跟我学人机交互界面设计理论与技术及应用——人机交互界面理论与技术(第1部分)
1.1跟我学人机交互界面理论与技术及应用——人机交互界面理论与技术（第1部分）
1.1.1人机交互界面理论与技术课程
1、课程描述
本课程为计算机科学与技术学科研究生的学科基础课，同时也可作为信息科学相关专业研究生的选修课。本课程主要内容为自然和谐智能人机界面的原理与方法，授课内容以和谐人机交互界面相关技术进展情况介绍为主，内容涵盖：人机交互简史，自然人机界面进展概况，鼠标技术，中文键盘交互，汉字识别技术，语音交互（识别与合成），人类视觉感知/认知机理概述，视觉交互等。
2、课程目标
通过本课程的学习，希望学生能掌握研究和设计智能化人机界面的基本方法论，了解人机界面基本概念和基本技巧，了解并掌握认知心理学、人机工程学在人机界面设计的作用，并在此基础上能够进行人机交互界面评价。掌握人机交互的界面模型，如用户模型、任务模型、表现模型等，对目前本领域的研究现状和主要方法有所了解，为进一步学习人机交互界面理论和从事专业研究打下基础。
3、教学方式
（1）教师授课
（2）学生自学和讨论
（3）课程设计
4、考试方式
（1）课程设计/提交论文
论文是对课程设计所完成的的项目按照软件工程的描述方法进行详细的描述，其中包括对交互过程控制的转状态图的描述，课程结束的最后一次课将采用答辩和演示的方式提交课程设计作业。
（2）期末考试
5、人机交互技术习题
（1）什么是人机交互技术？
（2）简单介绍人机交互技术的发展历史和现状。
（3）简要说明人机交互技术与其它相关学科的关系。
（4）人机交互研究内容有哪些？
1.1.2人机交互学概论
1、与人机交互学有关的各个概念与名词
（1）人机交互学
人机交互（Human-Computer Interaction或Human-Machine Interaction，简称HCI或HMI 人机互动）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进行研究的科学（ACM SIGCHI,1992,第6页）。它主要研究人与计算机之间的信息交互的理论与方法、实现技术等。
（2）人机交互涉及许多热门的科学和技术
不仅需要计算机科学的理论和知识（如计算机科学中的人工智能、自然语言处理、可用性工程、多媒体系统等），而且也还需要和吸收心理学、认知科学（Cognitive Science）、语言学、人机工程学、社会学等学科的知识和研究成果。
因此，人机交互学主要涉及计算机科学、人机工程学、心理学、认知科学和社会学以及人类学等诸多的学科，是信息技术的一个重要组成部分，其中的认知心理学与人机工程学是人机交互的理论基础。通过深入地研究用户如何使用计算机，最终设计出一个可以帮助用户提高工作效率的智能化的计算机系统。
关于认识的心理学：人类认识客观事物，主要就是通过感觉、知觉、注意、记忆、思
维想象等来进行（人通过感觉器官认识客观世界），因此，凡是研究人的认识心理过程的，都属于认识心理学。
（3）人机交互界面
人机界面（Human-Computer Interface，简写HCI）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。人机界面通常是指用户可见的部分，因为用户通过人机交互界面能够与计算机系统进行交流和进行操作。
它不仅是用户与计算机系统交换信息的媒介，更是用户使用计算机系统的综合操作环境。
（4）人机交互技术（Human Computer Interaction Techniques）
它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。人机交互部分的主要作用是控制有关设备的运行和理解并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。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，回答问题等。
（5）人机交互设计
是指设计师对相关的产品（比如软件系统）与它的使用者之间的互动机制进行分析、预测、定义、规划、描述和探索的过程。交互设计是一种如何让产品易用、有效而让人愉悦的技术，它致力于了解目标用户和他们的期望，了解用户在同产品交互时彼此的行为，了解“人”本身的心理和行为特点；同时，还包括了解各种有效的交互方式，并对它们进行增强和扩充。
交互设计（Interaction Design）的目的，就是在设计过程中引入“可用性”和“用户体
验”的概念，从用户的角度而言，交互设计在本质上就是关于开发易学易用、使用有效果而且令人愉悦的交互式产品。
2、区分交互设计和界面设计的不同
从UI（User interface）的缩字面上看用户界面包括用户、界面这两个组成部分，但实际上还包括用户与界面之间的交互关系，所以用户界面设计其实包括用户研究、交互设计、界面设计三个方面。
（1）交互设计更加注重软件产品和使用者行为上的交互以及交互的过程
（2）界面设计主要关心的是界面本身——界面的组件、布局和风格等，看它们是否能支撑有效的交互
界面上的组件是为交互行为服务的，它可以更美，更抽象，更艺术化，但不可以为了任何理由破坏产品的交互行为。由于人机交互是通过一定的人机界面来实现的，在界面开发过程中，有时把它们作为同义词使用。
（3）学习和研究人机交互技术的主要目的
研究开发新的人机交互设备、技术和理论，以实现无处不在计算（ubiquitous computing）环境下的以用户为中心的交互式计算机系统，使其能够增强人的创造力，解放人类的大脑、改善人与人之间的交流与协作。
3、人机交互学中的心理学知识（mental model）
（1）心理学给了我们人类的固有的心理行为现象的“框架”。
心理学研究的四个功能是：描述人的心理行为现象、解释人的心理行为现象、预测人的行为、以及控制（控制人的不良行为）。应用心理学方面的知识，可以帮助UI设计人员理解人类/用户在哪些方面存在优势（在人机交互中，这些方面的事情是不太需要机器介入或完成的），哪些方面存在弱点（在人机交互中，这些方面是希望获得机器的支持或者替换）。
（2）心理学给了UI设计人员解释人类的心理行为现象的“框架”
应用心理学方面的知识，可以帮助UI设计人员理解用户与机器打交道时产生一种行为（如操作犯错）背后的“为什么”。
（3）心理学为UI设计人员预测人类行为提供了“框架”
根据心理学原理（如GOMS模型），UI设计人员将能够预期用户在与一个用户界面打
交道时，会有怎样的结果，从而评估用户界面设计是否合适；
（4）心理学为UI设计人员控制行为提供了“框架”
UI设计人员在设计用户界面时，遵循大多由心理学原理演变过去的设计原则，就会控制用户操作用户界面的准确性、速度，以及心理情绪状态等。因此，了解认知心理学原理可以更好地指导人们进行人机交互界面的设计。
4、认知科学在人机交互学中的应用目的
（1）认知科学（Cognitive Science）
研究人们如何获得外部世界信息，信息在人脑内如何表示并转化为知识，知识怎样存储又如何用来指导人们的注意和行为。主要涉及的内容有感知觉（包括模式识别）、注意、记忆、语言、思维与表象、意识等，这些方面的知识不仅是心理学家们所关注的问题，但同样也是哲学家、语言学家、计算机科学家、神经生理学家、人类学家们所关心的内容。
只是不同专业背景的研究者，对这些同一个问题，所采取的具体研究方法不同罢了。认知科学是现代心理学、信息科学、神经科学、数学、科学语言学、人类学乃至自然哲学等学科交叉发展的结果。
（2）认知心理学和人机交互研究人员研究“分布式认知”的主要目的
了解认知心理学原理可以指导人们进行人机交互界面设计，理解人的哪些认知过程可以“分布”到计算机或其他设备环境之中去，“生性懒惰”的人类便可卸下负担，去做那些更重要的事情；而哪些过程只能通过人类自己的大脑运转来完成。
比如，计算机善长“记忆”，而人类善长“思维”（识别、判断等）。因此，在人机系统的程序开发工具中就提供有动态辅助帮助，帮助开发人员增加语法记忆功能、变量名称记忆的功能等。
5、在人机交互及界面分析和设计中合理地考虑人文因素的主要目的
（1）人机匹配
由于用户是人，计算机系统作为人完成任务的工具，应该使计算机和人组成的人机系统很好地匹配工作；如果有矛盾，应该让计算机去适应人，而不是人去适应计算机。（2）人的固有技能
