時(shí)間：2023-01-26 05:40:32
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人機(jī)交互界面，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：高鐵技術(shù)；人機(jī)交互界面；車載設(shè)備
引言
據(jù)中國交通部公布的白皮書，到2020年，高速鐵路營業(yè)里程達(dá)到3萬公里，高鐵將覆蓋80%以上的中國大城市。按照當(dāng)前高速鐵路發(fā)展的速度，可以預(yù)計(jì)，這一計(jì)劃將得以實(shí)現(xiàn)。作為高鐵三大核心技術(shù)之一的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，在高鐵“一帶一路”走出去的過程中扮演著舉足輕重的作用。列控系y是一個(gè)大規(guī)模的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，主要分為地面設(shè)備和車載設(shè)備兩大部分，車載設(shè)備包含車載安全計(jì)算機(jī)、軌道電路信息接收器、人機(jī)界面（DMI）、GSM-R天線等，其中人機(jī)界面是司機(jī)與車載設(shè)備的交互接口。本文主要簡述了人機(jī)交互界面的作用和功能，并在此基礎(chǔ)上對(duì)人機(jī)交互界面進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，這對(duì)于研發(fā)人員在人機(jī)交互界面的開發(fā)過程中具有重要意義。
1 人機(jī)交互界面的作用
人機(jī)交互界面（DMI）是車載設(shè)備中的一個(gè)組成部分，在車載設(shè)備中位于列車司機(jī)與安全計(jì)算機(jī)之間，是司機(jī)與車載設(shè)備之間信息交互的一個(gè)橋梁，如圖1所示。
車載安全計(jì)算機(jī)通過制動(dòng)接口單元、應(yīng)答器信息接口、軌道電路信息接口、無線信息接口、測(cè)速單元等設(shè)備獲取列車的運(yùn)行狀態(tài)信息和地面控制信息，經(jīng)過安全計(jì)算機(jī)的安全處理后，由MVB總線向人機(jī)交互界面（DMI）實(shí)時(shí)發(fā)送列車的速度、模式、位置、等級(jí)等重要信息。DMI在界面上以文字、圖形等形式實(shí)時(shí)的向司機(jī)顯示列車的各種運(yùn)行狀態(tài)信息。司機(jī)除了能夠從DMI上獲取列車的狀態(tài)信息，還能通過DMI的按鍵向車載安全計(jì)算機(jī)輸入列車數(shù)據(jù)、下達(dá)指令等操作。
2 人機(jī)交互界面的功能
列車在運(yùn)行的過程中，車載安全計(jì)算機(jī)通過人機(jī)交互界面DMI向司機(jī)提供列車的運(yùn)行狀態(tài)信息等，同時(shí)，司機(jī)可以通過人機(jī)交互界面向車載安全計(jì)算機(jī)輸入一些必要信息和操作指令來保證列車安全運(yùn)行，如圖2所示。因此，人機(jī)交互界面主要有兩個(gè)方面的功能。第一個(gè)方面的對(duì)象是列車的司機(jī)，主要向列車司機(jī)提供列車速度信息、距離監(jiān)控信息、運(yùn)行計(jì)劃信息、列車制動(dòng)狀態(tài)信息、線路坡度和特殊區(qū)段信息等數(shù)據(jù)的顯示；第二個(gè)方面的對(duì)象是車載安全計(jì)算機(jī)（ATP），人機(jī)交互界面主要向ATP提供司機(jī)輸入的數(shù)據(jù)與指令。
3 人機(jī)交互界面的分析與設(shè)計(jì)
人機(jī)交互界面（DMI）的顯示界面主要分為六個(gè)區(qū)域，包括A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)、E區(qū)、F區(qū)，在每一個(gè)分區(qū)里又分為不同的內(nèi)容顯示區(qū)域，具體的劃分如圖3所示。
3.1 A區(qū) 距離監(jiān)控信息
A1制動(dòng)預(yù)警時(shí)間區(qū)：
A1區(qū)以正方形圖標(biāo)顯示，正方形圖標(biāo)邊長的大小反應(yīng)了距離車載安全計(jì)算機(jī)輸出制動(dòng)的時(shí)間長短，當(dāng)距離觸發(fā)制動(dòng)的預(yù)期時(shí)間小于規(guī)定的值時(shí)，正方形圖標(biāo)以不同的尺寸和顏色顯示，正方形的顯示條件和顯示顏色對(duì)應(yīng)的關(guān)系如表3所示。
A2 目標(biāo)距離顯示區(qū)：
A2區(qū)使用兩種方法表示目標(biāo)距離：柱狀光帶表示法和數(shù)字表示法。柱狀光帶左側(cè)為刻度，柱狀光帶的高度代表目標(biāo)距離的值，光帶越高表示目標(biāo)距離越遠(yuǎn)，柱狀光帶上方為目標(biāo)距離的具體值，如圖4所示。
A2區(qū)的顯示條件如表4所示。
3.2 B區(qū) 速度顯示信息
B區(qū)主要顯示速度信息，列車速度采用雙備份顯示。一種方式是速度表，表盤的刻度為0～450km/h；另一種方式是數(shù)字，在速度表的中間區(qū)（B1區(qū)）顯示列車速度值，如圖5所示。
列車運(yùn)行過程中的目標(biāo)速度、允許速度、常用制動(dòng)干預(yù)值、緊急制動(dòng)干預(yù)值等通過環(huán)形速度表（CSG， Circle Speed Gauge）來表示，在CSG中以光帶方式顯示各種速度信息。在CSG中，正常情況下，通過亮灰色和暗灰色來區(qū)分這些速度信息，在列車超速的情況下，CSG中的常用制動(dòng)干預(yù)限值、緊急制動(dòng)干預(yù)限值通過更加艷麗的顏色來顯示，如圖6所示。
3.3 C區(qū) 補(bǔ)充駕駛信息
C區(qū)主要顯示內(nèi)容為補(bǔ)充駕駛信息，包括列車當(dāng)前運(yùn)行等級(jí)、列控車載設(shè)備制動(dòng)狀態(tài)以及下一控制模式。
（1）C1區(qū)以帶黃色閃動(dòng)邊框的模式文本，顯示要確認(rèn)的各種模式，閃爍頻率為1 Hz，以便司機(jī)確認(rèn)下一有效模式。
（2）C8區(qū)以文字的方式顯示列控車載設(shè)備的運(yùn)行等級(jí)，字體為幼圓大小為14磅（推薦），顏色為白色。
（3）C9區(qū)以圖標(biāo)的方式顯示列控車載設(shè)備制動(dòng)狀態(tài)。DMI根據(jù)列控車載設(shè)備的制動(dòng)狀態(tài)顯示圖標(biāo)。如果列控車載設(shè)備處于非制動(dòng)非允許緩解狀態(tài)，則該區(qū)域不顯示任何圖標(biāo)其中圖標(biāo)與制動(dòng)狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表5所示。
3.4 D區(qū) 運(yùn)行計(jì)劃信息
D區(qū)主要顯示內(nèi)容為運(yùn)行計(jì)劃信息。
（1）D1區(qū)，用于顯示位置坐標(biāo)，位于D區(qū)的最下方，坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于D1 區(qū)的左下角，始終以列車當(dāng)前所在位置為參考原點(diǎn)，即列車始終位于坐標(biāo)系的原點(diǎn)。
（2）D2/D3區(qū)，用于顯示預(yù)告信息。常見的預(yù)告信息有：橋梁、車站、隧道、臨時(shí)限速區(qū)、分相區(qū)。
（3）D4區(qū)，用符號(hào)顯示速度變化信息，符號(hào)左側(cè)處在速度發(fā)生變化的位置。顯示圖標(biāo)分為“加速”、“減速”、“減速（目標(biāo)為0）”。
（4）D5區(qū)，用于顯示坡度信息。坡度信息由一系列不同坡度的長方形組成，長方形具有標(biāo)準(zhǔn)高度（10像素點(diǎn)），其寬度取決于到列車前端的距離和坡度延伸的長度。坡度為下坡道時(shí)，長方形顯示為暗灰色，數(shù)字為灰色；坡度為上坡道或坡度為零時(shí)，長方形顯示為灰色，數(shù)字為暗灰色。
（5）D6區(qū)，用于顯示機(jī)車信號(hào)圖標(biāo)，常見的有：L5、L4、L3、L2、L、LU、HU、HB、UUS、UU、U2S、U2、U、LU2。
（6）D7區(qū)，顯示列車前方最遠(yuǎn)32km范圍內(nèi)的最限制速度曲線（顯示距離能夠進(jìn)行8km、16km和32km三級(jí)切換）。MRSP信息以圖表的形式顯示，橫軸為距離標(biāo)尺，縱軸為速度標(biāo)尺。
（7）D8區(qū)，顯示起模點(diǎn)信息，只顯示動(dòng)態(tài)速度遞減的起始點(diǎn)，不涉及速度遞增的情況。起模點(diǎn)用一個(gè)黃色的垂直光標(biāo)在D8和D7的中間顯示，寬2個(gè)像素點(diǎn)。
D區(qū)的顯示示意圖如圖7所示。
3.5 E區(qū) 監(jiān)控信息
E區(qū)主要顯示列車的監(jiān)控信息，包括26個(gè)分區(qū)。其中各個(gè)分區(qū)的顯示內(nèi)容和可選的顯示狀態(tài)如表6所示。
3.6 F區(qū) 功能鍵信息
F區(qū)為功能鍵區(qū)，共有8個(gè)功能鍵，通過該區(qū)的按鈕，司機(jī)可以向車載安全計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)以及指令的下達(dá)。F區(qū)的顯示如圖8所示。
4 結(jié)束語
本文對(duì)車載設(shè)備中的人機(jī)交互界面的作用和功能進(jìn)行了分析，闡述了人機(jī)交互界面在車載設(shè)備中的重要性，并在此基礎(chǔ)上研究和分析了人機(jī)交互界面的六個(gè)區(qū)域的顯示規(guī)則以及各個(gè)區(qū)域的含義，這對(duì)于研發(fā)人員在對(duì)人機(jī)交互界面的軟件開發(fā)中具有一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵字:業(yè)務(wù)訪談;人機(jī)交互界面設(shè)計(jì);需求分析;軟件開發(fā)
中圖分類號(hào):TP311.52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-9599 (2010) 11-0000-01
Human-Computer Interface Based on Business Interview
Liu Tong
(Beijing Information Science Technology University,Beijing100192,China)
Abstract:The method of researching human-computer from business interview includes plane,item,prototype,catching information,notes for development team.
