人機交互設計第一講初識人機交互延遲符全套可編輯PPT課件人機交互的概念感受人機交互目錄CONTENTS123人機交互研究內容交互（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3頁）人機交互是一門研究系統(tǒng)與用戶之間的交互關系的學問。系統(tǒng)可以是各種各樣的機器，也可以是計算機化的系統(tǒng)和軟件。人機交互是指人與計算機之間使用某種對話語言，以一定的交互方式，為完成確定任務的人與計算機之間的信息交換過程。301人機交互的概念4/en/index.asp02感受HCI502感受HCI02感受HCI02感受HCI02感受HCI用戶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。033.1人機交互研究內容多通道交互技術（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。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。033.1人機交互研究內容群件（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容。033.1人機交互研究內容移動界面設計（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。033.1人機交互研究內容人機交互的發(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。它經歷了幾個階段：033.2人機交互發(fā)展歷史基本交互階段計算機語言經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。033.2人機交互發(fā)展歷史圖形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”。033.2人機交互發(fā)展歷史語音交互階段與體感交互階段（1）第一階段：多通道交互階段。（2）第二階段：虛擬現(xiàn)實交互和增強現(xiàn)實交互階段。（3）第三階段：智能交互階段。（4）第四階段：情感計算階段。033.2人機交互發(fā)展歷史生活：指紋識別和人臉表情識別技術廣泛應用于人們日常生活的通信過程或者安全保護。033.3人機交互應用生活蘋果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技術，將在手寫設備上書寫時產生的有序軌跡信息轉化為漢字內碼；通過捷通華聲嵌入式語音合成技術，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。033.3人機交互應用工業(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。033.3人機交互應用教育科研大連海事大學的“船舶航行監(jiān)控虛擬仿真實驗項目”構建的三維場景，讓使用人員可以真實地參與和實現(xiàn)船舶操縱控制、航行監(jiān)控等。本項目既可供航海類學生與相關技術人員進行技能訓練，也為其他各界人士提供了一個了解航海的良好平臺。（2018年度國家虛擬仿真實驗教學項目）033.3人機交互應用教育教育領域是最有機會從人機交互中受益的，特別是基于人手的交互應用，如虛擬白板、虛擬實驗，以及方便課堂教學的其他應用。033.3人機交互應用軍事軍事戰(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。美國的SIMNET軍事訓練系統(tǒng)，大大減少軍費開支。033.3人機交互應用文化娛樂伴隨著觸控和體感這兩種比較流行的交互技術逐漸成熟，交互設備為用戶提供了更好的交互體驗。市面上出現(xiàn)不少基于視頻、聲音、陀螺傳感器、觸覺傳感器的產品，如日本老牌游戲公司任天堂生產的Wii手柄、微軟公司生產的體感游戲設備XboxKinect、索尼公司生產的PS4等。033.3人機交互應用體育人機交互在體育競賽、運動訓練、體育教學等方面有著廣泛的應用。精確的測量手段是研究體育運動的重要基礎。借助動作捕捉技術，我們可以獲取研究對象（包括人、動物和器械）的高精度、行分析，實時同步監(jiān)測，再針對不同的實驗目的進行精確的量化評估和分析，進而輔助體育運動的教學和科研工作。033.3人機交互應用醫(yī)療通過二維動畫或三維動畫展示人體內部各系統(tǒng)之間的關系；通過虛擬現(xiàn)實技術進行手術訓練；通過虛擬現(xiàn)實技術和視頻互動方式進行遠程會診、手術規(guī)劃及遠程協(xié)作等。033.3人機交互應用學習建議用戶為中心以產品驅動按項目管理規(guī)范再創(chuàng)新藝術與技術精細而實用至少做三版延時符謝謝觀看THEEND延遲符人機交互設計第2講交互設計理論基礎延遲符用戶感知認知過程交互設計方法目錄CONTENTS123用戶感知的基本概念感知是感覺與知覺的統(tǒng)稱，二者均屬于生命體認識世界的初級階段。感覺先于知覺發(fā)生，感覺反映的是身體感官單獨對事物的不同屬性的認識。知覺則指生命體針對一個對象有了多種感覺后，所得出的更為全面的認識和判斷，進而產生相應的心理反應和生理反應。人類感知的四個層次：感覺、知覺、思維、想象。用戶感知概念的提出基于在服務過程中對人際接觸、用戶滿意度等各項因素的重視。

