HCI知识点归纳总结

人机交互知识点归纳--byLeon目录TOC\o"1-3"\h\u15175第1章绪论 32230内容摘要 3212991.1人机交互定义 33535人机交互和人机界面是两个不同的概念 3144511.2人机交互研究内容 4284301.3人机交互发展历史 555941.4HCI的应用 5140901.5人机交互与其他学科的关系 729294第2章感知和认知基础 71112内容摘要 7244592.1人的感知 8172992.2认知过程与交互设计原则 832069常见的认知过程 82752影响认知的因素 9119782.3概念模型及对概念模型的认知 910408对概念模型的认知 926316几种认知概念框架 1020504思维模型 1029755正确的思维模型的建立 1017970信息处理模型 10148082.4分布式认知 1129746分布式认知模型 1220335第4章交互技术 1274内容摘要 12168154.1人机交互输入模式 1228301请求模式 133582采样模式 134605事件模式 1486374.2基本交互技术 145940定位 158406笔划 1532076定值 155513选择 1514052字符串输入 15316984.3图形交互技术 1515479几何约束 1627879引力场 1625197拖动 165007橡皮筋技术 166268操作柄技术 166254三维交互技术 1795624.4语音交互技术 1828027语音识别系统的组成 18186504.5笔交互技术 1823084联机手写识别 1816340脱机手写识别 1930254数字墨水技术 1916538第5章界面设计 2028313内容摘要 20316845.1界面设计原则 204606图形用户界面的主要思想 2019600桌面隐喻 2016842图形用户界面设计的一般原则 21238645.2理解用户 217117用户体验 2126335用户分类 2112555.3设计流程 2212808用户的观察和分析 2217958设计 2225531实施 23143035.4任务分析 23175935.4.1使用行为分析 234745读者请求服务用例 2323411图书管理员处理借书、还书的用例 2431578系统管理员进行系统维护的用例 25139855.4.2顺序分析 2521250读者借书时序图 26301265.4.3协助关系分析 2616112读者借书协作图 27177405.4.4工序约束陈述 27271365.4.5用户任务一览表 27312205.4.6任务金字塔 288088读者查询图书任务金字塔 28325435.4.7故事讲述和情节分析 28154615.5以用户为中心的界面设计（UCD） 29188015.5.1对象建模分析 292659航空订票对象建模分析图 30110675.5.2视图抽象设计 3025225.5.3概要设计 3097185.5.4视图的关联设计 3130570航空售票系统视图关联设计图 31267895.5.5视图的全面设计 31第1章绪论内容摘要人机交互的概念人机交互的研究内容人机交互的发展历史人机交互的应用1.1人机交互定义人机交互（Human-ComputerInteraction，HCI）是关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且围绕这些方面的主要现象进行研究的科学（ACMSIGCHI，1992，第6页）广义人机交互广义上讲，人机交互以实现自然、高效、和谐的人机关系为目的，与之相关的理论和技术都在其研究范畴，是计算机科学，心理学，认知科学以及社会学等学科的交叉学科研究开发新的人机交互设备、技术和理论，以实现无处不在计算（ubiquitouscomputing）环境下的以用户为中心的交互式计算机系统，使其能够增强人的创造力，解放人类的大脑、改善人与人之间的交流与协作狭义人机交互人机交互从技术上讲（狭义的），主要是研究人与计算机之间的信息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