Keywords:Business interviews;Man-machine interface design;Needs
analysis;Software development
人機(jī)界面(Human-Computer Interface,HCI)是指人與機(jī)器間相互施加影響的區(qū)域凡參與人機(jī)信息交流的一切領(lǐng)域都屬于人機(jī)界面。
業(yè)務(wù)訪談,又稱需求分析訪談,是軟件項(xiàng)目開發(fā)需求分析階段重要、高效的調(diào)查客戶、用戶需求的手段。
隨著Windows 7的問世,iPhone手機(jī)的普及,從操作系統(tǒng)到移動(dòng)平臺(tái),從PC廠商到軟件企業(yè),人性化的IT產(chǎn)品正在不斷地沖擊著消費(fèi)者的購買欲,“以市場(chǎng)為導(dǎo)向,以用戶為中心”的原則也得到了IT業(yè)界的廣泛共識(shí)。無論是基于.NET的應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)、基于J2EE的開發(fā)平臺(tái)、協(xié)同開發(fā)平臺(tái)抑或是Web應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)等諸多平臺(tái)下開發(fā)的應(yīng)用軟件,良好的、人性化的人機(jī)交互特性在開發(fā)中也被提到了重要的位置。良好的界面是用戶的需求,就要從業(yè)務(wù)訪談起對(duì)其進(jìn)行調(diào)查。
一、業(yè)務(wù)訪談策劃
策劃是業(yè)務(wù)訪談的基本,在進(jìn)行各項(xiàng)訪談之前,完備、詳盡、有條理的計(jì)劃是做好業(yè)務(wù)訪談的前提條件。在啟動(dòng)訪談之前,不妨讓你的客戶看看這份策劃,詳細(xì)的策劃會(huì)給訪談?wù)?、受訪者帶來宏觀上的整體感覺。這樣方便你的客戶在百忙之中安排好時(shí)間,對(duì)整個(gè)的項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)度提供了極大的幫助。在這份策劃中,我們應(yīng)該囊括訪談中的進(jìn)度安排,組織好向受訪者提出的問題,預(yù)計(jì)問題的答案,印制好調(diào)查問卷。這有助于在訪談中高效地捕捉有效信息,合理組織時(shí)間等。值得注意的是,在訪談中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行完整的筆錄。業(yè)務(wù)訪談中訪談?wù)咭龅降木褪莾A聽,聽清楚別人在說什么,在記錄信息時(shí),高效的記錄工具就是筆,起碼在業(yè)務(wù)訪談中是這樣的,當(dāng)然,在訪談中使用錄音筆記錄下整個(gè)訪談過程也是很有必要的,方便于在日后進(jìn)行整理中使用。
二、展示快速原型
用戶對(duì)專業(yè)的詞匯很生澀,甚至形容不出他所要的感覺,這時(shí)候我們?cè)谠L談時(shí)可以把快速原型展示給用戶,用戶指著圖形用戶界面跟訪談?wù)咧v他對(duì)于界面設(shè)計(jì)的需求,總比對(duì)著文字強(qiáng)。甚至我們能夠利用.NET平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)“拖拽”出一個(gè)GUI來讓用戶看。這樣才能形象地反應(yīng)出用戶內(nèi)心世界中真實(shí)的想法,訪談?wù)吲c受訪者不會(huì)因?yàn)椤案粜腥绺羯健倍a(chǎn)生溝通上的障礙?！败浖钡母拍顚?duì)于用戶是非常虛的一個(gè)概念。然而系統(tǒng)功能與用戶的接口就是界面。標(biāo)簽的字體、大小,選項(xiàng)卡的位置等,這些細(xì)節(jié),我們不僅僅要根據(jù)人機(jī)界面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計(jì),也要參考到用戶的想法?！瓣柎喊籽┡c下里巴人”的完美組合才是設(shè)計(jì)的精品。快速原型就是要求程序員、設(shè)計(jì)師按照業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)與自我的理解,先期進(jìn)行設(shè)計(jì),之后在訪談中給客戶展現(xiàn)一個(gè)愿景?？蛻舾鶕?jù)愿景與自身的實(shí)際情況,提出進(jìn)一步需求。方便了訪談?wù)吲c受訪者之間的溝通,節(jié)省了大量時(shí)間與人力資源。
三、在迭代中前進(jìn)
客戶往往很難用言語表述“我想要什么”,甚至展示了快速原型,也未必能讓你的客戶說出“好”與“不好”。真正的答案在于用戶的體驗(yàn)。我們不妨使用敏捷開發(fā),敏捷開發(fā)是一種以人為核心、迭代、循序漸進(jìn)的開發(fā)方法。無論采用何種方法,Scrum、XP、CrystalClear、態(tài)系統(tǒng)開發(fā)方法(Dynamic Systems Development Method,DSMD),每次迭代都會(huì)給用戶帶來新的體驗(yàn),在不斷地迭代中修改用戶的不良感受,并即時(shí)回饋給用戶,在一次次的迭代中,完善用戶需求。
四、捕捉需求
如果把業(yè)務(wù)訪談比做try語句里的執(zhí)行動(dòng)作,那么我們現(xiàn)在要談的就是catch。所不同的是,我們既要捕捉到異常,也要捕捉到正常。也許我們會(huì)從紛繁復(fù)雜,字跡潦草的訪談?dòng)涗浿幸约拔覀兊恼{(diào)查問卷中提取的很多信息。但那些信息只是簡單的羅列罷了。我們要從這些復(fù)雜信息中提取到我們所需要的內(nèi)容。捕獲需求本就不是技術(shù)層面的事情,理解客戶的真正需求不光適用于人機(jī)界面訪談,也適用于整個(gè)需求分析。通常情況下,客戶是不知道自己的需求的,他們想要什么樣的界面,什么具體的人性化功能,他們是不甚了解的,他們只知道某某軟件使用的是舒服的,用著是方便的。這對(duì)訪談?wù)吲c需求分析師的要求就很高了。客戶的需求往往就是我要使用的方便、我要實(shí)現(xiàn)我的功能。他們往往不會(huì)主動(dòng)提出他希望軟件在界面上的細(xì)節(jié)。那么這個(gè)時(shí)候我們的訪談?wù)摺⑿枨蠓治鰩熅鸵鲃?dòng)捕捉到客戶潛在的需求。
五、寫給開發(fā)團(tuán)隊(duì)
筆者認(rèn)為,好的軟件是讓用戶使用得淋漓盡致的軟件,能夠把硬件資源發(fā)揮到極致的軟件。在面對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化與用戶個(gè)性化的抉擇時(shí),用戶的意見是重要的。而開發(fā)團(tuán)隊(duì)不應(yīng)以自己的審美角度和思維方式來構(gòu)思界面設(shè)計(jì)。要從訪談的策劃起就要拋開所謂的“專業(yè)”的想法,這是對(duì)以用戶為本的生動(dòng)體現(xiàn),訪談結(jié)束后,抽象出種種需求后,再結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)、美學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域,升華用戶的需求,人性化的軟件產(chǎn)品也就應(yīng)運(yùn)而生了。
參考文獻(xiàn):
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[3]張?jiān)迄i.基于認(rèn)知心理學(xué)知識(shí)的人機(jī)界面設(shè)計(jì).西安,計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2005
如今，人們?cè)谶x擇智能化的產(chǎn)品的時(shí)更喜歡觸控類的多功能產(chǎn)品。這種最直接的觸控方式符合人們探索虛擬世界的最直接的需求。人們從剛出生開始，為了認(rèn)識(shí)外界的事物都是通過觸摸的方式。對(duì)于人們而言，觸控已經(jīng)變成了最直接的人機(jī)交互的方式。隨著觸控技術(shù)的不斷發(fā)展，以后可以實(shí)現(xiàn)人和機(jī)器的直接對(duì)話，這種變革也是消費(fèi)者對(duì)于未來需求和自己內(nèi)心需求的一種更深層次的解讀和挖掘。對(duì)目前市場(chǎng)上的電子產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)查會(huì)發(fā)現(xiàn)，最受用戶歡迎的還是智能手機(jī)和平板電腦。消費(fèi)者在使用的過程中可以直接進(jìn)行觸控，操作十分簡單，同時(shí)還能滿足消費(fèi)的心理需求。現(xiàn)在市場(chǎng)上的手機(jī)大部分都是多點(diǎn)觸屏手機(jī)，硬件設(shè)計(jì)也逐漸提高，整體產(chǎn)品更加人性化。
2虛擬界面的設(shè)計(jì)在產(chǎn)品創(chuàng)意中的應(yīng)用
虛擬界面與傳統(tǒng)的對(duì)于信息傳遞的介質(zhì)存在很大的區(qū)別，虛擬界面使得以前不可能實(shí)現(xiàn)的東西變成了現(xiàn)實(shí)，擴(kuò)大了人們獲取信息的渠道。
2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
相對(duì)于傳統(tǒng)的在圖紙上進(jìn)行畫圖來進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)意的設(shè)計(jì)而言，虛擬界面的設(shè)計(jì)理念主要是實(shí)現(xiàn)沉浸或者非沉浸環(huán)境中的交互，實(shí)時(shí)地對(duì)原來的模型進(jìn)行修改，并且在修改之后能夠及時(shí)地得到修改的結(jié)果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是進(jìn)行電子產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)中最重要也是最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)，掌握這項(xiàng)技術(shù)后設(shè)計(jì)師可以更好地進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是指可以體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種虛擬的世界可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中的事跡在計(jì)算機(jī)中形成并反映現(xiàn)實(shí)的世界，而人們可以通過各種感覺器官在虛擬的世界中對(duì)現(xiàn)實(shí)的事跡進(jìn)行感知，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)虛擬世界和真實(shí)世界的交流，這也是一種新型的計(jì)算機(jī)技術(shù)。同時(shí)這種虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)也可以幫助人們更好地理解現(xiàn)實(shí)世界，也有助于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互在產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
2.2虛擬界面在產(chǎn)品創(chuàng)意中的應(yīng)用
了解到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)中的重要性，那么如何利用虛擬界面進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)意的設(shè)計(jì)就變成了設(shè)計(jì)者師最關(guān)心的問題。虛擬界面的設(shè)計(jì)不僅繼承了CAD設(shè)計(jì)的各種優(yōu)點(diǎn)，而且在使用的過程別便利，能夠給使用者最直觀的感受，讓使用者在虛擬的世界中感受到現(xiàn)實(shí)的生活，可視化的特點(diǎn)為設(shè)計(jì)師進(jìn)行虛擬界面的修改提供了很大的便利。虛擬界面最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，這也就實(shí)現(xiàn)了資源的共享和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。在產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)中，人機(jī)交互已經(jīng)開始向虛擬界面進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這也為設(shè)計(jì)師進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)提供了很好的發(fā)展方向。在這種技術(shù)發(fā)展的大環(huán)境下，虛擬界面中的很多技術(shù)還沒有普及，而且很多人對(duì)于這些技術(shù)還不是十分的接受。如今虛擬界面也只是在大型的設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。
