HCI知識點歸納總結

人機交互知識點歸納--byLeon目錄TOC\o"1-3"\h\u15175第1章緒論 32230內(nèi)容摘要 3212991.1人機交互定義 33535人機交互和人機界面是兩個不同的概念 3144511.2人機交互研究內(nèi)容 4284301.3人機交互發(fā)展歷史 555941.4HCI的應用 5140901.5人機交互與其他學科的關系 729294第2章感知和認知基礎 71112內(nèi)容摘要 7244592.1人的感知 8172992.2認知過程與交互設計原則 832069常見的認知過程 82752影響認知的因素 9119782.3概念模型及對概念模型的認知 910408對概念模型的認知 926316幾種認知概念框架 1020504思維模型 1029755正確的思維模型的建立 1017970信息處理模型 10148082.4分布式認知 1129746分布式認知模型 1220335第4章交互技術 1274內(nèi)容摘要 12168154.1人機交互輸入模式 1228301請求模式 133582采樣模式 134605事件模式 1486374.2基本交互技術 145940定位 158406筆劃 1532076定值 155513選擇 1514052字符串輸入 15316984.3圖形交互技術 1515479幾何約束 1627879引力場 1625197拖動 165007橡皮筋技術 166268操作柄技術 166254三維交互技術 1795624.4語音交互技術 1828027語音識別系統(tǒng)的組成 18186504.5筆交互技術 1823084聯(lián)機手寫識別 1816340脫機手寫識別 1930254數(shù)字墨水技術 1916538第5章界面設計 2028313內(nèi)容摘要 20316845.1界面設計原則 204606圖形用戶界面的主要思想 2019600桌面隱喻 2016842圖形用戶界面設計的一般原則 21238645.2理解用戶 217117用戶體驗 2126335用戶分類 2112555.3設計流程 2212808用戶的觀察和分析 2217958設計 2225531實施 23143035.4任務分析 23175935.4.1使用行為分析 234745讀者請求服務用例 2323411圖書管理員處理借書、還書的用例 2431578系統(tǒng)管理員進行系統(tǒng)維護的用例 25139855.4.2順序分析 2521250讀者借書時序圖 26301265.4.3協(xié)助關系分析 2616112讀者借書協(xié)作圖 27177405.4.4工序約束陳述 27271365.4.5用戶任務一覽表 27312205.4.6任務金字塔 288088讀者查詢圖書任務金字塔 28325435.4.7故事講述和情節(jié)分析 28154615.5以用戶為中心的界面設計（UCD） 29188015.5.1對象建模分析 292659航空訂票對象建模分析圖 30110675.5.2視圖抽象設計 3025225.5.3概要設計 3097185.5.4視圖的關聯(lián)設計 3130570航空售票系統(tǒng)視圖關聯(lián)設計圖 31267895.5.5視圖的全面設計 31第1章緒論內(nèi)容摘要人機交互的概念人機交互的研究內(nèi)容人機交互的發(fā)展歷史人機交互的應用1.1人機交互定義人機交互（Human-ComputerInteraction，HCI）是關于設計、評價和實現(xiàn)供人們使用的交互式計算機系統(tǒng)，且圍繞這些方面的主要現(xiàn)象進行研究的科學（ACMSIGCHI，1992，第6頁）廣義人機交互廣義上講，人機交互以實現(xiàn)自然、高效、和諧的人機關系為目的，與之相關的理論和技術都在其研究范疇，是計算機科學，心理學，認知科學以及社會學等學科的交叉學科研究開發(fā)新的人機交互設備、技術和理論，以實現(xiàn)無處不在計算（ubiquitouscomputing）環(huán)境下的以用戶為中心的交互式計算機系統(tǒng)，使其能夠增強人的創(chuàng)造力，解放人類的大腦、改善人與人之間的交流與協(xié)作狹義人機交互人機交互從技術上講（狹義的），主要是研究人與計算機之間的信息交換，它主要包括人到計算機和計算機到人的信息交換兩部分人們?nèi)绾谓柚I盤、鼠標、操縱桿、眼動跟蹤器、位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、壓力筆等設備，用手、腳、聲音、姿勢