分人们如何借助键盘、鼠标、操纵杆、眼动跟踪器、位置跟踪器、数据手套、压力笔等设备，用手、脚、声音、姿势或身体的动作、眼睛甚至脑电波等向计算机传递信息计算机如何通过打印机、绘图仪、显示器、头盔式显示器（HMD）、音箱、力反馈等输出设备给人提供信息人机交互与人机界面人机交互和人机界面是两个不同的概念人机交互是指用户与计算机系统之间的通信，它是人与计算机之间各种符号和动作的双向信息交换人机界面是指人类用户与计算机系统之间的通信媒体或手段，它是人机双向信息交换的支持软件和硬件这里“界面”定义为通信的媒体或手段，人机交互是通过一定的人机界面来实现的，在界面开发过程中，有时把它们作为同义词使用1.2人机交互研究内容人机交互界面表示模型与设计方法（ModelandMethodology）一个交互界面的好坏，直接影响到软件开发的成败。友好人机交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究人机交互界面的表示模型与设计方法，是人机交互的重要研究内容之一。可用性分析与评估（UsabilityandEvaluation）可用性是人机交互系统的重要内容，它关系到人机交互能否达到用户期待的目标，以及实现这一目标的效率与便捷性。人机交互系统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。多通道交互技术（Multi-Modal）在多通道交互中，用户可以使用语音、手势、眼神、表情等自然的交互方式与计算机系统进行通信。多通道交互主要研究多通道交互界面的表示模型、多通道交互界面的评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户界面研究的重点和难点。认知与智能用户界面（IntelligentUserInterface，IUI）智能用户界面的最终目标是使人机交互和人－人交互一样自然、方便。上下文感知、眼动跟踪、手势识别、三维输入、语音识别、表情识别、手写识别、自然语言理解等都是认知与智能用户界面需要解决的重要问题。群件（Groupware）群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要涉及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过程自动化与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与人机交互技术相关的研究主要包括：群件系统的体系结构、计算机支持交流与共享信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现方法等内容。Web设计（Web-Interaction）重点研究Web界面的信息交互模型和结构，Web界面设计的基本思想和原则，Web界面设计的工具和技术，以及Web界面设计的可用性分析与评估方法等内容移动界面设计（MobileandUbicomp）移动计算（MobileComputing）、无处不在计算（UbiquitousComputing）等对人机交互技术提出了更高的要求，面向移动应用的界面设计问题已成为人机交互技术研究的一个重要应用领域。针对移动设备的便携性、位置不固定性和计算能力有限性以及无线网络的低带宽高延迟等诸多的限制，研究移动界面的设计方法，移动界面可用性与评估原则，移动界面导航技术，以及移动界面的实现技术和开发工具，是当前的人机交互技术的研究热点之一。1.3人机交互发展历史人机交互的发展过程，也是人适应计算机到计算机不断地适应人的发展过程。它经历了几个阶段：发展历史（一）语言命令交互阶段计算机语言经历了由最初的机器语言，而后是汇编语言，直至高级语言的发展过程。这个过程也可以看作早期的人机交互的一个发展过程。发展历史（二）图形用户界面（GUI）交互阶段图形用户界面（GraphicalUserInterface，GUI）的出现，使人机交互方式发生了巨大变化。GUI的主要特点是桌面隐喻、WIMP技术、直接操纵和“所见即所得”。