作为计算机用户的人具有许多固有的技能，对这些能力的分析和综合，有助于对用户所能胜任的、处理人机界面的复杂程度，以及用户能从界面获得多少知识和帮助，以及所花费的时间做出估计或判断。
（3）人的固有弱点
人具有遗忘、易出错、注意力不集中、情绪不稳定等固有弱点。设计良好的人机界面应尽可能减少用户操作使用时的记忆量——比如，不能要求用户记住复杂的操作顺序，力求避免可能发生的错误。
（4）用户的知识经验和受教育程度
使用计算机用户的受教育程度，决定了他对计算机系统的知识经验。用户本身的技能、个性上的差异、行为方式的不同，都可能对人机界面造成影响，不同类型的人对同一界面的评价也不同。
6、人机交互发展历史
（1）其实是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史
在计算机技术发展的初期，由于系统的运行速度慢、价格昂贵并且可靠性差，不可能进行交互使用，用户必须要调整自己的行为去适应机器的要求。但随着计算机性能的提高、计算机科学的发展和计算机的普及应用，导致现在对人机界面的研究提出了越来越高的要求。
（2）人机交互的实现设备和技术发生了根本性的改变
人机交互的实现设备和技术也不再仅仅局限于键盘输入、手柄操作，而是以更加新奇的方式出现：手指的微小动作、声波在空气中的振动、眼珠和舌头的转动，都可以实现信息传递，完成人与机器之间的“对话”。
（3）凡有助于缩小人机隔阂，有助于建立和谐人机环境的理论、方法、技术和产品都具有强大的生命力
大规模并行处理（Massively Parallel Processing）、多媒体（Multinedia）、开放系统（Opensystem）、面向对象（Object-oriented）、网络计算（Netwouk computing）和嵌入式计算（Embedded comput-ing）等，均因为在建立和谐人机环境方面成效显著，而成为当今的主流技术。
7、人机交互发展主要的阶段
就用户界面的具体实现形式而言，人机交互发展过程中主要经历了如下的几个阶段。（1）早期的手工作业阶段（在最早的计算机中采用）
当时交互的特点是由设计者本人来使用计算机，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阶段（如命令行的DOS等操作系统采用）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（用户发送命令、然后计算机询问用户的后续行为）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。
对于计算机的工作操作命令由于要求惊人的记忆和大量的训练，并且容易出错，使入门者望而生畏。但比较灵活和高效，一般适合于专业人员使用。
对于早期的“纯粹”的计算机问题和为数极少的计算机专家而言，命令语言及程序语言界面是足够的。但是当计算机大量应用于CAD/CAM、字处理、MIS等非数值计算领域之后，需要进行大量几何的、空间的、非数值的、非符号的信息处理手段，此时形式语言界面的复杂性、抽象性，对记忆负荷要求等限制了计算机应用的深入和普及，随之直接操纵给用户界面技术应运而生并广受欢迎。
（3）图形用户界面（GUI）阶段（Windows操作系列中的各种应用程序采用）Xeror Palo研究中心于70年代中后期研制出原型机Star并形成了以窗口（Windows）、菜单（Menu）、图标（Icons）和指示装置（Pointing Devices，发展为现在的鼠标设备）为基础的图形用户界面，也称WIMP界面。如下为在1983年，世界上第一台采用图形界面的个人电脑Lisa的人机界面。
比较成熟的商品化GUI系统有Apple的Macintosh、IBM的PM（Presentation Manager）、Microsoft的Windows和运行于Unix环境的X-Window、OpenLook和OSF/Motif等。
●GUI的主要特点是桌面隐喻、直接操纵和所见即所得（WYSIWYG）
由于GUI简明易学，减少了敲键盘（基于图形的界面可以让用户在操作时更多的是“选择”而不是“记忆”和“键盘输入”）。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。
GUI能同时显示不同种类的信息，使用户可在几个工作环境中切换而不丢失几个工作之间的联系，窗口使用户能自如地执行许多通信型和认知型任务。
●GUI应用事件驱动（Event-Driven）技术增强交互效果
基于窗口管理的GUI系统除采用可重叠的多窗口管理技术外，还广泛地采用另一核心技术——事件驱动（Event-Driven）技术。由于图形用户界面和人机交互过程极大地依赖视觉和手动控制的参与，因此具有强烈的直接操作特点。
●基于图形用户界面的优点是具有一定的文化和语言独立性，并可提高视觉目标搜索
的效率
用户通过下拉式菜单（pull?down menu）可方便地执行控制型和对话型任务，同时在GUI界面中引入“图标、下拉式菜单、按钮和滚动条”等界面交互元素，可大大减少键盘输入，这对那些不精于打字的用户无疑提高了交互效率。
但图形用户界面的主要缺点是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；此外，利用键盘和鼠标进行操作，严重地制约了信息处理的效率。这种限制在虚拟现实系统及计算机游戏中显得更为突出，因为人无法通过自然的方式沉浸在虚拟环境或游戏之中。
（4）网络用户界面的出现（B/S模式的页面程序采用）
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。
信息存储的网络化和集成化、信息传输的宽带化及智能化、信息交换的大众化和国际化、个体信息需求的多样化和个性化，所有这一切都对人机交互技术提出了新的要求，那就是为提高全球化信息处理效率而要求的人机信息交互过程的自然化与简单化。
（5）多媒体（MultiMedia）人机交互阶段
多媒体技术是指将文本、声音、图形、图像、视频等集成在一起的技术。多媒体技术由于引入了动画、音频、视频等动态媒体，特别是引入了音频媒体，从而大大丰富了计算机表现信息的形式，拓宽了计算机输出的带宽，提高了用户接受信息的效率。多媒体信息在人机交互中的巨大潜力主要来自它能提高人对信息表现形式的选择和控制能力。同时也能提高信息表现形式与人的逻辑和创造能力的结合程度,多媒体信息比单一媒体信息对人具有更大的吸引力，它有利于人对信息的主动探索而不是被动接受。
但在多媒体系统中如果继续采用WIMP界面，则有其内在的缺陷。因为随着多媒体软硬件技术的发展，在人机交互界面中计算机可以接收和使用多种媒体的信息，而用户只能同时用一个交互通道进行交互（输入仍是单通道的）。因而从计算机到用户的通信带宽要比从用户到计算机的大得多，这是一种不平衡的人—机（计算机）交互。
另外，目前对多媒体技术的研究基本上限于信息的存储和传输方面，而对媒体理解和推理研究较少。
（6）多通道（Multimodal user interface）多媒体的智能人机交互阶段
以虚拟现实为代表的计算机系统的拟人化和以手持电脑、智能手机为代表的计算机的微型化、随身化、嵌入化，是当前计算机的两个重要的发展趋势。而以鼠标和键盘为代表的GUI技术是影响它们发展的瓶颈，因为WIMP界面都是属于单通道的人机界面（传统的用户界面支持顺序和无二义性的精确输入，如键盘或指点设备等）。
利用人的多种感觉通道和动作通道（通道可以理解成方式，人和机器之间交互的方式），如语音、手写、姿势、视线、表情等输入，以并行、非精确的方式与计算机环境进行交互，可以提高人机交互的自然性和高效性——不仅允许输入设备有一定的非精确性，也允许几个设备同时输入，例如说话输入、视线（眼动）输入、头动输入或三维姿势输入等。它们的共同特点是输入的异步性、二义性和非精确性。
因此，应用多通道用户界面技术可以消除当前WIMP/GUI、多媒体用户界面通信带宽的不平衡的瓶颈。
8、多通道人机交互与多媒体人机交互一道共同提高人机交互的自然性和效率
多通道人机交互研究的兴起，将进一步提高计算机的信息识别、理解能力，提高人机交互的效率和用户友好性，将人机交互技术和用户界面设计引向更高境界。多通道系统力求对语义的理解，侧重于信息的理解和解释；而多媒体系统则侧重于信息的表现。