或身體的動作、眼睛甚至腦電波等向計算機傳遞信息計算機如何通過打印機、繪圖儀、顯示器、頭盔式顯示器（HMD）、音箱、力反饋等輸出設備給人提供信息人機交互與人機界面人機交互和人機界面是兩個不同的概念人機交互是指用戶與計算機系統(tǒng)之間的通信，它是人與計算機之間各種符號和動作的雙向信息交換人機界面是指人類用戶與計算機系統(tǒng)之間的通信媒體或手段，它是人機雙向信息交換的支持軟件和硬件這里“界面”定義為通信的媒體或手段，人機交互是通過一定的人機界面來實現(xiàn)的，在界面開發(fā)過程中，有時把它們作為同義詞使用1.2人機交互研究內(nèi)容人機交互界面表示模型與設計方法（ModelandMethodology）一個交互界面的好壞，直接影響到軟件開發(fā)的成敗。友好人機交互界面的開發(fā)離不開好的交互模型與設計方法。因此，研究人機交互界面的表示模型與設計方法，是人機交互的重要研究內(nèi)容之一?？捎眯苑治雠c評估（UsabilityandEvaluation）可用性是人機交互系統(tǒng)的重要內(nèi)容，它關系到人機交互能否達到用戶期待的目標，以及實現(xiàn)這一目標的效率與便捷性。人機交互系統(tǒng)的可用性分析與評估的研究主要涉及到支持可用性的設計原則和可用性的評估方法等。多通道交互技術（Multi-Modal）在多通道交互中，用戶可以使用語音、手勢、眼神、表情等自然的交互方式與計算機系統(tǒng)進行通信。多通道交互主要研究多通道交互界面的表示模型、多通道交互界面的評估方法以及多通道信息的融合等。其中，多通道信息整合是多通道用戶界面研究的重點和難點。認知與智能用戶界面（IntelligentUserInterface，IUI）智能用戶界面的最終目標是使人機交互和人－人交互一樣自然、方便。上下文感知、眼動跟蹤、手勢識別、三維輸入、語音識別、表情識別、手寫識別、自然語言理解等都是認知與智能用戶界面需要解決的重要問題。群件（Groupware）群件是指幫助群組協(xié)同工作的計算機支持的協(xié)作環(huán)境，主要涉及個人或群組間的信息傳遞、群組中的信息共享、業(yè)務過程自動化與協(xié)調，以及人和過程之間的交互活動等。目前與人機交互技術相關的研究主要包括：群件系統(tǒng)的體系結構、計算機支持交流與共享信息的方式、交流中的決策支持工具、應用程序共享以及同步實現(xiàn)方法等內(nèi)容。Web設計（Web-Interaction）重點研究Web界面的信息交互模型和結構，Web界面設計的基本思想和原則，Web界面設計的工具和技術，以及Web界面設計的可用性分析與評估方法等內(nèi)容移動界面設計（MobileandUbicomp）移動計算（MobileComputing）、無處不在計算（UbiquitousComputing）等對人機交互技術提出了更高的要求，面向移動應用的界面設計問題已成為人機交互技術研究的一個重要應用領域。針對移動設備的便攜性、位置不固定性和計算能力有限性以及無線網(wǎng)絡的低帶寬高延遲等諸多的限制，研究移動界面的設計方法，移動界面可用性與評估原則，移動界面導航技術，以及移動界面的實現(xiàn)技術和開發(fā)工具，是當前的人機交互技術的研究熱點之一。1.3人機交互發(fā)展歷史人機交互的發(fā)展過程，也是人適應計算機到計算機不斷地適應人的發(fā)展過程。它經(jīng)歷了幾個階段：發(fā)展歷史（一）語言命令交互階段計算機語言經(jīng)歷了由最初的機器語言，而后是匯編語言，直至高級語言的發(fā)展過程。這個過程也可以看作早期的人機交互的一個發(fā)展過程。發(fā)展歷史（二）圖形用戶界面（GUI）交互階段圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，GUI）的出現(xiàn)，使人機交互方式發(fā)生了巨大變化。GUI的主要特點是桌面隱喻、WIMP技術、直接操縱和“所見即所得”。與命令行界面相比，圖形用戶界面的人機交互自然性和效率都有較大的提高。圖形用戶界面很大程度上依賴于菜單選擇和交互小組件（Widget）。圖形用戶界面給有經(jīng)驗的用戶造成不方便，他們有時傾向使用命令鍵而不是選擇菜單，且在輸入信息時用戶只能使用手這一種輸入通道。圖形用戶界面需要占用較多的屏幕空間，并且難以表達和支持非空間性的抽象信息的交互。發(fā)展現(xiàn)狀自然和諧的人機交互階段隨著虛擬現(xiàn)實、移動計算、無處不在計算等技術的飛速發(fā)展，自然和諧的人機交互方式得到了一定的發(fā)展?