011．圖形用戶界面基于視覺感知的圖形用戶界面（GUI，GraphicUserInterface），其設計原則就是要符合人眼的生理結構，遵循人的觀看習慣。該原則在雜志平面設計、戶外廣告設計、網頁設計、UI設計等方面是通用的。01五種可感知的用戶界面人眼對視覺信息的采集，以及大腦對數(shù)據的處理有以下三個特征。（1）人眼會對相似的視覺信息進行分類。（2）人眼對視覺信息的系統(tǒng)性和完整性有偏好。（3）人眼對重復出現(xiàn)的視覺元素非常敏感。01五種可感知的用戶界面人眼對視覺信息的采集，以及大腦對數(shù)據的處理有以下三個特征。（1）人眼會對相似的視覺信息進行分類。（2）人眼對視覺信息的系統(tǒng)性和完整性有偏好。（3）人眼對重復出現(xiàn)的視覺元素非常敏感。01五種可感知的用戶界面2．觸控感知用戶界面（TUITouchScreenUserInterface）觸摸屏幕本質上是一種將視覺和觸覺結合后形成的用戶界面，即觸控感知用戶界面（TSUI，TouchScreenUserInterface）。它的交互首先依賴視線定位，其次依賴觸摸屏幕，因此不可將其與基于視覺感知的圖形用戶界面割裂開來。目前，觸控感知技術已被廣泛應用于智能手機、平板電腦、智能電視、智能鎖等設備中。01五種可感知的用戶界面3．實體交互用戶界面（TUITangibleUserInterface）實體交互用戶界面（TUI，TangibleUserInterface）是指用戶通過物理環(huán)境（含實體）與數(shù)字信息發(fā)生交互行為的界面。在這種界面中，用戶可以通過數(shù)字信息操控其他實體，讓其發(fā)生物理特性的改變，如位移、形變等。01五種可感知的用戶界面3．實體交互用戶界面（TUITangibleUserInterface）實體交互用戶界面（TUI，TangibleUserInterface）是指用戶通過物理環(huán)境（含實體）與數(shù)字信息發(fā)生交互行為的界面。在這種界面中，用戶可以通過數(shù)字信息操控其他實體，讓其發(fā)生物理特性的改變，如位移、形變等。01五種可感知的用戶界面4．自然語言交互用戶界面自然語言交互用戶界面（NLUI，NaturalLanguageUserInterface）是一種基于自然語言觸發(fā)計算機命令的特殊界面。使用這種界面比使用特定的輸入工具（如鼠標、鍵盤等）或自然手勢更容易掌握，用戶無須進行特殊的培訓即可操作。01五種可感知的用戶界面5．自然用戶界面自然用戶界面（NUI，NaturalUserInterface）的預期，自然用戶界面是用戶界面的進化方向。約書亞·布雷克（JoshuaBlake）列出了四個用于設計自然用戶界面的指導原則：（1）迅速上手。（2）漸進式學習。（3）直觀的交互。（4）降低認知負荷。01五種可感知的用戶界面注意與疲勞認知的初級階段就是“注意”，“注意”是一種心理活動，是指對某個對象的指向。為引起用戶“注意”，在視覺設計方面，通常會用到醒目的、辨識度高的文字、圖像、符號；在聽覺設計方面，通常會用到高分貝的、高頻重復的聲音符號。

認知過程02注意與疲勞疲勞是注意力分散的原因之一，它在視覺、聽覺設計中主要表現(xiàn)在兩方面。其一是視聽心理疲勞；當刺激行為以相同的方式、強度、頻率反復呈現(xiàn)時，人對審美對象的興奮度就會減弱，產生厭倦和麻木。其二是視聽生理疲勞；當過分的高純度顏色大面積出現(xiàn)，或者高分貝的聲音長時間響起時，會讓視網膜和耳膜感到強烈的刺激而產生視覺和聽覺倦怠。疲勞的表現(xiàn)：注意的失調感覺方面的失調動覺方面的紊亂意志衰退

認知過程02記憶與遺忘認知的第二個階段是“記憶”。記憶有四個階段：①識記，即對認知對象通過感官輸入大腦進行編碼的過程；②保持，即對認知對象編碼進行進一步的加工整理，使其有序地組織好結構，以便用戶長時間儲存信息；③再認，即對過去識記過的對象再次呈現(xiàn)在眼前時能夠確認和辨別的過程；④回憶，即對過去識記過的對象在未能呈現(xiàn)的情況下在大腦中進行重現(xiàn)的過程。

認知過程02遺忘是對識記過的對象無法再認或錯誤再認，或者錯誤再現(xiàn)的現(xiàn)象。遺忘是一種不可避免的現(xiàn)象，在交互設計中，降低遺忘率的設計原則包括三個方面：其一，簡化任務執(zhí)行步驟；其二，菜單、圖標的外觀設計和布局保持一致性；其三，通過顏色分區(qū)幫助用戶記憶。

