人机交互30年

自1982年ACM成立人机交互专门兴趣小组SIGCHI(Special Interest Group on Comput er-Human Interaction)以来，人机交互(Computer-Human Interaction，CHI)已走过了近30年历程。键盘的出现，将计算机带入了字符用户界面时代。1964年，美国人道格·恩格尔巴特（Do ug Engelbart）发明了鼠标（图1），图形用户界面（Graphical User Interface,GUI）随之出现，才有了计算机的主机时代和个人计算机时代，为此，恩格尔巴特也获得了1997年的图灵奖。自图形用户界面出现至今的几十年中，人机交互技术经历了几代人的努力，成就了PC时代的辉煌。

图1 Doug Engelbart和他发明的鼠标

70年代Xerox研究中心的Alan Kay提出了Smalltalk面向对象程序设计等思想，并发明了重叠式多窗口系统。

1989年Tim Berners-Lee在日内瓦的CERN用HTML及HTTP开发了WWW网，随后出现了各种浏览器（网络用户界面），使互联网飞速发展起来。

图2 Alan Kay和Tim Berners-Lee

由于笔式交互、触摸、语音、以及基于视频等自然交互设备的出现，新的计算模式被提出，人机交互进入了普适计算(Pervasive Computing)时代。

90年代美国麻省理工学院N.Negroponte领导的媒体实验室在新一代多通道用户界面方面（包括语音、手势、智能体等），做了大量开创性的工作。

90年代美国Xerox公司PARC的首席科学家Mark Weiser首先提出“无所不在计算（Ubiq uitous Computing）”思想。

人机交互是研究人类所使用的交互式计算系统的设计、实施、评估以及相关主要现象的学科，用户界面（User Interface,UI）是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分，用户界面是人机交互技术的物质表现形式。所以在普适计算时代自然交互是其研究的重要主题，人机交互的历史也是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。回顾人机交互的发展史，主要经历了以下几个阶段（图3）：

1、早期的手工作业阶段；

2、作业控制语言及交互命令语言阶段；

3、图形用户界面（GUI）阶段；

4、网络用户界面的出现；

多通道、多媒体的智能人机交互阶段。

图3 界面范式的发展过程

在早期的命令语言用户界面时代，人和计算机的交互主要是通过键盘来完成的。而此时的计算机主要是大型机，用来进行科学计算，接受文本命令；随着图形界面和鼠标的出现，计算机进入了个人PC时代，接受GUI命令，并帮助我们我们实现了办公自动化。WIMP界面范式是图形界面电脑所采用的界面典范。在人机互动领域之中是最普遍的电脑互动界面，WIMP堪称无人能出其右，举凡微软的Windows、苹果电脑的MacOS，甚至其它以X-Window为基础的操作系统，均采用WIMP此一界面典范。WIMP是由“视窗”（Window）、“图标”（Icon）、“选单”（Menu）以及“指标”（Po inter）所组成的缩写，其命名方式也指明了它所倚赖的四大互动元件。曾经有人这样评价图形用户界面：“PC plus GUI made the history”。但随着计算机硬件设备的进步和软件技术的发展，WI MP界面的缺点逐渐地体现出来。目前研究者们将研究的焦点聚集到下一代的用户界面的研究上，提出了Post-WIMP(或Non-WIMP)的界面形式。

用户界面技术的每一次飞跃都需要认知心理学成果的支撑，在人机交互的心理学研究当中，自然、智能用户界面目标是：帮助计算机了解用户，帮助用户更好地使用计算机。WIMP界面概念模型中，认知主体和计算机的交互过程如图5所示，认知主体通过击键或指点向应用程序输入指令，应用程序通过窗口、图标、菜单以及文本向认知主体反馈信息。这种界面模型将认知主体的注意力集中在如何使用计算机上而不是任务的本身。

图4 人机交互的适应发展图5 传统WIMP界面范式的交互过程

人机交互大师Turk曾给自然地用户界面下过如下定义：最自然的人机交互技术是指那些能够利用人类自然地认知和感知能力、社会技能以及我们从小就养成的行为习惯。由图6的五种人的感知通道所衍生出的界面形式称为可感知用户界面（Perceptual User Interface, PUI）

图6 PUI的几种感知通道

可感知用户界面(PUI)目前主要集中在以下几大领域：触控交互、笔式交互、机器视觉交互、语音交互、脑-机交互、其他传感器类交互以及多通道交互领域。

触控交互技术已普遍渗入到人的生活当中，触控手机和平板电脑就是这类交互技术的应用实例。美国苹果公司（Apple）将电容屏应用到智能手机当中，推出了iPhone、iTouch以及iPad智能手机和智能平板电脑系列，随后这种触控交互的电子产品风靡全球，几乎将现在所有的智能手机的交互方式都更新了一遍。

图7 iPhone和iPad

微软（Microsoft）是多点触控技术的先行者，Microsoft Surface强调使用更为直觉，不需使用任何鼠标及键盘。搭配30寸的大型显示器，其机构外型很像张桌子，可以同时让很多人在上面触控操作。与一般触控式电脑最大不同在于提供了多点触控(Multi-Touch)功能，可以同时辨识多点的触控资讯，可让多人同时使用一台Surface电脑。严格意义上来讲，像Surface这类交互设备应属于机器视觉交互的范畴，图8右图是Surface的内部构造，它是由位于底部的一个摄像机来获取到人手指的位置和运动信息然后进行分割识别处理而得到交互语义的。但是在交互过程中不存在机器视觉交互的“金手指”问题，所以它更具备触控交互的特点。

图8 微软Surface应用和构造

笔式交互技术应该也属于触控交互，但由于在交互设备上需要用一支电子笔，所以将其单独划为一类。“汉王”的手写设备就是这类交互方式的典型代表。这类设备和上面的触控设备相比不同处除了多了一只电子笔外，其所用的触屏多是电阻屏。笔式交互提倡回归文明、回归自然，特别是对于具有悠远文字文明的我们，笔式交互让我们更贴近汉字文明。

图9 笔式手写设备

视觉通道是人与人之间进行交流的一种重要途径，尽管有很多其他方法可以替代视觉进行交流，但人们更原意采用可视的途径交流，因为这样更符合人们的交流习惯－面对面的交流。基于视觉的交互也称为基于视觉的用户界面（Vision Based Interface, VBI），在人机交互上下文环境中，使用计算机视觉技术来感知用户称为基于视觉的交互。VBI是PUI的一个研究子域，它更多地关注于用户的视觉感知行为。这是一个多学科交叉领域，它结合了计算机视觉、图像处理、模式识别、人机交互、行为心理学等研究成果。视觉用户界面试图回答以下问题【Turk 1998】

1、存在和位置：有人在那里么？有多少人他们在哪里？[人脸检测、身体检测、头部和身体跟踪]

2、身份：他们是谁？[人脸识别、步态识别]

3、表情：用户正在微笑、皱眉、大笑还是说话？[面部表情识别、表情建模和分析]

4、注意焦点：用户正在看什么？[头部/面部跟踪，目光跟踪]

5、身体姿势和运动：用户的整体姿势和运动是什么？[身体建模和跟踪]

6、手势：用户的头部、手、身体的运动表达了什么样的语义信息？[手势识别、头部跟踪]

7、行为：用户正在做什么事情？[人体运动分析]