；谡Z音、手寫體、姿勢、視線跟蹤、表情等輸入手段的多通道交互是其主要特點，其目的是使人能以聲音、動作、表情等自然方式進行交互操作。1.4HCI的應用制造業(yè)位于法國Velizy城的汽車協(xié)同設計中心的標志雪鐵龍（PSA）公司利用3DVIAVirtools技術作為工業(yè)仿真系統(tǒng)的整合平臺，采用主動式立體Barco‘sI-Space5的CAVE洞穴式顯示系統(tǒng)與BarcoCADWall被動式單通道立體投影系統(tǒng)，德國的A.R.T.光學跟蹤系統(tǒng)以及Haption6D35-45和INCA力反饋系統(tǒng)，用于汽車設計的檢視、虛擬裝配與協(xié)同項目的檢測等等。教育科研由伊利諾州大學芝加哥分校電子可視化實驗室EVL和交互計算環(huán)境實驗室CEL合作的敘事式沉浸的建設者及協(xié)同環(huán)境(NarrativeImmersiveConstructionist/CollaborativeEnvironments)，簡稱NICE項目教育科研科視設計并安裝的全沉浸式ChristieTotalVIEW?CAVE（圖1-7），用于在威斯康星州Pier的密爾沃基舉辦的著名的DiscoveryWorld展覽。這套被DiscoveryWorld稱為“人機交互式虛擬教育”（HIVE）系統(tǒng)運用了3D投影顯示技術——Mirage系列投影機，實現(xiàn)了的沉浸式3D環(huán)境，使參觀者能夠獲得關于生活環(huán)境的“近似真實”體驗。軍事軍事戰(zhàn)略戰(zhàn)術演練和培訓領域是刺激交互技術發(fā)展的源動力，從早期的飛機駕駛員培訓到今天的軍事戰(zhàn)略和戰(zhàn)術演習仿真等。使用計算機仿真技術不僅降低成本而且可方便地改變環(huán)境和條件，適用于特殊，危險等環(huán)境。F-35是第一種在座艙里取消了平視顯示器(HUD)的量產(chǎn)戰(zhàn)斗機，F(xiàn)-35的飛行員將在其頭盔綜合顯示器(HMD)面罩上的虛擬平顯上讀取所有數(shù)據(jù)。生活指紋識別和人臉表情識別技術廣泛應用于人們?nèi)粘Ｉ畹耐ㄐ胚^程或者安全保護。蘋果iPhone采用多種交互技術，提供智能商務終端，如掌上電腦、智能手機、PDA、智能固話終端等。通過捷通嵌入式手寫識別eJHWR技術，將在手寫設備上書寫時產(chǎn)生的有序軌跡信息轉化為漢字內(nèi)碼；通過捷通華聲嵌入式語音合成eJTTS技術，利用計算機將任意組合的文本文件轉化為聲音文件，并通過聲卡、電話語音卡等多媒體設備將聲音輸出，提供短信語音播報等功能。文化娛樂在北京08奧運會開幕式采用的高亮度數(shù)字投影設備和十一全運會開幕式投影系統(tǒng)采用的“大碗幕”展示了現(xiàn)代投影技術的巨大創(chuàng)造力。在影視制作領域，動作捕捉設備已經(jīng)得到了廣泛應用。如圖展示了“加勒比海盜3”制作過程中，運動捕捉實驗室場景和最終合成的影片效果。體育英國推出三維立體電視節(jié)目，播放了英式橄欖球和足球比賽畫面，通過兩臺攝像機拍攝，模擬人左右眼的成像，觀眾通過特制的三維立體眼鏡，使大腦對圖像進行處理，讓畫面看上去好像在起居室里現(xiàn)身。給觀眾身臨其境的感覺，球員的一舉一動仿佛就在身邊。運動捕捉系統(tǒng)在體育訓練中可以幫助教練員從不同的視角觀察和監(jiān)控運動員的技術動作，并大量地獲取某類技術動作的運動參數(shù)及生理生化指標等數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計出其運動規(guī)律，為科學訓練提供標準規(guī)范的技術指導。曲棍球訓練系統(tǒng)1.5人機交互與其他學科的關系

第2章感知和認知基礎內(nèi)容摘要人的感知認知過程與交互設計原則概念模型及對概念模型的認知分布式認知2.1人的感知視覺視覺是人與周圍世界發(fā)生聯(lián)系的最重要的感覺通道。外界80%的信息都是通過視覺得到的，因此視覺顯示是人機交互系統(tǒng)中用的最多的人機界面。視覺感知可以分為兩個階段：受到外部刺激接收信息階段和解釋信息階段。視覺感知特點：一方面，眼睛和視覺系統(tǒng)的物理特性決定了人類無法看到某些事物；另一方面，視覺系統(tǒng)進行解釋處理信息時可對不完全信息發(fā)揮一定的想象力。進行人機交互設計需要清楚這兩個階段及其影響，了解人類真正能夠看到的信息。聽覺聽覺感知傳遞的信息僅次于視覺，可人們一般都低估了這些信息。人的聽覺可以感知大量的信息，但被視覺關注掩蓋了許多。