3人機(jī)交互對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)影響
人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)是使用者和產(chǎn)品之間進(jìn)行交流的最主要的語言形式。現(xiàn)在人機(jī)交互已經(jīng)變成了產(chǎn)品設(shè)計(jì)中要考慮的一個(gè)很重要的因素。人機(jī)交互的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)，首先是人機(jī)交互可以很好地實(shí)現(xiàn)界面之間的對(duì)話設(shè)計(jì)。人們可以使用智能化的產(chǎn)品，利用觸控的方式獲取信息，同時(shí)也可以對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制。其次是人機(jī)交互的輸入方式十分便捷?，F(xiàn)在隨著人們對(duì)產(chǎn)品要求的逐漸提高，人們開始選擇觸控類的產(chǎn)品，這類產(chǎn)品在使用的過程中也更加方便，同時(shí)也能滿足人們最本質(zhì)的需求。最后是人機(jī)交互控制界面的合理設(shè)計(jì)。在人機(jī)交互的界面中使用者可以很好地觀察出設(shè)備的使用情況，從而利用視覺和觸覺給使用者帶來最直接的體驗(yàn)，滿足使用者的心理效應(yīng)。如人機(jī)交互設(shè)計(jì)的使用。
人機(jī)交互在人們選擇產(chǎn)品中扮演著很重要的作用，同時(shí)人機(jī)交互也是設(shè)計(jì)師進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)意時(shí)要考慮的很重要的一個(gè)因素。現(xiàn)在人機(jī)交互在產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。如設(shè)計(jì)師將人機(jī)交互很好地應(yīng)用到了手機(jī)、平板電腦的設(shè)計(jì)中，使得它們可以很好地與人進(jìn)行互動(dòng)，這也就增加了人們?cè)谑褂眠^程中的趣味性。隨著人機(jī)交互在產(chǎn)品創(chuàng)意中應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，人機(jī)交互對(duì)于產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)的影響也就越來越大，人們對(duì)產(chǎn)品智能化和多功能的要求也越來越普遍，所以人機(jī)交互在其中扮演著很重要的作用，并不斷地影響著產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展方向?，F(xiàn)在人機(jī)交互的技術(shù)不僅反映這個(gè)社會(huì)財(cái)富的積累，更顯示出了人們對(duì)于社會(huì)最本質(zhì)東西的一種心理的追求。
4結(jié)語
1交互設(shè)計(jì)在人機(jī)界面設(shè)計(jì)中的重要性
一般來說，人機(jī)界面的設(shè)計(jì)是隸屬于人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)的，只有完整的人機(jī)交互界面才是最終滿足用戶需求的設(shè)計(jì)。在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中，交互設(shè)計(jì)是必不可少的，只有人機(jī)界面而沒有交互功能的設(shè)計(jì)是不切實(shí)際的，也根本滿足不了用戶的需求。人機(jī)界面功能的實(shí)現(xiàn)是需要依托交互才能完成的，因此，在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中，需要將交互設(shè)計(jì)科學(xué)合理地運(yùn)用起來，才能滿足人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)需求，也能達(dá)到既滿足用戶視覺上的需求、又滿足他們操作功能方面的需求的良好效果。
2如何將交互設(shè)計(jì)有效地運(yùn)用在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中
通過對(duì)交互設(shè)計(jì)與人機(jī)界面設(shè)計(jì)的簡要分析，我們已經(jīng)明確了交互設(shè)計(jì)對(duì)人機(jī)界面設(shè)計(jì)的重要性。因此，如何將交互設(shè)計(jì)有效地運(yùn)用到人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中也成為IT人的工作任務(wù)，以下就該問題闡述了自己的觀點(diǎn)：
2.1以用戶為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中，我們要讓整個(gè)設(shè)計(jì)都圍繞著用戶，實(shí)現(xiàn)以用戶為中心的界面設(shè)計(jì)，最大限度地提高用戶對(duì)所設(shè)計(jì)界面的滿意程度。一方面，在設(shè)計(jì)人機(jī)界面時(shí)，我們要結(jié)合使用該產(chǎn)品的用戶群體，了解他們的普遍需求，再分析不同用戶群體的個(gè)體差異性，分析他們的心理特征、行為活動(dòng)等，然后把所獲取的信息結(jié)合到界面的設(shè)計(jì)中，才能有效地完善人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。例如：對(duì)于兒童用戶，他們的思維模式還比較單純、調(diào)皮、天真，我們?cè)O(shè)計(jì)的界面要通俗、易懂，色彩要鮮艷、亮麗、有生機(jī)，而且貼近孩子的生活（如：動(dòng)畫片），符合他們的天性，在實(shí)現(xiàn)交互時(shí)操作要簡單，這樣才能吸引他們使用所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的受歡迎程度。另一方面，我們需要對(duì)用戶的獨(dú)特的需求進(jìn)行耐心地解讀，與用戶積極地溝通，讓用戶適當(dāng)?shù)貐⑴c到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，以便于能夠及時(shí)明確用戶需要的交互功能、人機(jī)界面，也能讓他們真實(shí)地體會(huì)到自己的需求在逐漸被滿足。當(dāng)然，我們也需要不斷地把交互的理念融入到人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中，這也能有效提高用戶對(duì)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的滿意度。所以，在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中，以用戶為中心、融入交互理念是必不可少的，只有結(jié)合完善的交互功能，以及具有美感的人機(jī)界面，才能最大限度地滿足用戶的需求，最好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
2.2科學(xué)合理地將情感因素融入界面設(shè)計(jì)中所有用戶在使用設(shè)計(jì)的產(chǎn)品時(shí)，都會(huì)融入個(gè)人的情感，在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)者不僅要實(shí)現(xiàn)界面上的視覺美感，還要實(shí)現(xiàn)交互過程中的美感，給用戶創(chuàng)造更加舒適的使用環(huán)境，才能激發(fā)他們使用該產(chǎn)品的興趣。例如：用戶使用所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品時(shí)，肯定需要事先下載，我們除了設(shè)計(jì)出一個(gè)很美觀、布局合適的下載界面，還需要設(shè)計(jì)部分交互的功能，免去用戶在下載過程中可能出現(xiàn)的枯燥的等待，從而為設(shè)計(jì)的產(chǎn)品加分。當(dāng)然，對(duì)于某些交互式的按鈕，我們也可以采用漂亮的圖標(biāo)等顯示，增強(qiáng)用戶舒適的情感因素。所以，在設(shè)計(jì)的過程中，要科學(xué)合理地將用戶的情感因素融入進(jìn)來，提高用戶對(duì)產(chǎn)品的滿意度。
3結(jié)束語
總之，計(jì)算機(jī)要滿足更廣大用戶的需求，交互設(shè)計(jì)與人機(jī)界面的設(shè)計(jì)是非常重要的一部分，相關(guān)的工作者一定要深入地研究，將交互設(shè)計(jì)科學(xué)合理地應(yīng)用于人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中，從而有效地完善人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)，促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代、不斷發(fā)展。同時(shí)，我們需要盡快地將其應(yīng)用策略落實(shí)到人機(jī)界面的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，不僅滿足用戶視覺上的享受需求，也能幫助他們最快地將自己的操作指令傳給計(jì)算機(jī)，有效地提高工作效率，也為我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做貢獻(xiàn)，讓我國的經(jīng)濟(jì)水平更上一層樓，也能有效實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
作者：劉麗娟單位：保定哈弗汽車銷售有限公司互聯(lián)網(wǎng)支持部
【關(guān)鍵詞】MVC人機(jī)交互框架
人機(jī)交互軟件需要向用戶提供顯示界面，展示數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶在界面的操作給出回應(yīng)。很多用戶也希望在保持功能不變的基礎(chǔ)上，可以方便快捷地調(diào)整操作界面，這也是提高軟件可擴(kuò)展性和可復(fù)用性的要求。MVC模式將軟件的操作界面和數(shù)據(jù)模型獨(dú)立出來，對(duì)顯示界面的調(diào)整不會(huì)影響數(shù)據(jù)模型，降低了軟件模塊之間的耦合性，是比較適合用來開發(fā)人機(jī)交互框架的設(shè)計(jì)模式。
1 MVC模式
MVC是一種很流行的設(shè)計(jì)模式，在人機(jī)交互類的系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。它把一個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)部分：模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller）。 模型用來管理數(shù)據(jù)，它封裝了系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)，提供了操作這些數(shù)據(jù)的接口， 視圖用來提供給用戶界面，定義了需要顯示的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)顯示的方式， 控制器用于處理用戶對(duì)視圖的操作，并傳遞給數(shù)據(jù)模型。
MVC模式的核心思想就是功能分離。圖1表示了MVC模式三個(gè)部分的功能和相互之間的關(guān)系，實(shí)線代表調(diào)用了接口，虛線代表返回了結(jié)果。
2 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
人機(jī)交互框架的架構(gòu)如圖2所示。整體的框架采用了MVC模式。
整個(gè)框架的界面顯示部分在View類中實(shí)現(xiàn)，在具體實(shí)現(xiàn)中使用了工廠模式，把所有的界面控件元素全部抽取出來，提供了統(tǒng)一的顯示風(fēng)格，提高了代碼的復(fù)用性，這些控件元素包括Button（按鈕）、SoftKey（軟鍵盤）、TableWidget（表格）、LineEdit（輸入框）等，這樣以來即便把界面部分剝離出去，那么這些控件仍可以被復(fù)用，不受影響。所有的屏幕顯示是由不同的控件來組成，而View來負(fù)責(zé)不同控件顯示之間的切換以及整個(gè)界面的布局。