認知過程02感知與思維感覺與知覺均反映事物的外部現(xiàn)象；知覺來源于感覺，比感覺更加抽象。人依靠各感官孤立地認識事物的某個屬性，這便是感覺

；人的大腦將事物的若干屬性進行綜合處理，并能夠反映在人的感性行為上，這便是知覺。

認知過程02感知與思維圖像匹配與視錯覺

認知過程02感知與思維圖像匹配與視錯覺

認知過程02感知與思維邏輯思維和形象思維心理漫畫描述左右腦的聯(lián)系和分工認知過程0203交互設計方法延時文字01：以用戶為中心的設計02：以活動為中心的設計03：有遠見的設計04：系統(tǒng)設計以用戶為中心的設計（UCD）意味著設計師必須了解用戶需求并用于指導設計，其核心理念是：用戶最清楚他們需要什么樣的產品或服務。3.1以用戶為中心的設計3.1以用戶為中心的設計..Gould、Boies和Lewis于1991年提出了以用戶為中心設計的四個重要原則。及早以用戶為中心：設計人員應當在設計過程的早期就致力于了解用戶的需要。綜合設計：設計的所有方面應當齊頭并進發(fā)展，而不是順次發(fā)展，使產品的內部設計與用戶界面的需要始終保持一致。及早并持續(xù)性地進行測試：當前對軟件測試的唯一可行的方法是根據經驗總結出的方法，即若實際用戶認為設計是可行的，它就是可行的。通過在開發(fā)的全過程引入可用性測試，可以使用戶有機會在產品推出之前就設計提供反饋意見。反復式設計：大問題往往會掩蓋小問題的存在。設計人員和開發(fā)人員應當在整個測試過程中反復對設計進行修改。493.1以用戶為中心的設計.以用戶為中心的設計方法有很多種，包括：卡片分類情境訪談焦點小組啟發(fā)式評估單獨訪談平行設計虛擬用戶角色模型制作原型問卷調查任務分析可用性測試用例法內容優(yōu)化501.卡片分類（CardSorting）卡片分類用于觀察和參考用戶如何理解指定內容和組織信息。開放式分類法——不提供預先規(guī)定的標簽，由用戶判斷卡片信息并自定義標簽歸類。閉合式分類法——有預先規(guī)定的標簽，用戶只需把卡片上的信息歸類到這些標簽下。3.1以用戶為中心的設計2.情境訪談(ContextualInterviews)情境訪談指在某個研究主題范疇內，研究員在用戶的環(huán)境中而不在實驗室中觀察和聆聽用戶，了解其生活、工作方式等。情境訪談更自然，因此采集到的信息也更加真實可信。。一項情境訪談一般包含以下三個部分內容：項目介紹。實地訪談。總結訪談。3.1以用戶為中心的設計3.焦點小組(FocusGroups)焦點小組訪談常用于確定公眾對于某產品的觀點，以達到增加開發(fā)或推廣或銷售的目的。焦點小組具有群體動力，自由開放，定性數(shù)據和適合探索目的等特征。籌劃一次焦點小組訪談涉及的準備工作如下。（1）項目計劃。（2）焦點小組數(shù)量的確定。（3）受訪者的選擇。（4）訪談環(huán)境的選擇。（5）研究員責任的確定。3.1以用戶為中心的設計4.啟發(fā)式評估(HeuristicEvaluation)啟發(fā)式評估法就是讓一些行內專家使用一套簡單、通用、有啟發(fā)性的可用性原則來對產品進行的可用性評估，也被稱之為經驗性評估。啟發(fā)式評估通常直面產品，可用于產品原型設計、產品測試、產品發(fā)布三個階段。3.1以用戶為中心的設計5.單獨訪談（IndividualInterviews）調研員單獨與用戶進行一對一的訪談活動，了解某個用戶是如何工作、生活，得知他的感受和個人經歷，具有保密性強、訪談形式靈活、調查結果準確、問卷回收率高等優(yōu)點。根據訪談內容的不同，又可分為標準化訪談和非標準化訪談。3.1以用戶為中心的設計6.平行設計（ParallelDesign）對同一項產品主題進行分開獨立設計。目的是讓同一或不同用戶對獨立的設計進行使用并反饋出信息，在綜合評估產品的優(yōu)劣勢，量化成得分，最終選擇最佳設計方案。3.1以用戶為中心的設計7.虛構用戶角色模型（Personas）