聽覺所涉及的問題和視覺一樣，即接受刺激，把它的特性轉化為神經(jīng)興奮，并對信息進行加工，然后傳遞到大腦。人類聽覺系統(tǒng)對聲音的解釋可幫助設計人機交互界面中的語音界面。觸覺Touch或者Hapticperception觸覺在交互中的作用是不可低估的，尤其對有能力缺陷的人，如盲人，是至關重要的觸覺的感知機理與視覺和聽覺的最大不同在于它的非局部性溫度感受器-冷熱傷害感受器-疼痛機械刺激感受器-壓力實驗表明，人的手指的觸覺敏感度是前臂的觸覺敏感度的10倍。對人身體各部位觸覺敏感程度的了解有助于基于觸覺的交互設備的設計。2.2認知過程與交互設計原則認知是人們在進行日?；顒訒r發(fā)生于頭腦中的事情，它涉及認知處理，如思維、記憶、學習、幻想、決策、看、讀、寫和交談等。Norman把認知劃分為兩個模式經(jīng)驗認知：有效、輕松地觀察、操作和響應周圍的事件，它要求具備某些專門知識并達到一定的熟練程度，如使用Word字處理系統(tǒng)編輯文檔等。思維認知：涉及思考、比較和決策，是發(fā)明創(chuàng)造的來源，如設計創(chuàng)作等。常見的認知過程感知和識別人們可以使用感官從環(huán)境中獲取信息，并把它轉變?yōu)閷ξ锲贰⑹录?、聲音和味覺的體驗。注意注意通常是指選擇性注意，即注意是有選擇的加工某些刺激而忽視其他刺激的傾向。記憶記憶就是回憶各種知識以便采取適當?shù)男袆印栴}解決問題解決是由一定的情景引起的，按照一定的目標，應用各種認知活動、技能等，經(jīng)過一系列的思維操作，使問題得以解決的過程。語言處理閱讀、說話和聆聽這三種形式的語言處理具有一些相同和不同的屬性。相似性之一是，不論用哪一種形式表示，句子或短語的意思是相同的。但是，人們對閱讀、說話和聆聽的難易有不同的體會。解題，規(guī)劃，推理和決策影響認知的因素情感情感因素會影響人的感知和認知能力。如積極的情感會使人的思考更有創(chuàng)造性、解決復雜問題的能力更強，而消極的情感使人的思考更加片面，還會影響其他方面的感知和認知能力。人的個性差異個性差異可能是長期的，如性別、體力和智力水平；也可能是短期的，如壓力和情感因素對人的影響；還可能是隨時間變化的，如人的年齡等。2.3概念模型及對概念模型的認知概念模型：指的是一種用戶能夠理解的系統(tǒng)描述，它使用一組集成的構思和概念，描述系統(tǒng)做什么、如何運作、外觀如何等。設計概念模型的關鍵過程應包括如下兩個階段：了解用戶在執(zhí)行日常任務時做什么；選擇交互方式，是主動式的提問方式，還是被動式的填表進行檢索方式；并決定采用何種交互形式。有關交互方式的決策與有關交互形式的決策是不相同的。前者是更高層次的抽象，它關心的是要支持的用戶活動的本質，而后者關心的是特殊的界面類型。對概念模型的認知一個系統(tǒng)能夠做到讓用戶感到滿意，除了在設計開始階段建立一個好的概念模型以外，還應該考慮如何根據(jù)人的認知特點，提供多種手段，使用戶能盡快理解關于系統(tǒng)外觀及行為即概念模型的構思，這是一個非?；镜膯栴}。三個相互聯(lián)系的概念模型設計模型——設計師設想的模型，說明系統(tǒng)如何運作。系統(tǒng)映像——系統(tǒng)實際上如何運作。用戶模型——用戶如何理解系統(tǒng)的運作。幾種認知概念框架

從人們不同的認知特點，討論用戶如何理解系統(tǒng)概念模型，它們是：思維模型信息處理模型外部認知模型思維模型用戶思維模型：人們在學習和使用系統(tǒng)的過程中，積累了有關如何使用系統(tǒng)的知識，而且在一定程度上，也積累了有關系統(tǒng)如何工作的知識。在認知心理學中，思維模型被認為是外部世界的某些因素在人腦中的反映，掌握和運用思維模型使得人們能夠進行推測和推理。思維模型牽涉到兩個過程—“構建”和“運用”過程，人們既可能進行有意識的思維處理，也可能進行無意識的思維處理。正確的思維模型的建立在理想情況下，用戶開發(fā)的思維模型應與設計人員開發(fā)的概念模型相符，如何幫助用戶達到這個目標是一個非常關鍵的問題。一個交互式系統(tǒng)在設計時，應該開發(fā)一個易于用戶理解的系統(tǒng)映像，應該做到及時響應用戶的輸入并給出有用的反饋；提供易于理解的、直觀的反饋信息。此外，一個好的交互系統(tǒng)還需要提供正確的信息類型以及正確的信息層次，以針對不同層次的用戶，提供不同層次的系統(tǒng)透明度。這方面包括：有條理的、易于理解的說明合適的在線幫助和自學教程上下文相關的用戶指南，即，針對不同層次的用戶，解釋在不同的任務階段應如何處理各種情況信息處理模型人們把大腦視為一個信息處理機，信息通過一系列有序的處理階段進、出大腦。