框架的設(shè)計(jì)遵循了“界面和數(shù)據(jù)高度分離”的原則，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分之間的模塊化，盡量保證界面和數(shù)據(jù)兩個(gè)模塊之間的耦合性降到最低，模塊內(nèi)部的內(nèi)聚性達(dá)到最高。用戶界面的呈現(xiàn)由View類來負(fù)責(zé)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理由Model類來負(fù)責(zé)。這兩個(gè)類之間需要進(jìn)行交互，因?yàn)橛脩魧?duì)界面進(jìn)行操作后需要將操作過程傳遞給數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)模型根據(jù)操作的類型做出處理，數(shù)據(jù)處理結(jié)束后給用戶界面返回一個(gè)結(jié)果，結(jié)果需要呈現(xiàn)在界面上。
Observer（監(jiān)聽者）模式可以用來實(shí)現(xiàn)View類和Model類之間交互的功能。具體實(shí)現(xiàn)的方法如下：首先，Control實(shí)現(xiàn)Observer的接口，對(duì)用戶界面的更新及顯示進(jìn)行一定程度的封裝。然后Control通過變量m_Model傳遞一個(gè)Observer給Model，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Model部分的監(jiān)聽，當(dāng)Model中的數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)，會(huì)通知Observer。這樣Control就建立起了View和Model之間的聯(lián)系。
View類和Model類里分別實(shí)現(xiàn)了一個(gè)ControlQueue隊(duì)列和一個(gè)EventQueue隊(duì)列。ControlQueue隊(duì)列運(yùn)行在前臺(tái)，負(fù)責(zé)維護(hù)View上所有的控件以及控制控件的顯示，它對(duì)用戶的輸入進(jìn)行解析，包括應(yīng)該顯示哪些控件，以及處理這些控件相對(duì)應(yīng)的消息。EventQueue隊(duì)列在后臺(tái)運(yùn)行，它負(fù)責(zé)對(duì)消息的維護(hù)。它在Model類中的監(jiān)聽線程中被監(jiān)聽，一旦Model中的數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，就會(huì)發(fā)送一定格式的數(shù)據(jù)包，一旦監(jiān)聽到了數(shù)據(jù)包，就會(huì)按照約定的解包規(guī)則解析這個(gè)數(shù)據(jù)包的具體含義，解析完成以后調(diào)Observer把數(shù)據(jù)的狀態(tài)變化反映到View類里，View類將變化后的數(shù)據(jù)展示給用戶。這樣就能實(shí)現(xiàn)了界面和數(shù)據(jù)的分離，界面和數(shù)據(jù)模塊之間不需要實(shí)現(xiàn)相互之間的調(diào)用，耦合度很低。
3 結(jié)論
本文首先對(duì)MVC模式各部分的功能和關(guān)系進(jìn)行了簡單介紹，然后提出了一個(gè)基于MVC模式的人機(jī)交互軟件框架模型。在此模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了人機(jī)交互框架的架構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。采用本文提出的設(shè)計(jì)方法，該框架不僅能夠滿足當(dāng)前人機(jī)交互框架的實(shí)際應(yīng)用需求，而且具有以下三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：
（1）界面和數(shù)據(jù)的低耦合性，即把界面顯示和數(shù)據(jù)的處理完全分離開來，界面和數(shù)據(jù)分別為獨(dú)立的模塊，把它們之間的交互減少到了最低。
（2）在設(shè)計(jì)中主要采用MVC、工廠模式和Observer模式等流行設(shè)計(jì)模式，程序結(jié)構(gòu)清晰，容易理解。
（3）模塊內(nèi)部有很強(qiáng)的內(nèi)聚性，任何一個(gè)模塊都實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立的功能，對(duì)其他模塊依賴很小，一個(gè)模塊的修改并不會(huì)對(duì)其它模塊產(chǎn)生大的影響，有利于協(xié)同開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：界面；普適計(jì)算；自然用戶界面
中圖分類號(hào)：TP302文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-8122（2011）07-0117-02
一、什么是界面
界面的范圍十分廣闊，但凡人與對(duì)象相互接觸即構(gòu)成一個(gè)界面。它的定義也是在不斷發(fā)展的。廣義層面上它指的是一種信息處理關(guān)系發(fā)生的介質(zhì)或者是一種操作的交互產(chǎn)生的介質(zhì)。界面的定義，應(yīng)該從現(xiàn)今人與機(jī)器的交互所形成的人機(jī)界面追溯到古代人與自然的交互所形成的界面。因此，界面應(yīng)該是人與自然，人與機(jī)器進(jìn)行交互的操作方式，即用戶與自然或者機(jī)器互相傳遞信息的媒介，其中包括信息的輸入和輸出。
如今的信息時(shí)代，我們講的界面大多是狹義界面，即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的人機(jī)界面。人機(jī)界面，又稱人機(jī)接口、用戶界面或者人機(jī)交互。它是指人與機(jī)之間存在一個(gè)相互作用的媒介，人通過視覺和聽覺等感官接受來自機(jī)器的信息，經(jīng)過腦的加工、決策，然后做出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)人――機(jī)的信息傳遞。
二、界面的發(fā)展階段
從文化的發(fā)展角度，我們可以將信息的傳播與交流分為四個(gè)不同階段：口傳文化階段、印刷文化階段、機(jī)械電子文化階段和信息文化階段。界面在每個(gè)文化階段有著不同的表現(xiàn)形式。
（一）口傳文化階段
自然社會(huì)條件下，生產(chǎn)力水平低下，人類的社會(huì)活動(dòng)是為了尋求生命和種族的延續(xù)。那時(shí)所謂的“界面”，其形式是多介質(zhì)和全方位的，如：人的語言、手勢(shì)等肢體語言。這些手段的應(yīng)用確保信息能夠順暢的交流，但是這種界面受到時(shí)間和空間的限制，必須是“在場(chǎng)”的交流，大大降低了時(shí)效性。
（二）印刷文化階段
隨著文字系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展以及印刷術(shù)的發(fā)明，人類可以高效地復(fù)制信息。信息的傳播媒介依賴于印刷物，使得“不在場(chǎng)”交流成為可能。同時(shí)，社會(huì)分工使得生產(chǎn)力得到一定程度的解放，社會(huì)上建立的一些行業(yè)確保了信息的快速傳播，如：驛站。這種人與物的交互即產(chǎn)生了我們今天所說的“人機(jī)界面”，這時(shí)的界面實(shí)現(xiàn)了時(shí)間與空間的跨越。
（三）機(jī)械電子文化階段
幾乎所有的領(lǐng)域在科學(xué)指引下的機(jī)械電子文化階段都有了更深程度的發(fā)展。在充滿技術(shù)、機(jī)械的社會(huì)中，如何實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，成為設(shè)計(jì)師研究的中心。由于空間的限制，機(jī)器操作者與設(shè)計(jì)者不會(huì)面對(duì)面交流，而在使用過程中，操作者大有改寫設(shè)計(jì)者原本意圖的傾向。因此我們認(rèn)為：人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)者與使用者間的“在場(chǎng)”交流。
（四）信息文化階段
如今，個(gè)人計(jì)算機(jī)已經(jīng)普及應(yīng)用，虛擬化的信息技術(shù)使我們的生產(chǎn)、生活脫離了物質(zhì)化的層面，進(jìn)入了虛擬的信息網(wǎng)絡(luò)空間。在信息載體方面，圖形用戶界面是當(dāng)前用戶界面的主流，廣泛應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)和圖形工作站。多媒體技術(shù)引入了動(dòng)畫、音頻、視頻等動(dòng)態(tài)媒體，特別是引入了音頻媒體，從而大大豐富了計(jì)算機(jī)表現(xiàn)信息的形式，提高了用戶接受信息的效率。
由此可見，信息文化階段的界面作為人機(jī)交互的媒介，不再只是人作為主體單方面的輸入和輸出，人類語言、肢體動(dòng)作等自然溝通方式已經(jīng)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)中。此時(shí)的界面，正向觸覺、視覺、味覺等多感官、多維度、智能化的自然界面發(fā)展。
三、普適計(jì)算環(huán)境下的界面
（一）普適計(jì)算思想
普適計(jì)算思想最早為Mark Weiser于1991年在Scientific American發(fā)表的“The Computer for the 21st Century”一文中提出，他認(rèn)為人們的注意力應(yīng)該集中在完成任務(wù)上，計(jì)算機(jī)不應(yīng)分散人們的精力，它應(yīng)該嵌入到人們的生活環(huán)境和工作中。它的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、任何人都能與任何信息進(jìn)行交互。普適計(jì)算的理念一經(jīng)推出，即受到廣泛關(guān)注，并引發(fā)了科技界的研究熱潮，盡管我們距離未來的目標(biāo)――“計(jì)算機(jī)的不可見”還有很長的路要走，然而信息科技的快速發(fā)展已經(jīng)在逐漸縮短這一理想到現(xiàn)實(shí)的距離。
普適計(jì)算環(huán)境中的界面是消失了的界面，計(jì)算機(jī)能夠通過智能分析了解人們所要表達(dá)的意圖，并根據(jù)人們的語言和行為，幫人們完成各項(xiàng)任務(wù)。
（二）自然用戶界面的提出
在普適計(jì)算理論的指引下，計(jì)算機(jī)在人們生活中的角色被重新思考和定位。伴隨計(jì)算技術(shù)的革新，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展以及多通道技術(shù)地不斷創(chuàng)新，自然用戶界面作為人機(jī)界面新的發(fā)展趨勢(shì)被提出。
比爾•蓋茨在一次接受英國廣播公司（BBC）采訪時(shí)曾預(yù)言說，未來五年人機(jī)交互的狀況將有很大改變，電腦的鍵盤和鼠標(biāo)將會(huì)在未來逐步被更為自然、更具直覺性的科技手段所代替，像觸摸式、視覺型以及聲控界面都將會(huì)被廣泛應(yīng)用。這種技術(shù)即被蓋茨稱為將給人們生活帶來全新體驗(yàn)的自然用戶界面。現(xiàn)今主流的操作系統(tǒng)是間接的、非自然狀態(tài)的交互模式，這類模式雖然高效，但并不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的信息交流的需要。而蓋茨所講的自然用戶界面是直接的、自然狀態(tài)的交互模式。自然用戶界面，代表了計(jì)算機(jī)技術(shù)未來的發(fā)展戰(zhàn)略和設(shè)計(jì)思想，是科技人性化的體現(xiàn)。目前市場(chǎng)上蘋果公司的I Phone手機(jī)（圖1）、I pad平板電腦以及任天堂的W ii游戲機(jī)（圖2）等都處于熱銷狀態(tài)，這也證明了自然用戶界面已經(jīng)吸引了廣大消費(fèi)者的注意力。
四、自然用戶界面的特點(diǎn)
在信息文化階段，在普適計(jì)算環(huán)境下，自然用戶界面的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在多感官、多維度、智能化這幾個(gè)方面。
（一）多感官
表情、語言、動(dòng)作是人類最基本的溝通方式，視覺、聽覺、觸覺、味覺等是人類用以溝通的多種感官系統(tǒng)。普適計(jì)算環(huán)境下，硬件界面設(shè)備的創(chuàng)新是多感官界面發(fā)展的基礎(chǔ)。
近幾年圖像識(shí)別技術(shù)被應(yīng)用到很多的多媒體交互藝術(shù)作品當(dāng)中，投影、大屏幕等媒介得到了充分的利用，用戶在融入藝術(shù)作品的同時(shí)能夠獲得真實(shí)的參與感。圖像識(shí)別技術(shù)也被應(yīng)用到了計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)能辨認(rèn)主人的面容，也能根據(jù)人類的肢體動(dòng)作做出一定的反應(yīng)。另外，觸摸屏作為頗受歡迎人機(jī)交互設(shè)備，在I pad以及筆記本電腦上已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用。如今，觸摸屏技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了“多點(diǎn)觸摸”。
