人机交互知识 理论篇1

什么是eTable技术 。

      eTable 作为新一代的人机交互产品，具有良好的人机交互界面，可以提供良好的人机交互环境，在欧美已经逐渐应用于日常生活中，可以通过etable进行网上购物，进行游戏比拼等，是一个集成了各种感应组件的，类似于多功能桌面的装置，其操作方法类似于触屏电脑，简单方便。该款产品主要采用触屏设计。同时，eTable是一种多功能电脑桌， 集时尚、实用、经济于一“桌”，无论是居家卧室，还是出差旅途，都可以提供一个舒适、惬意的网上时光，部件有：多角度调节桌面、2个风扇、1个USB插口、1个活动USB插头、鼠标垫、桌腿可调节长度。

人机交互技术在各个领域的

应用.

（1）工作事故，健康与安全：包括事故与安全；事故调查；事故改造；健康与安全；健康人机工程；危险分析；健康与安全课题；健康与安全规则的应用；工业工作压力；机器防护；安全文化与安全管理；安全文化评价与改进；警示与提醒技术；安全概率分析；

（2）人体工作行为：解剖学和人体测量解剖学；人体测量；人体测量和工作空间设计；生物力学；残疾人设计；姿势和生物力学负荷研究；工作中的滑倒、差错研究；背部疼痛；听觉障碍研究；

（3）认知工效学和复杂任务：认知技能和决策研究；法律人机工程；团队工作；过程研究；

（4）计算机软件人机工程：软件设计；软件发展；软件人机工程；执行和可用性；

（5）计算机终端：设计与布局计算机产品和外设的设计与布局；计算机终端作站；显示屏设备与规则；显示屏健康与安全；DSE和手动操作；顺从测量；DSE人机评价；VDUs 和办公环境人机工程研究；

（6）显示与控制布局设计：显示与控制信息的选择与设计

（7）控制室设计：控制台和控制室的布局设计；控制室人机工程；

（8）环境人机工程：环境状况和因素分析；噪音测量；工作中的听力损失；热环境；可视性与照明；工作环境人机工程；振动；

（9）专家论证：多工作环境 :专家论证调查研究；法律人机工程；工业赔偿诉；伤害诉讼；伤害原因；诉讼支持；

（10）人机界面设计与评价:人机界面的设计与发展；知识系统；人机界面形式；HCI/MMI原型；GUI原型；

（11）人的可靠性:人的失误和可靠性研究；人的失误分析；人因审查；人因整合；人的可靠性评价；

（12）工业设计应用:信息设计；市场/用户研究；医疗设备；坐的设计与舒适性研究；座椅设计与分类；家具分类与选择；

（13）工业/商业工作空间设计:工业工作空间设计；工业人机工程；工作设计与组织；人体测量学与工作空间设计；工作空间设计与工作站设计；警告、标签与说明；工作负荷分析； 

（14）管理与人机工程:变化管理；成本-利益分析；突发事故应变研究；人机战略实施；操作效能；操作负荷分析；标准化研究；人力资源管理；工作程序；人机规则和实践；

（15）手工操作负荷：安全与培训

手工操作评价与培训；手工操作与举力；手工操作负荷

（16）办公室人机工程与设计

办公自动化；办公室和办公设备设计；办公室设计人机工程；DSE人机工程；

（17）生理学方面和医学人机工程

生理学；生理能力；医学人机工程；医学设备；心理生理学；行为期望；行为标准；

（18）产品设计与顾客：人机工程销售与市场；产品设计与测试；产品中人机工程；产品发展；产品可靠性与安全性；产品缺陷；产品材质；服装人机工程；

（19）风险评估：多种工作状况

风险与成本-利益分析；风险评估与风险管理；风险预测；总体骨骼、肌肉风险研究；

（20）社会技术系统与人机工程

组织行为；组织变化；组织心理学；人机工程战略；社会技术系统；暴力评估与动机；

（21）系统分析

系统分析与设计；系统整合；系统需求；电信系统与产品；人机系统；Manprint；人员配备研究；三维人体模型；实验设计；系统设计标准与类别；通信分析；

（22）任务分析

任务分析与工作设计；任务分析与综合；团队协作；

（23）管理培训与人员培训

人机工程培训；整体培训；认知技能/决策分析；工程师培训；STUDIO中的训练；训练模型；培训需求分析；

（24）可用性评估

可用性评估与测试；可用性审核；可用性评估；可用性培训；试验与验证；仿真与试验；仿真研究；仿真与原型；

（25）用户需求与用户指导

用户文档；用户指导；用户手册与说明；用户界面设计与原型；用户需求分析与类别；用户实验管理；

（26）车辆与交通人机工程

航空；直升机人机工程；头盔显示；乘客环境；铁路车辆与系统；交通设计；车辆设计；车辆人机工程；车辆安全性

（27）与工作有关的骨骼、肌肉问题

骨骼、肌肉紊乱；重复劳动的疲劳损伤；与工作有关的骨骼、肌肉管理问题；上肢损伤；

（28）其它特殊的人机工程应用：原子能；军队人机工程；军队系统；过程控制，文化调查；调查与研究方法；自动语音识别。

视觉感知、听觉感知、触觉感知三种。

1）视觉感知特点：一方面，眼睛和视觉系统的物理特性决定了人类无法看到某些事物；另一方面，视觉系统进行解释处理信息时可对不完全信息发挥一定的想象力。进行人机交互设计需要清楚这两个阶段及其影响，了解人类真正能够看到的信息。

