人机交互与可视化第一单元

1、人机交互技术安玲玲西安电子科技大学计算机外部设备研究所说在前面的话_知识&&方法？教&&学？学时：讲授24+±机12上机时间：11.7、11.21, 12.24 晚上机地点：E202成绩：考试80%,实验20%联系方式：67121391第一章引言_ 1.1什么是人机界面与人机交 1.2人机交互系统的组成 1.3人机交互技术发展简史1.4人机交互设计及该课程的重要性11人机界面与人机兰互 人机交互(Human-Computer Interaction, HCI)使用的込及相关主要现象的学科 人机界面(Huma n-Computer In terface,

2、=HCI)二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11人机界面与人机序互两个有着紧密联系而又不尽相同的概念:人机界面是人机之间的通信媒体或手段，是人 机双向信息交互的支持软件和硬件交互是人与机环境作用关系/状况的一种描述。 界面是人与机-环境发生交互关系的具体表达形 式。交互是实现信息传达的情境刻画，而界面是实 现交互的手段。交互是内容/灵魂，界面是形式/肉体1.1人机界面与人机交互机器上与人打交道的部分叫做人湖(Man-Machine Interface, MMI)机器的操纵杆是否便于操纵桌子的高度对人是否合适沙发椅靠背的角度与人的背是否吻合 I必然严重影

3、响工作效率或操作员的舒适3 机界面设计应当会区分机器的 &性乍指标、呈学指 标和 攵学三种指标。工效学又称为人机工 程学、人的因素、工程心理学等。举例说明手表报时准确、精度高；漂亮；指针与表面的 颜色都是金色提款机中某些按键失灵 Linux中不能播放音乐1.1人机界面与人机交互丿人与计算机之间的界面(Human-Computer In terface, HCI),又才户界面UI(User Interface)人与计算机间的通信媒体或手段，体现为进行 双向信息交换的支持软件和硬件，如鼠标的形 状、输入方式等。交互是指人与设备、系统、网站等的直接或间接通讯过程。交互式产品有计算机、电话、

4、摄像机等。 人机交互 (Human-Computer Interaction,缩写为HCI）可定义为人利用输入输出装置与计算机对话以完成某任务的方式。1.1人机界面与人机交互口交互设计学科设计、评价和实现交互式系统，研究围绕这些方面的主要现象的科学。交互设计师交互设计不同于软件工程，它们的关系如同房 建筑设计号土木壬程之间的关系丁建筑师关 心的是用户以及用户在房间中的交互、使用是 否方便等；土木工程师则更关心工程的实现问 题，如成本、结构等。1.2人机交互系统的组成交互系多为实现人与计算机之间通讯的软硬 件系统。它包括三个元素：人的因素、交互 设备及实现人机对话的软件。交互# 是构成交互计算机

5、系统进行人机对 话的基础，如各种输入输出设备。的软，是交互计算机系统的核心。它向用户提供各种交互功能，用户界面有多 种风格。1.2人机交互系统的组成人的因素(Human Factor)指的是用户操作模 型，它与用户的各种特征有关。设计交互计算机系统吋必须把满足用户的使 用要求作为重要依据，贯彻“以人为本”的 准则。人经常可能出错用户类型不同，如专家、一般用户，要求就不 同1.3人机交互技术发展简史1.3人机交互技术发展简史1.3人机交互技术发展简史1.3人机交互技术发展简史1614121056420LLLLLLLLLLLL2CXJ计算机的三个时代Mainframe (one computer,

6、 many people)PC (one person, one computer)Ubiquitous Computing (oneperson, many computers1.3人机交互技术发展简史手工作业阶段穿孔卡片等，最早的计算机采用命令方式键盘输入，DOS等操作系统采用图形用户界面GUI键盘输入，鼠标，Windows系列采用多媒体/多模态智能人机交互界面手写，语音，图像，多模态未来系统<-PunchdZards键盘和鼠标30年之前近30年15年后人如何使用计算机1.3人机交互技术发展简史V.BushDouglas C. Engelbart1964年发明鼠标1945 Memex

7、 ivan Sutherland1963年 SketchpadMark Weiser 1991普适计算 Alan C. Kay1977 “Dynabook"1.3人机交互技术发展简史1.3人机交互技术发展简史HCI关键人物1.3人机交互技术发展简史1.3人机交互技术发展简史 Bill Gates 的观点未来计邕机帶尿方向果讣计負机能看、能听、能说Look how far we have come. Imagine how far we can GO封面文章CH I Gets Smart回首我们走了多远t想象我们还有多少路要走交互环境桌面-无处不在的物理空间交互方式命令方式T感知(Pe