總之，多感官通道的人機(jī)交互系統(tǒng)能夠使人們更具參與感、認(rèn)同感與真實(shí)感，產(chǎn)品能夠在各種感官上刺激用戶，以實(shí)現(xiàn)打動(dòng)用戶的目的。多感官即是自然用戶界面的一個(gè)顯著特點(diǎn)。
（二）多維度
通過維度觀念看人機(jī)交互界面發(fā)展，整個(gè)過程就是維度不斷增加的過程。一維形態(tài)階段，輸出方面指的是早期單一排列的字符信息，輸入的設(shè)備就只有鍵盤。二維形態(tài)階段，輸出方面是指圖形用戶界面的出現(xiàn)允許能夠在屏幕上運(yùn)用圖形、色彩、動(dòng)畫等二維平面形態(tài)進(jìn)行展現(xiàn)信息內(nèi)容，另一方面是指現(xiàn)在所使用的鼠標(biāo)只輸出二維數(shù)據(jù)。
我們現(xiàn)在已經(jīng)處于三維形態(tài)的發(fā)展階段，這其中主要指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中三維圖形技術(shù)的不斷創(chuàng)新、發(fā)展。但是，目前的發(fā)展還存在一定局限，三維圖形的計(jì)算結(jié)果主要還是通過只有二維顯示能力的顯示器呈現(xiàn)。
2010年上海世博會(huì)中很多場(chǎng)館已經(jīng)引入三維全息影像，如印度館、臺(tái)北案例館等。這些影像就像是現(xiàn)實(shí)的物體，人們可以從正面、側(cè)面、后面等所有視角去觀看它，無論哪個(gè)角度都能看到立體的影像。
（三）智能化
人工智能也是自然用戶界面發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它試圖理解智能的實(shí)質(zhì)，并制造出一種能夠獨(dú)立思考，并根據(jù)不同的情況做出自主判斷的智能機(jī)器。人機(jī)交互過程對(duì)于計(jì)算機(jī)來說就是一個(gè)接受指令，進(jìn)行運(yùn)算，最后輸出結(jié)果的過程。但目前來看，計(jì)算機(jī)基本僅處于數(shù)學(xué)邏輯運(yùn)算階段，對(duì)于意識(shí)、情感等生物性的活動(dòng)還不能做出判斷和處理。
隨著科學(xué)技術(shù)地不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力將逐步強(qiáng)大，它所能做的邏輯運(yùn)算也會(huì)越來越復(fù)雜。無論如何，計(jì)算機(jī)會(huì)越來越像生物，智能化會(huì)使計(jì)算機(jī)對(duì)外部條件做出更加人性化的判斷和交流。從設(shè)計(jì)角度講，自然用戶界面的目標(biāo)不是對(duì)高科技的片面追求，而是普適應(yīng)用態(tài)度決定一切，人們要有正確的心態(tài)來看待和使用科技，設(shè)計(jì)首要考慮的是人，而不是技術(shù)。自然界面的設(shè)計(jì)，應(yīng)該以人的需要為出發(fā)點(diǎn)，以科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，不斷發(fā)掘和發(fā)展各類應(yīng)用系統(tǒng)。從技術(shù)角度講，自然界面的藝術(shù)表現(xiàn)形式必須以計(jì)算機(jī)軟件及硬件技術(shù)的平臺(tái)為基礎(chǔ)。新技術(shù)正日新月異的發(fā)展，這些必然會(huì)對(duì)下一代的用戶界面產(chǎn)生影響。新技術(shù)為多感官、多維度、智能化的自然界面發(fā)展提供了廣闊的創(chuàng)新空間。這也為設(shè)計(jì)師和從事數(shù)碼藝術(shù)創(chuàng)作的藝術(shù)家提供了更多的應(yīng)用手段。
界面的發(fā)展經(jīng)歷了改變自我，又尋找真我的過程，是一種自然形態(tài)的回歸。身心和諧的體驗(yàn)是自然用戶界面追求的境界，自然用戶界面的實(shí)現(xiàn)需要借助藝術(shù)與科學(xué)的合力，藝術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)發(fā)揮對(duì)科技的引導(dǎo)作用，使人們未來的數(shù)字化生活和諧美滿。
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關(guān)鍵詞：人機(jī)交互 體感 Kinect
中圖分類號(hào)：TH789 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）09-0065-02
1 前言
計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史，不僅是處理器速度、存儲(chǔ)器容量飛速提高的歷史，也是不斷改善人機(jī)交互技術(shù)的歷史。ACM圖靈獎(jiǎng)1992年獲得者、微軟研究院軟件總工程師ButlerLampson在題為“二十一世紀(jì)的計(jì)算研究”報(bào)告中指出，“計(jì)算機(jī)有三個(gè)作用：第一是模擬；第二是計(jì)算機(jī)可以幫助人們進(jìn)行通信；第三個(gè)是互動(dòng)，也就是與實(shí)際世界的交流”。
人機(jī)交互（Human Computer Interaction，HCI）是研究人、計(jì)算機(jī)以及它們間相互影響的技術(shù)。人機(jī)交互技術(shù)，如鼠標(biāo)器、窗口系統(tǒng)、超文本、多媒體等，已對(duì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，而且還將繼續(xù)影響全人類的生活。人機(jī)交互技術(shù)是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭的一個(gè)焦點(diǎn)，世界各國都將人機(jī)交互技術(shù)作為重點(diǎn)研究的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
2 發(fā)展階段
人機(jī)交互的發(fā)展歷史，是從人適應(yīng)計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)不斷地適應(yīng)人的發(fā)展史。
20世紀(jì)40年代到70年代，人機(jī)交互采用的是命令行方式，用戶采用鍵盤輸入信息，以文本編輯的形式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流，這是第一代人機(jī)交互。這種交互方式的信息量十分有限，效率與易用性都比較低，而且對(duì)交流技術(shù)的要求也較高，使用者需要經(jīng)過相當(dāng)時(shí)間的學(xué)習(xí)培訓(xùn)。
到20世紀(jì)80年代初，出現(xiàn)了圖形用戶界面方式，并直接引發(fā)了桌面式操作系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，引入了鼠標(biāo)這一劃時(shí)代的交互設(shè)備。圖形用戶界面簡潔而直觀，效率和易用性都有了很大的提高，降低了對(duì)使用者的技術(shù)要求。
進(jìn)入90年代，多媒體技術(shù)的發(fā)展使得人機(jī)交互進(jìn)入了一個(gè)信息量迅速增長的時(shí)代，計(jì)算機(jī)界面輸出更加動(dòng)態(tài)，二維圖形/圖像及其它多媒體信息的方式，有效增加了計(jì)算機(jī)與使用者溝通的渠道。
圖形技術(shù)的飛速發(fā)展說明，對(duì)于終端應(yīng)用層面，使處理的數(shù)據(jù)易于操作并直觀是十分重要的問題。人類之間交互的方式都是基于三維空間的，無論是命令行方式，圖形界面方式還是多媒體方式，它們?cè)趯?shí)質(zhì)上都屬于基于二維空間精確信息的人機(jī)交互模式，不夠自然、形象、直觀。以人為中心、自然、高效將是發(fā)展新一代人機(jī)交互的主要目標(biāo)。
3 新一代人機(jī)交互技術(shù)
多通道交互（Multi-Modal Interaction，MMI）是近年來迅速發(fā)展的一種人機(jī)交互技術(shù)，它既適應(yīng)了“以人為中心”的自然交互準(zhǔn)則，也推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息產(chǎn)業(yè)（包括移動(dòng)計(jì)算、移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等）的快速發(fā)展。MMI是指一種使用多種通道與計(jì)算機(jī)通信的人機(jī)交互方式通道（modality）涵蓋了用戶表達(dá)意圖、執(zhí)行動(dòng)作或感知反饋信息的各種通信方法，如言語、眼神、臉部表情、唇動(dòng)、手動(dòng)、手勢(shì)、頭動(dòng)、肢體姿勢(shì)、觸覺、嗅覺或味覺等，采用這種方式的計(jì)算機(jī)用戶界面稱為“多通道用戶界面”。
在多通道交互技術(shù)中、發(fā)展最快、應(yīng)用前景最廣的是人體動(dòng)作感應(yīng)技術(shù)，簡稱體感技術(shù)，包括手勢(shì)識(shí)別，面部識(shí)別，肢體識(shí)別及眼動(dòng)追蹤等。體感技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方式主要是以紅外/激光/可見光等方式追蹤使用者的物理特征變化，并轉(zhuǎn)化為響應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。目前發(fā)展較為成熟、應(yīng)用相對(duì)較多的是手勢(shì)及肢體識(shí)別技術(shù)。本文以微軟公司最新推出的民用級(jí)體感設(shè)備Kinect為例，重點(diǎn)探討基于體感技術(shù)的人機(jī)交互環(huán)境。
4 Kinect的技術(shù)特點(diǎn)
Kinect是微軟基于Windows平臺(tái)打造的一款運(yùn)動(dòng)感知輸入設(shè)備，作為一款體感外設(shè)，它實(shí)際上是一個(gè)采用全新空間定位技術(shù)（LightCoding）的3D體感攝像頭，利用即時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉、影像辨識(shí)、麥克風(fēng)輸入、語音辨識(shí)等功能，允許使用者使用身體姿勢(shì)和語音命令通過自然用戶界面技術(shù)與計(jì)算機(jī)交互，從而完全擺脫了傳統(tǒng)輸入設(shè)備的束縛。
Kinect的主要配置有：雙RGB攝像頭：提供紅、綠、藍(lán)三顏色通道，主要作用在于動(dòng)作追蹤；深度傳感器：深度傳感器由紅外線投影機(jī)加單色CMOS傳感器組成；多點(diǎn)陣麥克風(fēng)：主要功能是為了聊天以及語音命令識(shí)別，并可以幫助過濾環(huán)境噪聲；定制處理器和微軟的定制軟件：所有硬件都由微軟設(shè)計(jì)的軟件控制。
4.1 智能模糊建模
傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)編程基于一系列的規(guī)則，結(jié)果也很簡單：是與不是，非A即B。在為輸入輸出數(shù)目有限的簡單系統(tǒng)建模時(shí)，這種方式簡單而有效。然而真實(shí)世界并不僅僅有“是”與“不是（非）”，還有“似是而非”，有“也許是”，還有“也許不是”，我們無法用簡單的二元方式來定義真實(shí)世界。以揮手為例，這一簡單動(dòng)作對(duì)計(jì)算機(jī)判定來說，具有非常多的影響因子：手揮動(dòng)的幅度，背景環(huán)境差異，現(xiàn)場(chǎng)光照的明暗，衣服質(zhì)地的不同，體型差異造成的動(dòng)作差異等。為此，我們必須用新的編程方式來教會(huì)計(jì)算機(jī)以更接近人腦的方式來解決問題，即智能模糊建模。
對(duì)于人類來說，當(dāng)你遇到一個(gè)人的時(shí)候，你的大腦立即將注意力集中在他身上，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)辨識(shí)出他的身份。這一過程并不是通過數(shù)百層的決策樹來實(shí)現(xiàn)，而是人腦通過海量的學(xué)結(jié)推斷出的。Kinect以類似的方法被創(chuàng)造出來。它觀察身邊的世界，它注意觀察并不停學(xué)習(xí)你的動(dòng)作。即使Kinect從來沒見過你揮過手，也能很快地從它學(xué)習(xí)過的TB級(jí)數(shù)據(jù)中猜測(cè)出你所做動(dòng)作的含義。
4.2 傳感方式
Kinect所采用的是光編碼技術(shù)，顧名思義就是用光源照明給需要測(cè)量的空間編上碼，其本質(zhì)仍是結(jié)構(gòu)光技術(shù)。它通過紅外線投影機(jī)將空間劃分為連續(xù)的的數(shù)百個(gè)約10cmX10cm大小的格子，每個(gè)格子都有其唯一的編碼，當(dāng)人體在空間中移動(dòng)時(shí)，劃過的相應(yīng)的格子，傳感器就會(huì)捕捉到對(duì)應(yīng)的編碼值，將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行插值處理，即可得到相當(dāng)精確的人體移動(dòng)的速度、角度、范圍等三維信息。
