人机交互基础复习题.pdf

1、什么是人机交互？ 答：所谓人机交互（HCI），是指关于设计、评价和实现供人们使用的 交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。 2、人机交互和哪些学科领域有关？ 答：人机交互是一门综合学科，它与认知心理学、人机工程学、多媒体 技术、虚拟现实技术等密切相关。 3、什么是认知？什么是感知？ 认知：是指人们认识活动的过程，即个体对感觉信号接收、检测、转 换、简约、合成、编码、储存、提取、重建、概念形成、判断和问题解 决的信息加工处理过程。（百科） 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。 感知：人们通过使用感觉饿器官从环境中获取信息，并把它转换为对物 品、事件、声音和味觉的体验。 4、 常见的认知过程有哪些？ 感知和识别、注意、记忆、问题解决、语言处理等。 5、 什么是概念模型？ 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。 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。 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。 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： 输出 或 响应 输入 或 刺激 响应执行 响应选择 比较 编码 虚拟现实交互设备有哪些? 三维空间定位设备： 空间跟踪定位器、数据手套、触觉和力反馈器。 三维显示技术： 立体显示技术（主动式立体模式和被动式立体模式）、头盔是显示器、 洞穴是现实环境CAVE、裸眼立体显示器、真三维显示。 人机交互的几种模式： 请求模式(Request Mode) 采样模式（Sample Mode） 事件模式（Event Mode） 程序工作，输入设备等待程序请求 遇到请求指令 输入设备工作，程序等待接收数据 请求满足 图4-1请求模式的工作过程 图4-1 请求模式的工作过程 程序工作 数据采样 数据生成 数据缓存区 输入设备工作 图4-2 采样模式的工作过程 手写识别技术： 应用程序 事件 检查事件调用过程模块 处理类型1事件的过程 处理类型n事件的过程 输入设备 图4-3 事件模式 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 优点：不需要专门学习与训练、不必记忆编码规则、安装后即可手写输 入汉字、是最简便的输入方式，符合人的书写习惯，可以一面思考、一 面书写，不会打断思维的连续性，是最自然的输入方式。识别结果可以 及时反馈、可以及时矫正错误，可以给用户提供候选字。除了手写输入 字符外、还具有签名、绘图 、保留手迹、替代鼠标等功能。 汉字 手写 输入板 预处理 模式表达 （特征提取） 判别 （分类或句法分析） 字典 （特征模板集合或句 法规则集合） 汉字代码 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。 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 用户体验： 用户体验（User Experience，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） 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（Unified Markup Language）。 UML 2.0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。 以用户为中心的界面设计： Gould、Boies和Lewis于1991年提出了以用户为中心设计的四个重要原 则。 及早以用户为中心：设计人员应当在设计过程的早期就致力于了解用户 的需要。 综合设计：设计的所有方面应当齐头并进发展，而不是顺次发展，使产 品的内部设计与用户界面的需要始终保持一致。 及早并持续性地进行测试：当前对软件测试的唯一可行的方法是根据经 验总结出的方法，即若实际用户认为设计是可行的，它就是可行的。通 过在开发的全过程引入可用性测试，可以使用户有机会在产品推出之前 就设计提供反馈意见。 反复式设计：大问题往往会掩盖小问题的存在。设计人员和开发人员应 当在整个测试过程中反复对设计进行修改。 