利用视觉手势可以方便、有效地完成以下任务：

1、代替鼠标完成指点和勾画任务；

2、虚拟环境中漫游以及操纵虚拟对象；

3、控制家电设备（例如电视、CD播放机等）和指挥机器人；

4、通过手语进行交流。

目前，基于视觉的交互是人机交互领域的一个研究热点。如智能相机、Anote 数码笔以及微软的XBOX体感游戏机都是这一领域的研究成果。严格地讲，Anote数码笔虽然采用了视觉处理技术，但应该属于实物操作界面（Tangible User Interface, TUI）的范畴。实物操作界面倡导的是周围环境中的物体都是交互的接口（World will be interface.）。Anote数码笔是由数码纸和数码笔组成的，所谓的数码纸就是普通的纸，数码笔就是一支普通的圆珠笔。它通过微型摄相头读入笔尖高速书写的笔迹和Anote 数码纸的微点坐标，微处理器分析处理后通过蓝牙无线或USB等方法转送到电脑或携带手机之中。们只需用「Anote 数码笔」在「Anote 数码纸」上与平常一样书写与记录、就可以将信息简便的输入电脑。

图10 Anote数码笔和TUI交互

视觉交互技术的另一项商业化应用就是东芝公司推出的具有手势识别功能的笔记本。东芝Qosm io G55可通过摄像头来识别用户的手势，之后软件可把手势转换成指令进行相关操作。用户通过手势可进行音乐、视频播放以及PowerPoint演示等操作，使用者在摄像头前3英尺到10英尺的范围内做出手势便可。

（1）（2）（3）

图11 （1）为东芝Qosmio G55可手势识别笔记本；（2）CamSpace；（3）微软体感交互家庭游戏机。

由CamSpace小组开发的视觉交互软件基于实际物体的颜色特征，可在短时间内创建一个自己的游戏控制器。真正做到了“any game, any webcam”。只是精确度上要比任天堂的WII手柄略逊一筹。

视觉交互领域另一个不得不提的里程碑式的应用就是微软的体感控制器KINECT，它将以色列人的深度传感器推向了商业化应用。KINECT的出现弥补了彩色摄像头的不足，使得普通摄像头下无法解决的难题迎刃而解。自从2011年11月KINECT发布以来，这项技术已被应用到诸多领域，而且以后还会得到更长远的发展。KINECT是一款基于Light Coding技术的立体成像传感器。它可以实时（目前是每秒30帧，实际应该比这个还要高）地捕获到空间的三维信息。微软将其用于对人体动作的识别领域，通过肢体分割和动作识别可以分析出人的动作然后转化成相应的控制信号对虚拟人物或其他设备进行控制。

语音交互技术已发展多年，微软的Windows操作系统从Vista版本以后都集成了语音指令操作功能。用户可以通过语音操作指令来完成基本的操作功能，如打开文件、输入字符等。其实，微软在早期就发布了TTS（Text to Speech）语音发音包和语音识别包，开发者可以利用这两个语音包实现语音发音和语音识别的功能；此外，IBM/Via Voice连续中文语音识别系统经过不断改进，也已广泛应用于Office/XP的中文版等办公软件和应用软件中，在中文语音识别领域有重要影响。

图12 语音识别

脑-机交互目前只能在实验室中见到，脑-机交互也称之为“意念交互”、脑-机接口(Brain-compu ter interface, BCI)。利用脑电信号实现人脑与计算机或其他电子设备的直接通讯和控制。BCI 技术结合了神经科学、心理认知科学和智能信息处理等领域的最新成果。

图13 脑-机交互

除了上述的交互领域，我们还会看到很多基于其他传感器的交互方式，如任天堂的WII操作手柄。这是一款主要面向游戏娱乐的操作设备，它里面包含了固态加速计和陀螺仪，可以实现倾斜和上下旋转、倾斜和左右旋转、围着主轴旋转（像使用螺丝刀）、上下加速度、左右加速度、朝向屏幕加速和远离屏幕加速等功能。类似的设备在现实中也较为常见，如PPT控制器也属此类，一般通过蓝牙技术与主机进行通信。

图14 WII手柄和WII操作场景

多通道交互(Multi-Modal Interaction, MMI)是一种使用多种通道与计算机通信的人机交互方式。采用这种方式的计算机用户界面称为“多通道用户界面”。通道(Modality)这个词源于心理学的概念，涵盖了用户表达意图、执行动作或感知反馈信息的各种通信方法，如言语、眼神、脸部表情、唇动、手动、手势、头动、肢体姿势、触觉、嗅觉或味觉等。

按照摩尔（Moore）定律，计算机硬件每18个月就翻新一代，计算机软件每5年升级一代，而用户界面则要15到20年更新一代。迄今为止，用户界面的发展经历了三个主要的时代。这三个时代可以用三种截然不同的界面风格来划分。每一种界面风格都持续了若干年，并不断被当时新的硬件技术所优化，然后形成进入下一个时代。每一个新的时代都较前一个时代而言，能更大限度地拓展人机交流的带宽，提高用户的生产力。在60年代到70年代，用户界面主要是字符界面，键盘是主要的交互设备；80到90年代进入了图形用户界面时代，鼠标作为主要的指点和定位设备；21世纪将会进入用户界面的新时代。

图15 人机交互范式和用户的生产力

计算机的运算速度、存储能力、以至整体计算能力一直在按照Moore定律成倍翻新。另一方面，人的认知能力（包括记忆、理解能力）是不随时间成倍增长的。因此人和计算机的交互就会存在严重的不平衡。人机交互技术，从本质上讲，是为了减轻人的认知负荷，增强人类的感觉通道和动作通道的能力。所以新一代的用户界面将会秉承“无所不在的计算思想”，在五个“any”（access Any body, Any thing, Any-where, at Any time, via Any device）上进行延伸。计算机将会从我们的“眼前”消失融入到我们周围的环境中去。在这个过程中，图形用户界面（GUI）不会被替代，而是会被增强。图形用户界面将在以下几方面继续发展：

1、从直接控制到非直接控制（smart X, agents, SUI简易用户界面）；

2、从二维到三维视感；

3、更准确的语音、手势识别；

4、高质量的触觉反馈设备；

5、更方便的界面开发工具；

6、增强“智能代理”功能；

7、用视频摄像来识别用户的身份、位置、眼动和姿势。

人机交互作为一个年轻的学科其实并不年轻，在计算机诞生的那刻起人机交互就随之诞生了。在美国马里兰州召开的第一届人机交互大会，掀开了这一学科的展新篇章。转眼间，它已走过了30年。在这30年中，从理论到实践都取得了巨大的发展，相信未来几十年人机交互会给我们带来意想不到的惊喜。

最有影响的一些事件和成果：

(1)1945年，美国罗斯福总统的科学顾问Bush(1894~1974)在大西洋月刊上发表的《As we ma y think》的著名论文，提出了应采用设备或技术来帮助科学家检索、记录、分析及传输各种信息的新思路和名为Memex的一种工作站构想，影响着一大批最著名计算机科学家。

(2)1963年，美国麻省理工学院Sutherland开创了计算机图形学的新领域，并获1988年ACM图灵奖，他还在1968年开发了头盔式立体显示器，成为现代虚拟现实技术的重要基础。

(3)1963年，美国斯坦福研究所的Engelbart发明了鼠标器，他预言鼠标器比其他输入设备都好，并在超文本系统、导航工具方面取得了杰出的成果(Augmented Human Intellect Project)，获1 997年ACM图灵奖，鼠标器经过不断地改进，成为影响当代计算机使用的最重要成果。