與此同時(shí)，Kinect的雙攝像頭會(huì)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，對(duì)得到的圖像進(jìn)行像素級(jí)評(píng)估，來辨別人體的不同部位。通過優(yōu)化的智能算法，Kinect將人體從背景環(huán)境中區(qū)分出來，并最大限度的減少外界環(huán)境的干擾，如光照條件、衣物、發(fā)型、身高體型差異等，從噪音中提取出有用信號(hào)。
4.3 動(dòng)作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化
通過圖像信息和三維空間數(shù)據(jù)的整合處理，使用者圖像的每一個(gè)像素都被傳送進(jìn)一個(gè)辨別人體部位的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)中。隨后該系統(tǒng)將給出了某個(gè)特定像素屬于哪個(gè)身體部位的可能性。將所有的這些可能性輸入到接下來的處理流程中并且等到最后階段進(jìn)行判斷。通過所有數(shù)據(jù)的全面對(duì)比計(jì)算，Kinect可將人體分為20個(gè)主要節(jié)點(diǎn)，并依此描繪出骨骼模型，目前其可以主動(dòng)追蹤最多兩名使用者的全身骨架，或者被動(dòng)追蹤最多四名玩家的形體和位置。
5 應(yīng)用前景分析
體感技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的交互手段，交互方式更加自由，而且發(fā)出指令的形式也更多樣，只要在系統(tǒng)中把動(dòng)作與相應(yīng)的計(jì)算機(jī)操作一一對(duì)應(yīng)即可。例如，在演示圖片時(shí)，雙手分開視為放大操作，反之，雙手合攏即為縮小操作，同樣，模仿翻書手勢(shì)的左/右揮手即為翻頁命令，等等。對(duì)于某些特定場(chǎng)合，如手術(shù)中的醫(yī)生，其非接觸式的操作方式更是非常方便。
體感技術(shù)還具有貼近人類自然行為的操作特點(diǎn)。目前仿真機(jī)器人的發(fā)展非常迅速，但對(duì)于擁有數(shù)個(gè)關(guān)節(jié)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的仿真機(jī)械手臂，傳統(tǒng)的手柄加按鍵的控制方式極為繁瑣，對(duì)于使用者的技術(shù)要求也很高。如采用體感交互技術(shù)，使用者就不是在操作機(jī)械手臂，而是機(jī)械手臂在模仿學(xué)習(xí)人類的行為動(dòng)作，方便程度不言而喻。
體感交互技術(shù)還可與三維顯示技術(shù)結(jié)合，營造更加完善的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)環(huán)境，使沉浸感與交互性都進(jìn)一步加深。無論是三維環(huán)幕立體投影或是頭戴式顯示器，使用者通過體感技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)的操作手段，從而能夠用更貼近現(xiàn)實(shí)世界的方式去控制計(jì)算機(jī)，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用提供了更多的可能性。
6 結(jié)語
本文介紹了人機(jī)交互發(fā)展的過程，分析了作為新一代的人機(jī)交互方式之一的體感技術(shù)，其自身擁有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并以微軟Kinect為例，介紹了基本的技術(shù)原理，認(rèn)為體感技術(shù)具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。目前下一步的研究重點(diǎn)在于如何使用體感技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)命令，以及優(yōu)化動(dòng)作識(shí)別的效率與精確度，從而提高體感技術(shù)的實(shí)用價(jià)值。
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【關(guān)鍵詞】人機(jī)交互 兒童 智能玩具 應(yīng)用
兒童智能玩具設(shè)計(jì)是指以語言識(shí)別、肢體碰觸、圖像交互為手段，充分發(fā)揮智能玩具在兒童成長過程中的作用，潛移默化的影響兒童，促使兒童健康成長。而人機(jī)交互設(shè)計(jì)目的就是為了實(shí)現(xiàn)兒童與智能玩具之間的互動(dòng)，為兒童的健康成長奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1 人機(jī)交互設(shè)計(jì)概述
人機(jī)交互設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是通過實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的交流，改善用戶對(duì)產(chǎn)品的體驗(yàn)結(jié)果，讓用戶更加便捷的體驗(yàn)產(chǎn)品中蘊(yùn)含的科技。人機(jī)交互設(shè)計(jì)主要起源于美國，并且在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的形勢(shì)下，通過全新人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)為用戶帶來了新的產(chǎn)品體驗(yàn)。人機(jī)交互設(shè)計(jì)的主要目的就是最大限度的增加人們?cè)谌粘Ｉ睢⑸a(chǎn)及通信中的方式。并且在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)不斷發(fā)展與進(jìn)步的今天，人們對(duì)人機(jī)交互技術(shù)提出了新的要求，用戶越來越重視人機(jī)交互在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。在應(yīng)用人機(jī)交互的時(shí)候，主要分為四個(gè)階段：對(duì)象識(shí)別、理解、把握與信息反饋。
2 交互設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
在兒童智能玩具中應(yīng)用交互設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須遵守以下準(zhǔn)則：一是，倫理的，不傷害、改善人的狀況。也就是說，兒童智能玩具不能傷害兒童，并且沒有其他副作用，對(duì)兒童發(fā)展是有助益的。二是，有意圖的，即幫助用戶實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)與渴望。也就是說，在兒童智能玩具中，其設(shè)計(jì)可以激發(fā)兒童的興趣，從而渴望擁有。三是，重視實(shí)效，也就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)后可以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。四是，優(yōu)雅，最簡單的完整方案、擁有合適的容納與情感。
3 人機(jī)交互設(shè)計(jì)在兒童智能玩具中的具體應(yīng)用
3.1 語音控制的具體應(yīng)用
語音控制技術(shù)主要包括兩個(gè)方向：其一，計(jì)算機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)，借助計(jì)算機(jī)聽說讀寫的功能進(jìn)行語音識(shí)別，或利用網(wǎng)絡(luò)、電話相結(jié)合的形式予以語音查詢，以此完成任務(wù)；其二，利用小型語音產(chǎn)品完成任務(wù)，如家電遙控、智能玩具等。在設(shè)計(jì)兒童智能玩具的時(shí)候，因?yàn)樾詣e、年齡等方面的差異，使得設(shè)計(jì)形式多種多樣。所以，在設(shè)計(jì)兒童智能玩具的時(shí)候，需要對(duì)玩具的適齡性、安全性予以考慮。在兒童智能玩具設(shè)計(jì)中，為了更好的發(fā)揮玩具的教育性與娛樂性，語音控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。
以“會(huì)說話的湯姆貓”為例，探討語音控制在兒童智能玩具中的具體應(yīng)用。針對(duì)“會(huì)說話的湯姆貓”而言，兒童可以隨意說話，之后“湯姆貓”就會(huì)將兒童說的話復(fù)述出來，并且聲音非?；?，聽起來十分好玩。此類智能玩具十分有趣，可以在最大程度上激發(fā)兒童的興趣，達(dá)到交互設(shè)計(jì)目的。
3.2 肢體碰觸的具體應(yīng)用
肢體碰觸是交互設(shè)計(jì)的重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)，交互式玩具在很大程度上拓展了人機(jī)界面設(shè)計(jì)的范圍。在人機(jī)設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、情感設(shè)計(jì)等方面，人機(jī)交互原理應(yīng)用前景非常廣闊。在此設(shè)計(jì)中，不需要語音控制，智能玩具上設(shè)有觸屏，只要在人機(jī)互動(dòng)的時(shí)候，兒童用手碰觸玩具，玩具就會(huì)發(fā)出禮貌聲音或一些機(jī)械似的動(dòng)作。比如，一些智能玩具娃娃，兒童在碰觸玩具手臂的時(shí)候，玩具具有發(fā)出“你好，見到你很高興”等禮貌語句，這樣不僅可以提高兒童的語句認(rèn)知水平，還可以讓兒童學(xué)會(huì)禮貌，極大的實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互的目的。
交互益智兒童玩具的科技含量比較高，其主要是運(yùn)用光感應(yīng)與紅外線技術(shù)結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)的，玩具身體分布著7個(gè)感應(yīng)器（見圖1所示），不同位置的感應(yīng)器會(huì)做出不同的反應(yīng)。交互益智兒童玩具主要是根據(jù)兒童成長心理與思想設(shè)計(jì)的，能夠更好的滿足兒童成長的需求，有效解決了人-機(jī)-環(huán)境之間的關(guān)系。
3.3 圖像交互的具體應(yīng)用
同傳統(tǒng)普通玩具相較而言，兒童智能玩具主要就是對(duì)兒童進(jìn)行智力、語言表達(dá)能力、記憶力的鍛煉。大多數(shù)兒童都對(duì)拼圖游戲非常感興趣，并且通過拼圖游戲的展開，可以有效培養(yǎng)兒童的邏輯思維能力，對(duì)兒童的全面成長有著積極意義。一般而言，在兒童智能玩具開發(fā)的過程中，主要就是對(duì)多種交互形式的融合過程，以此來最大限度的提高智能玩具的體驗(yàn)效果。所以，在兒童智能玩具中應(yīng)用圖像交互可以更好的提高兒童的思維能力與智力，并且增強(qiáng)兒童的思維能力與動(dòng)手動(dòng)腦能力，有助于兒童的全面發(fā)展。除此之外，圖像交互還可以培養(yǎng)兒童對(duì)色彩與事物的辨別能力，對(duì)提高兒童智力發(fā)育水平有著積極作用。
以老虎拼圖為例，闡述圖像交互的具體應(yīng)用，見圖2所示。通過拼圖，兒童可以從圖中知道老虎長什么樣。將圖拆開，讓兒童自己進(jìn)行拼裝，這樣不僅可以讓兒童對(duì)老虎有所認(rèn)知，還可以充分鍛煉兒童的動(dòng)手動(dòng)腦能力，有效開發(fā)了兒童智力，并且成為了兒童的好伙伴，對(duì)兒童的未來發(fā)展有著積極意義。
4 結(jié)束語
綜上所述，兒童智能玩具的功能非常多，其能夠充分開發(fā)兒童的智力、增強(qiáng)兒童的思維能力。在兒童智能玩具設(shè)計(jì)中充分運(yùn)用人機(jī)交互，可以將其有效區(qū)別于普通玩具，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了兒童與智能玩具之間的交流互動(dòng)。通過人機(jī)交互的運(yùn)用，可以在一定程度上改變兒童的思維方式，對(duì)兒童發(fā)展的益處非常大，能夠全面增強(qiáng)兒童的思維能力、創(chuàng)造能力與審美能力等，為兒童的健康、全面發(fā)展提供了可靠依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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[2]李新科，，郭永彩，等.基于語音控制和紅外光電傳感器的自循跡智能小車設(shè)計(jì)[J].傳感器與微系統(tǒng)，2011，30（12）：105-108.
