人机交互主要设备讲义
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
人机接口概述
微型计算机原理与接口技术
1.2人机接口
在人机交互设备与人机接口之间的信息传输中，目前 大多采用并行通信方式，因为在计算机系统内的数据传送 也是采用并行通信方式，这为接口的设计带来方便。另外 在联络方式上大部分采用中断控制方式以实现异步数据传 输。至于在一些要求传输速度高，传输数据量大的情况， 可以采用DMA(直接存储器存取)控制方式。
1.1人机交互设备
2) 打印机。 打印机为用户提供计算机信息的硬拷贝。打印机
最常用的输出形式是字符，也可以是图形或图像的直
常用的打印机有击打式打印机(点阵式和字模式)、 喷墨打印机和激光打印机等，此外还有用于特殊用途
除上述常用的人机交互设备外，在高档微机系统 中还有语音输入输出设备、手写联机输入设备等新型 人机交互设备，可改善人机交互界面，促进计算机在 各领域中的普及与应用。
微型计算机原理与接口技术
人机接口概述
1.1人机交互设备
人机交互设备是指在人和计算机之间建立联系、交换 信息的外部设备，常见的人机交互设备可分为输入设备和 输出设备两类。
1.1人机交互设备
1. 输入设备是向计算机输入信息的设备，常用的输入设
1) 键盘。 这是人向计算机输入信息的最基本的设备。它主要由 按键、键盘架、编码器、接口电路等部分组成。每个按键 相当于一个开关。按键可分为触点式和无触点式两类。常 用的按键有机械触点式、薄膜式、电容式等。
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。
人机交互知识：实用的人机交互指南
人机交互知识：实用的人机交互指南人机交互知识：实用的人机交互指南随着科技的不断进步，人机交互的重要性也越来越凸显。
人机交互作为新兴的学科和技术，旨在为人类提供更加舒适和便捷的生活方式。
因此，本文将介绍一些实用的人机交互指南，帮助人们更好地理解和应用人机交互知识。
一、人机交互的基本概念人机交互，顾名思义，是指人与计算机之间的交互。
它旨在提供一种用户友好的界面，以便用户可以更加便捷地与计算机进行沟通和交互。
人机交互的实现通常需要一系列的技术和工具，包括人机界面、交互设计、信息建模、语音识别、图像处理等。
二、人机交互的特点人机交互的特点是多样的，但最为突出的特点包括以下几点：（1）交互性强：人机交互是双向的，既包括计算机对人的反应，也包括人对计算机的反应。
因此，人机交互的交互性非常强，用户可以通过键盘、鼠标、触摸屏等设备与计算机进行沟通和交互。
（2）用户体验好：人机交互的第一要素是用户体验。
优秀的人机交互设计应该让用户感受到使用计算机的乐趣，让用户对计算机产生极大的兴趣和好感。
（3）数据处理能力强：人机交互能够帮助人们更加高效地完成数据处理工作。
相比传统的人力操作方式，使用计算机进行数据处理更为快捷和准确。
三、人机交互的设计原则人机交互的设计是交互设计的重要组成部分，它是实现良好用户体验的核心。
以下是一些实用的人机交互设计原则：（1）易于学习：人机交互的界面应该是易于理解、学习和使用的。
在设计时，应该从用户的角度出发，考虑用户的使用习惯和心理模型，尽可能减少用户的学习成本。
（2）一致性：人机交互的设计应该具有一致性，即在不同的操作过程中，用户依然能够看到相同的界面元素和交互方式。
这种设计能够提高用户的效率和舒适度。
（3）反馈机制：人机交互设计应该具有良好的反馈机制，让用户在使用过程中能够得到及时的反馈和指导。
良好的反馈机制可以减少用户的失误率，并增强用户的信心和动力。
（4）可预见性：人机交互的设计应该具有可预见性，即用户在进行操作时，能够预测到下一步的操作流程和结果。
人机交互课件
医疗健康
人机交互在医疗健康领域也有 重要作用，如远程医疗、智能 医疗设备等。
教育培训
人机交互在教育培训领域的应 用也越来越广泛，如在线教育
平台、虚拟现实教育等。
02 人机交02
03
简洁明了
界面设计应简洁、清晰， 避免过多的视觉元素和干 扰信息。
一致性
界面风格、色彩、字体等 应保持一致，以增强用户 对界面的认知和理解。
人机交互课件
目录
CONTENTS
• 人机交互概述 • 人机交互基础知识 • 人机交互技术实现 • 人机交互应用案例分析 • 人机交互未来发展趋势预测
01 人机交互概述
人机交互定义
定义
人机交互（Human-Computer Interaction，简称HCI）是一门研究 人与计算机之间交互方式的科学。
案例二：海尔U+智慧家庭
海尔U+智慧家庭还具有场景定制功能，可以根据用户 的习惯和需求定制不同的场景模式。
自动驾驶汽车案例
案例一：特斯拉自动驾驶汽车
特斯拉自动驾驶汽车是一款具有高度自主驾驶能力的汽车 ，它可以通过传感器和计算机视觉技术实现自动驾驶。
特斯拉自动驾驶汽车还具有语音控制功能，用户可以通过 语音控制汽车的各项功能。
详细描述
随着人工智能技术的不断发展，不同技术之间的融合越来越普遍，例如自然语言处理与机器学习的融合，计算机 视觉与深度学习的融合等。这种融合不仅可以提高单一技术的性能，还可以开发出更加复杂、高效的应用，如智 能客服、智能家居等。
虚拟现实技术普及应用
总结词
虚拟现实技术普及应用是指虚拟现实技术在各个领域得到广泛应用，成为人们日 常生活和工作的一部分。
语义理解
人机交互主要设备讲义
人机交互主要设备讲义一、引言人机交互（Human-Computer Interaction，简称HCI）是研究人类与计算机进行交互的学科领域。
在人机交互过程中，设备起着至关重要的作用，它们连接人类用户与计算机系统，使得人们能够与计算机进行有效的沟通和交流。
本讲义将介绍人机交互中的主要设备，并探讨它们在人机交互中的作用和应用。
二、显示设备1. 显示器显示器是人机交互中最为常见的设备之一，用于在可视界面上显示图像和文字。
显示器的类型包括CRT（阴极射线管）显示器、液晶显示器、LED显示器等。
它们的共同特点是能够将计算机生成的图像和文字以可视的形式呈现给用户。
显示器的分辨率、刷新率和色彩深度是影响图像质量的重要因素。
高分辨率、高刷新率和真实色彩的显示器可以提供更清晰、流畅的显示效果，更符合人眼的观看习惯。
2. 投影仪投影仪是一种将计算机图像通过光学投影技术投射到大屏幕上的设备。