在這些階段中，大腦需要對思維表示（包括映像、思維模式、規(guī)則和其他形式的知識）進行各種處理（如比較和匹配）。信息處理模型的步驟信息處理模型的局限“信息處理模型”是不是正確地反應了人們?nèi)粘５恼J知活動呢？它能否解釋真實世界中的認知現(xiàn)象，又能否解釋人們與計算機交互時的認知活動呢？有些研究人員認為，“信息處理”方法沒有說服力，因為這種方法只是考慮純粹的智能活動，把這種活動同外界的干擾源以及人工輔助物隔離開來。目前，日益被人們認同的是在認知發(fā)生的上下文中研究、分析認知過程。主要目標是分析環(huán)境中的結構如何幫助人類認知，并減輕認知負擔。外部認知模型外部認知是要解釋人們在與不同外部表示相交互時涉及的認知過程。其主要目的是要詳細說明在不同的認知活動、認知過程中使用不同表示的好處，主要包括：將信息、知識表面化以減輕記憶負擔；設計有利于人的信息表示及處理工具，減輕計算負擔；標注和認知追蹤。基于外部認知特點的交互式界面設計原則使用基于外部認知的方法進行交互設計時，總體原則是要在界面上提供外部表示，以減輕用戶的記憶和計算負擔。為此，設計人員需要開發(fā)不同類型的可視化信息，以便用戶解決某個問題，擴充和增強認知能力。信息和可視化技術，可用于表示大量的數(shù)據(jù)，同時允許用戶從不同的角度進行交叉比較。設計良好的GUI也能大大減輕用戶的記憶負擔，用戶能夠依賴外部表示提供的線索，與系統(tǒng)進行交互。2.4分布式認知分布式認知法描述的是認知系統(tǒng)中發(fā)生了什么，它通常描述人員之間的交互，人們使用的物品及工作環(huán)境。例如，要駕駛飛機這個活動涉及：駕駛員、副駕駛員和空中交通管制員之間的交互；駕駛員、副駕駛員與駕駛艙內(nèi)各種儀表的交互；駕駛員、副駕駛員與飛機所處環(huán)境的交互，如空中航線、跑道。分布式認知的主要目的是要從信息傳播媒介的角度來描述交互。也就是說，它考慮的是信息如何表示，信息在流經(jīng)不同個人以及使用不同物體時是如何重新表示的。這類信息的轉變也稱為“表示狀態(tài)的轉變”。分布式認知模型在進行分布式認知分析時，通常需要考查：分布式問題的解決方法，包括協(xié)議解決方式語言及非語言行為的任務，包括說了什么、眼神和眨眼等暗示什么、什么是沒有說出來的使用的各種協(xié)調機制，如規(guī)則、規(guī)程協(xié)作活動在進行過程中將用到的各種通信路徑如何共享和訪問信息交互技術內(nèi)容摘要人機交互輸入模式基本交互技術圖形交互技術筆交互技術4.1人機交互輸入模式由于輸入設備是多種多樣的，而且對一個應用程序而言，可以有多個輸入設備，同一個設備又可能為多個任務服務，這就要求對輸入過程的處理要有合理的模式。請求模式(RequestMode)采樣模式（SampleMode）事件模式（EventMode）請求模式在請求模式下，輸入設備的啟動是在應用程序中設置的。應用程序執(zhí)行過程中需要輸入數(shù)據(jù)時，暫停程序的執(zhí)行，直到從輸入設備接受到請求的輸入數(shù)據(jù)后，才繼續(xù)執(zhí)行程序。采樣模式輸入設備和應用程序獨立地工作。輸入設備連續(xù)不斷地把信息輸入進來，信息的輸入和應用程序中的輸入命令無關。應用程序在處理其它數(shù)據(jù)的同時，輸入設備也在工作，新的輸入數(shù)據(jù)替換以前的輸入數(shù)據(jù)。當應用程序遇到取樣命令時，讀取當前保存的輸入設備數(shù)據(jù)。優(yōu)點：這種模式對連續(xù)的信息流輸入比較方便，也可同時處理多個輸入設備的輸入信息。缺點：當應用程序的處理時間較長時，可能會失掉某些輸入信息。事件模式輸入設備和程序并行工作。輸入設備把數(shù)據(jù)保存到一個輸入隊列，也稱為事件隊列，所有的輸入數(shù)據(jù)都保存起來，不會遺失。應用程序隨時可以檢查這個事件隊列，處理隊列中的事件，或刪除隊列中的事件。4.2基本交互技術定位筆劃定值選擇字符串輸入定位確定平面或空間的一個點的坐標，是交互中最基本的輸入技術之一。直接定位：用定位設備直接指定某個對象的位置，是一種精確定位方式。間接定位：通過定位設備的運動控制屏幕上的映射光標進行定位，是一種非精確定位方式。其允許指定的點位于一個坐標范圍內(nèi)，一般用鼠標等指點設備配合光標來實現(xiàn)。筆劃筆劃輸入用于輸入一組順序的坐標點。它相當于多次調用定位輸入，輸入的一組點常用于顯示折線或作為曲線的控制點。