(4)20世纪70年代，当时在Xerox研究中心的Alan Kay提出了Smalltalk面向对象程序设计等思想，并发明了重叠式多窗口系统，后经苹果、微软、麻省理工学院等单位的不断研究和开发，形成了目前广泛使用的图形用户界面的标准范式。

(5)1989年，TimBerners Lee在日内瓦的CERN用HTML及HTTP开发了WWW网，随后出现了各种浏览器(网络用户界面)，使互联网飞速发展起来

(6)20世纪90年代，美国麻省理工学院Negroponte(他早在30年前就提出了交谈式计算机概念)领导的媒体实验室在新一代多通道用户界面方面(包括语音、手势、智能体等)做了大量开创性的工作他是畅销书数字化生存(Being Digital)的作者。

(7)20世纪90年代，美国Xerox公司PARC的首席科学家Mark Weiser(1952~1999)，首先提出无所不在计算(Ubiquitous Computing)思想，并在此领域做了大量开拓性的工作。

本文提到的用户界面结构；

CHI

----GUI

----PUI

----VBI

----BCI

----TUI

----SUI

人机交互重点整理

第一章绪论人机交互定义：人机交互是关于设计、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。人机交互研究：人机交互界面表示模型与设计方法多通道交互技术

人机交互历史： ①手工作业阶段穿孔卡片等，最早的计算机采用 ②命令方式键盘输入，DOS等操作系统采用 ③图形用户界面GUI 键盘输入，鼠标，Windows系列采用 ④自然人机交互界面采用人的自然通道（视觉/听觉）实现人机交互手写，语音，视觉，多通道第二章感知和认识基础 ①人机交互过程中人们经常利用的感知有哪几种？每种感知有什么特点？

第三章交互设备 ①输入设备文本输入设备图像输入设备三位图像输入设备指点输入设备 ②输出设备显示器声音的输出数字纸等 ③虚拟现实系统中的交互设备掌握内容： 2）三维激光扫描仪工作原理 3）运动捕捉设备分类及工作原理

第四章交互技术掌握内容：人机交互输入模式多通道用户交互界面命令行用户界面、图形用户界面、虚拟现实概念模型图形用户界面主要思想设计图形用户界面的一般性原则窗口的排列方式及其优缺点基本交互技术图形交互技术三维交互技术多通道用户界面的基本特点眼动跟踪的基本原理主要手势识别技术语音识别处理流程表情识别步骤联机手写识别主要阶段和原理框图

人机交互输入模式 1）请求模式在请求模式下，输入设备的启动是在应用程序中设置的，应用程序执行过程中需要输入数据时，暂停程序的执行，直到从输入设备接收到请求的输入数据后，才继续执行程序。 2）采样模式输入设备和应用程序独立地工作，输入设备连续不断地把信息输入进来，信息的输入和应用程序中的输入命令无关。应用程序在处理其他数据的同时，输入设备也在工作，新的输入数据替换以前的输入数据当应用程序遇到取样命令时，读取当前保存的输入设备数据。优点：这种模式对连续的信息流输入比较方便，也可同时处理多个输入设备的输入信息缺点：当应用程序的处理时间较长时，可能会失掉某些输入信息。 3）事件模式输入设备和程序并行工作。输入设备把数据保存到一个输入队列，也称为事件队列，所有的输入数据都保存起来，不会遗失。应用程序随时可以检查这个事件队列，处理队列中的事件，或删除队列中的事件。

信息组织人机交互

人机交互人机交互是研究系统与用户之间的交互关系的技术机制。通过机器的输入，输出设备，以有效，简单的方式实现用户与机器的互动。所以人机交互系统可以是各种各样的机器设备，也可以是计算机程序化的软件与人之间的交流机制。用户可以通过人机交互系统方便，简易地实现对复杂程序，软件和系统的运用和操作控制（人机交互系统能够使用户更加方便快捷地进行操作）。传统的交互设备一般都是计算机的硬件设备，例如：鼠标，键盘，触摸屏，显示器等。总之，人机交互是指用户与机器之间通过一定方法和语言交流信息以完成指定任务的过程。实现人机交互需要一定的交互设备。用户如何使用机器，怎样可以高效率地完成指定工作，需要一个良好的人机交互系统。而一个良好的人机交互系统需要设计形象生动的人机交互界面。何为人机交互界面人机交互界面就是系统面向用户的部分，用户可以通过人机交互界面与系统交流沟通，是计算机向用户提供的综合操作环境，是计算机系统的重要组成部分。通过人机交互界面，人们可以与计算机传递，交换信息。人机交互界面的设计应当从多个学科角度来进行。首先，设计人机界面应当了解用户的需求，要知道用户想实现什么功能，想怎样实现特定的目的，想怎样简单，准确地控制系统完成指定的任务。然后，需要结合社会需求和经验补充和扩展界面的功能。再可以考虑界面的风格，可以通过图形进行人机交互，用工业设计的方法和计算机技术结合实现人机交互的智能化。通过研究计算机技术，用户心理，社会经验，图形设计，工业设计等，人们可以改进人机交互的环境（人机交互界面）以实现更复杂的功能和提供智能化，人性化的服务。理论体系方面，人机交互需要从人的心理出发，更加强调认知心理以及行为学和社会学的某些人文科的理论指导。实践范畴方面，需从人机交互接口扩展开来，强调计算机对于人的反馈交互作用。其实，实现有效的人机交互还是需要借助优秀精良的人机界面。那么如何设计优良的人机界面呢首先，设计人员应当分析可用性需求。管理人员通过精选人员准备时间表和目标，建立和使用指导文档以及参与测试，可以促进大家对用户界面问题的重现。而设计者可以提出多个可供参选的备选设计方案，并对较好的备选方案进行下一步的开发和测试。设计者进行深入研究，对于哪些用户要完成什么任务以及用户与人物之间的关系，他们理解得十分透彻。明确目标有利于设计者实现这些目标。设计者设计人机界面应当做到以下几点： ①满足操作，控制和维护人员对性能的需求； ②将对操作人员的技能要求，知识要求和训练时间都降到最低； ③达到人与设备，软件组合所要求的可靠性； ④在系统中和系统间逐步建立一种设计标准；倘若人机界面设计的好的话，人机界面就好像消失了一样，从而使人机之间可以像人与人之间正常交流一样方便简单。其次，人机交互界面需要标准化，一致性和可移植性。所谓标准化就是不同的应用程序中共同的用户界面特征。一致性指应用程序中的通用操作语言，序列，术语，组件，布局，颜色，排版，样式等的统一。可移植性指在多个软件环境中转换数据和共享用户界面的潜在能力。第三，可用性度量。如果已经选择了充分的需求，保证了可靠性，提出了标准化报告，完成了时间进度和预算计划，那么开发者就可以将精力集中于设计与测试过程，多个备选的设计方案必须通过对多个特定用户群和多个特定的基准任务