2）听觉感知特点：

听觉感知传递的信息仅次于视觉，可人们一般都低估了这些信息。人的听觉可以感知大量的信息，但被视觉关注掩盖了许多。

听觉所涉及的问题和视觉一样，即接受刺激，把它的特性转化为神经兴奋，并对信息进行加工，然后传递到大脑。

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。

3）触觉感知特点：

 触觉在交互中的作用是不可低估的，尤其对有能力缺陷的人，如盲人，是至关重要的

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

温度感受器-冷热

伤害感受器-疼痛

机械刺激感受器-压力

 

（2）应用举例：

列举你亲身感受过的人机交互应用中各感官的体验

视觉感知：人脸识别vr眼镜

听觉感知：语音识别

触觉感知：手触屏幕 平衡球的游戏

 

（3）知识扩展

 1） 列举一些视错觉现象，加以分析。（不少于5个现象）。

 

1.图形--背景错觉

Rubin花瓶/人脸图形是一个主体/背景可互换的两可图画。这是由于它既可以看成是白色背景上两张对视的黑色的脸,也可以理解为黑色背景上白色的花瓶。

在这幅主体/背景可互换的图形里,线条有两种外形。轮廓的外形取决于线条被认为图画的哪一方面--背景还是前景。这是非常重要的,因为视觉系统是依据物体的轮廓来对其进行编码的。在图画中,相邻、相似和同属一类的部分倾向与结合在一起。你对轮廓外形注意的转变会导致图画的翻转。观察者的知觉状态和个人的偏好也会有所影响。对轮廓或是外形的偏好会导致对某一方面的加强。对于同一幅图画,一些人偏向与看做花瓶,一些人则更容易将其看成是脸庞。

5.弗雷泽螺旋

 

这种弗雷泽螺旋错觉与旋索错觉和咖啡墙错觉有关,然而,它是最复杂的盘旋绳索错觉,许多因素导致了这种视觉上的错觉.因此,即使这些同心圆本身的轨迹暴露了,背景上每一个带有方向性的小单元格使之产生螺旋上升的知觉.

种错觉的形成是因为变的背景.你会发现右图的错觉不是很明显了,只是因为背景改变了,但它确实还存在.这些带有方向性的小单元格分组聚合,使螺旋路径明显.发生在视网膜上和大脑皮层细胞在简单图形的加工过程中的影响.这种螺旋效应可能由这些区域的方位敏感性细胞造成.例如,连续的视觉效果是V1视皮层上"相似"细胞之间的水平连接.成对细胞间交叉相联的模式并非完全固定不变的,随者环境的变化而稍微改变.细胞间相互影响,使视网膜上形成的简单的连续的线由于方向性单元格而倾斜,造成错觉.

6.赫尔曼栅格

多

 

 

你的视网膜上有两种区域,一种注视着十字交叉处,另一种注视着两个交叉处之间的白条。物理上这两种区域的明暗程度是一样的,但它们邻近的区域是不同的,对于交叉处上下左右都是明亮的白条,而白条的周围有两处是黑色的区域。

这引起了一种称之为侧抑制的过程,它使得被更亮的区域包围的区域显得暗些,而被暗一些的区域包围的区域显得亮些。

7.缪勒--莱耶错觉

 

其原因可能是箭头朝外使线条所占空间大，而使该线条似乎延长了，相反箭头朝内则使该线条产生收缩感。故看似箭头朝外的线条要长于箭头朝内的线条（如图

 

1. 自己原创一个视错觉的例子

长时间盯着一个画面，然后移到别处出现相反的图案

交互设备比较举例

电阻式触摸屏电容式触摸屏

iPhone手机所使用别的投射性电容，汽车电子领域和零售业

优点

电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统都比较便宜，反应灵敏度很好，而且不管是四线电阻触摸屏还是五线电阻触摸屏，它们都是一种对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘和水汽，能适应各种恶劣的环境。它可以用任何物体来触摸，稳定性能较好。 [12]

电阻式触摸屏的优点可归类为：

1.电阻式触控屏的精确度高，可到像素点的级别，适用的最大分辨率可达4096x4096。

2. 屏幕不受灰尘、水汽和油污的影响，可以在较低或较高温度的环境下使用。

3. 电阻式触控屏使用的是压力感应，可以用任何物体来触摸，即便是带着手套也可以操作，并可以用来进行手写识别。

4. 电阻式触控屏由于成熟的技术和较低的门槛，成本较为廉价。

缺点

缺点是电阻触摸屏的外层薄膜容易被划伤导致触摸屏不可用，多层结构会导致很大的光损失，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题，但这样也会增加电池的消耗。