与命令行界面相比，图形用户界面的人机交互自然性和效率都有较大的提高。图形用户界面很大程度上依赖于菜单选择和交互小组件（Widget）。图形用户界面给有经验的用户造成不方便，他们有时倾向使用命令键而不是选择菜单，且在输入信息时用户只能使用手这一种输入通道。图形用户界面需要占用较多的屏幕空间，并且难以表达和支持非空间性的抽象信息的交互。发展现状自然和谐的人机交互阶段随着虚拟现实、移动计算、无处不在计算等技术的飞速发展，自然和谐的人机交互方式得到了一定的发展。基于语音、手写体、姿势、视线跟踪、表情等输入手段的多通道交互是其主要特点，其目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式进行交互操作。1.4HCI的应用制造业位于法国Velizy城的汽车协同设计中心的标志雪铁龙（PSA）公司利用3DVIAVirtools技术作为工业仿真系统的整合平台，采用主动式立体Barco‘sI-Space5的CAVE洞穴式显示系统与BarcoCADWall被动式单通道立体投影系统，德国的A.R.T.光学跟踪系统以及Haption6D35-45和INCA力反馈系统，用于汽车设计的检视、虚拟装配与协同项目的检测等等。教育科研由伊利诺州大学芝加哥分校电子可视化实验室EVL和交互计算环境实验室CEL合作的叙事式沉浸的建设者及协同环境(NarrativeImmersiveConstructionist/CollaborativeEnvironments)，简称NICE项目教育科研科视设计并安装的全沉浸式ChristieTotalVIEW™CAVE（图1-7），用于在威斯康星州Pier的密尔沃基举办的著名的DiscoveryWorld展览。这套被DiscoveryWorld称为“人机交互式虚拟教育”（HIVE）系统运用了3D投影显示技术——Mirage系列投影机，实现了的沉浸式3D环境，使参观者能够获得关于生活环境的“近似真实”体验。军事军事战略战术演练和培训领域是刺激交互技术发展的源动力，从早期的飞机驾驶员培训到今天的军事战略和战术演习仿真等。使用计算机仿真技术不仅降低成本而且可方便地改变环境和条件，适用于特殊，危险等环境。F-35是第一种在座舱里取消了平视显示器(HUD)的量产战斗机，F-35的飞行员将在其头盔综合显示器(HMD)面罩上的虚拟平显上读取所有数据。生活指纹识别和人脸表情识别技术广泛应用于人们日常生活的通信过程或者安全保护。苹果iPhone采用多种交互技术，提供智能商务终端，如掌上电脑、智能手机、PDA、智能固话终端等。通过捷通嵌入式手写识别eJHWR技术，将在手写设备上书写时产生的有序轨迹信息转化为汉字内码；通过捷通华声嵌入式语音合成eJTTS技术，利用计算机将任意组合的文本文件转化为声音文件，并通过声卡、电话语音卡等多媒体设备将声音输出，提供短信语音播报等功能。文化娱乐在北京08奥运会开幕式采用的高亮度数字投影设备和十一全运会开幕式投影系统采用的“大碗幕”展示了现代投影技术的巨大创造力。在影视制作领域，动作捕捉设备已经得到了广泛应用。如图展示了“加勒比海盗3”制作过程中，运动捕捉实验室场景和最终合成的影片效果。体育英国推出三维立体电视节目，播放了英式橄榄球和足球比赛画面，通过两台摄像机拍摄，模拟人左右眼的成像，观众通过特制的三维立体眼镜，使大脑对图像进行处理，让画面看上去好像在起居室里现身。给观众身临其境的感觉，球员的一举一动仿佛就在身边。运动捕捉系统在体育训练中可以帮助教练员从不同的视角观察和监控运动员的技术动作，并大量地获取某类技术动作的运动参数及生理生化指标等数据，并统计出其运动规律，为科学训练提供标准规范的技术指导。曲棍球训练系统1.5人机交互与其他学科的关系