谈谈自己对人机交互的认识

中南林业科技大学课程论文谈谈自己对人机交互系统的认识注：对号：正确、完整、详细、合理半对号：部分正确、不完整、不详细、基本合理错号：错误、缺失、较差抄袭一票否决

谈谈自己对人机交互的认识人机交互界面作为一个独立的、重要的研究领域受到了世界各计算机厂家的关注。并成为90年代计算机行业的又一竞争领域。从计算机系统的发展过程来看，人机交互界面技术还引导了相关软硬件技术的发展，是新一代计算机系统取得成功的保证。80年代已来，计算机的软件和硬件技术取得了较大的发展，同时，计算机的使用者也从计算机专家迅速扩大到了广大未受过专门训练的普通用户，由此极大地提高了用户界面在系统设计和软件开发中的重要性，强烈地刺激了人机交互界面的进步。人－计算机的交互作用是通过用户界面来实现的。我国在人机界面方面的设计与国际同类研究相比还存在较大差距。目前的研究仅仅着重于支持界面的软件和硬件，对界面本身还缺少深入的研究，用户界面的设计还没有成为软件设计中独立的一部分，也缺少新的人机界面设计技术。而另一方面，计算机科学的发展和计算机的普及应用却对人机界面的研究提出了越来越高的要求。进入九十年代计算机软件开发已进入了以开发软件工具和建立软件开发环境为目标的时代。作为支持人机交互软件开发环境的用户界面管理系统UIMS正日益受到人们的关注和重视。今后UIMS将有可能进入各类实际软件开发环境，成为继DBMS之后的又一个重要的软件开发环境和工具。根据当前发展情况，大概有一个现状和一个趋势能看得到，拿来和大家分享一下。HCI是偏向应用的，本质上还是多学科交叉的工程应用技术领域。从商业应用来看，HCI能做的方面有：软件、硬件、交互环境、互联网、生活应用、集成交互系统等。简单举例：软件，包括优良综合（功能）应用体验和用户界面硬件，包括脑波仪器、眼动仪、感应器（sensor）、移动通讯设备、信息终端、通用电子数码产品、等交互环境，如虚拟现实、三维模拟场景、民用交通工具驾驶环境、军用飞行器/车辆/设备操纵环境、等互联网，包括网站的设计和功能，用户体验的提升和评估，网络产品的用户体验，互联网与通讯网与人际网络的重合研究，等生活应用，包括智能住宅（Smart Home），以及一些家用装备的交互功能和体验设计集成交互系统，如车站港口机场的信息导航设计、功能和体验设计评估与监控，大型复杂操作环境的体系交互设计与评估等其实能做的特别多，当然成就与否在于我们有怎样的思路和做法，这还需要大量的实践来检验。一个趋势就是，在未来的HCI领域，有可能会分化出这样几个主干方向：1.硬件设备，包括眼动仪、脑波仪、感应仪器、评测仪器、以及能够参与和辅助HCI研究与实践的装备 2.人文研究，毕竟HCI的终极目标是人类好的体验最大化，所有的分支和应用都离不开对用户的研究，所以研究使用者以及文化影响，甚至包括在三重网络（互联网、通讯网、人际关系网）逐渐重叠的趋势下一些新的演变和背后的本质等等 3.还一个就是设计方向，这主要集中在综合的用户体验设计，以及应用产品、服务的具体设计，还包括对设计的理论研究、与HCI其他因素的结合、框架体系、监测评估、流程方式、工具和方法等等。在一个交互系统中，由于操作者的个人原因，经常会产生误操作，包括键入错误、数据输入错误等。同样，在用户编制的程序或设备连接时也可能会

新型人机交互接口电路的设计

摘要主要介绍了TI公司的新型的16位超低功耗Flash型h6N30F44X系列单片机的结构、特性和功能及液晶显示器LCD的发光原理和类型，讨论了该系列单片机与ILD及键盘的人机接口电路的设计方案和相应的软件的实现方法，最后给出它在体内电刺激器的应用实例。关键词单片机；MSP430；LCD；人机交互接口 1引言在当今的各种实时自动控制和智能化仪器仪表中，人机交互是不可缺少的一部分。一般而言，人机交互是由系统配置的外部设备来完成，但其实现方式有两种：一种是由MCU力口驱动芯片实现，如键盘显示控制芯片SK5279A，串行数据传输数码显示驱动芯片MAX7219等等，这时显然MCU没有LCD的驱动功能。另一种就是MCU本身具有驱动功能，它通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式或I／O设备访问形式控制键盘和LCD实现人机对话。这里的MCU主要有世界各大单片机生产厂商开发的各种单片机，其中TI公司的MSP430系列因其许多独特的特性引起许多研究人员的特别关注，在国内外的发展应用正逐步走向成熟。 2LCD简介 LCD(Liquid Crystal Display)，即液晶显示器。液晶显示是通过环境光来显示信息的，它本身并不发光，因而功耗很低，只要求液晶周围有足够的光强。LCD是人与机器沟通的重要界面，早期以显像管(CRT／C athode Ray Tube)显示器为主，但随着科技不断进步，各种显示技术如雨后春笋般诞生。LCD由于具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，逐渐占据显示的主流地位。 LCD的类型，根据其分类方式的不同而不同。如根据LCD显示内容的不同可以分为段式LCD和点阵L CD。根据LCD驱动方式的不同可以分为静态驱动和多路驱动。 3MSP430F44X简介 MSP430F44X系列是TI公司最新推出的具有超低功耗特性的Flash型16位RISC指令集单片机[2]。该系列单片机性价比相当高，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优势。它主要应用在各种要求极低功率消耗的场合，特别适合用于智能测量仪器、各种医疗器械、智能化家用电器和电池供电便携设备产品之中。 3.1系统结构 MSP430F44X的系统结构，主要包括：CPU、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、FLL+时钟系统(片内DCO+晶体振荡器)、看门狗定时器／通用目的定时器(WatchDog)、ADCl2(12位A／D)、比较器A(精确的模拟比较器，常用于斜边(Slope)A／D转换)、复位电压控制／电源电压管理、基本定时器(Basic Timerl)、定时器(Timer-a和Timer-B)、LCD控制器/比较器(多达160段)、硬件乘法器、I/O口和串行口[4]。系列中各种具体的型号稍有差别。在本次设计中，具体选择MSP430F449作为人机接口电路的设计具有许多独到的优势。这一点，读者可以根据TI公司相关的数据手册进行比较。 3.2片内外模块特性 MSP430F44X具有丰富的片内外围模块，其明显的特点是：具有48条I／0口线的6个并行口P1-P6，其中P1、p2具有中断能力，同时具有2个可用于UART/SPI模式选择的串行口(USART0和USARTl)；内含12位的A／D转换器ADCl2，快速执行8×8、8×16、16×16乘法操作并立即得到结果的硬件乘法器；多达160段的LCD控制器／比较器，可以实现多种方式的驱动显示；可以实现UART、PWM、斜坡ADC 的16位Timer-A和16位Timer-B；非常灵活的时钟系统，既可用32768Hz的钟表晶振产生低频时钟，也可以用450kHz-8MHz的晶体产生高频时钟，同时还可以使用外部时钟源或者用不同控制频率的DCO；多达几十kB的Flash空间，这样数据既可以保存在片内的Flash信息存储器，也可保存在程序的Hash中的剩余空间。 4接口电路设计 4.1接口电路简图及说明典型应用电路示意图。在该图中，LCD类型和键盘种类及数目的选择、下拉电阻的数值大小都必须认真