根據大量真實的用戶需求，虛構一個角色來代表大部分用戶的典型性和普遍性特征，以此方式建立的產品設計的解決方案被稱為虛構用戶角色模型。3.1以用戶為中心的設計8.制作原型研究員獲得用戶的基本需求后，快速構建一個小規(guī)模的原型。3.1以用戶為中心的設計9.問卷調查（Surveys）問卷是指為統(tǒng)計和調查所用的，以設問的方式表述的表格或選項列表，通過這種控制式測量對所針對課題中的一些數(shù)據進行量化，以支撐課題的論點。3.1以用戶為中心的設計10.任務分析任務分析指是對用戶使用產品過程中，為了達成目標所采取步驟、行為的圖文描繪。3.1以用戶為中心的設計11.可用性測試可用性測試是一項通過用戶的使用來評估產品的技術，由于它反映了用戶的真實使用經驗，所以可以視為一種不可或缺的可用性檢驗過程。3.1以用戶為中心的設計12.用例法用例法主要描述用戶、需求、系統(tǒng)功能單元之間的關系，如在不同條件下系統(tǒng)對參與者的請求進行響應等。用例法可通過系統(tǒng)功能模型圖來體現(xiàn)，我們也將這類圖稱為用例圖。3.1以用戶為中心的設計13.內容優(yōu)化內容優(yōu)化指對產品內容進行梳理、修改、優(yōu)化，讓用戶更清晰地了解產品內容。具體到執(zhí)行手段上，需要先清除一切感知障礙，然后在界面、功能的設計上，以及在價值的體現(xiàn)上提升說服力和吸引力。3.1以用戶為中心的設計活動泛指人在自然環(huán)境、社會環(huán)境、虛擬環(huán)境、社會群體中所實施的交互過程，廣義上包含了交互過程中人的行為、使用的工具、面向的對象、所在的環(huán)境等。活動從低到高有三個層級：操作、行動、活動。3.2以活動為中心的設計以活動為中心的設計（ACD）:不是把“人”作為圍繞的中心，而是把用戶要做的“事”，或者說“活動”作為重點關注的對象。以活動為中心的設計使設計人員能夠集中精力處理事情本身而不是更遙遠的目標，因此它更適合于輔助的設計項目。有遠見的設計有遠見的思維可以超越時間維度，讓我們“看到”過去和未來。要具備遠見思維，設計師必須首先學會站在歷史中從多個學科角度去看當下的問題，并具備按時間節(jié)點量化研討課題的各項指標，進行統(tǒng)計和分析，才可能發(fā)現(xiàn)所關注焦點變遷的“軌跡”，提煉所關注的課題的發(fā)展“模式”，方能預見該課題未來的發(fā)展方向。在這種思路指導下所誕生的產品才是有前瞻性的設計。案例：蘋果公司的成功3.3有遠見的設計系統(tǒng)設計方法是按照客觀事物本身的系統(tǒng)性，把對象放在系統(tǒng)的形式中加以考察的一種方法。即，從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，從整體與要素之間、整體與外部環(huán)境的相互聯(lián)系、相互制約、相互作用的關系中綜合地、精確地考察對象，揭示系統(tǒng)性質和運動規(guī)律，從而達到最佳處理問題的一種方法。3.4系統(tǒng)設計方法3.5概念模型延時文字01：概念模型定義02：分類概念模型：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。概念模型用于對現(xiàn)實世界中的對象進行描述、抽象、提煉、歸類，并呈現(xiàn)為文字、流程圖、邏輯圖、關系圖等形式。概念模型是連接現(xiàn)實世界和信息世界的紐帶，是現(xiàn)實世界到信息世界的第一層抽象形態(tài)，是用戶與設計人員之間進行交流的語言。05概念模型概念模型分類