（1）两者相互结合后所产生的最终效果
其中的多通道人机交互主要关注人机界面中用户向计算机输入信息以及计算机对用户意图理解的问题。多通道和多媒体两者相互结合的人机交互最终能够达到如下的效果：
1)交互自然性：使用户尽可能多地利用已有的日常技能与计算机交互，降低认识负荷；
使人能以声音、动作、表情等自然方式进行交互操作。
2)交互高效性：使人机通讯信息交换吞吐量更大、形式更丰富，发挥人机彼此不同的
认知潜力；
3)吸取已有人机交互技术的成果，与传统的用户界面特别是广泛流行的WIMP/GUI
兼容，使老用户、专家用户的知识和技能得以利用，不被淘汰。
（2）当前的人机交互正朝着自然和谐的人机交互技术和用户界面的方向发展发展平民可用技术（用户只需运用其日常技能来操作和使用计算设备，而不再关注交互媒体形式，也无需特定的用户界面，即：Idea Interface is no interface）、实现以人为本的计算是21世纪计算机发展的目标。
（3）理解建立和谐的人机环境的真正内涵
建立和谐的人机交互环境决不仅限于设计并实现一个友好的人机界面和具有灵活的交互功能，其最终目的是：从人在应用计算机的过程中增长了知识，发展到计算机在被人应
用的过程中优化了功能；从计算机系统“初解人意”逐步发展成计算机系统能够“善解人意”。
9、虚拟现实技术及在人机交互中的应用
（1）虚拟现实技术（Virtual Reality, VR）
虚拟现实就是借助于计算机技术及硬件设备，建立高度真实感的虚拟环境，使人们通过视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等感官在其中看、听、触、闻起来像真实的，以产生身临其境的感觉的一种技术。
1)沉浸感（immersion）
2)交互性（interaction）
3)构想性（imagination）
（2）自然和谐的交互方式是虚拟现实技术的一个重要研究内容
其目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式与虚拟世界中的对象进行交互——最终达到三维交互的效果。虚拟现实为人机交互的研究提供了很好的契机和媒介。
10、人机交互发展的主要过程介绍
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）1970年到1973年
出版了四本与计算机相关的人机工程学专著，为人机交互界面的发展指明了方向。（6）20世纪80年代初期
学术界相继出版了六本专著，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。在理论体系方面，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；而在实践范畴方面，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。
最终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）。
（7）20世纪90年代后期以来
随着高速处理芯片，多媒体技术和Internet Web技术的迅速发展和普及，人机交互的研究重点放在了智能化交互，多模态（多通道）—多媒体交互，虚拟交互以及人机协同交互等形式，也就是放在以人为中心的人机交互技术方面。
11、多媒体人机交互技术是多媒体技术和人机交互技术的结合
多媒体人机交互是基于视线跟踪、语音识别、手势输入、感觉反馈等新的交互技术。由于信息表示的多样化，因此研究如何通过多种输入输出设备与计算机进行交互是多媒体人机交互技术的重要内容。
（1）主要的输入设备
键盘输入，这是一种传统的方式，有QWERTY键盘布局（广泛接受和使用）和DVORAK键盘布局（高效率输入）。
“QWERTY键盘布局”已被广泛接受和使用，可以实现两手之间交替击键，底行是最不常用的字母、小指和无名指键也是不常用的字母，同手指连续击键比较少。
而“DVORAK键盘布局”则能够大大增加双手交替击键，提高了输入的效率；并且增加了母行键的使用和增加了右手的击键量，手指的击键量与其技能和力量成比例。
●鼠标输入，它是图形用户界面的重要输入方式
鼠标是一种手握式输入装置，在平面上运动以移动光标位置。鼠标一般都有1--3个键，通过对鼠标键的选择和不同的按键组合方式可完成各种功能。
●手写光笔输入
光笔是一种输入笔，当它指向屏幕时就会产生有关的信息。光笔激活依靠CRT荧光粉的亮度。光笔可使用于指示模式和追踪模式。在指示模式中，它可选择显示器上的字符和图形。在追踪模式中，光笔还可用来对屏幕上的光标进行定位。
与触屏一样，光笔是一种把输出显示当作输入界面的输入装置。同时，它还可作自然指示和绘画。尽管光笔是一种与输入／输出直接相关的输入界面，但它容易引起手臂疲劳，比较适用于菜单选择等操作。如手写汉字识别，常用于“平板电脑”中。
●语音输入
语音输入为特定人实现输入而设计——所谓特定人识别系统只能在提供某人话音样本条件下才能识别这个人的话音，因为存在语音变异问题。语言学上把口语分成五个不同的水平。语系、语言、方言、个人语言特点、个人语言随时间的变异。
●触摸屏输入
触屏（touch-screen）是一种能对手指在显示器某一位置的接触和运动作出反应的装置。触屏装置在某些特定的场合（如旅馆服务台业务）得到广泛应用。其主要的优点是手眼直接协调、无需记忆命令、操作员得到正确的引导，并且所需训练极少和用户乐于接受。但也有如下的缺点：手臂易疲劳、分辨率有限和难以选择较小的项目，另外数据输入慢、手臂、手指遮挡屏幕，可能产生视差。
●数字化仪输入，它适用于CAD/CAM系统
图形数字化仪是一种放在显示器前的特殊平板装置。它通过特殊装置得到平板上的座标，用于对光标定位。主要的优点如下：自然的控制显示关系，手不遮挡显示，无视差，不会引起手臂疲劳，能修改显示——控制增益，可使用绝对和相对座标模式。但也表现出下面的缺点：定位精度低，非直接手眼协调，所占空间多，输入笔容易坏，字符数据输入慢。
1)扫描输入，这是指条形码、扫描仪、光电阅读器等的输入；
2)三维输入，它是指数据手套、三维鼠标、力矩轨迹球等的输入
轨迹球是一种用手指转动位于一固定空腔中的球来定位的装置，轨迹球的一个重要特点是球的转动速度与光标移动的速度可以是一种非线性的关系，也即当球转动速度慢时，其增益较低，而当转动速度快时，增益较大。这种轨迹球既能做到快速运动，也能做到精细定位。由于轨迹球的这些特点，它已在军用装备中得到了应用。
对那些力量较小，协调能力较差，手腕疼痛及其他运动神经受损的用户来说，使用轨迹球比使用鼠标在桌面上来回移动要容易得多。另外，操纵轨迹球所需空间小，它可以嵌入到控制台或键盘上。
●操纵杆
操纵杆是由垂直固定在基座上的杆组成的装置。操纵杆分为三类：位移操纵杆、等位操纵杆（力操纵杆）和数字操纵杆。其中的位移操纵杆一般得到的是绝对位置，用户可以把它移向任何方向，显示光标也按比例相应移动。等位操纵杆在任何方向不产生明显的位移，而是通过压力传感器，由压力的大小确定光标的位置。数字操纵杆的工作原理与位移操纵杆基本相似，但它只能觉察8个方向的位移运动。
●视觉输入：例如摄像设备，机器人的视觉。
（2）主要的输出设备
1)显示终端输出，这是最重要的工具；
2)声响输出，即声波；
3)打印输出，它是标准输出设备之一；
4)三维输出，产生三维输出的设备有投影显示器、头盔显示器、电视眼境等。（3）自然用户界面
微软总裁比尔·盖茨提出“自然用户界面”（natural user interface）的概念，并预言人机互动模式在未来几年内将会有很大的改观，电脑的键盘和鼠标将会逐步被更为自然、更具直觉性的触摸式、视觉型以及声控界面所代替。
人机交互技术Web界面设计
人机交互技术 Web界面设计学号: 姓名:
一、Web界面设计的基本概况 Web界面设计是人机交互界面设计的一个延伸，是人与计算机交互的演变。 Web界面设计与站点外观直接相关，站点的界面外观是否友好直接关系到是否能吸引人的关注。人性化的设计是Web界面设计的核心，如何根据人的心理、生理特征，运用技术手段，创造简单、友好的界面，是Web界面设计的重点。 用来解释Web的人机界面性质的一个模型，它提出网页是用户和知识之间的界面。对于信息提供者来说包括信息的表达，对于使用者来说则是信息的获取。信息的表达与获取分别受到两者认知结构的制约。 模型涉及到信息的三种类型 1)数据：当一条信息被反复、简单的提供时称为数据，比如机票价格。 2)复杂信息：而用来叙述事件时称为复杂信息，如多媒体信息。 3)过程性信息：在信息有明确目标，并相互作用时称为过程性信息，如在线练习、在线测试等。 模型涉及到信息的两种特性：1)动态性：信息在不断的变化，具有动态性； 2)一致性：信息元素的组织方式具有一致性 (2)Web信息设计模型 是解释Web人机界面性质的另一个模型，是一种研究网页的信息设计模型。 设计模型中要考虑到信息的两个方面： 1)第一是应该呈现或略去什么信息。 2)第二个方面指的是信息该如何被表现。 二、Web界面设计要求及目的 Web应用的成功与否，除了受其所采用的技术和所能够提供的功能的限制还受Web网页的外观的影响。Web网页的外观经常是最先被用户注意到的。用户对网站的第一印象与界面外观是否友好、吸引人密切相关。所以对于设计人员来说，Web界面设计至关重要。Web界面设计的人性化、易用性是Web界面设计的核心。 Web界面设计要素 a)Web界面布局
人机交互软件界面评估
人机交互技术软件界面评估 学号： 姓名：
手机设计的人性化已不仅仅局限于手机硬件的外观，手机的软件系统已为用户直接操作和应用的主体，它应以美观实用、操作便捷为用户所青睐。用户界面设计的规范性显得尤为重要。 随着科技的不断发展，手机的功能俞之强大，基于手机系统的相关软件应运而生，手机设计的人性化已不仅仅局限于手机硬件的外观，手机的软件系统已成为用户直接操作和应用的主体，它应以美观实用、操作便捷为用户所青睐。用户界面设计的规范性显得尤为重要。一、界面效果的整体性、一致性。 手机软件运行于手机操作系统的软件环境，界面的设计应该是基于这个应用平台的整体风格，这样有利于产品外观的整合。 1、界面的色彩及风格与系统界面统一 软件界面的总体色彩应该接近和类似系统界面的总体色调，例如：系统色调以蓝色为主，我们的软件界面的默认色彩最好与之吻合，若使用与之大相径庭的色彩，比如大红、柠檬黄，色彩的强烈变化会影响用户的使用情绪，假想你买了一款从外观到系统界面都很满意的手机，操作的时候突然发现内置的应用软件和系统界面不统一，你会有何感想呢？第一感觉不好的东西我们的用户还会去用它吗？所以我们要知道手机的外观和系统界面已经是由手机制造商根据用户审美习惯定制的，它应该有他们的审美群体，我们要给这款手机做软件就应该有效地利用制造商基于此款手机的审美特征，以赢得喜爱此款手机的用户，使他们对系统界面的肯定和喜爱有效的转移到我们的产品上来。当然合理地结合系统界面进行设计还包括图标、按钮的风格及在不同操作状态下的视觉效果。 2、操作流程的系统化 手机用户的操作习惯是基于系统的，我们的界面设计在操作流程的安排上，也得遵循系统的规范性，让用户达到可以使用手机就会使用我们的软件，简化用户操作流程！ 二、界面效果的个性化 是不是我们追求整体性和一致性，就忽略软件界面的个性化呢?整体性和一致性是基于手机系统视觉效果的和谐统一而考虑，个性化是基于软件本身的特征和用途而考虑。因此这一点也是不容忽视的！ 1、特有的界面构架
组态人机界面与单片机通信案例
组态人机界面与单片机通信案例 很多时候，工业控制或者产品设计方面受到PLC这种功能确定，扩展麻烦，成本昂贵等方面的制约因素，需要独立开发一种特殊功能，但是又需要连接触摸屏通讯，工程师在这个方面往往需要花费很大功夫，现在我要帮大家解决的问题就是单片机与人机界面触摸屏通讯的最简单，最有效的2种方法，其实就是分为2种通讯协议，即工业标准的Modbus RTU协议和工程师自己定义的自由协议。 本实例采用微嵌组态软件，因为公司提供一系列的技术支持和公布单片机源代码，加上公司的人机界面支持自由协议等等先天优势，开发工程方便有效。方案比较： 方案一modbus—rtu协议： 优点：工业标准通讯协议，具有通用性，，传输数据量大 缺点：需要时间去了解协议的格式和以及按照规定编写通讯程序（需要MODBU S-RTU源代码） 方案二自由协议： 优点：数据格式客户自己定义，灵活多变，定制性强，可以模拟任何已知报文的通讯协议 缺点：传输数据量不大，通用性不强，移植不方便 工程师可以根据以上两种通讯协议的优缺点来选择理想的方案；
新建一个工程文件 型号对应的是公司出产产品型号。新增一个通信口，微嵌的人机界面有两个通讯口COM1，COM2，这两个串口既可以做RS232，又可以做RS485，通讯协议对应的是单片机工程师需要用到的协议，其中有modbus RTU协议，自由协议Free Protocol，当然还包括西门子S7-200，台达PLC，欧姆龙，三菱等协议，这里我们选择COM1自由协议Free Protocol，通讯速率57600，数据位8,1位停止位，偶校验：
首先我们随便建一个比较简单实用的画面，用位按钮开关控制单片机的指示灯，采集单片机的模拟数据显示在组态软件的数码管（可以通过电脑串口连接单片机在线模拟实际应用）
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？
基于图形化编程语言的列车人机界面设计
do:i 10.3969/.j issn .1672 6073.2011.01.016 都市快轨交通 第24卷第1期2011年2 月 学术探讨 基于图形化编程语言的列车人机界面设计 客金坤 梅 樱 郭红卫 刘志刚 (北京交通大学电气工程学院 北京 100044) 摘 要 详细介绍一种适用于城市地铁车辆人机界面的设计方案。通过对比分析,选择功能强大的x86架构硬件平台、开源但稳定性好的L i nux 系统及图形化编程语言Lab V I E W 。组建并论述人机界面的整体架构和各个界面的对应功能,实验结果验证了系统设计方案的正确性和优越性。 关键词 城市轨道交通 地铁车辆 人机界面 图形化编程 L inux 可靠性 中图分类号 U 239.5;U 231.6 文章标志码 A 文章编号 1672 6073(2011)01 0065 04 1 地铁车辆人机界面 在列车运行控制系统中,车载人机界面是车载设备与驾驶员进行信息交互的平台,是列车运行控制系统的一个重要组成部分。随着现代微机控制的地铁车辆中司机需要的信息日益增加,传统司机室以模拟仪表和指示灯为主的显示方式已经不能适应现代地铁车辆的需要,由此应运而生了基于平板显示器和微机结合构成的智能终端。这种终端具有显示容量大、信息集成显示、信息可存储等特点,使机车司机室的显示装置简洁化和标准化。通过智能终端提供友好的车载人机界面,司机可以对列车的相关参数进行设置,实时地得到有关列车和线路的相关状态和数据,对车载设备发出的命令和警告及时进行响应。 基于此,笔者在平板电脑功能强大的硬件平台上,在L i nux 操作系统下,用L ab V I EW 开发了一个适用于城市地铁车辆的人机界面。 2 系统整体方案设计 目前,人机界面的开发硬件平台主要是基于ARM 收稿日期:2010 04 23 修回日期:2010 05 14 作者简介:客金坤,男,硕士研究生,从事电力电子与电力传动的研 究,k e j i nku n @gm a i .l com 基金项目: 十一五 国家科技支撑计划重点项目(2007BAA12B07) 和x86两种架构,操作系统主要是W inCE 、L i nux 、 Vx W or ks ,编程语言多采用文本编程语言或组态软件等。其中,人机界面的开发方案主要为以上不同硬件平台、操作系统及编程语言的组合。 2.1 硬件平台的选择 相比x86架构的处理器硬件平台,低功耗是AR M 架构的优势,但硬件资源(如处理器性能、存储容量等)明显不如x86架构的硬件平台。列车对功耗的要求并不像手机等移动设备那么苛刻,而对人机界面的性能要求比较高,因此x86架构的硬件平台更适合做车载人机界面的开发。另外,车上电磁环境恶劣且机械振动强烈,要求人机界面的硬件有很好的抗电磁和抗振能力,有比较大的存储能力。 基于以上原因,选择了一款平板电脑PPC104。它采用的是威盛的工业主板VB7007,其中央处理器采用业界领先的低功耗、高性能V I A C7 D 1.5处理器,提供了极其出色的低功耗、无噪声的理想应用系统,带有1GB 的内存;出于列车机械振动的考虑,硬盘选择了8GB 的固态硬盘,增强了整个系统的可靠性;主板的接口丰富,有双网卡、4个CO M 端口和4个USB 2.0接口;显示屏采用10.4英寸高亮度TFT 显示器及高端5线电阻触摸屏,能提供清晰优异的显示效果和简单准确的触摸操作。 2.2 操作系统的选择 由于列车的人机界面对操作系统的安全性、可靠性、可用性要求非常高,因此操作系统系统必须能保证安全、可靠、不间断地工作。 W i nCE 、L i nux 、V x wor ks 是做人机界面3种常用的操作系统。W inCE 开发周期短,但稳定性不如其他两种操作系统;且W inCE 是收费的,每个产品都要向微软买一个许可证,大大增加了产品的成本。Vx W orks 以其良好的可靠性和卓越的实时性,被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及对实时性要求极高的领域中,如卫星通信、军事演习、弹道制导、飞 65