从人体解剖学分析机器人的人机交互及控制系统

1.从人体解剖学分析机器人的人机交互及控制系统 ?目标：人体解剖学（神经系统）构件→结合机器人技术构件→机器人控制系统架构构件→人机交互界面的系统架构（硬件领域） 1.1.神经系统（nervous system）神经细胞（神经元）是神经系统的响应细胞，神经系统通过电化学信号来处理和传送信息。运动神经细胞能接收从大脑和骨髓神经传来的信号，并控制肌肉的收缩。i 1.1.1.神经系统的分布神经系统分为中枢部和周围部。中枢部即中枢神经系统（CNS,central nervous system），包括脑和脊髓，它们分别位于颅腔和椎管内。周围部又称周围神经系统（PNS,peripheral nervous system），包括脑神经、脊神经和内脏神经，周围神经一端同脑或脊髓相连，另一端通过各种末梢装置与神奇其他各器官、系统相联系。根据分布对象的不同，将周围神经系统分为躯体神经和内脏神经。躯体神经分布于体表、骨骼肌、骨和关节；内脏神经分布于内脏、心血管、平滑肌和腺体。躯体神经和内脏神经在大脑皮质统一管辖与协调下，完成神经系统的各种功能。 1.1. 2.神经元的分类神经系统的基本组织是神经组织（nervous tissue），神经组织主要由神经元和神经胶质做成。神经元（neuron）又称神经细胞（nerve cell），具有感受刺激和传导神经冲动的功能。神经胶质（neuroglia）又称神经胶质细胞（neuroglial cell），简称胶质细胞（glia或glia cell），无传导神经冲动的功能，而对神经元起支持、保护、分隔和营养等作用。神经元基于功能及神经兴奋传导冲动方向分类如下：感觉神经元（sensory neuron）：又称传入神经元（afferent neuron），感受机器内、外环

人机交互发展历史

人机交互的发展历史，是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。交互的信息也由精确的输入输出信息变成非精确的输入输出信息。一、简单的人机交互界面由于受到制造技术和成本等原因限制，早期的人机交互在设计上较少考虑人的因素，一味强调输入输出信息的精确性，因而使用不够自然和高效。 1.早期的手工作业。当时交互的特点是由设计者本人(或本部门同事)来使用计算机，他们采用手工操作和依赖机器(二进制机器代码)的方法去适应现在看来是十分笨拙的计算机； 2.作业控制语言及交互命令语言。这一阶段的特点是计算机的主要使用者—程序员可采用批处理作业语言或交互命令语言的方式和计算机打交道，虽然要记忆许多命令和熟练地敲键盘，但已可用较方便的手段来调试程序、了解计算机执行情况； 3.图形用户界面(GUI)。 GUI的主要特点是桌面隐喻、WIMP技术、直接操纵和“所见即所得(WYSIWYG)”。由于GUI简明易学、减少了敲键盘、实现了“事实上的标准化”。因而使不懂计算机的普通用户也可以熟练地使用，开拓了用户人群。它的出现使信息产业得到空前的发展； 4.网络用户界面。以超文本标记语言HTML及超文本传输协议HTTP为主要基础的网络浏览器是网络用户界面的代表。由它形成的WWW网已经成为当今Internet的支柱。这类人机交互技术的特点是发展快，新的技术不断出现，如搜索引擎、网络加速、多媒体动画、聊天工具等；二、自然的人机交互界面随着网络的普及性发展和无线通讯技术的发展，人机交互领域面临着巨大的挑战和机遇，

传统的图形界面交互已经产生了本质的变化，人们的需求不再局限于界面的美学形式的创新，现在的用户更多的希望在使用多媒体终端时，有着更便捷、更符合他们的使用习惯，同时又有着比较美观的操作界面。利用人的多种感觉通道和动作通道(如语音、手写、姿势、视线、表情等输入)，以并行、非精确的方式与(可见或不可见的)计算机环境进行交互，使人们从传统的交互方式的束缚解脱出来，使人们进入自然和谐的人机交互时期。这一时期的主要研究内容包括：多通道交互、情感计算、自然语言理解、虚拟现实、智能用户界面等方面。（1）多通道交互多通道交互(Multi Modal Interaction,MMI)是近年来迅速发展的一种人机交互技术，它既适应了“以人为中心”的自然交互准则，也推动了互联网时代信息产业(包括移动计算、移动通信、网络服务器等)的快速发展。MMI是指“一种使用多种通道与计算机通信的人机交互方式。通道（modality）涵盖了用户表达意图、执行动作或感知反馈信息的各种通信方法，如言语、眼神、脸部表情、唇动、手动、手势、头动、肢体姿势、触觉、嗅觉或味觉等”。采用这种方式的计算机用户界面称为“多通道用户界面”。目前，人类最长使用的多通道交互技术包括手写识别、笔式交互、语音识别、语音合成、数字墨水、视线跟踪技术、触觉通道的力反馈装置、生物特征识别技术和人脸表情识别技术等方面。（2）情感计算让计算机具有情感能力首先是由美国MIT大学Minsky教授（人工智能创始人之一）提出的。他在1985年的专著“The Society of Mind”中指出，问题不在于智能机器能否有任何情感，而在于机器实现智能时怎么能够没有情感。从此，赋予计算机情感能力并让计算机能够理解和表达情感的研究、探讨引起了计算机界许多人士的兴趣。这方面的工作首推美国MIT媒体实验室Picard教授领导研究小组的工作。情感计算一词也首先由Picard教授于1997年出版的专著“Affective Computing(情感计算)”中提出并给出了定义，即情感计算是关于情感、情感产生以及影响情感方面的计算。 MIT对情感计算进行全方位研究，正在开发研究情感机器人，最终有可能人机融合。其媒体实验室与HP公司合作进行情感计算的研究。IBM公司的“蓝眼计划”，可使计算机知道人想干什么，如当人的眼瞄向电视时，它竟知道人想打开电视机，它便发出指令打开电视机。此外该公司还研究了情感鼠标，可根据手部的血压及温度等传感器感知用户的情感。CMU 主要研究可穿戴计算机。日本在对感性信息处理的研究中，有众多研究单位参与，主要集中在研究所和高校。特别值得一提的是，日本欧姆龙公司研制生产的机器玩具曾风行一时，最

11本《人机交互与界面设计》复习题目

第1章 1.什么是人机交互？ 2.人机交互的发展趋势是什么？第2章 3.人机交互中，常用的感知有哪些？ 4.颜色通常用哪几种属性来表示？ 5.“在界面设计中，应该以实际中心为基准进行排版设计。”这句话对吗？为什么？ 6.“在明亮的背景下显示灰暗的文字，能够增强文字的可读性。”这句话对吗？ 7.RGB、CMYK和HSV的含义各是什么？作为颜色模型，它们各自在什么情况下使用？ 8.声音通常用哪几个属性来描述？ 9.触觉的感知机理与视觉和听觉的最大不同是什么？ 10.认知的两个模式是什么？二者各有什么特点？ 11.常见的认知过程有哪些？ 12.注意的两个基本特征是什么？ 13.“人们识别事物的能力要远胜于回忆事物的能力。”这句话对吗？ 14.影响人们认知的因素有哪些？ 15.什么是交互系统设计中的概念模型？ 16.什么是分布式认知？它与传统认知理论之间有什么关系？第3章 17.常用的文本输入设备、图像输入设备、三维信息输入设备、指点输入设备各有哪些？ 18.虚拟现实交互设备有哪些？各有什么特点？第4章 19.常用的人机交互输入模式有哪几种？各有什么特点？ 20.基本的交互技术有哪些？ 21.常用的、用于图形输入的辅助交互技术有哪些？ 22.什么是六自由度？ 23.什么是三维交互技术？传统的图形交互技术能否直接用于三维交互？为什么？ 24.目前主要使用哪些交互方式在三维空间中进行操作？ 25.什么是语音识别？ 26.在手写识别技术中，什么是脱机识别和联机识别？ 27.什么是数字墨水？第5章 28.图形用户界面包含了三个重要思想，它们是什么？ 29.WIMP表示什么？ 30.什么是桌面隐喻？“图形用户界面中，最常用的隐喻表现方法是使用静态图标。”这句话对吗？“隐喻可以表达各种信息。”这句话对吗？为什么？ 31.直接操纵具有哪些特性？ 32.简要论述图形用户界面设计的一般原则。 33.用户体验由哪几个元素组成？ 34.“偶然型和生疏型用户要求系统运行效率高，能够灵活使用；熟练型和专家型用户要求系统给出更多的支持和帮助。”这句话对吗？ 35.在界面设计中，用户交互分析主要包括哪些内容？ 36.在界面设计中，对用户的观察和分析，主要有哪些方法？ 37.简要描述任务分析主要包括哪些内容。为什么说任务分析是交互设计至关重要的环节？