定值定值（或數(shù)值）輸入用于設置物體旋轉角度、縮放比例因子等選擇選擇是在某個選擇集中選出一個元素，通過注視、指點或接觸一個對象，使對象成為后續(xù)行為的焦點，是操作對象時不可缺少的一部分。鍵盤Ctrl+A鼠標字符串輸入鍵盤是目前輸入字符串最常用的方式，現(xiàn)在用寫字板輸入字符也已經(jīng)很流行。4.3圖形交互技術幾何約束引力場拖動橡皮筋技術操作柄技術三維交互技術幾何約束幾何約束可以用于對圖形的方向、對齊方式等進行規(guī)定和校準。對定位的約束（網(wǎng)格吸附）方向約束例如要繪的垂直或水平方向的線，當給定的起點和終點連線和水平線的交角小于45°時，便可繪出一條水平線，否則就繪垂直線。繪制印刷線路板、管網(wǎng)圖或地籍圖時非常有用。在Word繪圖中，通過鎖定縱橫比，在拖動線段一個端點時，線段只是沿原來方向放縮引力場引力場也可以看作是一種定位約束，通過在特定圖素（如直線段）周圍假想有一個區(qū)域，當光標中心落在這個區(qū)域內(nèi)時，就自動地被直線上最近的一個點所代替，就好像一個質點進入了直線周圍的引力場，被吸引到這條直線上去一樣。引力場的大小要適中，太小了不易進入引力區(qū)，太大了線和線的引力區(qū)相交，光標在進入引力區(qū)相交部分時可能會被吸引到不希望選的線段上去，增大誤接的概率。拖動要把一個對象移動到一個新的位置時，如果我們不是簡單地用光標指定新位置的一個點，而是當光標移動時拖動著被移動的對象，這樣會使用戶感到更直觀，并可使對象放置的位置更恰當。圖形模式和圖像模式橡皮筋技術被拖動對象的形狀和位置隨著光標位置的不同而變化。不斷地進行畫圖－擦除－畫圖的過程操作柄技術可以用來對圖形對象進行縮放、旋轉、錯切等幾何變換。先選擇要處理的圖形對象，該圖形對象的周圍會出現(xiàn)操作柄，移動或旋轉操作柄就可以實現(xiàn)相應的變換。三維交互技術面臨問題三維交互技術采用六自由度輸入設備。所謂六自由度，指沿三維空間X、Y、Z軸平移和繞X、Y、Z軸旋轉，而現(xiàn)在流行的用于桌面型圖形界面的交互設備，如鼠標、軌跡球、觸摸屏等只有兩個自由度(沿平面X、Y軸平移)。窗口、菜單、圖符和傳統(tǒng)的二維光標在三維交互環(huán)境中會破壞空間感，用戶難以區(qū)分屏幕上光標選擇到對象的深度值和其他顯示對象的深度值，使交互過程非常不自然。直接操作三維光標必須有深度感，即必須考慮光標與觀察者距離，離觀察者近的時候較大，離觀察者遠的時候較小。為保持三維用戶界面的空間感，光標在遇到物體時不能進入到或穿過物體內(nèi)部。為了增加額外的深度線索，輔助三維對象的選擇，可以采用半透明三維光標。三維光標可以是人手的三維模型三維Widgets三維交互界面中的一些小工具三維空間中漂浮的菜單、用于拾取物體的手的三維圖標、平移和旋轉指示器等。1992年美國Brown大學計算機系提出三維Widget設計原則三維Widget的幾何形狀應能表示其用途（eg:一個用來扭曲物體的Widget，最好本身就是一個扭曲的物體）適當選擇Widget控制的自由度－由于三維空間有六個自由度，有時會使三維交互操作變得過于復雜，因此在用戶使用某種Widget時，可以固定或者自動計算某些自由度的值根據(jù)三維用戶界面的用途確定Widget的功能。例如，用于藝術和娛樂的三維用戶界面的Widget，只要能夠完成使畫面看起來像的操作就可以了，而用于工業(yè)設計和制造的用戶界面，則必須保證交互操作參數(shù)的精確性。三視圖輸入用二維輸入設備在一定程度上實現(xiàn)三維的輸入。如果輸入一個三維點，只要在兩個視圖上把點的對應位置指定后便唯一確定了三維空間中的一個點；把直線段上兩端點在三視圖上輸入后便可決定三維空間的一條直線；把一個面上的各頂點在三視圖上輸入后，也唯一確定了三維空間中的一個面；如果把一個多面體上的各面均用上述方法輸入，也就在三維空間中輸入了一個多面體。4.4語音交互技術語音識別（SpeechRecognition）是計算機通過識別和理解過程把語音信號轉變?yōu)橄鄳奈谋疚募蛎畹募夹g，其所涉及的領域包括：信號處理、模式識別、概率論和信息論、發(fā)聲機理和聽覺機理、人工智能等。一個完整的語音識別系統(tǒng)大致可分為語音特征提取，聲學模型與模式匹配，以及語言模型與語義理解三部分。語音識別系統(tǒng)的組成語音特征提取從語音信號中提取語音的特征，既可以獲得語音的本質特征,也起到數(shù)據(jù)壓縮的作用。輸入的模擬語音信號首先要進行預處理，包括預濾波、采樣和量化、加窗、端點檢測、預加重等。聲學模型聲學模型對應于語音到音節(jié)概率的計算。