人机交互界面设计规范
人机交互界面设计规范 （讨论稿） Hygrand 上海华冠电子设备有限责任公司 Hygrand Electronic Equipment CO., LTD.Shanghai
1. 必须在编码之前完成，否则就成花架子了。 2. GUI规范不是一蹴而就，它和设计相互迭代，彼此补充，相互完善。 3. GUI规范的内容70％是通用原则，涉及产品图形控件的基本属性和构建的基本参数和原则，30％ 是与项目或产品特点相适应的内容，这部分内容就是在设计过程中迭代产生。 1.概述 <目的、适用项目、基本风格> 2.通用指导原则 2.1.易用性 理想的情况是用户不用查阅帮助就能知道该界面的功能并进行相关的正确操作。如按钮名称应该易懂，用词准确，要与同一界面上的其他按钮易于区分。 <补充易用性细则> 完成同一功能或任务的元素放在集中位置，减少鼠标移动的距离。 复选框和选项框要有默认选项，并支持Tab选择。 …… 2.2.规范性 通常界面设计按Windows界面的规范，即包含“菜单条、工具栏、状态栏、滚动条、右键快捷菜单”等的标准格式，界面遵循规范化的程度越高，则易用性相应的就越好。 <补充规范性细则> 工具栏的图标能直观的代表要完成的操作。 标签提示：字体为加重、宋体、黑色、无边框。 对齐方式：左对齐、一般文字、单个数字、日期等。 等待过程：在需等待时间较短(0-10秒)的情况下应将鼠标显示成为沙漏；当需10秒以上时，要显示进度条等。 菜单深度一般要求最多控制在三层以内。 ……
2.3.美观与协调性 界面应该适合美学观点，感觉协调舒适，能在有效的范围内吸引用户的注意力。 <补充美观与协调性细则> 父窗体或主窗体的中心位置应该在对角线焦点附近。 按钮的大小要与界面的大小和空间要协调。 …… 2.4.独特性 在框架符合以上规范的情况下，设计具有自己独特风格的界面尤为重要。尤其在商业软件流通中有着很好的迁移默化的广告效用。 <补充独特性细则> 安装界面上应有单位介绍或产品介绍，并有自己的图标。 登录界面上要有本产品的标志，同时包含公司图标。 …… 2.5.快捷方式 在菜单及按钮中使用快捷键可以让喜欢使用键盘的用户操作得更快一些，在Windows 及其应用软件中快捷键的使用大多是一致的。 <补充快捷方式细则> 文件操作：如打印、关闭相应的快捷键。 系统菜单：如工具、帮助等的快捷键。 …… 2.6.安全性 在界面上通过下列方式来控制出错几率，会大大减少系统因用户人为的错误引起的破坏。 <补充安全性性细则> 应当注意尽可能避免用户无意录入无效的数据。 采用相关控件限制用户输入值的种类。 ……
《人机交互技术》实验五 熟悉设计管理和游戏界面设计
重庆邮电大学移通学院学生实验报告 实验名称:熟悉设计管理和游戏界面设计专业班级:数字媒体技术02141401 姓名:罗钧 学号:2014210xxx 实验日期:2017.5.9 实验五:熟悉设计管理和游戏界面设计 一、实验目的 (1)了解和熟悉人机界面设计过程管理的相关知识; (2)了解和评价游戏软件的人机交互设计,提高自己的评价能力,提高自己对设计水平的。 二、工具/准备工作 需要准备一台带有浏览器,能够访问因特网的计算机。 三、实验内容与步骤 1.概念理解 (1)成功的用户界面开发有4个支柱,它们能够帮助用户界面架构师将好的思想转化为成功的系统。经验表明,每个支柱都能在此过程中产生数量级的加速作用,并能促进建立优秀的系统。 请简单描述这4个支柱。
用户界面需求:软件项目的成败经常取决于所有用户和实现者之间理解的精确性和完整性。如果没有适当的需求定义,那就既不能确定正在解决什么问题,也不会知道何时能够完成。拟定用户界面需求是整个需求开发和管理过程的一部分,系统需求(硬件、软件、系统性能及可靠性等)必须清楚的加以陈述,任何处理用户界面的需求(输入/输出设备、功能、界面及用户范围等)都必须指明并达成共识。一个确定用户需求的成功方法是通过用户观察,监视正在行动的真实用户的背景和环境。 指南文档和过程:指南文档应考虑以下几方面。 1.词、图标和图形 2.屏幕布局问题 3.输入与输出设备 4.动作序列 5.培训 用户界面软件工具:设计交互系统的困难之一,是客户和用户可能对新系统并没有一个清晰的想法。由于在很多情况下交互系统都是新奇的,用户可能认识不到设计决策的用意。虽然打印出来的文稿对初步体验是有帮助的,但具有活动键盘和鼠标的屏幕展示却更为真实。菜单系统的原型可能用一两条活动路径来代替为最终系统预想的数千条路径。 专家评审和可用性测试:现在,网站的设计人员认识到,在将系统交付给客户使用之前,必须对组件进行很多小的和一些大的初步试验。除了各种专家评审方法外,与目标用户一起进行的测试、调查和自动化分析工具被证明是有价值的。其过程依可用性研究的目标、预期用户数量、错误和危害程度和投资规模而变化很大。
人机界面设计研究_
第二章文献综述 2.1人机界面概述 2.1.1人机界面定义 人机界面存在于人—物信息交流的过程，甚至可以说，人物信息交流的一切领域都属于人机界面，它的内涵是极其广泛的。它反映着人—物之间的关系。 人机界面（Human-Machine Interface），是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介，其中包括信息的输入和输出。好的人机界面操作简单、美观易懂，且具有引导功能，使用户感觉愉悦、兴趣浓厚，从而提高使用效率。 自20世纪90年代，人机交互界面作为一个独立、重要的研究领域，日益受到各界人士的广泛关注。 2.1.1.1广义人机界面 广义的人机界面是指，人与机器之间存在一个相互作用的“面”，称为人—机界面，人与机器之间的信息交流和控制活动都发生在这个界面上。机器通过各种显示作用于人，实现与人的信息传递；人通过眼、耳等感觉器官接收来自机器的信息，经过人脑的加工处理，做出反应，从而实现人—机的信息交互。我们可以把人机界面看作是一个交互系统，在分析人机界面系统模型时，建立并分析人的行为模型，从而建立并分析人机界面系统。所以，人机界面的设计直接关系到人机关系的合理性。人机界面的研究主要是：显示与控制。（如图2.1所示）
图2.1 人机系统模型 2.1.1.2狭义人机界面 狭义的人机界面是指计算机系统内的人机界面（Human-Computer Interface，HCI），又指人机接口、用户界面（User Interface）。它是计算机科学的一个分支。人机界面是人与计算机之间信息传递的媒介，是计算机系统向用户提供的综合操作环境。它是计算机科学与认知心理学两大科学相结合的产物，涉及到计算机技术，如人工智能、自然语言处理、多媒体系统等，同时也吸收了语言学、人机工程学、图形艺术、社会学的研究成果。近年来，随着计算机技术和网络技术的迅速发展，人机界面设计和开发已经成为国际计算机界最活跃的研究领域。 计算机系统是由计算机的硬件、软件和人构成的系统，人与硬件和软件结合 构成了人机界面。人机界面设计师的主要作用是协调计算机硬界面与软界面之间的关系。（如图2.2所示）
人机界面设计原则