人机交互的发展历程及产业链分析

一、人机交互概念人机交互（Human-ComputerInteraction，HCI）主要是研究用户与系统之间的信息交换，它主要包括用户到系统和系统到用户的信息交换两部分。系统可以是各种各样的机器，也可以是智能电视机、智能手机以及计算机系统和软件。用户可以借助操纵杆、数据服装、眼动跟踪器、位置跟踪器、数据手套、压力笔等各类穿戴设备，用手势、声音、姿势或身体的动作、眼睛甚至脑电波等向系统传递信息，同时，系统通过各类机器、显示器、音箱等输出或显示设备给人提供信息。理想状态下，人机交互将不再需要依赖机器语言，在没有键盘、鼠标以及触摸屏等中间设备的情况下，实现随时随地实现人机的自由交流。从而实现人们的物质世界和虚拟网络的最终融合。从本质上，人机交互技术是一个典型的模式识别问题，智能机器通过多种传感器，获取人的表情、姿态、手势、语音、语调、血压、心率等各种数据，结合当时的环境、语境、情境等上下文信息，识别和理解用户的情感。这包括传感器技术、计算机科学、认知科学、人机工程学、多媒体技术和虚拟现实技术、心理学、哲学以及人类学等诸多学科领域有密切的联系。二、人机交互产业链从人机交互过程来讲，可分为四步：通过传感器直接或间接与人接触获得感知信息；通过建立模型对感知信息进行分析与识别；对分析结果进行推理达到感性的理解；将理解结果通过合理的方式表达出来。也就完成了人机交互的全过程。从功能实现看，人机交互作为一个闭环的模式识别系统，应该包括感知信号的获取、感知信息的分析与识别、感知信息的理解和信息表达等功能四个环节，当感知信息与标准信息存在差异时，将发出指令给予修正或反馈信息给予告警和提示。在这四个方面的环节中，感知信息的识别和感知信息的理解是核心技术的关键所在。从技术实现过程看，信息获取和信息识别环节属于感知层的范畴，而感知信息的理解和信息表达属于应用层的内容。体感设备实现信息的获取，而嵌入芯片实现体感信号的模式识别，然后通过后台计算机或分布式计算平台建立数学模型、实现强大的运算系统，实现感知信息的理解（理解用户姿态或手势的真实目的），最后转入应用层，调用相关应用程序，满足用户的最终需求。

汽车人机交互系统

全文导航 1 词条简介 2 常见的人机交互系统 ·iDrive ·COMAND ·MMI ·Sensus ·iVoka ·SYNC ·IntelliLink 1 词条简介人机交互系统是信息化技术发展的产物，该系统实现了人与车之间的对话功能，就比如我们常用电脑的windows一样。车主可通过该系统，轻松把握车辆状态信息(油耗、车速、里程、当前位置、车辆保养信息等)、路况信息、定速巡航设置、蓝牙免提设置、空调及音响的设置。

2 常见的人机交互系统目前常见的人机交互系统有宝马的iDrive、奔驰的COMAND、奥迪的MMI、沃尔沃的Sensus、上汽荣威的iVoka、福特的SYNC、通用的Intel liLink以及丰田的Remote Touch。 ·iDrive 宝马的iDrive系统可以说是人机交互系统的先驱，其第一代产品在2001年就已经投入了实用。而目前国内宝马车型上装备的是第二代i Drive系统，相对老产品的改进主要体现在加入了7个快捷键并将操作界面进行了全面的升级和改进。

和奥迪的MMI系统相比，宝马的iDrive在操作方式上略显复杂。不过其上手难度也不高，基本都符合习惯性操作。而旋钮旁的七个快捷键布局比较紧密，全部在一个手掌的五指范围内，可以说iDrive系统完全在驾驶者的掌控之中。

第二代iDrive系统在宝马3系上采用了8. 8英寸高分辨率显示屏，而在7系上显示屏的尺寸更大。而且屏幕的分辨率达到了1280*480，是三款车型中最高的。实际视觉效果也可看出，宝马的iDrive界面最为清晰美观。而就在售价49.5万元的宝马325i运动型上，iDrive系统已经具备车载电视和蓝牙免提功能。打开手机的蓝牙功能搜索到自己的宝马，再输入相同的匹配密码就可以将手机与iDrive 相连。另外宝马的iDrive系统也提供多项车辆参

对人机交互的概念的理解_人机交互的基本概念

对人机交互的概念的理解_人机交互的基本概念什么是人机交互人机交互、人机互动（英文：HumanComputer InteracTIon或HumanMachine InteracTIon，简称HCI或HMI），是一门研究系统与用户之间的交互关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。小如收音机的播放按键，大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。人机交互界面的设计要包含用户对系统的理解（即心智模型），那是为了系统的可用性或者用户友好性。人机交互的概念：定义1：有关交互式计算机系统设计、评估、实现以及与之相关现象的学科［ACM］定义2：研究人、计算机以及他们之间相互作用方式的学科，学习人机交互的目的是使计算机技术更好地为人类服务［Alan Dix］定义3：有关可用性的学习和实践，是关于理解和构建用户乐于使用的软件和技术，并能在使用时发现产品有效性的学科［Carroll］主要内容：1、界面设计的方法和过程。即在给定任务和用户的前提下，设计出最优的界面，使其满足给定的限制，并对易学性和使用性效率等属性进行优化。 2、界面实现方法。如软件工具包和库函数，以及其他各种高效开发方法等 3、界面分析和评估技术。 4、开发新型界面和交互技术。 5、构建交互相关的描述模型和预测模型 1、框架是提供理解或定义的一种结构，他能够帮助人们结构化设计过程，认识设计过程中的主要问题，还有助于定义问题所涉及的领域 2、执行/评估活动周期EEC：活动的四个基本组成部分：目标（想做什么）、执行（实现目标必须进行的操作）、客观因素（执行活动时必须考虑的客观条件）、评估（用于衡量活动执行的结果语目标之间的差距）七个阶段：建立目标、形成操作意向、明确动作序列、执行动作、感知系统状态、解释系统状态、对照目标评估系统状态