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作者簡介
于龍飛（1989-），黑龍江省哈爾濱市人。碩士研究生學(xué)歷?，F(xiàn)為西南科技大學(xué)助教，主要從事工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)科研方面工作。
關(guān)鍵詞： VPR；虛擬技術(shù)；培訓(xùn)系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TM246文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2012）0320042－01
虛擬現(xiàn)實(shí)是人類利用知覺能力和操作能力的新方法。它是一種高逼真度地模擬人在自然環(huán)境中的視覺、聽覺、動(dòng)感等行為的人機(jī)界面技術(shù)，它涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感技術(shù)及人工智能技術(shù)等。這種模擬給用戶提供了一種身臨其境的體驗(yàn)，通過視覺、聽覺、動(dòng)感等多感通道，進(jìn)行人機(jī)交互，為用戶提供最佳的人機(jī)通信方式。排爆培訓(xùn)一直是一個(gè)高危培訓(xùn)，如果采用能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互的虛擬軟件，則可以在實(shí)際操作爆炸裝置前對(duì)學(xué)員進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)和基本技術(shù)要領(lǐng)的培訓(xùn)，消除學(xué)員的陌生感和恐懼感，提高學(xué)習(xí)效率，消除很多潛在危險(xiǎn)，提高培訓(xùn)質(zhì)量，降低培訓(xùn)成本。
1 虛擬現(xiàn)實(shí)廣泛應(yīng)用于教學(xué)培訓(xùn)
進(jìn)入21世紀(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)培訓(xùn)領(lǐng)域逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的教學(xué)模式發(fā)生了巨大的變革，其中最大的體現(xiàn)就是多媒體技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。特別是在教育領(lǐng)域，應(yīng)用前景極為廣闊。目前，多媒體技術(shù)不僅在國外民航教育培訓(xùn)領(lǐng)域被廣泛使用，而且在我國民航教育培訓(xùn)中也得以推廣。例如，在飛行訓(xùn)練中，飛行模擬器、桌面飛行訓(xùn)練器和飛行模擬系統(tǒng)的使用使得飛行員在進(jìn)行真機(jī)訓(xùn)練之前就熟悉了各型飛機(jī)的操作程序及各種復(fù)雜氣候和緊急狀態(tài)下的應(yīng)急處置程序；在空管培訓(xùn)中，基于計(jì)算機(jī)的培訓(xùn)（Computer-Based Training，CBT）在整個(gè)培訓(xùn)過程中起到承上啟下的作用，它既能幫助學(xué)員進(jìn)行理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，深入理解學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，檢查學(xué)習(xí)效果，又能幫助學(xué)員在進(jìn)行模擬訓(xùn)練前建立調(diào)配、引導(dǎo)飛機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)的管制用語，熟悉管制環(huán)境等，以便更有效地進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；在航空維修領(lǐng)域，多媒體技術(shù)應(yīng)用于航空維修現(xiàn)場(chǎng)，改革維修手段，提高維修效率，進(jìn)而提高飛機(jī)的出動(dòng)率。
2 培訓(xùn)系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)
2.1 硬件平臺(tái)。爆炸裝置虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)作為低成本的桌面式培訓(xùn)系統(tǒng)，采用目前廣泛使用的PC機(jī)平臺(tái)，通過服務(wù)器、局域網(wǎng)、校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或院校內(nèi)部電腦和遠(yuǎn)程電腦實(shí)時(shí)訪問，并可以進(jìn)行單機(jī)操作。
圖1爆炸裝置虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)單機(jī)版硬件圖
單機(jī)版培訓(xùn)系統(tǒng)（圖1）利用普及的個(gè)人電腦平臺(tái)，在培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或院校內(nèi)部多媒體教室進(jìn)行培訓(xùn)。主要利用鍵盤和鼠標(biāo)查看爆炸裝置的結(jié)構(gòu)、功能介紹和操作說明，并通過系統(tǒng)中不同爆炸裝置的各種關(guān)鍵元器件的操作來完成模擬拆除爆炸裝置的工作任務(wù)。
網(wǎng)絡(luò)版培訓(xùn)系統(tǒng)利用培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或?qū)W校的多媒體教室局域網(wǎng)、校園網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程認(rèn)證學(xué)員進(jìn)行培訓(xùn)，其操作和培訓(xùn)內(nèi)容與單機(jī)版相同，并且可以進(jìn)一步降低培訓(xùn)費(fèi)用，節(jié)省實(shí)際培訓(xùn)時(shí)間。
2.2 軟件平臺(tái)。爆炸裝置虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)采用基于windows的平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，主要利用三維建模軟件進(jìn)行模型的搭建，利用三維交互引擎完成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成，并通過Java程序編寫部分關(guān)鍵交互程序。
3 虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)制作過程
3.1 基礎(chǔ)3D模型建構(gòu)。首先，爆炸裝置的初始設(shè)計(jì)要求，利用3dmax軟件完成各爆炸裝置模型的初級(jí)建模工作，主要通過車削、放樣、布爾等手段完成基礎(chǔ)模型構(gòu)建，總共完成模型零部件約1400個(gè)，完成繪圖面140萬個(gè)。
3.2 UI二維交互圖片的制作。由于人機(jī)交互中有很多必須的按鈕和標(biāo)識(shí)來作為人機(jī)交互界面的媒介，所以需要利用Photoshop軟件完成各種相關(guān)的UI二維交互圖片的制作。
3.3 模型導(dǎo)入和交互實(shí)現(xiàn)。完成后的三維爆炸裝置模型和相關(guān)環(huán)境模型一并導(dǎo)入到VPR中，并對(duì)模型比例、光源、環(huán)境光等進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且將整體框架設(shè)為背景、對(duì)象物體和人機(jī)交互界面等三個(gè)層次。對(duì)于特殊的交互元件，需要利用腳本編輯器對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行編輯。一些特殊動(dòng)作，則利用Java編寫交互代碼。然后利用Photoshop完成的圖片，構(gòu)建人機(jī)交互的UI界面，并根據(jù)交互需求完成相關(guān)布置。最后，利用腳本工具，完成交互界面和被控物體件的控制鏈接，以完成人機(jī)交互。
4 爆炸裝置虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)的積極意義
1）通過人機(jī)交互訓(xùn)練，提升學(xué)員準(zhǔn)確識(shí)別與處置爆炸裝置的能力。使用本爆炸裝置虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)，可以強(qiáng)化學(xué)員對(duì)爆炸裝置的原理掌握、模式識(shí)別和處置能力，達(dá)到多模式、多感官、反復(fù)性和針對(duì)性的培訓(xùn)要求，切實(shí)地提高學(xué)員的反劫制爆能力。
2）使用虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)，解決無法使用真實(shí)爆炸裝置的困境。對(duì)于普通高等院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，要獲得真實(shí)爆炸裝置的合法使用權(quán)是非常困難的。但同時(shí)，對(duì)于一些特種專業(yè)又需要了解和掌握各種爆炸裝置的基本結(jié)構(gòu)、爆炸原理和拆除方法等知識(shí)，如果不能直觀的操作爆炸裝置，將很難通過簡單的理論講解掌握以上知識(shí)，更談不上能夠正確的處置爆炸裝置。使用本爆炸裝置虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)則可以很好的解決這一難題，讓學(xué)員能夠“親手操作”各種基本形式的爆炸裝置，加深對(duì)爆炸裝置的了解。
3）合理分配責(zé)任，降低教學(xué)風(fēng)險(xiǎn)。利用爆炸裝置虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)代替各種爆炸裝置實(shí)物進(jìn)行教學(xué)，可以有效規(guī)避真實(shí)爆炸裝置儲(chǔ)存和使用中可能發(fā)生被盜、丟失、爆炸事故等各種風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)爆炸模擬裝置和培訓(xùn)系統(tǒng)的可重復(fù)使用性還可以有效降低爆炸裝置實(shí)驗(yàn)和教學(xué)投入。
5 結(jié)束語
本培訓(xùn)系統(tǒng)是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的三維立體人機(jī)交互系統(tǒng)，可以很好地滿足爆炸裝置教學(xué)需要。學(xué)員通過鼠標(biāo)和鍵盤實(shí)現(xiàn)對(duì)各種爆炸裝置的操作，直觀地了解和掌握各種爆炸裝置的基本結(jié)構(gòu)組成、工作原理和排除方法，切實(shí)提高處爆排爆能力。同時(shí)，爆炸裝置虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)很好地解決了爆炸裝置教學(xué)中實(shí)物難以獲取和使用危險(xiǎn)的難題。
參考文獻(xiàn)：
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[2]洪炳、蔡則蘇、唐好選，虛擬現(xiàn)實(shí)及其應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.
【關(guān)鍵詞】自調(diào)光;零點(diǎn)檢測(cè)模塊;光照強(qiáng)度采集模塊
1.引言
隨著能源問題越來越引起人們的重視，節(jié)能已經(jīng)成為生產(chǎn)應(yīng)用中不可忽視的一方面，自調(diào)光路燈控制器主要用于安裝在道路兩旁與公共場(chǎng)所的路燈上，隨環(huán)境光照強(qiáng)度的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈亮度，在滿足人們需要的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能的目的，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
自調(diào)光路燈控制器主要由單片機(jī)控制模塊、人機(jī)交互界面、零點(diǎn)檢測(cè)模塊、光強(qiáng)度采集模塊與脈沖觸發(fā)模塊五部分構(gòu)成，圖1為自調(diào)光路燈控制器系統(tǒng)框圖。利用光強(qiáng)度采集模塊完成對(duì)環(huán)境光照強(qiáng)度的參數(shù)采集，利用零點(diǎn)檢測(cè)模塊完成市電220V單相電零點(diǎn)檢測(cè)，利用人機(jī)交互界面完成系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，在單片機(jī)控制模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過脈沖觸發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)路燈亮度調(diào)節(jié)。
圖1 自調(diào)光路燈控制器系統(tǒng)框圖
3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
單片機(jī)控制模塊完成光強(qiáng)度信號(hào)的采集、零點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的處理，根據(jù)人機(jī)交互界面的設(shè)定完成計(jì)算，通過脈沖觸發(fā)模塊輸出控制信號(hào)。控制模塊采用深圳宏晶科技有限公司出產(chǎn)的STC15F2K60S2芯片，指令代碼兼容傳統(tǒng)8051，內(nèi)部集成高精度時(shí)鐘。光強(qiáng)度采集模塊采用光敏電阻與高精度電阻分壓構(gòu)成，STC15F2K60S2芯片自帶8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換功能，可滿足光強(qiáng)度信號(hào)的采集。
圖2 零點(diǎn)檢測(cè)模塊原理圖
零點(diǎn)檢測(cè)電路為控制模塊提供同步信號(hào)，如圖2所示，市電L/N通過同步變壓器T0.5-06與光電耦合器TLP521-2實(shí)現(xiàn)同步信號(hào)獲取，該信號(hào)通過引腳P32輸入到控制芯片，通過實(shí)際測(cè)試，該電路可有效去除強(qiáng)電干擾并保護(hù)控制芯片。
圖3 脈沖觸發(fā)模塊原理圖
脈沖觸發(fā)模塊原理圖如圖3所示，由控制引腳P10給出的脈沖信號(hào)通過三極管Q1放大與脈沖變壓器T2，控制雙向晶閘管Q2的開啟，實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈的點(diǎn)亮與光線調(diào)節(jié)，脈沖變壓器T2還起到了強(qiáng)電與弱電的隔離作用。
4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
主程序包括初始化、中斷服務(wù)子程序、人機(jī)交互子程序、脈沖觸發(fā)子程序等，程序流程如圖2所示。