人机界面设计原则 “以人为本” 1.以用户为中心的基本设计原则 在系统的设计过程中，设计人员要抓住用户的特征，发现用户的需求。在系统整个开发过程中要不断征求用户的意见，向用户咨询。系统的设计决策要结合用户的工作和应用环境，必须理解用户对系统的要求。最好的方法就是让真实的用户参与开发，这样开发人员就能正确地了解用户的需求和目标，系统就会更加成功。 2.顺序原则 即按照处理事件顺序、访问查看顺序(如由整体到单项，由大到小，由上层到下层等)与控制工艺流程等设计监控管理和人机对话主界面及其二级界面。 3.功能原则 即按照对象应用环境及场合具体使用功能要求，各种子系统控制类型、不同管理对象的同一界面并行处理要求和多项对话交互的同时性要求等，设计分功能区分多级菜单、分层提示信息和多项对话栏并举的窗口等的人机交互界面，从而使用户易于分辨和掌握交互界面的使用规律和特点，提高其友好性和易操作性。 4.一致性原则 包括色彩的一致，操作区域一致，文字的一致。即一方面界面颜色、形状、字体与国家、国际或行业通用标准相一致。另一方面界面颜色、形状、字体自成一体，不同设备及其相同设计状态的颜色应保持一致。界面细节美工设计的一致性使运行人员看界面时感到舒适，从而不分散他的注意力。对于新运行人员，或紧急情况下处理问题的运行人员来说，一致性还能减少他们的操作失误。 5.频率原则 即按照管理对象的对话交互频率高低设计人机界面的层次顺序和对话窗口莱单的显示位置等，提高监控和访问对话频率。 6.重要性原则 即按照管理对象在控制系统中的重要性和全局性水平，设计人机界面的主次菜单和对话窗口的位置和突显性，从而有助于管理人员把握好控制系统的主次，实施好控制决策的顺序，实现最优调度和管理。 7.面向对象原则 即按照操作人员的身份特征和工作性质，设计与之相适应和友好的人机界面。根据其工作需要，宜以弹出式窗口显示提示、引导和帮助信息，从而提高用户的交互水平和效率。
人机界面设计(含案例分析)
人机界面设计（含案例分析） 家电（冰箱）Haier/海尔 BCD-231WDBB 场所：冰箱是家用厨房内最为常见的家电产品之一。在公共空间比 如餐厅，酒店也都有配备。 作用：冰箱使食物或其他物品保持冷态，具有储藏，冷冻的功能。 人机界面分析： 把手： ①位置：把手设计符合大众身高结构，一般根据实际冰箱高度设 计，比如此冰箱总高1722mm，三门设计，把手分别在550mm左 右、950mm左右、1300mm左右。 ②形状：此冰箱把手属于隐藏式把手设计，使机器整体统一美观。 把手形状呈长方形凹槽，适用于大多数家庭成员的高度差异。 ③功能：此把手设计即运用手部动作，通过抓、拉来实施对冰 箱门的控制。外观大方，开门方便，不积灰尘，容易清理。 存储空间： ①位置：此冰箱为三门设计，区分两个不同的存储空间，分别 是冷藏室和冷冻室。上门与下门等比例分布，中门5°C--- 18°C全温区变温。 ②形状：三个存储空间均为长方形，中间有长方形隔板分割， 阶梯式分割方式，适用于不同食材的存放。冷冻室采用抽屉设 计，极大拓展了冷冻空间，抽屉装饰有仿金属材质亮银色饰 条，质感强，坚固耐用。 ③功能：冷藏室主要储存新鲜的食物或是烹饪过的食物，海鲜肉类在放入 冷藏室24小时低温排毒后放入冷冻室保存。冷冻室一般保存海鲜肉类等需 要保存较长时间不使用的食物。 显示部分、按钮： ①位置：显示部分、按钮一般在人眼可以看见，手可以触及的范围内。此 冰箱在面板中间高约1650mm的位置。 ②形状：此冰箱显示按钮部分为竖立的长方形，与整体机器相统一，整体 感强。从上到下分为四个区域，用黑色实线区分，分别是温区选择、温度 调节、功能选择和设定。上面三个区域为LED灯的液晶显示，设定按钮呈圆形，触摸式按钮，反应灵敏好操作。
《人机交互技术》实验十典型软件人机界面设计评价
重庆邮电大学移通学院 学生实验报告 实验名称：典型软件人机界面设计评价 专业班级: 数字媒体技术02141401 姓名: 罗钧______________ 学号: ___________ xxx ________ 实验日期:___________ 2017、6、6 _________
实验十：典型软件人机界面设计评价 (1)了解人机交互的质量与要求与评测方法； (2)熟悉本书10、5节“软件人机界面的评价” 介绍的评价指标与评价方 法,并应用此方法对著名软件产品进行测试评价，提高自己对人机交互界面设计水 平的鉴赏能力。 二、工具/准备工作 需要准备一台带有浏览器，能够访问因特网的计算机。 三、实验内容与步骤 软件名称光影魔术手软件大小19、3 MB 软件版本4、4、1 软件授权永久免费 使用平台XP / Vista / Win7 / Win8 评测时间2017-6-6 序 号内容 评价 1很不满意2不满意3中立4满意5非常满意 1 屏幕上字符的可读性V 2 屏幕布局V 3 各帧屏幕次序V 4 色彩搭配 5 r V 6 颜色搭配就是否考虑色盲使用 1 整个系统术语使用V 2 r V 3 使用的术语就是否熟悉V 4 术语与任务就是否相关V 5 缩略词用法V 6 屏幕上的信息V 7 屏幕上说明性的描述或标题V 8 重要信息就是否突出V 9 信息组织的逻辑性V 10 屏幕不冋类型信息的区分V 11 用户输入信息的位置与格式V 1 始终由用户帮助告知在做什么V 2 出错信息的有用度V 3 纠正用户的错误V 实验目的
240，: 196 四、实验总结 这次实验课结合了之前所学的理论基础，实际下载了光影魔术手这款软件，虽然很多年没用这款软件了，可就是其功能变化并不大，仅仅就是界面做了更新，作为一款入门的后期处理软件，其功能上远不如美图秀秀等简单易用，而与专业修图软件Lightroom或者ACR相比很多 术语不准确且不全面，所以其定位比较尴尬。 在课程探究过程当中，不仅提高了我们对知识的检索能力，还提高了我们的概括梳理能力并且深入思考了一些问题，受益匪浅。 五、实验评价（教师）
人机交互实验报告-网页界面设计与分析
课程实验报告 专业年级计算机科学与技术课程名称人机交互技术 指导教师 学生姓名 学号 实验日期 实验地点 实验成绩 教务处制 二O一O 年十月二十五日
3）网站名称：中国移动通信集团公司 网址： 印象分：8 3．比较搜索引擎。你选用的搜索引擎是： 百度 谷歌 搜搜 你搜索比较的商品（关键字）是： 1）硬盘 3个搜索引擎的比较分析：百度搜索到相关网页约100,000,000篇，用时秒；谷歌获得约 58,600,000 条结果，用时秒；搜搜搜索到约22,800,000项结果，用时秒。2）电脑 3个搜索引擎的比较分析：百度一下，找到相关网页约100,000,000篇，用时秒；谷歌获得约 235,000,000 条结果，用时秒；搜搜搜索到约823,300,000项结果，用时秒 3）鼠标 3个搜索引擎的比较分析：百度一下，找到相关网页约100,000,000篇，用时秒；谷歌获得约 57,600,000 条结果，用时秒；搜搜搜索到约14,500,000项结果，用时秒4．优劣分析：当当网（）目前是全球最大的中文网上图书音像商城，面向全世界中文读者提供近30多万种中文图书和音像商品，每天为成千上万的消费者提供方便、快捷的服务，给网上购物者带来极大的方便和实惠。 卓越网 )发布于2000年5月，主营音像、图书、软件、游戏、礼品等流行时尚文化产品。迅速成长为国内最有影响力和辐射力的电子商务网站，赢得了超过520万注册用户的衷心支持，发展成为中国访问量最大、营业额最高的零售网站。 当当网与卓越网都是国内B2C模式电子商务网站排名比较靠前的经营网站，两者的业务模式、所卖商品都极其类似,他们也取得不同程度上的成功。
人机界面设计案例分析
人机界面设计案例分析 什么是人机界面人机界面是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面，信息交换，功能接触或互相影响，指人和机器的硬接触和软触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。人机结合面是人机系统中的中心一环节，主要由安全工程学的分支学科安全人机工程学去研究和提出解决的依据，并过安全工程设备工程学，安全管理工程学以及安全系统工程学去研究具体的解决方法手段措施安全人机学。它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。大量运用在工业与商业上，简单的区分为输入（Input）与输出（Output）两种，输入指的是由人来进行机械或设备的操作，如把手、开关、门、指令（命令）的下达或保养维护等，而输出指的是由机械或设备发出来的通知，如故障、警告、操作说明提示等，好的人机接口会帮助使用者更简单、更正确、更迅速的操作机械，也能使机械发挥最大的效能并延长使用寿命，而市面上所指的人机接口则多界狭义的指在软件人性化的操作接口上。 人机界面的设计原则1、以用户为中心的基本设计原则 在系统的设计过程中，设计人员要抓住用户的特征，发现用户的需求。在系统整个开发过程中要不断征求用户的意见，向用户咨询。系统的设计决策要结合用户的工作和应用环境，必须理解用户对系统的要求。最好的方法就是让真实的用户参与开发，这样开发人员就能正确地了解用户的需求和目标，系统就会更加成功。 2、顺序原则 即按照处理事件顺序、访问查看顺序（如由整体到单项，由大到小，由上层到下层等）与控制工艺流程等设计监控管理和人机对话主界面及其二级界面。 3、功能原则 即按照对象应用环境及场合具体使用功能要求，各种子系统控制类型、不同管理对象的同一界面并行处理要求和多项对话交互的同时性要求等，设计分功能区分多级菜单、分层提