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：層次模型網狀模型關系模型（1）層次模型：層次模型是典型的樹形結構，比較簡單、自然、直觀，易于理解，尤其是在一對多的父子關系的描述上非常具有優(yōu)勢。概念模型分類（2）網狀模型網狀模型則允許一個子節(jié)點可以有多個父節(jié)點，它可以克服層次模型的弊端，更加趨近于現(xiàn)實世界的實體的關聯(lián)模式。概念模型分類（3）關系模型關系模型中無論是實體還是實體間的聯(lián)系均由單一的結構類型——關系來表示。關系模型是靜態(tài)、穩(wěn)定的，而關系是動態(tài)、變化的，關系模型中關系是它的值。概念模型分類3.6用戶模型設計思維延時文字用戶模型：用戶模型是研究用戶的系統(tǒng)化方法。它是產品經理、交互設計師了解用戶目標和需求、與開發(fā)團隊及相關人交流、避免設計陷阱的重要工具。由用戶模型所指導的軟件產品開發(fā)過程、方法以及公司的運作方式都發(fā)生了很大改變——以快速迭代、快速試錯的方法取代了傳統(tǒng)的瀑布模型。3.6用戶模型設計思維用戶模型兩種方法：①基于訪談和觀察進行詳細、嚴謹?shù)赜脩粞芯俊獦嫿ㄓ脩裟Ｐ汀＂谠谌狈r間、資源不能做對用戶的訪談和觀察時，基于專家研究、市場調研所得出的統(tǒng)計數(shù)據的用戶研究——構建臨時用戶模型。3.6用戶模型設計思維用戶模型的優(yōu)勢如下：（1）高效、準確、實時。（2）在分析用戶數(shù)據的過程中，應努力發(fā)現(xiàn)更多潛藏的有價值的數(shù)據。（3）覆蓋用戶生命周期。3.6用戶模型設計思維3.7原型設計延時文字原型：原型是在產品正式面市之前的框架設計，將產品的模塊、元素、人機交互的形式，以最節(jié)約成本的方式進行展示。原型設計通常處于軟件開發(fā)的初始階段，是根據用戶需求為軟件創(chuàng)建用于測試的版本。3.7原型設計原型類型從層級劃分為低、中、高保真原型。3.7原型設計思考題：（1）人機交互過程中人們經常利用的感知有哪幾種？每種感知有什么特點？（2）人的認知過程分為哪幾類？（3）什么是原型？原型設計的步驟有哪些？（4）什么是概念模型？概念模型的構建有哪三類？請舉例說明。（5）常見的交互設計方法有哪些？請舉例說明。延時符謝謝觀看THEEND延遲符人機交互設計第三講交互設備延遲符交互設備01.交互接口設備發(fā)展02.交互設備分類視覺設備；聽覺設備；力覺、觸覺設備；跟蹤設備；03.研究熱點立體顯示；體感跟蹤；聲音識別；投影類顯示……可供人機交互使用的設備主要分為以下幾個方面：根據人的認知通道方式，將獲取信息的途徑分為視覺，聽覺、觸覺（力覺）及其他跟蹤設備。84交互設備1.1人體的視覺特性——立體視覺視覺是人類感知客觀世界的最主要的途徑。研究表明，人類獲取的信息中有83%來自視覺。顯示技術作為視覺信息呈現(xiàn)的重要技術手段，是“信息獲取、處理、傳輸、存儲和顯示”產業(yè)鏈條中的關鍵環(huán)節(jié)，對滿足人類的視覺需求具有極其重要的意義。8501視覺特性與視場幾個概念1：立體視覺人為什么要長兩只眼睛？86僅從單幅場景圖像無法獲知物體的深度信息兩眼大約有6.5cm的瞳距，對同一場景，兩眼得到的圖像略有差別，大腦對這兩幅圖像中的細節(jié)進行解釋使你有距離和深度的感覺只要使雙眼各自看到恰當?shù)膱D像，就能使人產生立體的感覺。立體顯示的原理就是通過體視設備使左右兩眼看到兩幅圖像。兩幅圖象之間存在的水平位差在人眼中形成視差，使得原本在二維平面上的圖像被重構成一虛擬的立體空間。1.1人體的視覺特性——立體視覺立體視覺（StereoVision）是指人通過雙眼觀察景物并能分辨物體距離和形態(tài)的感覺。立體視覺是計算機視覺領域的一個重要課題，它能夠幫助我們重構場景的三維信息。視差:空間內的某一點，分別在兩眼的圖像中投影生成兩個像點，這兩個像點在圖像中橫坐標值的差值就是視差，8701視覺特性與視場16:59S.88我們只是根據場景中的光照變化、物體遮擋、陰影以及經驗等渠道來感覺那些場景的立體效果。16:59S.89立體視覺可以推算出深度z的計算公式：z=D*S/(xl-xr)視差：真實空間的某一點，分別投影生成兩幅圖像中兩個位置不同的像點，這相互對應的兩個像點在圖像中位置上的差值就是視差。16:59S.90主動系統(tǒng)顯示原理標準布局：利用紅外信號傳送同步信號，用于控制液晶眼鏡的開關。16:59S.92幾個概念2：視場眼睛的視場約為水平±100o，垂直±60o，而水平的雙目重疊視場120o目前的實際全景顯示設備可能產生水平±100o，垂直±30o視場，這已經有強的沉浸感了。2.1視覺交互設備的分類在視覺交互設備中，根據元器件的不同，可以將其分為陰極射線管（CRT，CathodeRayTube）顯示器、液晶顯示器（LCD，LiquidCrystalDisplay）、等離子顯示器（PDP，PlasmaDisplayPanel）、發(fā)光二極管（LED，LightEmittingDiode）顯示器和虛擬視網膜顯示設備9302視覺交互設備與相關技術2.1視覺交互設備的分類1．陰極射線管顯示器9402視覺交互設備與相關技術16:59S.95發(fā)光二極管顯示器（LED）16:59S.96虛擬現(xiàn)實VRD顯示原理（VirtualRealityDisplay）VCD直接把調制的光線投射在人眼的視網膜上，產生光柵化的圖像。16:59S.97VRD顯示特點很小很輕的眼鏡大于120o的大視場很低的功率消耗具有看穿的顯示方式16:59S.98視覺顯示表面陰極射線管（CRT）液晶顯示器（LCD）等離子顯示器（PDP）發(fā)光二極管顯示器（LED）VRD類顯示器投影類顯示三維顯示16:59S.99投影類顯示司空見慣的投影儀投影在投影幕上、墻上或者任何地方16:59S.100能夠讓任何表面或物體變成交互式顯示屏幕，辨識操作者的手勢動作。16:59S.101視覺顯示表面陰極射線管（CRT）液晶顯示器（LCD）等離子顯示器（PDP）發(fā)光二極管顯示器（LED）VRD類顯示器投影類顯示三維顯示16:59S.102三維顯器Felix3D16:59S.103幾種典型的虛擬現(xiàn)實立體顯示設備頭盔式立體顯示器HMD（頭盔顯示器Head-MountedDisplay);可看穿的HMD雙目全方位監(jiān)視器BOOM立體眼鏡式立體顯示器環(huán)屏或球屏立體顯示設備洞穴式立體顯示（CAVE）自動立體顯示器16:59S.104HMD16:59HMD