人机交互技术的发展与现状

人机交互技术的发展与现状一.什么是人机交互技术？二.人机交互技术（Human-Computer Interaction Techniques）是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。人机交互技术包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题及提示请示等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。也指通过电极将神经信号与电子信号互相联系，达到人脑与电脑互相沟通的技术，可以预见，电脑甚至可以在未来成为一种媒介，达到人脑与人脑意识之间的交流，即心灵感应。二. 人机交互技术的发展人机交互的发展历史，是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。 1959年美国学者B.Shackel从人在操纵计算机时如何才能减轻疲劳出发，提出了被认为是人机界面的第一篇文献的关于计算机控制台设计的人机工程学的论文。1960年，Liklider JCK首次提出人机紧密共栖（Human-Computer Close Symbiosis）的概念，被视为人机界面学的启蒙观点。1969年在英国剑桥大学召开了第一次人机系统国际大会，同年第一份专业杂志国际人机研究（IJMMS）创刊。可以说，1969年是人机界面学发展史的里程碑。在1970年成立了两个HCI研究中心：一个是英国的Loughbocough大学的HUSAT研究中心，另一个是美国Xerox公司的Palo Alto研究中心。 1970年到1973年出版了四本与计算机相关的人机工程学专着，为人机交互界面的发展指明了方向。 20世纪80年代初期，学术界相继出版了六本专着，对最新的人机交互研究成果进行了总结。人机交互学科逐渐形成了自己的理论体系和实践范畴的架构。理论体系方面，从人机工程学独立出来，更加强调认知心理学以及行为学和社会学的某些人文科学的理论指导；实践范畴方面，从人机界面（人机接口）拓延开来，强调计算机对于人的反馈交互作用。人机界面一词被人机交互所取代。HCI中的I，也由Interface(界面/接口)变成了Interaction(交互)。人机

人机交互的方式与种类

人机交互的方式与种类初步看到这个课题，并不清楚人机交互的概念，经过老师的讲解和个人的搜索资料，才明白人机交互是一门研究系统与用户之间的交互关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。小如收音机的播放按键，大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。从学习中了解到，人机交互这个科研项目已有近百年历史，早在59年，美国学者B.Shackel从人在操纵计算机时如何才能减轻疲劳出发，提出了被认为是人机界面的第一篇文献的关于计算机控制台设计的人机工程学的论文。自此，人机交互的概念被提出，时至今日，人机交互已有自己的方式，如：命令行方式、图形化界面，其主要目的就是为了让用户在操作和使用时感觉方便，提高数据管理效率。目前，人机交互系统已发展成熟，被应用到各个领域，如：汽车领域。该系统实现了人与车之间的对话功能。车主可通过该系统，轻松把握车辆状态信息（车速、里程、当前位置、车辆保养信息等）、路况信息、定速巡航设置、蓝牙免提设置、空调及音响的设置。再有多媒体与虚拟现实系统，与传统用户界面相比,引入了视频和音频之后的多媒体用户界面,最重要的变化就是界面不再是一个静态界面,而是一个与时间有关的时变媒体界面。还有窗口系统。窗口系统是控制位图显示设备与输入设备的系统软件。它所管理的资源有屏幕、窗口、象素映象（pixmap)、色彩表、字体、光标、图形资源及输入设备。人机交互还在人机工程学，认知心理学，脸部追踪等多个领域中实现着它的价值，人机交互技术是目前用户界面研究中发展得最快的领域之一,对此,各国都十分重视。美国在国家关键技术中,将人机界面列为信息技术中与软件和计算机并列的六项关键技术之一，并称其为"对计算机工业有着突出的重要性,对其它工业也是很重要的"。在美国国防关键技术中,人机界面不仅是软件技术中的重要内容之一,而且是与计算机和软件技术并列的11项关键技术之一。因此，保持在这一领域中的领先,对整个智能计算机系统是至关重要的。我们可以以发展新的人机界面交互技术为基础,带动和引导相关的软

人机交互控制

虚拟驾驶系统场景管理平台设计 -- 宣爱练车房人机交互控制场景系统输入控制包括由驾驶者控制汽车运动的基本操作，包括对方向盘、油门、离合、刹车和档位转换等，以及触及点火开关、转向指示灯按钮、喇叭鸣笛按钮等辅助性操作，还有就是针对软件运行过程中的某些设置功能的键盘和鼠标操作。读入的汽车运动控制信息，通过汽车的动力学模型运算后，交互控制视觉场景的显示。画面输出除了视景的变化外，同时输出经过汽车动力模型计算后产生的汽车运行信息，包括当前速度、档位、点火开关状态、鸣笛状态、转向指示状态等。如果仅仅依赖windows的消息机制，系统的实时性则难以达到要求，由于DirectInput直接与设备驱动进行通讯，具有底层输入获取的处理能力，其能够立即响应硬件的中断，不需要经过windows系统的消息机制，保证信号处理的实时性，所以本程序利用DirectInput组件提供的输入接口功能，实现控制信号的输入。输入设备包括三个设备：鼠标、键盘和专用的驾驶模拟游戏杆。利用了主板上的键盘和鼠标输入接口，使输入信号以系统能识别的键盘鼠标兼容的数据形式输入系统，由DirectInput获取并处理，游戏杆采用最新的罗技公司生产的针对赛车类游戏的专业G25型游戏杆，它可以提供包括对方向盘、油门、离合、刹车和档位的操作，通过DirectInput接口将驾驶操纵信号输入到场景管理平台中。 1.操作设备输入的设置和初始化 DirectInput组件由支持COM接口的DirectInput对象和每一种提供数据的输入设备对象组成。DirectInput对象在程序中表征DirectInput子系统，用于查询和管理输入系统。创建DirectInput对象之后，可以使用该对象的接口方法查询系统中的可用输入设备，并为程序中需要使用的每一个设备创建一个DirectInputDevice对象。在DirectInputDevice设备对象创建出来后，必须为它设置设备的属性和数据的读取格式。每一个DirectInputDevice对象都表示了

人机交互系统概述

随着国家信息化步伐的加快和高等教育的规模的扩大，社会对计算机专业的人才的需求不仅体现在数量的增加上，而且体现在质量要求的提高上，培养具有研究和实践能力的高层次的计算机专业人才已成为许多大学计算机专业教育的主要目标。这些，足以说明人机交互在我们的发展中开始占据一定的地位了，我们应该开始逐渐重视人机交互带给我们的影响。以往对计算机软件的研究，较少关心人的因索问题。重点就在如何最有效地使用两种宝贵的资源——计算速度和存储空间。程序的效率是最高目标。现在，由于硬件价格急剧下降，越来越强的适用于图形的个人计算环境的出现，我们可以首要考虑如何使用户的使用效率最高，而不是着重于计算机的效率。许多功能相似的图形交互式系统已经走入市场。能否取得成功，取决于该系统使用起来是否方便。如何使系统在使用时变得方便已经成为设计中越来越要考虑的关键问题。用户与计算机接口的实际计算机科学。感性心理学认知心理学，且人的因素对一个成功的设计者来说，也是非常关键的。建立友好的人机交互界面的目的就是使系统对它的用户来说既易于理解又易于使用。但是，什么是人机交互呢？所谓人机交互就是指关于设计、评价和实现供人们使用交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。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刀刃的信息交换两部分。对于前者，人们可以借助键盘、