第2章感知和认知基础内容摘要人的感知认知过程与交互设计原则概念模型及对概念模型的认知分布式认知2.1人的感知视觉视觉是人与周围世界发生联系的最重要的感觉通道。外界80%的信息都是通过视觉得到的，因此视觉显示是人机交互系统中用的最多的人机界面。视觉感知可以分为两个阶段：受到外部刺激接收信息阶段和解释信息阶段。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。听觉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。触觉Touch或者Hapticperception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-压力实验表明，人的手指的触觉敏感度是前臂的触觉敏感度的10倍。对人身体各部位触觉敏感程度的了解有助于基于触觉的交互设备的设计。2.2认知过程与交互设计原则认知是人们在进行日常活动时发生于头脑中的事情，它涉及认知处理，如思维、记忆、学习、幻想、决策、看、读、写和交谈等。Norman把认知划分为两个模式经验认知：有效、轻松地观察、操作和响应周围的事件，它要求具备某些专门知识并达到一定的熟练程度，如使用Word字处理系统编辑文档等。思维认知：涉及思考、比较和决策，是发明创造的来源，如设计创作等。常见的认知过程感知和识别人们可以使用感官从环境中获取信息，并把它转变为对物品、事件、声音和味觉的体验。注意注意通常是指选择性注意，即注意是有选择的加工某些刺激而忽视其他刺激的倾向。记忆记忆就是回忆各种知识以便采取适当的行动。问题解决问题解决是由一定的情景引起的，按照一定的目标，应用各种认知活动、技能等，经过一系列的思维操作，使问题得以解决的过程。语言处理阅读、说话和聆听这三种形式的语言处理具有一些相同和不同的属性。相似性之一是，不论用哪一种形式表示，句子或短语的意思是相同的。但是，人们对阅读、说话和聆听的难易有不同的体会。解题，规划，推理和决策影响认知的因素情感情感因素会影响人的感知和认知能力。如积极的情感会使人的思考更有创造性、解决复杂问题的能力更强，而消极的情感使人的思考更加片面，还会影响其他方面的感知和认知能力。人的个性差异个性差异可能是长期的，如性别、体力和智力水平；也可能是短期的，如压力和情感因素对人的影响；还可能是随时间变化的，如人的年龄等。2.3概念模型及对概念模型的认知概念模型：指的是一种用户能够理解的系统描述，它使用一组集成的构思和概念，描述系统做什么、如何运作、外观如何等。设计概念模型的关键过程应包括如下两个阶段：了解用户在执行日常任务时做什么；选择交互方式，是主动式的提问方式，还是被动式的填表进行检索方式；并决定采用何种交互形式。有关交互方式的决策与有关交互形式的决策是不相同的。前者是更高层次的抽象，它关心的是要支持的用户活动的本质，而后者关心的是特殊的界面类型。对概念模型的认知一个系统能够做到让用户感到满意，除了在设计开始阶段建立一个好的概念模型以外，还应该考虑如何根据人的认知特点，提供多种手段，使用户能尽快理解关于系统外观及行为即概念模型的构思，这是一个非常基本的问题。三个相互联系的概念模型设计模型——设计师设想的模型，说明系统如何运作。系统映像——系统实际上如何运作。用户模型——用户如何理解系统的运作。几种认知概念框架

从人们不同的认知特点，讨论用户如何理解系统概念模型，它们是：思维模型信息处理模型外部认知模型思维模型用户思维模型：人们在学习和使用系统的过程中，积累了有关如何使用系统的知识，而且在一定程度上，也积累了有关系统如何工作的知识。在认知心理学中，思维模型被认为是外部世界的某些因素在人脑中的反映，掌握和运用思维模型使得人们能够进行推测和推理。思维模型牵涉到两个过程—“构建”和“运用”过程，人们既可能进行有意识的思维处理，也可能进行无意识的思维处理。正确的思维模型的建立在理想情况下，用户开发的思维模型应与设计人员开发的概念模型相符，如何帮助用户达到这个目标是一个非常关键的问题。一个交互式系统在设计时，应该开发一个易于用户理解的系统映像，应该做到及时响应用户的输入并给出有用的反馈；提供易于理解的、直观的反馈信息。此外，一个好的交互系统还需要提供正确的信息类型以及正确的信息层次，以针对不同层次的用户，提供不同层次的系统透明度。这方面包括：有条理的、易于理解的说明合适的在线帮助和自学教程上下文相关的用户指南，即，针对不同层次的用户，解释在不同的任务阶段应如何处理各种情况信息处理模型人们把大脑视为一个信息处理机，信息通过一系列有序的处理阶段进、出大脑。