16:59可看穿的頭盔顯示器在看穿的頭盔顯示中，虛擬圖像投射在觀察者眼前的半反光半透明的光學玻璃上。于是在看到計算機生成的虛擬圖形的同時，也看到真實場景。BAE為“鷹獅”提供綜合頭盔顯示器系統(tǒng)Sony公司的LDI-100頭盔顯示器，重量120g，提供可看穿的顯示16:59S.107FakespaceFS2

(dualCRT,1280x1024)

16:59S.108FakespacePinch

(dualCRT,1280x1024)

16:59S.109BOOM顯示器BOOM已不常用力圖克服頭戴式頭盔的幾個缺點：1.有重量，頭戴不適2.跟蹤延遲3.分辨率低即將推出的游戲頭盔：OculusRift2013年CES中展出了一款名為OculusRift的頭戴式娛樂終端16:59S.110OculusRift&VR極寬的視角對角線110度、水平視角90度不會有在黑暗中看小屏幕的感覺。這是真正沉浸式體驗的保證。低延遲使用高精度、輕量級的屏幕，使得游戲畫面能夠最大程度跟上頭部的擺動。價格實惠希望更多的滿足各位游戲迷16:59S.112幾種典型的虛擬現(xiàn)實立體顯示設備頭盔式立體顯示器立體眼鏡式立體顯示器環(huán)屏或球屏立體顯示設備洞穴式立體顯示（CAVE）自動立體顯示器16:59S.113立體眼鏡式立體顯示顯示設備提供左右眼交替的立體顯示對；通過佩帶立體眼鏡使雙目分別觀看左右圖像，從而產生立體視覺。16:59S.114立體眼鏡式立體顯示分類按照眼鏡原理分類主動系統(tǒng)（有源系統(tǒng)）。通過場順序眼鏡（液晶光閥眼鏡）使雙眼分時觀看左右圖像；被動系統(tǒng)（無源系統(tǒng)），使用紅綠眼鏡、偏振眼鏡等使雙眼分別觀看不同的左右圖像。16:59S.115被動系統(tǒng)戴紅綠眼鏡看黑白立體影像兩臺放映機，其一透過紅濾鏡放映紅色影像，另一透過綠濾鏡放映綠色影像。這兩影像同時在銀幕上相疊。觀眾戴上以一紅一綠的玻璃紙為鏡片的眼鏡。16:59S.11616:59S.117被動系統(tǒng)佩戴偏振眼鏡偏振光16:59S.118被動系統(tǒng)兩臺投影機，各套上一個偏振片，把兩個偏振光的影像同時放映在金屬銀幕上(金屬的反射不會改變偏振光向)，兩個偏振光的振動方向互成直角。觀眾也戴上偏振片造成的眼鏡。左眼的鏡片只許左方攝影機的影像通過，而右眼的鏡片只許右方攝影機的影像通過，于是就產生立體感覺。16:59S.119幾種典型的虛擬現(xiàn)實立體顯示設備頭盔式立體顯示器立體眼鏡式立體顯示器環(huán)屏或球屏立體顯示設備洞穴式立體顯示（CAVE）自動立體顯示器16:59S.120環(huán)屏立體顯示設備核心技術——邊緣融合16:59S.121重疊區(qū)域需要進行融合色彩上的平衡幾何矯正幾何矯正16:59S.122非線性失真校正16:59S.123無幾何矯正時的柱幕投影效果，重合區(qū)形狀不重合非線性失真校正16:59S.124帶幾何矯正時的柱幕投影效果，重合區(qū)形狀重合16:59S.125幾種典型的虛擬現(xiàn)實立體顯示設備頭盔式立體顯示器立體眼鏡式立體顯示器環(huán)屏或球屏立體顯示設備洞穴式立體顯示（CAVE）自動立體顯示器16:59S.126洞穴式立體顯示（CAVE）16:59S.127洞穴式立體顯示（CAVE）第一個CAVE為1991年由美國Illinois大學EVL實驗室研制；至少具有三個顯示表面，它們彼此相連構成房間；允許多人共享一個虛擬環(huán)境，立體視圖受控于一位觀察者的視點位置和視線方向。16:59S.128幾種典型的虛擬現(xiàn)實立體顯示設備頭盔式立體顯示器立體眼鏡式立體顯示器環(huán)屏或球屏立體顯示設備洞穴式立體顯示（CAVE）自動立體顯示器（裸眼3D）16:59S.129自動立體顯示（裸眼3D）自動立體顯示不要求輔助的觀看設備（如場順序或偏振眼鏡），不給用戶附加慣性約束自動分光立體顯示(AutostereoscopicDisplays)-------又稱為光柵3D顯示集成成像3D顯示(IntegralImaging3DDisplay)體三維顯示(Volumetric3DDisplay)全息術(Hologram)其他16:59S.130自動分光立體顯示---透鏡顯示面一個透鏡面是圓柱透鏡的陣列，它可以產生左右眼觀看的圖像，并可以將這兩副不同的二維圖像導向不同的觀看子區(qū)域。當觀察者的頭在正確的位置時，每只眼就在不同的觀看區(qū)，看到不同的圖像，得到雙目視差。16:59S.131自動分光立體顯示---視差檔板顯示視差檔板是放在顯示前方的垂直平板，它對每只眼都阻檔了屏幕的一部分。視差檔板的作用類似透鏡面。差別在于它是用檔板檔住部分顯示，而不是用透鏡導引屏幕圖像。屏幕顯示兩個圖像，每個分成垂直條。屏幕上顯示的條交替為左右眼圖像。每只眼只看到它的條。自動分光立體顯示(光柵3D顯示)已開始應用到手機、電腦、電視等產品上。16:59/articles/107717.htm集成成像3D顯示記錄階段將記錄介質置于微透鏡板的焦平面上,每個微透鏡單元從不同的方向記錄物體空間的部分信息再現(xiàn)階段將記錄介質置于具有相同參數(shù)的微透鏡陣列的焦平面上,用散射光照射,由光線可逆原理就可在微透鏡板另一側觀看到再現(xiàn)物體空間場景16:59S.133記錄過程再現(xiàn)過程16:59S.134自動立體顯示（裸眼3D）自動立體顯示不要求輔助的觀看設備（如場順序或偏振眼鏡），不給用戶附加慣性約束自動分光立體顯示(AutostereoscopicDisplays)-------又稱為光柵3D顯示集成成像3D顯示(IntegralImaging3DDisplay)體三維顯示(Volumetric3DDisplay)全息術(Hologram)其他16:59S.135體三維顯示體三維顯示掃描體顯示(Swept-VolumeDisplay)高速旋轉的屏幕，二維圖像堆積形成立體印象Felix3D、Perspecta固態(tài)體顯示(Solid-VolumeDisplay)solidFELIX：一整塊立方體水晶作為顯示介質