初始化程序包括外部中斷初始化、顯示初始化、AD轉(zhuǎn)換初始化等，信號(hào)采集每1秒執(zhí)行一次，根據(jù)檢測(cè)到的電信號(hào)，轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)度信號(hào)，與人機(jī)交互界面設(shè)定值進(jìn)行比較處理，調(diào)整導(dǎo)通角，發(fā)出脈沖觸發(fā)信號(hào)，通過脈沖觸發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)路燈亮度調(diào)節(jié)。
圖4 程序流程圖
5.結(jié)論
本次設(shè)計(jì)切實(shí)考慮了路燈節(jié)能環(huán)保的需求，針對(duì)路燈照明而設(shè)計(jì)的一款自調(diào)光路燈控制器。該系統(tǒng)操作簡單、方便，經(jīng)過一定時(shí)間軟硬件實(shí)時(shí)檢測(cè)，可靠性較高。
參考文獻(xiàn)
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云計(jì)算被認(rèn)為是下一代計(jì)算的核心技術(shù)。通過云計(jì)算，終端的計(jì)算能力和功能被無限放大，用戶的終端設(shè)備不必再具有復(fù)雜的計(jì)算性能，就能夠滿足用戶多種多樣的個(gè)性化需求。
在工業(yè)設(shè)計(jì)界，云計(jì)算的影響也日益深入。第四屆昆山杯筆記本·平板電腦設(shè)計(jì)大賽評(píng)委、湖南大學(xué)藝術(shù)學(xué)院院長何人可認(rèn)為：“云計(jì)算大大降低了終端設(shè)備軟硬件對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的限制，對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)起到了巨大的促進(jìn)作用?！?/p>
在這種情況下，工業(yè)設(shè)計(jì)的價(jià)值如何體現(xiàn)？何人可告訴《中國計(jì)算機(jī)報(bào)》記者，人機(jī)交互正變得越來越簡單。在云計(jì)算環(huán)境下，工業(yè)設(shè)計(jì)需要做好兩件事情：一是將人機(jī)交互的界面做好，二是通過云計(jì)算為用戶提供更好的服務(wù)和內(nèi)容，滿足用戶多樣化的需求。在他看來，如今工業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)已經(jīng)不是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)即硬件設(shè)計(jì)上，而是放在人機(jī)交互背后云計(jì)算能夠提供的內(nèi)容和服務(wù)上，工業(yè)設(shè)計(jì)的領(lǐng)域也因此而大大拓展了。
在人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)上，從鼠標(biāo)加鍵盤的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，到手寫、觸摸屏，再到語音交互，人類和機(jī)器的交互正變得越來越簡單，越來越便捷。現(xiàn)在，你只要打開手機(jī)Siri或掌上百度并且輸入一段語音，就可以得到自己想要的內(nèi)容?！拔覀円呀?jīng)進(jìn)入到自然交互的新階段。”何人可表示，“所謂自然交互是指人機(jī)交互像人與人之間的交互一樣，用眼神、肢體語言等人性化的手段實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。例如通過谷歌眼鏡，你只要眨一下眼鏡，就能將看到的物體拍攝下來并且上傳到云端。而這些功能，如果沒有云計(jì)算是很難實(shí)現(xiàn)的?！痹诤稳丝傻难劾?，有了云計(jì)算，未來更加豐富的人機(jī)交互設(shè)計(jì)還會(huì)出現(xiàn)。
從表面上看，既然技術(shù)的發(fā)展對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)的影響如此深入，工業(yè)設(shè)計(jì)受到技術(shù)的約束似乎比較大，可以發(fā)揮的空間較小。但事實(shí)上并非如此。何人可認(rèn)為：“越是看起來高不可攀的技術(shù)，越讓人感覺到望而生畏。工業(yè)設(shè)計(jì)的價(jià)值就是要讓任何人都能夠輕松地利用這些技術(shù)?！焙稳丝杀硎?，隨著技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)的作用將變得更加重要，“因?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)能夠給新技術(shù)以魂——人性化的體驗(yàn)”。
為了實(shí)現(xiàn)人性化的體驗(yàn)，工業(yè)設(shè)計(jì)要建立在對(duì)用戶的充分了解上。這不僅需要設(shè)計(jì)者利用科學(xué)的方法對(duì)用戶需求進(jìn)行調(diào)研，還要求他們必須了解當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)品市場(chǎng)、社會(huì)文化情況?！艾F(xiàn)有的手機(jī)輸入方法在一些少數(shù)民族地區(qū)并不實(shí)用，因?yàn)楹芏喈?dāng)?shù)厝瞬⒉粫?huì)使用漢語拼音?！焙稳丝杀硎荆茖W(xué)的研究方法，能夠讓工業(yè)設(shè)計(jì)者更能夠貼近用戶需求。
昆山杯筆記本·平板電腦設(shè)計(jì)大賽連續(xù)舉辦四屆，也是希望搭建一個(gè)設(shè)計(jì)界、產(chǎn)業(yè)界和用戶需求相溝通的平臺(tái)，對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上的各方都能有所裨益。對(duì)于本屆大賽拓展了云電視和一體機(jī)設(shè)計(jì)比賽項(xiàng)目的做法，作為大賽評(píng)委，何人可非常贊賞。在他看來，隨著云計(jì)算的發(fā)展，移動(dòng)終端及其服務(wù)將變得越來越豐富。
【關(guān)鍵詞】人機(jī)交互；用戶界面；圖形用戶界面；用戶研究
1 人機(jī)交互界面
UI的本意是用戶界面，是英文User和Interface的縮寫。從字面上看是用戶與界面2個(gè)組成部分，但實(shí)際上還包括用戶與界面之間的交互關(guān)系，所以這樣可分為3個(gè)方向，它們分別是：用戶研究、交互設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)。UI實(shí)際上是體現(xiàn)在我們生活中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，例如我們切菜的時(shí)候刀把手是這個(gè)界面，開車時(shí)候方向盤和儀表盤是這個(gè)界面，看電視的時(shí)候遙控器和屏幕就也這個(gè)界面，用電腦的時(shí)候鍵盤和顯示器還是這個(gè)界面。于是我們可以把UI可以分成兩大類：硬件界面和軟件界面。
UI也可以被看作是一個(gè)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中用戶可以和機(jī)器（軟件）進(jìn)行良好的交互。用戶界面包括硬件部分（物理因素）和軟件部分（邏輯因素）兩個(gè)元素，它存在于各種各樣的系統(tǒng)當(dāng)中，它的存在主要有這兩方面的意義：1）輸入――允許用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操控。2）輸出――允許操作系統(tǒng)顯示用戶操作之后的效果。
對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的人機(jī)交互設(shè)計(jì)就是指人和機(jī)器之間發(fā)生交互的時(shí)候能夠高效率、舒適的對(duì)機(jī)器進(jìn)行操控，在操作者需要對(duì)機(jī)器的操作做出決定的同時(shí)也能夠幫助機(jī)器快速的給用戶以反饋。當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)用戶界面的時(shí)候一定要考慮到用戶界面的適用性，同時(shí)也會(huì)運(yùn)用到人機(jī)工程學(xué)以及設(shè)計(jì)心理學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容。界面設(shè)計(jì)不是單純的美術(shù)繪畫，它需要考慮使用者、使用環(huán)境、使用方式，并且最終實(shí)現(xiàn)為用戶而設(shè)計(jì)，是純粹的科學(xué)性的藝術(shù)設(shè)計(jì)。檢驗(yàn)一個(gè)界面的標(biāo)準(zhǔn)既不是某個(gè)項(xiàng)目開發(fā)組領(lǐng)導(dǎo)的意見也不是項(xiàng)目成員投票的結(jié)果，而是最終用戶的感受。所以界面設(shè)計(jì)要和用戶研究緊密結(jié)合，最終為用戶設(shè)計(jì)出一個(gè)高效、舒適人性化的交互界面。
2 圖形化交互界面（GUI）
2.1 GUI定義及各組成元素
GUI（GraphicalUserInterface）是一種結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)、美學(xué)、心理學(xué)、行為學(xué)，及各商業(yè)領(lǐng)域需求分析的人機(jī)系統(tǒng)工程，強(qiáng)調(diào)“人――機(jī)――環(huán)境”三者作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。GUI是人機(jī)交互圖形化用戶界面設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確說就是屏幕產(chǎn)品的視覺體驗(yàn)和互動(dòng)操作部分。GUI的出現(xiàn)則是意味著更加的用戶友好型界面。這種面向客戶的系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)其目的是優(yōu)化產(chǎn)品的性能，使操作更人性化，減輕使用者的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，使其更適合用戶的操作需求，直接提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭力。GUI結(jié)合了各種科技和設(shè)備來為用戶提供一個(gè)可以交互的平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)的目的就是收集和產(chǎn)生信息。一系列的GUI元素構(gòu)成了一種可視性語言，在GUI中最常用的元素就是“WIMP”：窗口、標(biāo)志、菜單和指針。WIMP元素在個(gè)人電腦上的使用尤為突出。
2.2 GUI用戶界面和交互設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)這些視覺元素和GUI的時(shí)序行為是軟件應(yīng)用程序的很重要的一部分。設(shè)計(jì)的目標(biāo)是提高使用效率和使以邏輯設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的儲(chǔ)存程序更加容易使用，這就是我們所熟知的設(shè)計(jì)原則可用性設(shè)計(jì)。以用戶為中心的設(shè)計(jì)可以確保將視覺語言元素很好的引入到界面當(dāng)中，并且能夠使得操作任務(wù)更加高效、準(zhǔn)確、舒適的完成。通常情況下，用戶通過操控可視性控件來對(duì)信息進(jìn)行交換。一個(gè)精心設(shè)計(jì)的交互控件能夠高效的支持用戶去實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)任務(wù)。一個(gè)模型化的圖標(biāo)可以有靈活的構(gòu)成形式，在結(jié)構(gòu)當(dāng)中控件界面是一個(gè)獨(dú)立的形式并且間接的與應(yīng)用的功能性相連接。所以，GUI可以很容易為用戶專門定制。這樣可以允許用戶去選擇或自己設(shè)定不同的皮膚，而且更加方便設(shè)計(jì)師去改變界面以適應(yīng)用戶需要。
3 UI與GUI的關(guān)系
在人和機(jī)器的互動(dòng)過程中，有一個(gè)層面，即我們所說的界面。從心理學(xué)意義來分，界面可分為感覺（視覺、觸覺、聽覺等）和情感兩個(gè)層次。用戶界面設(shè)計(jì)是屏幕產(chǎn)品的重要組成部分。界面設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的有不同學(xué)科參與的工程，認(rèn)知心理學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、語言學(xué)等在此都扮演著重要的角色。用戶界面設(shè)計(jì)的三大原則是：置界面于用戶的控制之下；減少用戶的記憶負(fù)擔(dān)；保持界面的一致性。UI設(shè)計(jì)從工作內(nèi)容上來說分為3個(gè)方向，它主要是由UI研究的3個(gè)因素決定的，其分別是研究工具、研究人與界面的關(guān)系、研究人。
GUI的廣泛應(yīng)用是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的重大成就之一，它極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們從此不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進(jìn)行操作。準(zhǔn)確來說GUI就是屏幕產(chǎn)品的視覺體驗(yàn)和互動(dòng)操作部分，是在圖形環(huán)境下控制機(jī)器的部分。通常情況下，控制計(jì)算機(jī)是通過鍵盤鼠標(biāo)，所有輸入和輸出的信息都會(huì)通過GUI在屏幕上顯示。通過GUI實(shí)現(xiàn)控制并不局限于個(gè)人電腦，GUI已經(jīng)被用在了越來越大的機(jī)器上了。這些機(jī)器都有一個(gè)共同點(diǎn)就是它們是被可編程邏輯控制器所控制或驅(qū)動(dòng)。像這類自動(dòng)化操作的機(jī)器都非常的適合應(yīng)用GUI。UI是一個(gè)集合，而GUI就是UI里的一個(gè)子集，即UI的“研究工具”方向。用戶界面不僅指的是某種特定的機(jī)器、網(wǎng)站或應(yīng)用，它可以被描述成任何形式的一個(gè)平臺(tái)，通過這個(gè)平臺(tái)用戶可以為執(zhí)行特定的任務(wù)與其進(jìn)行交互。UI可以分為好多種：CLI―命令行界面，VUI―語音用戶界面，GUI―圖形用戶界面等等。其它的界面還包括一些硬件，比如機(jī)器、鍵盤、顯示屏等等。所以任何幫助用戶去完成某項(xiàng)目標(biāo)的實(shí)施行動(dòng)都可以被當(dāng)作是用戶界面。這可以適用與任何物體。
現(xiàn)在人們經(jīng)常把UI和GUI當(dāng)作同一種東西。但實(shí)際上，UI指的是用戶界面設(shè)計(jì)，GUI指的是圖形化用戶界面設(shè)計(jì)。GUI在圖形可用性方面已經(jīng)劃分的非常具體，（圖片、圖標(biāo)、色彩、按鍵、滾動(dòng)條、菜單等等）去幫助用戶去完成目標(biāo)任務(wù)。在早期，電腦軟件上的許多應(yīng)用根本沒有GUI，僅僅是有一些簡單的文本化的UI設(shè)計(jì)。