在这些阶段中，大脑需要对思维表示（包括映像、思维模式、规则和其他形式的知识）进行各种处理（如比较和匹配）。信息处理模型的步骤信息处理模型的局限“信息处理模型”是不是正确地反应了人们日常的认知活动呢？它能否解释真实世界中的认知现象，又能否解释人们与计算机交互时的认知活动呢？有些研究人员认为，“信息处理”方法没有说服力，因为这种方法只是考虑纯粹的智能活动，把这种活动同外界的干扰源以及人工辅助物隔离开来。目前，日益被人们认同的是在认知发生的上下文中研究、分析认知过程。主要目标是分析环境中的结构如何帮助人类认知，并减轻认知负担。外部认知模型外部认知是要解释人们在与不同外部表示相交互时涉及的认知过程。其主要目的是要详细说明在不同的认知活动、认知过程中使用不同表示的好处，主要包括：将信息、知识表面化以减轻记忆负担；设计有利于人的信息表示及处理工具，减轻计算负担；标注和认知追踪。基于外部认知特点的交互式界面设计原则使用基于外部认知的方法进行交互设计时，总体原则是要在界面上提供外部表示，以减轻用户的记忆和计算负担。为此，设计人员需要开发不同类型的可视化信息，以便用户解决某个问题，扩充和增强认知能力。信息和可视化技术，可用于表示大量的数据，同时允许用户从不同的角度进行交叉比较。设计良好的GUI也能大大减轻用户的记忆负担，用户能够依赖外部表示提供的线索，与系统进行交互。2.4分布式认知分布式认知法描述的是认知系统中发生了什么，它通常描述人员之间的交互，人们使用的物品及工作环境。例如，要驾驶飞机这个活动涉及：驾驶员、副驾驶员和空中交通管制员之间的交互；驾驶员、副驾驶员与驾驶舱内各种仪表的交互；驾驶员、副驾驶员与飞机所处环境的交互，如空中航线、跑道。分布式认知的主要目的是要从信息传播媒介的角度来描述交互。也就是说，它考虑的是信息如何表示，信息在流经不同个人以及使用不同物体时是如何重新表示的。这类信息的转变也称为“表示状态的转变”。分布式认知模型在进行分布式认知分析时，通常需要考查：分布式问题的解决方法，包括协议解决方式语言及非语言行为的任务，包括说了什么、眼神和眨眼等暗示什么、什么是没有说出来的使用的各种协调机制，如规则、规程协作活动在进行过程中将用到的各种通信路径如何共享和访问信息交互技术内容摘要人机交互输入模式基本交互技术图形交互技术笔交互技术4.1人机交互输入模式由于输入设备是多种多样的，而且对一个应用程序而言，可以有多个输入设备，同一个设备又可能为多个任务服务，这就要求对输入过程的处理要有合理的模式。请求模式(RequestMode)采样模式（SampleMode）事件模式（EventMode）请求模式在请求模式下，输入设备的启动是在应用程序中设置的。应用程序执行过程中需要输入数据时，暂停程序的执行，直到从输入设备接受到请求的输入数据后，才继续执行程序。采样模式输入设备和应用程序独立地工作。输入设备连续不断地把信息输入进来，信息的输入和应用程序中的输入命令无关。应用程序在处理其它数据的同时，输入设备也在工作，新的输入数据替换以前的输入数据。当应用程序遇到取样命令时，读取当前保存的输入设备数据。优点：这种模式对连续的信息流输入比较方便，也可同时处理多个输入设备的输入信息。缺点：当应用程序的处理时间较长时，可能会失掉某些输入信息。事件模式输入设备和程序并行工作。输入设备把数据保存到一个输入队列，也称为事件队列，所有的输入数据都保存起来，不会遗失。应用程序随时可以检查这个事件队列，处理队列中的事件，或删除队列中的事件。4.2基本交互技术定位笔划定值选择字符串输入定位确定平面或空间的一个点的坐标，是交互中最基本的输入技术之一。直接定位：用定位设备直接指定某个对象的位置，是一种精确定位方式。间接定位：通过定位设备的运动控制屏幕上的映射光标进行定位，是一种非精确定位方式。其允许指定的点位于一个坐标范围内，一般用鼠标等指点设备配合光标来实现。笔划笔划输入用于输入一组顺序的坐标点。它相当于多次调用定位输入，输入的一组点常用于显示折线或作为曲线的控制点。