以用户为中心的设计方法有很多种，包括 图形用户界面设计与评估（Graphical User Interface Design and Evaluation，GUIDE） 以用户为中心的逻辑交互设计（Logical User-Centred Interaction Design，LUCID） 用于交互优化的结构化用户界面设计（Structured User-Interface Design for Interaction Optimisation，STUDIO） 以使用为中心的设计（Usage-Centered Design） OVID设计 GOMS：（ Goal, Operator, Method, Selection ） 目标操作方法和选择行为模型是在交互系统中用来分析用户复杂性 的建模技术，用于建立用户行为模型。它采用“分而治之”的思想，将一 个任务进行多层次的细化，通过目标 (Goal)、操作(Operator)、方法 (Method) 以及选择规则 (Selection rule) 四个元素来描述用户行为。 LOTOS：（Language Of Temporal Ordering Specification） 时序关系说明语言是一种作为国际标准的形式描述语言，它提供了 一种通用的形式语义，可保证描述不存在二义性，便于分析和一致性测 试理论的研究。 其基本思想是用一套形式化和严格的表示法来刻画系统外部可见行 为之间的时序关系，系统由一系列进程组成，两个以上的进程在执行同 一个外部可见的行为时会发生交互，进行数据交换、信息传递、协调同 步等操作。 下面给出LOTOS模型中定义的基本算符： T1 | T2（交替Interleaving）：T1和T2两个任务相互独立执行，可按 任意顺序执行，但永远不会同步。 T1 T2（选择Choice）：需要在T1，T2中选择一个执行，一旦选 择某一个后，必须执行它直到结束，在这中间另一个再无执行机会。任 务如何来选择，并没有给出一定的形式化描述 T1 | a1,.,an | T2（同步Synchronization）：任务T1，T2必须在动作 （a1,，an）处保持同步。 T1 T2（禁止Deactivation）：一旦T2任务被执行，T1便无效 （不活动）。 T1 T2（允许Enabling）：当T1成功结束后才允许T2执行。 结构模型 形式化语言的描述产生式规则： if condition then action 或 condition action 或 condition：action 一般来说，组成界面描述的产生式规则很多，规则定义的顺序 并不重要，只要与规则中的条件相匹配，就可以激活相应的动作。产生 式规则系统可以是事件引导的，也可以是状态引导的，或者两者都有。 状态转换网络： 状态转换网络（STN）的基本思想是定义一个具有一定数量的 状态的转换机，称之为有限状态机（FSM），FSM从外部世界中接收到 事件，并能使FSM从一个状态转换到另一个状态。 两种最基本的状态转换网络： 状态转换网络（State Diagrams） 扩展状态转换网络（State Charts） 状态转换网络（State Diagrams） 简单状态转换网络 状态转换网络符号 带条件和动作的状态转换网络 扩展状态转换网络（State Charts） 分层的状态图实例 基于鼠标画图工具状态转换网 窗口系统结构： 窗口系统一般有三种结构： 在各个应用程序内部实现和管理多任务 在操作系统核心集中处理多任务管理 多任务的管理可由独立的管理程序进行管理，应用程序通过调用该管理 程序提供的接口来实现对多任务的管理和设备的独立性操作 客户 客户应用程序 客户应用程序 客户应用程序 设备驱动程序 资源管理器 抽象终端 抽象终端 抽象终端 服务器 设备 鼠标 键盘 窗口3 窗口2 窗口1 应用程序内部事件处理循环 应用程序 开始 . 服务器 退出？ 过程输入 开始 结束 读输入 事件处理循环 通知者 向通知者注册回调函数 启动通知者 读输入 设备 结束 处理事件 发送个正确的回调函数 请求回应 是 事件注册方式 MVC模式和基于Struts的实现 MVC把一个应用的输入、处理、输出流程按照模型 (model)、视图 （View）和控制（Controller）的方式进行分离，形成模型层、视图 层、控制层三个层次。 MVC模型 MVC模型 键盘 鼠标 控制 视图 模型 用户 显示 Struts的体系结构实现了MVC模式的概念，它将这些概念映射到web应 用程序的组件和概念中。 struts演示的基本构架和数据流程 Struts结构 用户界面管理系统： UIMS(User Interface Management Systems)支持用户 界面的表示、设计、实现、执行、评估和维护，能够为用户提供一致的 人机界面，以极其友好的方式与用户进行人机交互，并能使开发者几乎 随心所欲地使用此开发工具进行软件开发。