人机界面设计原则
1.以用户为中心的基本设计原则 在系统的设计过程中，设计人员要抓住用户的特征，发现用户的需求。在系统整个开发过程中要不断征求用户的意见，向用户咨询。系统的设计决策要结合用户的工作和应用环境，必须理解用户对系统的要求。最好的方法就是让真实的用户参与开发，这样开发人员就能正确地了解用户的需求和目标，系统就会更加成功。 2．顺序原则 即按照处理事件顺序、访问查看顺序（如由整体到单项，由大到小，由上层到下层等）与控制工艺流程等设计监控管理和人机对话主界面及其二级界面。 3．功能原则 即按照对象应用环境及场合具体使用功能要求，各种子系统控制类型、不同管理对象的同一界面并行处理要求和多项对话交互的同时性要求等，设计分功能区分多级菜单、分层提示信息和多项对话栏并举的窗口等的人机交互界面，从而使用户易于分辨和掌握交互界面的使用规律和特点，提高其友好性和易操作性。 4．一致性原则 包括色彩的一致，操作区域一致，文字的一致。即一方面界面颜色、形状、字体与国家、国际或行业通用标准相一致。另一方面界面颜色、形状、字体自成一体，不同设备及其相同设计状态的颜色应保持一致。界面细节美工设计的一致性使运行人员看界面时感到舒适，从而不分散他的注意力。对于新运行人员，或紧急情况下处理问题的运行人员来说，一致性还能减少他们的操作失误。 5．频率原则 即按照管理对象的对话交互频率高低设计人机界面的层次顺序和对话窗口莱单的显示位置等，提高监控和访问对话频率。 6．重要性原则
即按照管理对象在控制系统中的重要性和全局性水平，设计人机界面的主次菜单和对话窗口的位置和突显性，从而有助于管理人员把握好控制系统的主次，实施好控制决策的顺序，实现最优调度和管理。 7．面向对象原则 即按照操作人员的身份特征和工作性质，设计与之相适应和友好的人机界面。根据其工作需要，宜以弹出式窗口显示提示、引导和帮助信息，从而提高用户的交互水平和效率。 人机交互界面，无论是面向现场控制器还是面向上位监控管理，两者是有密切内在联系的，他们监控和管理的现场设各对象是相同的，因此许多现场设备参数在他们之间是共享和相互传递的。人机界面的标准化设计应是未来的发展方向，因为它确实体现了易憧、简单、实用的基木原则，充分表达了以人为本的设计理念。各种工控组态软件和编程工具为制作精美的人机交互界面提供了强大的支持手段，系统越大越复杂越能体现其优越性。 组态软件人机界面设计步骤 1.界面风格的设计 控制台人机界面选用非标准Windows风格，以实现用户个性化的要求。但考虑到大多数用户对于标准Windows系统较熟悉，在界面设计中尽量兼容标准Windows界面的特征。因为位图按钮可在操作中实现高亮度、突起、凹陷等效果，使界面表现形式更灵活，同时可以方便用户对控件的识别。但是，界面里使用的对话框、编辑框、组合框等都选用Windows标准控件，对话框中的按钮也使用标准按钮。控件的大小和间距尽量符合Windows界面推荐值的要求。 界面默认窗体的颜色是亮灰色。因为灰色调在不同的光照条件下容易被识别，且避免了色盲用户在使用窗体时带来的不便。为了区分输入和输出，供用户输入的区域使用白色作为底色，能使用户容易看到这是窗体的活动区域；显示区域设为灰色（或窗体颜色），目的是告诉用户那是不可编辑区域。窗体中所有的控件依据Windows界面设计标准采用左对齐的排列方式。对于不同位置上多组控件，各组也是左对齐 2．系统界面布局分析
《人机交互与界面设计》实践项目
课程设计项目 项目1 Windows软件界面设计（12学时） ⒈目的与要求 在熟练掌握人机界面相关原则和开发方法的基础上，考察对人机界面的设计理念和原则的掌握程度，使学生能够将相关理论和知识应用于实际系统的开发中。通过设计一个简单的Windows软件界面，进一步理解人机界面设计方法及其在实际软件开发过程中的应用。学生应能够较熟练地将相关理论和知识应用于所设计的软件系统中，软件界面符合重要的设计原则。 ⒉任务及说明 使用有关软件工具（推荐使用.NET软件开发工具），设计一个实用性强、界面友好的、简单的Windows软件。选题自由，但需要注意实用性和友好性，能在规定的时间内完成。可选项目包括工具软件、播放器、数据库管理系统等。注重软件的界面设计，要求设计出软件安装界面、主界面及各功能界面。时间充裕的前提下，应尽量完成软件的功能。完成后要提交项目报告和程序源代码文件。 3. 预备知识及准备 掌握有关软件开发工具的使用方法，比如Visual https://www.360docs.net/doc/7a16687777.html,。理解并掌握人机界面中的重要设计原则，掌握原型开发方法，熟悉Windows图形用户界面的特点、设计原则。 项目2 Web网页界面设计（12学时） ⒈目的与要求 在熟悉人机界面重要的设计原则，特别是网页设计原则，以及开发方法的基
础上，考察对网页界面的设计理念和原则的掌握程度，使学生能够将相关理论和知识应用于实际系统的开发中。通过设计一个简单实用的网站，进一步理解人机界面设计方法及其在实际软件开发过程中的应用。学生应能够较熟练地将相关理论和知识应用于所设计的软件系统中，软件界面符合重要的界面设计原则。 ⒉任务及说明 使用有关软件工具（推荐使用Dreamweaver软件工具），设计一个简单实用的网站。选题自由，但需要注意实用性和友好性，能在规定的时间内完成。网站类型任选，可以是商业网站、娱乐网站、儿童网站、信息网站或门户网站等。所设计的网站要符合网站主题。要注重网页的界面设计，要设计出网站的主界面及各主要功能界面。网页的色彩、布局设计合理，动画、图片使用合理。完成后要提交项目报告和程序源代码文件。 3. 预备知识及准备 掌握有关软件工具的使用方法，比如Dreamweaver。掌握网页设计原则、常见的网页布局、网页中颜色的合理搭配。进一步掌握原型开发方法。在网上或者在生活中搜集素材，做好网站的规划。 项目3 手机软件用户界面设计及项目评估（12学时）⒈目的与要求 在熟练掌握人机界面相关设计原则、开发方法的基础上，能够在实际设计过程中合理地利用所学过的知识。通过设计一个手机软件，加深对人机界面开发方法及其在实际软件开发过程中的应用的理解。学生应能够较熟练地将相关理论和知识应用于所设计的软件中，软件界面符合重要的界面设计原则。 ⒉任务及说明 在某个手机平台上设计一个简单的软件。可选的软件平台如诺基亚的Symbian、谷歌的Android、苹果的iOS、微软的Windows Mobile等。推荐Windows Mobile。开发工具不限，比如Visual https://www.360docs.net/doc/7a16687777.html,，Java ME等。注意要根据所选择的手机软件平台来确定开发工具，因为不同的平台开发工具不一样。不过几乎所有手机平台都支持Java ME。选题不限，但需要注意实用性和友好性，且能在规定的时间内完成并进行项目评估。可选项目包括工具软件、播放器、游戏软件
人机界面设计内容提要