定值定值（或数值）输入用于设置物体旋转角度、缩放比例因子等选择选择是在某个选择集中选出一个元素，通过注视、指点或接触一个对象，使对象成为后续行为的焦点，是操作对象时不可缺少的一部分。键盘Ctrl+A鼠标字符串输入键盘是目前输入字符串最常用的方式，现在用写字板输入字符也已经很流行。4.3图形交互技术几何约束引力场拖动橡皮筋技术操作柄技术三维交互技术几何约束几何约束可以用于对图形的方向、对齐方式等进行规定和校准。对定位的约束（网格吸附）方向约束例如要绘的垂直或水平方向的线，当给定的起点和终点连线和水平线的交角小于45°时，便可绘出一条水平线，否则就绘垂直线。绘制印刷线路板、管网图或地籍图时非常有用。在Word绘图中，通过锁定纵横比，在拖动线段一个端点时，线段只是沿原来方向放缩引力场引力场也可以看作是一种定位约束，通过在特定图素（如直线段）周围假想有一个区域，当光标中心落在这个区域内时，就自动地被直线上最近的一个点所代替，就好像一个质点进入了直线周围的引力场，被吸引到这条直线上去一样。引力场的大小要适中，太小了不易进入引力区，太大了线和线的引力区相交，光标在进入引力区相交部分时可能会被吸引到不希望选的线段上去，增大误接的概率。拖动要把一个对象移动到一个新的位置时，如果我们不是简单地用光标指定新位置的一个点，而是当光标移动时拖动着被移动的对象，这样会使用户感到更直观，并可使对象放置的位置更恰当。图形模式和图像模式橡皮筋技术被拖动对象的形状和位置随着光标位置的不同而变化。不断地进行画图－擦除－画图的过程操作柄技术可以用来对图形对象进行缩放、旋转、错切等几何变换。先选择要处理的图形对象，该图形对象的周围会出现操作柄，移动或旋转操作柄就可以实现相应的变换。三维交互技术面临问题三维交互技术采用六自由度输入设备。所谓六自由度，指沿三维空间X、Y、Z轴平移和绕X、Y、Z轴旋转，而现在流行的用于桌面型图形界面的交互设备，如鼠标、轨迹球、触摸屏等只有两个自由度(沿平面X、Y轴平移)。窗口、菜单、图符和传统的二维光标在三维交互环境中会破坏空间感，用户难以区分屏幕上光标选择到对象的深度值和其他显示对象的深度值，使交互过程非常不自然。直接操作三维光标必须有深度感，即必须考虑光标与观察者距离，离观察者近的时候较大，离观察者远的时候较小。为保持三维用户界面的空间感，光标在遇到物体时不能进入到或穿过物体内部。为了增加额外的深度线索，辅助三维对象的选择，可以采用半透明三维光标。三维光标可以是人手的三维模型三维Widgets三维交互界面中的一些小工具三维空间中漂浮的菜单、用于拾取物体的手的三维图标、平移和旋转指示器等。1992年美国Brown大学计算机系提出三维Widget设计原则三维Widget的几何形状应能表示其用途（eg:一个用来扭曲物体的Widget，最好本身就是一个扭曲的物体）适当选择Widget控制的自由度－由于三维空间有六个自由度，有时会使三维交互操作变得过于复杂，因此在用户使用某种Widget时，可以固定或者自动计算某些自由度的值根据三维用户界面的用途确定Widget的功能。例如，用于艺术和娱乐的三维用户界面的Widget，只要能够完成使画面看起来像的操作就可以了，而用于工业设计和制造的用户界面，则必须保证交互操作参数的精确性。三视图输入用二维输入设备在一定程度上实现三维的输入。如果输入一个三维点，只要在两个视图上把点的对应位置指定后便唯一确定了三维空间中的一个点；把直线段上两端点在三视图上输入后便可决定三维空间的一条直线；把一个面上的各顶点在三视图上输入后，也唯一确定了三维空间中的一个面；如果把一个多面体上的各面均用上述方法输入，也就在三维空间中输入了一个多面体。4.4语音交互技术语音识别（SpeechRecognition）是计算机通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本文件或命令的技术，其所涉及的领域包括：信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等。一个完整的语音识别系统大致可分为语音特征提取，声学模型与模式匹配，以及语言模型与语义理解三部分。