码摄像头没有存储装置和其他附加控制装置，只 有一个感光部件、简单的镜头和不太复杂的数据传 输线路，造价低廉。
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2.衡量数码摄像头的关键因素
感光元器件 大多为CCD, CCD的成像往往通透性、明锐度都 很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确;应用 在摄像、图像扫描等对于图像质量要求较高的应 用中,价格高 附加金属氧化物半导体组件（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS）大多应用在 一些低端视频应用中，价格低
四声道环绕音频技术较好实现了三维音效，四声道环绕规 定了4个发音点：前左、前右，后左、后右，听众则被包 围在这中间。
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3.3 图像/视频输入设备
图像输入是人与计算机交互的另外一个重要组成 部分;
扫描仪可以快速地实现图像输入，且经过对图像 的分析与识别，可以得到文字、图形等内容；
而摄像头则是捕捉动态场景最常用的工具。
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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。
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。
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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；
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。
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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）。
手写、语音是更自然的文本输入方式。
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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。
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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。
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2）光电式鼠标
工作原理:利用一块特制的光栅板作为位移检测元件， 光栅板上方格之间的距离为0.5mm。鼠标器内部有 一个发光元件和两个聚焦透镜，发射光经过透镜聚 焦后从底部的小孔向下射出，照在鼠标器下面的光 栅板上，再反射回鼠标器内。当在光栅板上移动鼠 标器时，由于光栅板上明暗相间的条纹反射光有强 弱变化，鼠标器内部将强弱变化的反射光变成电脉 冲，对电脉冲进行计数即可测出鼠标器移动的距离。
第3章 人机交互主要设备
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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
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输入设备
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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;
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3.4Biblioteka Baidu指点输入设备
指点设备常用于完成一些定位和选择物体的交 互任务。
鼠标是最常用的一种指点输入设备,另外还有 触摸板、控制杆、光笔、触摸屏、手写液晶屏、
眼动跟踪系统等 。
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1.鼠标
1963年，美国Douglas Englebart发明了鼠标器。他最初的想法是为了让 计算机输入操作变得更简单、容易。
DPI是指用扫描仪输入图像时，在每英寸上得到的 像素点个数。
扫描仪的分辨率等于其光学部件的分辨率加上其自 身通过硬件及软件进行处理分析所得到的分辨率;
分辨率为1200DPI的扫描仪，往往其光学部分的分 辨率只占400～600DPI。扩充部分的分辨率由硬件 和软件联合生成，这个过程是通过计算机对图像进 行分析，对空白部分进行插值处理所产生的;