在識別時將輸入的語音特征同聲學模型（模式）進行匹配與比較，得到最佳的識別結果。目前采用的最廣泛的建模技術是隱馬爾科夫模型HMM建模和上下文相關建模。4.5筆交互技術筆式輸入具有連續(xù)性、使用筆的連續(xù)線條繪制可以產(chǎn)生字符、手勢或者圖形等特點。其優(yōu)點是便于攜帶，輸入帶寬信息量大，輸入延遲??；其缺點是翻譯困難，再現(xiàn)精度低。手寫識別技術是筆交互中的一種基本技術，目前已經(jīng)嵌入到各種設備中，得到廣泛應用。數(shù)字墨水技術聯(lián)機手寫識別聯(lián)機手寫文字的識別過程通常分為四個階段：預處理、特征抽取、特征匹配和判別分析脫機手寫識別脫機手寫識別比印刷體漢字識別、聯(lián)機手寫體識別都要困難。脫機手寫識別得到的描述則是點陣圖像，要得到筆段的點陣通常需要細化運算。細化會損失一些信息，并且不可能得到時間順序信息。脫機識別中，筆畫與筆畫之間經(jīng)常粘連，很難拆分，而且筆段經(jīng)過與另一筆段交叉分成兩段后，也難以分清是否應該連起來。數(shù)字墨水技術數(shù)字墨水在數(shù)學上是通過三階貝塞爾曲線來描述筆輸入的筆跡，它的記錄格式與圖像和文本格式都不同。這種存儲方式使得數(shù)字墨水文件很小，從而可以更有效地進行存儲。數(shù)字墨水的處理包括數(shù)字墨水的表示、壓縮和顯示，智能的墨水分析技術，墨水標記和注解技術，墨水的智能操作以及墨水存儲和搜索等一系列有關技術。數(shù)字墨水使用當前，微軟已實現(xiàn)了數(shù)字墨水技術對英文、德文、法文、韓文、日文、簡體和繁體中文等語言的支持。WindowsXPTabletPCEdition擁有強大而簡單的數(shù)字化墨水控件和API，方便軟件開發(fā)商將筆墨功能擴展到其現(xiàn)有和即將推出的軟件中，就如同集成目前的鍵盤和鼠標一樣簡單。界面設計內(nèi)容摘要界面設計原則理解用戶設計流程任務分析以用戶為中心的界面設計5.1界面設計原則命令行界面可以看作是第一代人機界面，其中人被看成操作員，機器只做出被動的反應，人用手操作鍵盤，輸入數(shù)據(jù)和命令信息，通過視覺通道獲取信息，界面輸出只能為靜態(tài)的文本字符。圖形界面可看作是第二代人機界面，是基于圖形方式的人機界面。由于引入了圖標、按鈕和滾動條技術，大大減少了鍵盤輸入，提高了交互效率。多通道用戶界面則進一步綜合采用視覺、語音、手勢等新的交互通道、設備和交互技術，使用戶利用多個通道以自然、并行、協(xié)作的方式進行人機對話，通過整合來自多個通道的、精確的或不精確的輸入來捕捉用戶的交互意圖，提高人機交互的自然性和高效性。圖形用戶界面的主要思想桌面隱喻桌面隱喻是指在用戶界面中用人們熟悉的桌面上的圖例清楚地表示計算機可以處理的能力。所見即所得在WYSIWYG交互界面中，其所顯示的用戶交互行為與應用程序最終產(chǎn)生的結果是一致的。直接操縱直接操縱是指可以把操作的對象、屬性、關系顯式地表示出來，用光筆、鼠標、觸摸屏或數(shù)據(jù)手套等指點設備直接從屏幕上獲取形象化命令與數(shù)據(jù)的過程。圖形用戶界面設計的一般原則界面要具有一致性常用操作要有快捷方式提供必要的錯誤處理功能提供信息反饋允許操作可逆設計良好的聯(lián)機幫助合理劃分并高效地使用顯示屏幕5.2理解用戶用戶的含義簡單的說，用戶是使用某種產(chǎn)品的人，其包含兩層含義：1）用戶是人類的一部分；2）用戶是產(chǎn)品的使用者。產(chǎn)品的設計只有以用戶為中心，才能得到更多用戶的青睞。衡量一個以用戶為中心的設計的好壞，關鍵點是強調產(chǎn)品的最終使用者與產(chǎn)品之間的交互質量，它包括三方面特性：產(chǎn)品在特定使用環(huán)境下為特定用戶用于特定用途時所具有的有效性（Effectiveness）、效率（Efficiency）和用戶主觀滿意度（Satisfaction）。延伸開來，還包括對特定用戶而言，產(chǎn)品的易學程度、對用戶的吸引程度、用戶在體驗產(chǎn)品前后時的整體心理感受等。用戶體驗用戶體驗（UserExperience，UX）通常是指用戶在使用產(chǎn)品或系統(tǒng)時的全面體驗和滿意度。用戶體驗主要有下列四個元素組成：品牌（Branding）使用性（Usability）功能性（Functionality）內(nèi)容（Content）用戶分類偶然型用戶：既沒有計算機應用領域的專業(yè)知識，也缺少計算機系統(tǒng)基本知識的用戶。生疏型用戶：他們更常使用計算機系統(tǒng)，因而對計算機的性能及操作使用，已經(jīng)有一定程度的理解和經(jīng)驗。