语音识别系统的组成语音特征提取从语音信号中提取语音的特征，既可以获得语音的本质特征,也起到数据压缩的作用。输入的模拟语音信号首先要进行预处理，包括预滤波、采样和量化、加窗、端点检测、预加重等。声学模型声学模型对应于语音到音节概率的计算。在识别时将输入的语音特征同声学模型（模式）进行匹配与比较，得到最佳的识别结果。目前采用的最广泛的建模技术是隐马尔科夫模型HMM建模和上下文相关建模。4.5笔交互技术笔式输入具有连续性、使用笔的连续线条绘制可以产生字符、手势或者图形等特点。其优点是便于携带，输入带宽信息量大，输入延迟小；其缺点是翻译困难，再现精度低。手写识别技术是笔交互中的一种基本技术，目前已经嵌入到各种设备中，得到广泛应用。数字墨水技术联机手写识别联机手写文字的识别过程通常分为四个阶段：预处理、特征抽取、特征匹配和判别分析脱机手写识别脱机手写识别比印刷体汉字识别、联机手写体识别都要困难。脱机手写识别得到的描述则是点阵图像，要得到笔段的点阵通常需要细化运算。细化会损失一些信息，并且不可能得到时间顺序信息。脱机识别中，笔画与笔画之间经常粘连，很难拆分，而且笔段经过与另一笔段交叉分成两段后，也难以分清是否应该连起来。数字墨水技术数字墨水在数学上是通过三阶贝塞尔曲线来描述笔输入的笔迹，它的记录格式与图像和文本格式都不同。这种存储方式使得数字墨水文件很小，从而可以更有效地进行存储。数字墨水的处理包括数字墨水的表示、压缩和显示，智能的墨水分析技术，墨水标记和注解技术，墨水的智能操作以及墨水存储和搜索等一系列有关技术。数字墨水使用当前，微软已实现了数字墨水技术对英文、德文、法文、韩文、日文、简体和繁体中文等语言的支持。WindowsXPTabletPCEdition拥有强大而简单的数字化墨水控件和API，方便软件开发商将笔墨功能扩展到其现有和即将推出的软件中，就如同集成目前的键盘和鼠标一样简单。界面设计内容摘要界面设计原则理解用户设计流程任务分析以用户为中心的界面设计5.1界面设计原则命令行界面可以看作是第一代人机界面，其中人被看成操作员，机器只做出被动的反应，人用手操作键盘，输入数据和命令信息，通过视觉通道获取信息，界面输出只能为静态的文本字符。图形界面可看作是第二代人机界面，是基于图形方式的人机界面。由于引入了图标、按钮和滚动条技术，大大减少了键盘输入，提高了交互效率。多通道用户界面则进一步综合采用视觉、语音、手势等新的交互通道、设备和交互技术，使用户利用多个通道以自然、并行、协作的方式进行人机对话，通过整合来自多个通道的、精确的或不精确的输入来捕捉用户的交互意图，提高人机交互的自然性和高效性。图形用户界面的主要思想桌面隐喻桌面隐喻是指在用户界面中用人们熟悉的桌面上的图例清楚地表示计算机可以处理的能力。所见即所得在WYSIWYG交互界面中，其所显示的用户交互行为与应用程序最终产生的结果是一致的。直接操纵直接操纵是指可以把操作的对象、属性、关系显式地表示出来，用光笔、鼠标、触摸屏或数据手套等指点设备直接从屏幕上获取形象化命令与数据的过程。图形用户界面设计的一般原则界面要具有一致性常用操作要有快捷方式提供必要的错误处理功能提供信息反馈允许操作可逆设计良好的联机帮助合理划分并高效地使用显示屏幕5.2理解用户用户的含义简单的说，用户是使用某种产品的人，其包含两层含义：1）用户是人类的一部分；2）用户是产品的使用者。产品的设计只有以用户为中心，才能得到更多用户的青睐。衡量一个以用户为中心的设计的好坏，关键点是强调产品的最终使用者与产品之间的交互质量，它包括三方面特性：产品在特定使用环境下为特定用户用于特定用途时所具有的有效性（Effectiveness）、效率（Efficiency）和用户主观满意度（Satisfaction）。延伸开来，还包括对特定用户而言，产品的易学程度、对用户的吸引程度、用户在体验产品前后时的整体心理感受等。用户体验用户体验（UserExperience，UX）通常是指用户在使用产品或系统时的全面体验和满意度。用户体验主要有下列四个元素组成：品牌（Branding）使用性（Usability）功能性（Functionality）内容（Content）用户分类偶然型用户：既没有计算机应用领域的专业知识，也缺少计算机系统基本知识的用户。