8、rception)方式笔，语音，视觉，触觉，力觉，多通道交互处理命令+参数T上下文理解和经验捕捉交互活动、环境等上下文理解，用户生活经验捕捉，用 户意图/情感理解需要新的交互设备、交互技术/界面范式、界面开发方法和工具1.4人机交互设计的重要性交互系统设计不良举例菜单层次过多，无快捷键网站下载时间过长颜色搭配不好缺少合适的链接提示太过笼统或者专业化用户选择输入尺度不好14人机交互设计的重兰性低劣的界面设计可能出现的后果一 守耄情绪低落效率低三吕数据输入和系统操作错误增加系统性能差，可能无法实现初始设计所要求的 吞吐能力，也可能输出结果的精确度与技术要 求不符用户拒绝使用，系统失败1-4人机交互

9、设计的重要性在软件研制中，人机界面的设计和开发在整 个系统研制中的比重约为40%-60%,可见 影响之大。世界各国投资研究“人机交互”。人机交互是一门跨学科的综合性课程，涉及 软件工程、程序设计、图形学、工程心理学、 社会学等。重点要放在“人机交互设计准 则”，明确什么是好的界面与好的交互，不 要“跟着感觉走”。第二章人机系统与、的因素 2.1人机系统的设计目标 2.2人机系统可靠性与人的差错 2.3用户认知心理学入门 2.4人机功能分配 2.5显示器与控制器的设计准则2.6设计人机交互的基本原则21人机系统的设计貝标人机系统设计的总目标能达到预定目标，高效完成预定的任务防止事故、安全可靠，无

10、害于人的健康满意感与舒适感系统优化必须使人与机都能充分发挥各自的作用和协调 地工作。 一个优化的人机系统，必定在人、机、环三者 之间具有优化的匹配关系。2.1人机系统的设计目标人机系统设计流程I 系统目标 丁 功能分析 丁 二功能分配I机人性能要求 结构分析 工艺分析加工制作人机界面功能要求人力资源分析工作设计人员选拔培训! 试验、评价 1定型生产2.2人机系统可靠性与人的差错可靠性一般用成功的概率或用差错、故障发 生的平均时间来表示。人机系统的可靠性，不仅取决于构成系统的 人和机的可靠性，而且也依赖于人机联结方 式。人机连接方式有串联、并联、串并混合。2.2人机系统可靠性与人的差错串联式人机

11、系统中，人或机任何一环失灵都 会使整个系统的工作陷于停顿 Rs=Ri*R2*R3*.*Rn串连系统的可靠性必然小于其构成部件的可靠 性输入输出2.2人机系统可靠性与人的差错并联式人机系统并联式人机系统的可靠性大于系统中的人或机的可靠性输入输出2.2人机系统可靠性与人的差错人机系统的误差准确性或精度是评价人机系统的又一个重要 指标。准确性一般用误差来衡量。分常误与 变误。常误是由稳定因素引起的，若一个系统由n 个部件组成，各部件的常误分别为HE?,En 则系统的常误丘为：耳=土已变误是由偶然的或不稳定的因素引起的误差。 变误一般用误差测量的标准表示（方差）。若一个系统由n个部件组成，各部件的变误

12、分别为6S,6 ,则系统的变误6由 下式表示：bs =b：系统的变误在很大程度上取决于变误大的部 件。若一个系统由A、E两部分组成。A、E的变 误分别是20和10,则系统的变误为22.36。若 完全消除了E的变误时，系统变误只降低了 2.36o若把A的变误从20降到10,则系统变误 就降到14.51,降低T7.87o人较易受各种偶然因素的影响而发生误差。研究人的操作误差对提高系统的精度有重要的作用O在人机系统中，人的操作或行为超越或违反系统所容许的范围吋就发生人的差错。输表现为感知垂的错弟中枢加工过程发生的差错主要表现为记忆错误 和决策错误。错误决策自然会导致错误的反应，但有时决策 的正确，仍可能做出错误的反应。2.2人机系统可靠性与人的差错人的差错有无意差错与有意差错的区别。有意差错分不得已和明知故犯两种情形无意差错也有两种