DepthCube系統(tǒng)：層疊液晶屏幕方式來實現(xiàn)三維體顯示16:59S.136體三維顯示---掃描體顯示Felix3D原理16:59S.137體三維顯示---掃描體顯示Perspecta原理16:59S.138體三維顯示---固態(tài)體顯示DepthCube系統(tǒng)原理16:59S.139自動立體顯示（裸眼3D）自動立體顯示不要求輔助的觀看設備（如場順序或偏振眼鏡），不給用戶附加慣性約束自動分光立體顯示(AutostereoscopicDisplays)----又稱為光柵3D顯示集成成像3D顯示(IntegralImaging3DDisplay)體三維顯示(Volumetric3DDisplay)全息術(Hologram)其他16:59S.140自動立體顯示---全息攝影16:59S.141←世界上首次使用全息投影的演唱會2010年3月9號晚間世嘉公司舉辦了一場名為“初音未來的感謝祭”“初音之日”（Miku'sDay）的初音未來全息投影演唱會四種裸眼3D技術的比較自動分光3D顯示（光柵3D顯示）：技術最成熟，正推向市場，但技術仍需進步。集成成像3D顯示：技術較成熟，研發(fā)階段，極具競爭力。體3D顯示：機械復雜，3D圖形質量欠佳，發(fā)展受限。全息3D顯示：技術不成熟，研究階段，3D顯示的終極目標。16:59S.142其他一些體三維顯示技術Cube顯示器投影式三維顯示iTouch變成三維顯示器16:59S.143交互設備分類延遲符語音交互設備與相關技術0316:59S.1453.1耳朵的定位功能雙耳效應：人的兩只耳朵對同一聲源的直達聲具有時間差（0.44~0.5）微妙，而人耳可以根據這些微小的差別判斷聲音的方向，確定聲源的位置，但只能局限于確定前方水平方向的聲源，不能解決三維空音聲源的定位耳廓效應：人的耳廓對聲波的反射以及對空間聲源的定位有重要的定向作用。借此效應，可以判斷聲源的三維位置人耳的頻率濾波效應：人耳的聲音定位機制與聲音頻率有關，對20~200赫的低音靠相位差定位，對300~4000赫的中音靠音強差定位，對高音則依靠聲音差定位頭部相關傳輸函數(shù)：人的聽覺系統(tǒng)對不同方位的聲音產生不同的頻譜，而這一頻譜特性可由頭部相關傳遞函數(shù)HRTF來描述1．常規(guī)語音的特性語音，即語言的物質外殼，是語言的外部形式，是記錄人的思維活動的最直接的符號體系。語音指人的發(fā)聲器官發(fā)出的具有一定社會意義的聲音。語音的三要素包括音量、音調和音色。語音最明顯的兩個特性是時變性和非平穩(wěn)性。1463.2語音交互設備2．虛擬環(huán)繞聲技術:環(huán)繞立體聲