但他們往往對新使用的計算機系統(tǒng)缺乏了解，不太熟悉，因此對新系統(tǒng)而言，他們?nèi)耘f是生疏用戶。熟練型用戶：這類用戶一般是專業(yè)技術人員，他們對需要計算機完成的工作任務有清楚地了解，對計算機系統(tǒng)也有相當多的知識和經(jīng)驗，并且能熟練地操作、使用。專家型用戶：對需要計算機完成的工作任務和計算機系統(tǒng)都很精通的，通常是計算機專業(yè)用戶，稱為專家型用戶。計算機和領域經(jīng)驗對易于學習和易于使用的影響5.3設計流程用戶的觀察和分析情境訪談（ContextualInterviews）走進用戶的現(xiàn)實環(huán)境，盡量了解你的用戶的工作方式、生活環(huán)境等情況。焦點小組（FocusGroups）組織一組用戶進行討論，讓你更了解用戶的理解、想法、態(tài)度和需求。單獨訪談（IndividualInterviews）一對一的用戶討論，讓你了解某個用戶是如何工作，使你知道用戶的感受、想要什么及其經(jīng)歷等。設計常用的素材分析方法是對象模型化，即將用戶分析的結果按照討論的對象進行分類整理，并且以各種圖示的方法描述其屬性、行為和關系。對象抽象模型可以逐步轉化為不同具體程度的用戶視圖。比較抽象的視圖有利于進行邏輯分析，稱為低真視圖（Low-fidelityPrototype）；比較具體的視圖更接近于人機界面的最終表達，稱為高真視圖（High-fidelityPrototype）。實施隨著產(chǎn)品進入實施階段，設計師對高真設計原型進行最后的調整，并且撰寫產(chǎn)品的設計風格標準（StyleGuide），產(chǎn)品各個部分風格的一致性由該標準保證。產(chǎn)品實施或投入市場后，面向用戶的設計并沒有結束，而是要進一步的搜集用戶的評價和建議，以利于下一代產(chǎn)品的開發(fā)和研制。5.4任務分析任務分析是交互設計至關重要的環(huán)節(jié)，在以用戶為中心的設計中，關心的是如何從用戶那里理解和獲取用戶的思維模式，進行充分、直觀的表達，并用于交互設計。描述用戶行為的工具有很多，目前經(jīng)常提到的是通用標識語言UML（UnifiedMarkupLanguage）。UML2.0共有10種圖示，分別為組合結構圖、用例圖、類圖、序列圖、對象圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖、活動圖、組件圖和部署圖，它們分別用以表現(xiàn)不同的視圖。在任務分析中使用UML工具，可以清晰地表達一個交互任務諸多方面的內(nèi)容，包括交互中的使用行為、交互順序、協(xié)作關系、工序約束等等。5.4.1使用行為分析使用行為分析就是要理解系統(tǒng)中每個參與者及其所需完成的任務，即分析系統(tǒng)所涉及的問題領域和系統(tǒng)運行的主要任務，分析使用該系統(tǒng)主要功能部分的是哪些人，誰將需要該系統(tǒng)的支持以完成其工作。使用行為分析一般使用用例圖描述，它從參與者的角度出發(fā)來描述一個系統(tǒng)的功能，主要目的是幫助開發(fā)團隊以一種可視化的方式理解系統(tǒng)的功能需求讀者請求服務用例圖書管理員處理借書、還書的用例系統(tǒng)管理員進行系統(tǒng)維護的用例5.4.2順序分析每個使用行為都是由若干步驟組成的，這些步驟可以使用順序圖進行描述。順序圖描述了完成一個任務的典型步驟；它可以按照交互任務發(fā)生的時間順序，把用例表達的需求轉化為進一步、更加正式層次的精細表達；用例常常被細化為一個或更多的順序圖。讀者借書時序圖5.4.3協(xié)助關系分析協(xié)作圖著重顯示了某個用戶行為中各個系統(tǒng)元素之間的關系，而不再重點強調各個步驟的時間順序。讀者借書協(xié)作圖5.4.4工序約束陳述用戶完成任務的步驟又被稱為工序，某些工序之間的順序是由一些邏輯關系的。工序約束陳述是工序分析的最直接的方法。本案例中可能存在如下工序約束：系統(tǒng)管理員必須先增加借閱者信息，讀者才能登陸。系統(tǒng)管理員必須先增加書籍信息，讀者才能查閱。讀者借閱信息生成后，圖書管理員圖書管理員才能去書庫取書。讀者必須先在系統(tǒng)中辦理借閱，才能取書。讀者必須先借書才能還書。5.4.5用戶任務一覽表當所有任務分析完畢，就可以用一覽表的形式描述系統(tǒng)中的所有用戶及其可能需要完成的所有任務。5.4.6任務金字塔任務金字塔描述了不同層次的任務之間的關系。任何一個任務都可能包括若干子任務，從而構成金字塔狀的結構