鼠标、操纵杆、数据服装、眼动跟踪器、位置跟踪器、数据手套、压力笔等设备，用手、脚、声音、姿势、或身体的动作、视线甚至脑电波等向计算机传递信息；对于后者，计算机通过打印机、绘图仪、显示器、头盔式显示器、音箱等输出或显示设备向人们提供可理解的信息。人机交互是一门综合学科，它与认知心理学、人机工程学、多媒体技术、虚拟现实技术等密切相关。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、虚拟现实技术与人机交互是相互交叉渗透的。人机交互的研究内容很广泛。涵盖了很多方面，如建模、设计、评估等理论和方法，以及在Web、移动计算、虚拟现实等方面的应用研究，主要包括了以下内容。 1.人机交互的界面表示模型与设计方法友好的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。 2.可用性分析与评估可用性人机交互关系到人机交互能否达到用户期待的目标，以及实现这一目标的效率和便捷性。对人机交互系统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。 3.多通道交互技术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

人机交互风格及其发展趋势 (UI设计发展趋势)

人机交互风格及其发展趋势 (UI设计发展趋势) 摘要人机交互的风格经历了命令界面、图形界面、多媒体界面等主要发展阶段，目前正向虚拟现实技术和多通道用户界面的方向发展。本文简要回顾人机交互技术的历史，并进而探讨什么是理想、自然的人机交互模式。关键词人机交互交互风格多通道用户界面虚拟现实 Abstract The style of human computer interaction has gone through several stages includingcommand user interface, graphical user interface, direct manipulation user interface,multimedia user interface, and is rogressing toward multimodal user interface and virtualreality. This paper reviews the history of human computer interaction and discuss what isthe ideal and natural human computer interaction mode. Key Words Human computer interaction Interaction style Multimodal user interface Virtualreality 引言人们对人机系统关系的认识问题，伴随着人机关系基本观点的变化由来已久。在计算机出现的不足半个世纪的时间里，人机交互技术经历了巨大的变化。以下从几个不同的角度来观察和总结人机交互技术发生的变化及发展趋势： (1)就用户界面的具体形式而言，过去经历了批处理、联机终端(命令接口)、(文本)菜单等多通道——多媒体用户界面和虚拟现实系统。 (2)就用户界面中信息载体类型而言，经历了以文本为主的字符用户界面(CUI)、以二维图形为主的图形用户界面(GUI)和多媒体用户界面，计算机与用户之间的通信带宽不断提高。 (3)就计算机输出信息的形式而言，经历了以符号为主的字符命令语言、以视觉感知为主的图形用户界面、兼顾听觉感知的多媒体用户界面和综合运用多种感观(包括触觉等)的虚拟现实系统。在符号阶段，用户面对的只有单一文本符号，虽然离不开视觉的参与，但视觉信息是非本质的，本质的东西只有符号和概念。在视觉阶段，借助计算机图形学技术使人机交互能够大量利用颜色、形状等视觉信息，发挥人的形象感知和形象思维的潜能，提高了信息传递的效率。早期的计算机系统只有单调的峰鸣声，虽然多媒体技术将声频形式和视频形式同时带入人机交互，但仍缺少听觉交互手段，即人处于被动收听状态，声音缺少位置和方向的变化，交互输入方面仍沿用图形用户界面所采用的键盘和鼠标器等交互设备。当前，在人机交互中结合进视觉的、听觉的以及更多的通道是必然趋势，特别是将听觉通道作为补充的或替换的信息通道已显示出重要性和优越性〔1〕。 (4)就人机界面中的信息维度而言，经历了一维信息(主要指文本流，如早期电传式终端)、二维信息(主要是二维图形技术，利用了色彩、形状、纹理等维度信息)、三维信息(主要是三维图形技术，但显示技术仍利用二维平面为主)和多维信息(多通道的多维信息)空间。不论从何种角度看，人机交互发展的趋势体现了对人的因素的不断重视，使人机交互更接近于自然的形式，使用户能利用日常的自然技能，不须经过特别的努力和学习，认知负荷降低，工作效率提高。这种“以人为中心”的思想特别是自80年代以来，在人机交互技术的研究中得到明显的体现。本文通过简要回顾和

3款人机交互系统对比

如果说20万以下的一般家用车型之间比拼的是材质的优劣、做工的粗细以及车载配置的多寡的话，那当竞争到达30万甚至40万以上的级别时，在这些基本方面大家做的都已经很好了，高低胜负现在取决于设计的理念、品牌的内涵以及科技的应用上。而奥迪的MMI、宝马的iDrive以及奔驰的COMAND，这三种效力于不同品牌的人机交互系统恰好正是用科技含量提升豪华品质的代表配置。本文就将为大家展示对比这三种系统的优劣势，看看它们谁对提升产品竞争力更有帮助。 ● 奥迪A4L的MMI——3D地图令人印象深刻没有蓝牙免提有些遗憾

奥迪的MMI多媒体人机交互系统首次出现在2004年，最早装备的车型是当时的奥迪A6。本文以奥迪A4L 2.0T车型上的MMI系统为例进行讲解。这套系统是奥迪装备的第三代MMI，是目前国内车型所使用的最新版本（国外的最新版本是装备在新A8上的第四代MMI系统）。其主要控制区位于挡把后方，更加靠近驾驶者，因此更加方便操作。

首先我们来看MMI系统的外部设计。在MMI系统出现之初有很多人表示很喜欢它的快捷键设计，这是相对于当时宝马的第一代iDrive系统而言的。不可否认，众多的快捷键可以为使用者提供更多的便利，但是其按键布局有些分散，甚至一个手掌都无法完全覆盖，这就意味着要想准确找到想按的那个键并不是那么容易。

MMI的系统操作方式也很简单，中间的那个旋钮承担了几乎全部的操作任务，左右旋转可以调节到不同的选项，按下中间的黑色部分就是确定操作。而中间的黑色钮还可以八方向拨动，这主要是为导航系统服务的。

MMI的导航系统除了可以为驾驶者指引路线外，还有一项特殊的功能，就是可以提供TMC实时交通流量信息。不同程度的拥堵情况都会以不同的颜色在地图上标注出来，但是并非所有道路都有相关信息，不过总强过没有。

(完整版)人机交互课后习题答案

习题1 1.什么是人机交互？人机交互技术(Human-Computer Interaction Techniques)是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。它包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。 1.简单介绍人机交互技术的研究内容。 1.人机交互界面表示模型与设计方法 2.可用性分析与评估 3.多通道交互技术 4.认知与智能用户界面 5.群件 6.Web设计 7.移动界面设计。 2.简单介绍人机交互技术的发展历史。人机交互的发展过程，也是人适应计算机到计算机不断地适应人的发展过程。它经历了几个阶段：命令行图形用户界面自然和谐的交互

1.命令行界面交互阶段计算机语言经历了由最初的机器语言，而后是汇编语言，直至高级语言的发展过程。这个过程也可以看作早期的人机交互的一个发展过程 2.图形用户界面（GUI）交互阶段 1）图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）的出现，使人机交互方式发生了巨大变化。GUI 的主要特点是桌面隐喻、WIMP技术、直接操纵和“所见即所得”。 2）与命令行界面相比，图形用户界面的人机交互自然性和效率都有较大的提高。图形用户界面很大程度上依赖于菜单选择和交互小组件（Widget）。 3）图形用户界面给有经验的用户造成不方便，他们有时倾向使用命令键而不是选择菜单，且在输入信息时用户只能使用手这一种输入通道。 4）图形用户界面需要占用较多的屏幕空间，并且难以表达和支持非空间性的抽象信息的交互。 3.自然和谐的人机交互阶段随着虚拟现实、移动计算、无处不在计算等技术的飞速发展，自然和谐的人机交互方式得到了一定的发展。基于语音、手写体、姿势、视线跟踪、表情等输入手段的多通道交互是其主要特点，其目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式进行交互操作。习题2