它使用高亮度的光源和光学透镜系统，能够将计算机屏幕上的内容以放大形式显示出来。
投影仪在教育、商务演示、影院等领域有广泛的应用。
它可以将计算机的显示内容投射到大屏幕上，方便大量观众观看和共享。
3. 触摸屏触摸屏是一种能够根据用户触摸输入的位置和动作进行相应反馈的设备。
它可以取代传统的鼠标和键盘，让用户直接用手指触摸屏幕来进行操作。
触摸屏的类型包括电阻式触摸屏、电容式触摸屏、表面声波触摸屏等。
触摸屏广泛应用于智能手机、平板电脑、自动取款机等领域，为用户提供了更直观、便捷的操作方式。
三、输入设备1. 键盘键盘是最常见的输入设备之一，用来将用户的按键输入转化成计算机可以识别的数字编码。
键盘按键的布局通常为QWERTY或AZERTY，不同键盘布局的目的是为了提高输入效率和减少按键冲突。
除了传统的物理键盘，现代计算机还出现了虚拟键盘。
虚拟键盘通过软件模拟传统键盘的功能，可以在没有实际物理键盘的情况下进行输入，例如在触摸屏上使用虚拟键盘进行文字输入。
人机交互的工作原理
人机交互的工作原理人机交互是指人类通过与计算机或其他智能设备进行信息和指令的互动来实现某种目标或完成任务的过程。
在现代社会中，人机交互已成为日常生活中的重要一部分，不仅应用于个人电脑、手机、平板电脑等个人设备，还广泛应用于各种智能家居、智能交通等领域。
本文将详细介绍人机交互的工作原理。
一、输入设备人机交互的第一步是通过输入设备将信息传输到计算机或其他智能设备中。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏、语音识别等。
键盘是最常用的输入设备，用于输入文字、数字和命令等。
鼠标则通过指针的移动和按钮的点击来传达指令和交互动作。
触摸屏的原理是通过触控手指或者其他物体的接触来实现交互操作。
语音识别技术则允许用户通过语音来输入指令。
不同的输入设备适用于不同的场景和使用习惯。
二、中央处理器输入设备将用户的指令和信息传递给中央处理器，由中央处理器进行分析和处理。
中央处理器是计算机的核心部件，负责执行各种计算任务和处理数据。
它能够解析用户输入的指令和数据，并做出相应的响应。
中央处理器的性能和处理速度直接影响到人机交互的效果和用户体验。
目前常见的中央处理器包括英特尔的酷睿系列和AMD的锐龙系列等。
三、操作系统和应用软件中央处理器接收到用户的指令和信息后，需要通过操作系统和应用软件进行进一步的处理和操作。
操作系统是计算机的最基本软件，提供了用户与计算机硬件之间的接口和管理功能。
常见的操作系统有Windows、iOS、Android等。
应用软件则是在操作系统上运行的各种具体应用程序，例如浏览器、邮件客户端、游戏等。
操作系统和应用软件的设计和优化直接影响到用户体验和人机交互的效果。
四、输出设备经过中央处理器和软件处理后，计算机或智能设备需要将结果和反馈信息输出给用户。
输出设备通常有显示器、音频设备、打印机等。
显示器是最常见的输出设备，将计算机处理后的信息以图像的形式显示给用户。
音频设备通过扬声器或耳机将声音输出给用户。
打印机则将计算机生成的文档、图片等输出到纸张上。
第二讲人机交互技术简介PPT课件
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
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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。
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多通道、多媒体交互阶段
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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
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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）
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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）。
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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
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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。
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
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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。
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
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。
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。
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。
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；
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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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。