第一章绪论 1、计算机人机交互技术的发展历史及每个阶段的特点。（P2） （1）命令行界面交互阶段；（2）图形用户界面（GUI）交互阶段；（3）自然和谐的人机交互阶段。 2、随着计算机技术、网络技术的发展，人机界面的发展方向，每个方向的简要介绍。（P7） （1）高科技化。（2）自然化。（3）人性化。 3、自然和谐的人机界面是人类追求的目标。 4、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实现技术与 人机交互技术相互交叉和渗透。 第二章相关学科及知识 1、人机界面学的研究内容，每个内容在说明什么。（P12） 1、计算机语言学。人机界面的形式定义中使用了多种类型的语言，包括自然语言、 命令语言、菜单语言、填表语言或图形语言等。计算机语言学就是专门研究这些语言， 以及涉及它们的计算机语言学和形式语言理论等各个方面的内容。 2、智能人机界面。随着人工智能技术的成熟和介入，智能人机界面的研究近年来 非常活跃，其中包括用户模型、智能人机界面模型、智能用户界面管理系统、专家语言、智能对话、智能网络界面、帮助和学习、智能前端系统、自适应界面、自然语言、多媒 体界面等。 3、社会学与人类学。社会学主要涉及人机系统对社会结构影响的研究，而人类学 则涉及人机系统中群体交互活动的研究。人机界面设计要研究人类的文化特点、审美情 趣以及个人、群体的爱好偏向等。 2、人类主要通过感知与外界交流，进行信息的接收和发送，认知世界。感知和认知是人机交 互的基础。 3、视敏度，又称视力，是评价人的视觉功能的主要指标，它是指人眼对细节的感知能力， 通常用被辨别物体最小间距所对应的视角的倒数表示。 4、人们通常对水平线和垂直线的认识，往往会夸大水平线。 5、有关研究表明，人类从周围世界获取的信息约有80%是通过视觉得到的，因此，视觉是人 类最重要的感觉通道，在进行人机交互时，必须对其重点考虑。 6、人类听觉系统对声音的解释可帮助设计人机交互界面中的语音界面。 7、人类能够听到频率在20Hz-20000Hz 之间的声音，其中在1000-4000Hz 范围内听觉的感受性 最高。 500Hz 以下和5000Hz 以上的声音，强度很大时才能被听到。 8、触觉的感知机理与视觉和听觉的最大不同在于它的非局部性。 9、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？（P12）
跟我学人机交互界面设计理论与技术及应用——Web前端开发工程师
1.1跟我学人机交互界面理论与技术及应用——Web前端开发工程师 1、Web前端开发相关技术简介 （1）Web前端开发工程师是一个很新的职业 在国内乃至国际上真正开始受到重视的时间不超过5年，Web前端开发是从网页制作演变而来的，名称上有很明显的时代特征。 在互联网的演化进程中，网页制作是Web 1.0时代的产物，那时网站的主要内容都是静态的，用户使用网站的行为也以浏览为主。2005年以后，互联网进入Web 2.0时代，各种类似桌面软件的Web应用大量涌现，网站的前端由此发生了翻天覆地的变化。 网页不再只是承载单一的文字和图片，各种富媒体让网页的内容更加生动，网页上软件化的交互形式为用户提供了更好的使用体验，这些都是基于前端技术实现的。 （2）RIA技术不断地深入和普及 随着Web 2.0概念的普及和W3C组织的推广，网站重构的影响力正以惊人的速度增长。XHTML+CSS布局、DHTML和Ajax像一阵旋风，铺天盖地席卷而来，包括新浪、搜狐、网易、腾讯、淘宝网等在内的各种规模的IT企业都对自己的网站进行了重构。 为什么它们会对自己的网站进行重构呢？有两个方面的原因： 第一，根据W3C标准进行重构后，可以让前端的代码组织更有序，显著改善网站的性能，还能提高可维护性，对搜索引擎也更友好； 第二，重构后的网站能带来更好的用户体验，用XHTML+CSS重新布局后的页面，文件更小，下载速度更快。 2、了解网站重构的基本目的 网站重构的目的仅仅是为了让网页更符合Web标准吗？不是！重构的本质是构建一个前端灵活的MVC框架，即HTML作为信息模型（Model），CSS控制样式（View），JavaScript 负责调度数据和实现某种展现逻辑（Controller）。同时，代码需要具有很好的复用性和可维护性。这是高效率、高质量开发以及协作开发的基础。 3、Web前端开发工程师 DHTML可以让用户的操作更炫、更吸引眼球；Ajax可以实现无刷新的数据交换，让用户的操作更流畅。对于普通用户来说，一个网站是否专业、功能是否强大，服务器端是用J2EE+Oracle的强大组合，还是用ASP+Access的简单组合，并没有太明显的区别。 但是，前端的用户体验却给了用户直观的印象。随着人们对用户体验的要求越来越高，
组态软件人机界面设计步骤
组态软件人机界面设计步骤 1.界面风格的设计 控制台人机界面选用非标准Windows风格，以实现用户个性化的要求。但考虑到大多数用户对于标准Windows系统较熟悉，在界面设计中尽量兼容标准Windows界面的特征。因为位图按钮可在操作中实现高亮度、突起、凹陷等效果，使界面表现形式更灵活，同时可以方便用户对控件的识别。但是，界面里使用的对话框、编辑框、组合框等都选用Windows标准控件，对话框中的按钮也使用标准按钮。控件的大小和间距尽量符合Windows界面推荐值的 要求。 界面默认窗体的颜色是亮灰色。因为灰色调在不同的光照条件下容易被识别，且避免了色盲用户在使用窗体时带来的不便。为了区分输入和输出，供用户输入的区域使用白色作为底色，能使用户容易看到这是窗体的活动区域；显示区域设为灰色（或窗体颜色），目的是告诉用户那是不可编辑区域。窗体中所有的控件依据Windows界面设计标准采用左对齐的排列方式。对于不同位置上多组控件，各组也是左对齐 2．系统界面布局分析 人机界面的布局设计根据人体工程学的要求应该实现简洁、平衡和风格一致。典型的工控界面分为3部分：标题菜单部分、图形显示区以及按钮部分。根据一致性原则，保证屏幕上所有对象，如窗口、按钮、莱单等风格的一致。各级按钮的大小、凹凸效果和标注字体、字号都保持一致，按钮的颜色和界面底色保持一致。 3．打开界面的结构体系 选择界面的概念取决于多个界面。可将界面设计为循环，如果运行大量界面，必须设计一个合理的结构体系来打开界面。选择简单而永久的结构以便操作员能够快速了解如何打开 界面。 用户一次处理的信息量是有限的，所以大量信息堆积在屏幕上会影响界面的友好性。为了在提供足够的信息量的同时保证界面的简明，在设计上采用了控件分级和分层的布置方式。分级是指把控件按功能划分成多个组，每一组按照其逻辑关系细化成多个级别。用一级按钮控制二级按钮的弹出和隐藏保证了界面的简洁。分层是把不同级别的按钮纵向展开在不同的区域，区域之间有明显的分界线。在使用某个按钮弹出下级按钮的同时对其他同级的按 钮实现隐藏，使逻辑关系更清晰。
基于RSView SE和VB技术的人机界面开发
基于RSView SE和VB技术的人机界面开发 收藏| 分类: | 查看: 141 | 评论(0) 北京起重运输设计研究院随着现代工业自动化程度的不断提高，现场的各类数据和指令必须实时显示并及时处理，因此组态软件在工业生产中被越来越广泛地使用。组态软件必须具备稳定可靠的性能，在运行、维护状态下实现可视化监控和报警，数据信息的采集、保存和管理，以及报表的打印功能。通过为首钢京唐滚筒取料机设计人机界面，本文提出了一种实现组态软件监控、通信及信息管理要求的实用方法。 1 系统简介 该人机界面通过图形文字显示可以让使用者浏览生产的过程数据，并根据不同的数据信号，通过界面颜色和显示内容的变化，动态监视生产过程中设备的运行状态，并提供交互式的人机界面，以实现可视化控制和管理功能。界面报警管理系统将各传感器的状态实时呈现，可以为维护人员提供较为明确的维修指导和历史记录。 本系统的设备控制是基于ControlLogix L61型PLC完成的，PLC通过ControlNET网络与触摸屏和变频器进行通信。工控机与PLC通过Ethernet网络进行通信，和电力仪表之间采用RS485进行通信，示意图见图1。 图1 系统示意图 滚筒取料机所有机械设备的检测信号都通过开关量、模拟量和总线通信方式反馈到PLC中，通过可视化的人机界面，操作和维护人员可以选择工作模式，对行走、料耙、滚筒、带式输送机、电缆卷筒等主要机构进行监控，根据报警信息有针对性地处理故障，通过串口实现对供电系统的遥测，从数据库中选择不同时段生成工作日志和报警报表。 2 功能实现 在工程中需要使用RSView SE和RSView ME开发2套人机界面，分别安装在工控机和触摸屏上。二者功能基本一致，其中工控机用界面功能比触摸屏界面略多，本文以RSView SE开发的工控机界面为例，介绍人机界面的开发构思和方法。