—杜比（Dolby）環(huán)繞聲系統(tǒng)虛擬環(huán)繞聲技術：將多聲道信號經過處理后，在兩組平行放置的音箱中進行播放，從而讓用戶感覺到環(huán)繞聲效果。虛擬環(huán)繞聲技術最典型的應用就是杜比（Dolby）環(huán)繞聲系統(tǒng)1473.2語音交互設備四聲道環(huán)繞立體聲3.語音交互技術語音交互技術的核心技術包括語音識別技術、語音合成技術和語義理解技術。148圖12語音識別聽覺交互設備市場應用033.語音交互技術（1）語音識別技術。①語音識別技術的發(fā)展與應用。②語音識別技術的基本原理。149聽覺交互設備市場應用03語音交互技術（2）語音合成技術。語音合成技術是指通過智能設備產生人造語音的技術，語音合成技術的關鍵部件是TTS語音引擎。語音合成技術按照語音學規(guī)則、語義學規(guī)則、詞匯規(guī)則及相關方法，保證語音的合成效果能夠滿足清晰度和自然度的要求。150聽覺交互設備市場應用033.語音交互技術（3）語義理解技術。符號是語言的載體，只有被賦予含義的符號才具有實際意義，這時的語言就蘊含了信息，而語言的含義就是語義。語義理解技術是將自然語言文本轉換為用戶的意圖，使機器理解用戶的需求。151聽覺交互設備市場應用034．幾種典型的語音交互設備152聽覺交互設備市場應用03亞馬遜推出的智能音箱Alexa4．幾種典型的語音交互設備153聽覺交互設備市場應用031．觸覺交互設備的分類根據觸覺交互信息進行分類，觸覺交互設備可以分為觸覺再現(xiàn)設備和力覺再現(xiàn)設備。154觸覺交互設備與相關技術041．觸覺交互設備的分類155觸覺交互設備與相關技術04接吻機器人2012年2月新家坡國立大學研制1．觸覺交互設備的分類156觸覺交互設備與相關技術04S.156各種不同類型的抓取動作從左到右，按照力量大小和靈巧程度排列16:59S.157安裝在手上的力反饋設備16:59S.158觸覺/力覺顯示器舉例力覺顯示器力反饋鼠標FEELitMouse力反饋手柄力反饋手臂安裝在人身體上的力反饋設備觸覺顯示器液壓氣動手阻抗控制振動16:59S.159力覺交互設備力反饋鼠標FEELitMouse：當仿真碰撞時，它給人手施加反饋力。16:59力反饋手柄ImpulseEngine2000：它在兩個自由度跟蹤運動，增加力反饋。通過調節(jié)剛度、頻度、幅度的變化可以仿真表面、紋理、彈性、液體、重力場、彈跳的球、生物材料以及其他物理感覺。16:59S.161力反饋手臂力反饋設備16:59S.162安裝在人身體上的力反饋設備力反饋操縱手臂16:59SensoVR數(shù)據手套安裝在人身體上的力反饋設備美國西北大學研發(fā)的TPad觸覺再現(xiàn)設備16:59安裝在人身體上的力反饋設備應用觸覺交互技術的3D屏幕16:59探針式接觸反饋還可通過聲音線圈的振動來模擬觸覺輕型的形狀記憶合金（SMM）驅動器探針陣列式的振動觸覺反饋設備微軟在觸覺方面的嘗試16:592．觸覺交互設備的應用（1）醫(yī)學領域。（2）軍事領域。（3）教育領域。（4）娛樂領域和生活領域。167觸覺交互設備與相關技術04S.1675.1機械式傳感器1．跟蹤球跟蹤球是一種裝有傳感器的球體裝置，用于測量用戶的手施加在彈性元件上的力和力矩，從而控制虛擬物體的運動速度和角速度。168跟蹤交互設備與相關技術05S.1685.2數(shù)據手套數(shù)據手套基于彎曲傳感器技術，能夠精確地識別與測量手指的運動。利用數(shù)據手套，用戶可以在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中實現(xiàn)抓取、指壓等經典動作的模擬。169跟蹤交互設備與相關技術05S.1695.2數(shù)據手套170跟蹤交互設備與相關技術05S.1705.3交互設備中常用的傳感器1．磁場傳感器磁場傳感器是可以將各種磁場及其變化的量轉變成電信號輸出的裝置。171跟蹤交互設備與相關技術05S.1715.3交互設備中常用的傳感器2．超聲波傳感器超聲波傳感器是將超聲波信號轉換成其他能量信號（通常是電信號）的傳感器。172跟蹤交互設備與相關技術05S.1725.3交互設備中常用的傳感器3．光學傳感器光學傳感器是依據光學原理進行測量的，它有許多優(yōu)點，如能夠實現(xiàn)無接觸且無破壞的測量，抗干擾性強，傳輸速率快，可遠程遙控等。173跟蹤交互設備與相關技術05S.1735.3交互設備中常用的傳感器4．慣性傳感器慣性傳感器主要用于測量加速度、傾斜角度、沖擊力、振動頻率、旋轉角度等參數(shù)。174跟蹤交互設備與相關技術05S.1745.4體感游戲應用案例1．索尼公司的EyeToyEyeToy是索尼公司于2004年4月28日為PS2游戲主機推出的動作感應控制裝置。175跟蹤交互設備與相關技術05S.17516:59