生疏型用户：他们更常使用计算机系统，因而对计算机的性能及操作使用，已经有一定程度的理解和经验。但他们往往对新使用的计算机系统缺乏了解，不太熟悉，因此对新系统而言，他们仍旧是生疏用户。熟练型用户：这类用户一般是专业技术人员，他们对需要计算机完成的工作任务有清楚地了解，对计算机系统也有相当多的知识和经验，并且能熟练地操作、使用。专家型用户：对需要计算机完成的工作任务和计算机系统都很精通的，通常是计算机专业用户，称为专家型用户。计算机和领域经验对易于学习和易于使用的影响5.3设计流程用户的观察和分析情境访谈（ContextualInterviews）走进用户的现实环境，尽量了解你的用户的工作方式、生活环境等情况。焦点小组（FocusGroups）组织一组用户进行讨论，让你更了解用户的理解、想法、态度和需求。单独访谈（IndividualInterviews）一对一的用户讨论，让你了解某个用户是如何工作，使你知道用户的感受、想要什么及其经历等。设计常用的素材分析方法是对象模型化，即将用户分析的结果按照讨论的对象进行分类整理，并且以各种图示的方法描述其属性、行为和关系。对象抽象模型可以逐步转化为不同具体程度的用户视图。比较抽象的视图有利于进行逻辑分析，称为低真视图（Low-fidelityPrototype）；比较具体的视图更接近于人机界面的最终表达，称为高真视图（High-fidelityPrototype）。实施随着产品进入实施阶段，设计师对高真设计原型进行最后的调整，并且撰写产品的设计风格标准（StyleGuide），产品各个部分风格的一致性由该标准保证。产品实施或投入市场后，面向用户的设计并没有结束，而是要进一步的搜集用户的评价和建议，以利于下一代产品的开发和研制。5.4任务分析任务分析是交互设计至关重要的环节，在以用户为中心的设计中，关心的是如何从用户那里理解和获取用户的思维模式，进行充分、直观的表达，并用于交互设计。描述用户行为的工具有很多，目前经常提到的是通用标识语言UML（UnifiedMarkupLanguage）。UML2.0共有10种图示，分别为组合结构图、用例图、类图、序列图、对象图、协作图、状态图、活动图、组件图和部署图，它们分别用以表现不同的视图。在任务分析中使用UML工具，可以清晰地表达一个交互任务诸多方面的内容，包括交互中的使用行为、交互顺序、协作关系、工序约束等等。5.4.1使用行为分析使用行为分析就是要理解系统中每个参与者及其所需完成的任务，即分析系统所涉及的问题领域和系统运行的主要任务，分析使用该系统主要功能部分的是哪些人，谁将需要该系统的支持以完成其工作。使用行为分析一般使用用例图描述，它从参与者的角度出发来描述一个系统的功能，主要目的是帮助开发团队以一种可视化的方式理解系统的功能需求读者请求服务用例图书管理员处理借书、还书的用例系统管理员进行系统维护的用例5.4.2顺序分析每个使用行为都是由若干步骤组成的，这些步骤可以使用顺序图进行描述。顺序图描述了完成一个任务的典型步骤；它可以按照交互任务发生的时间顺序，把用例表达的需求转化为进一步、更加正式层次的精细表达；用例常常被细化为一个或更多的顺序图。读者借书时序图5.4.3协助关系分析协作图着重显示了某个用户行为中各个系统元素之间的关系，而不再重点强调各个步骤的时间顺序。读者借书协作图5.4.4工序约束陈述用户完成任务的步骤又被称为工序，某些工序之间的顺序是由一些逻辑关系的。工序约束陈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约束：系统管理员必须先增加借阅者信息，读者才能登陆。系统管理员必须先增加书籍信息，读者才能查阅。读者借阅信息生成后，图书管理员图书管理员才能去书库取书。读者必须先在系统中办理借阅，才能取书。读者必须先借书才能还书。5.4.5用户任务一览表当所有任务分析完毕，就可以用一览表的形式描述系统中的所有用户及其可能需要完成的所有任务。5.4.6任务金字塔任务金字塔描述了不同层次的任务之间的关系。任何一个任务都可能包括若干子任务，从而构成金字塔状的结构