电阻式触摸屏的缺点可归类为：

1. 电阻式触控屏能够设计成多点触控，但当两点同时受压时，屏幕的压力变得不平衡，导致触控出现误差，因而多点触控的实现程度较难。

2. 电阻式触控屏较易因为划伤等导致屏幕触控部分受损。

光学触摸屏:适用于液晶、等离子、LED等多种显示器，投影仪（前投 、背投）等，尺寸从15寸～250寸都能支持;

优缺点：

具有多屏互动功能，一台电脑最多可以连接4台触摸屏；

免驱动程序，触摸屏与PC主机连接后可以直接使用，无需安装驱动程序，更换不同电脑后仍可正常使用。

在众多现有触摸技术中，红外技术的反应速度、灵敏度和触摸力度上要优于其他技术，而其与光学技术比较要略逊一筹；其次从尺寸上说，光学触摸屏可以做到250寸以上，而且尺寸加大其制作成本不会随之大幅度增加

 

如声波屏点击需要力度，电阻屏性能不稳定等等。光学触摸屏的出现基本解决了众多触摸屏的难题，并且具有领导未来触摸市场的充分条件。

首先从反应速度和触摸精准度方面光学触摸技术要优于现有技术。

电容式触摸屏

对手指触摸检测和手写笔检测的支持

优缺点

优点

 

    电容触摸屏只需要触摸，而不需要压力来产生信号。

    电容触摸屏在生产后只需要一次或者完全不需要校正，而电阻技术需要常规的校正。

    电容方案的寿命会长些，因为电容触摸屏中的部件不需任何移动。电阻触摸屏中，上层的ITO薄膜需要足够薄才能有弹性，以便向下弯曲接触到下面的ITO薄膜。

    电容技术在光损失和系统功耗上优于电阻技术。

    选择电容技术还是电阻技术主要取决于触碰萤幕的物体。如果是手指触碰，电容触摸屏是比较好的选择。如果需要触笔，不管是塑胶还是金属的，电阻触摸屏可以胜任。电容触摸屏也可以使用触笔，但是需要特制的触笔来配合。

    表面电容式可以用于大尺寸触摸屏，并且相成该也较低，但时下无法支持手势识别：感应电容式主要用于中小尺寸触摸屏，并且可以支持手势识别。

    电容式技术耐磨损、寿命长，用户使用时维护成本低，因此生产厂家的整体运营费用可被进一步降低。

    电容式触摸屏就是可以支持多点触控技术，而且不像电阻式触摸屏反应迟钝并且不易磨损。

 

缺点

电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏，当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重，而且，电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀，存在色彩失真的问题，由于光线在各层间的反射，还造成图像字符的模糊。

电流：电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作。

电容值虽然与极间距离成反比，却与相对面积成正比，并且还与介质的的绝缘系数有关。因此，当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重，手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。 电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。

漂移：电容屏更主要的缺点是漂移：

其他：此外，理论上许多应该线性的关系实际上却是非线性，如：体重不同或者手指湿润程度不同的人吸走的总电流量是不同的，而总电流量的变化和四个分电流量的变化是非线性的关系，电容触摸屏采用的这种四个角的自定义极坐标系还没有坐标上的原点，漂移后控制器不能察觉和恢复，而且，4个A/D完成后，由四个分流量的值到触摸点在直角坐标系上的X、Y坐标值的计算过程复杂。由于没有原点，电容屏的漂移是累积的，在工作现场也经常需要校准。 电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲击，敲出一个小洞就会伤及夹层ITO，不管是伤及夹层ITO还是安装运输过程中伤及内表面ITO层， 电容屏就不能正常工作了。

 

 

 

（3）知识扩展

1.三维空间定位设备:

 

(1)空间跟踪定位器

 

在虚拟现实应用中,空间跟踪定位器的主要性能指标包括定位精度、位置修改速率

 

和延时。在虚拟现实技术中广泛使用的是低频磁场式和超生式传感器。在作用范围

 

较大的情况下,低频磁场式传感器比超声波式传感器有较明显的优点,但在作用范围内存在磁铁的物体时,低频磁场式传感器的精度明显降低。

 

(2)数据手套

 

数据手套可以捕捉手指和手腕的相对运动,可以提供各种手势信号;也可以配合一个六自由度的跟踪器,跟踪手的实际位置和方向。

(3)触觉和力反馈器

对于触觉和力反馈器,要考虑到模拟力的真实性、施加到人手上是否安全、装置是否便于携带并让用户感到舒适等问题。

 

2.三维显示设备

 

1. 立体视觉
2.  

(2)头盔式显示器

 

(3)CAVE

 

(4)裸眼立体显示器

 

(5)真三维显示