（设计艺术学专业论文）基于人机界面的发展轨道与趋势的模块及其研究.pdf

基于人机界面的发展轨道与趋势的模块及其研究 摘要 本文是针对当前人机界面的设计发展趋势做出的一个探讨和研 究，通过对于人机界面理论和实际应用过程中的一些有力的论据，得 到了关于人机界面未来发展趋势的可行性分析，并提出了多元化的发 展思路。 人机界面的历史已经经历了几十年的发展过程，软件界面和硬件 界面都已经发展的相对成熟。当今的人机界面设计需要的是更多的接 触市场，以市场作为指导并延续设计理念的一个指导方向，通过市场 的调查，进一步促使当今的界面设计业更加努力的将自己的方向更加 长远的进行设定。 本文提出了人机界面发展的“人性化”，“智能化”，“自然化”的 发展趋势，通过各种方式将研究的主题更加明朗的展示给使用者。“人 性化”是当今设计业都在谈论的主题，那么怎样将设计的产品更加真 实的展示给消费者，是整个设计业都非常注重的一个内容。从人的心 理和社会特性出发，按照人的行为动机，建立科学的，系统的设计思 想和设计过程，把界面设计重新定位为探索人与物之间的关系，从而 设计出符合用户心理，并成为易用，富有情感的产品。 最后，本文通过钱龙软件分析系统的设计案例证实了界面设计中 的人性化，智能化，自然化的设计方向给人们提供的有力的技术支持， 同时，作者在基于信度与效度的评估体系下，使得设计调查的数据具 有了可靠性，从而成功地应用到了项目当中。 关键词：人机界面，人性化，智能化，自然化，用户调查 t h e s t u d yo ft h em o d e lb a s e do nt h ed e v e l o p m e n t t r a c ka n dt r e n do ft h eh u m a n m a c h i n ei n t e r f a c e t h i ss t u d yw i l lf o c u so nt h ec u r r e n tt r e n d si nt h ed e v e l o p m e n to f h u m a n m a c h i n ei n t e r f a c e d e s i g n a n e x p l o r a t i o n a n d s t u d yt h r o u g h t h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a la p p l i c a t i o no fh u m a n m a c h i n ei n t e r f a c ef o ra n u m b e ro fp o w e r f u la r g u m e n t so naf e a s i b i l i t ya n a l y s i so ft h ef u t u r e d e v e l o p m e n t o fm a n m a c h i n e i n t e r f a c e ，a n d aw i d e v a r i e t y o f d e v e l o p m e n ti d e a s h m ih a g o n et h r o u g h s e v e r a ld e c a d e so ft h e h i s t o r y o ft h e d e v e l o p m e n tp r o c e s s ，t h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r ei n t e r f a c eh a v e b e e n d e v e l o p e dt oi n t e r f a c e t h e r e l a t i v e l ym a t u r e t h ec u r r e n td e s i g no f m a n m a c h i n ei n t e r f a c e sm o r ei nn e e do fa c c e s st ot h em a r k e t d e s i g n c o n c e p ta n dc o n t i n u et og u i d et h em a r k e ta sag u i d et ot h em a r k e ts u r v e y t h ec u r r e n ti n t e r f a c ed e s i g ni n d u s t r yt of u r t h e rp r o m o t et h e i re f f o r t st o m o r el o n g t e r md i r e c t i o nf o rt h es e t t h i sp a p e rp r e s e n t st h ed e v e l o p m e n to fm a n m a c h i n ei n t e r f a c ew i t ha h u m a nf a c e ”i n t e l l i g e n t ”a n d ”n a t u r a l i z i n g 。t h ed e v e l o p m e n tt r e n dt h e t h e m ew i l l s t u d y v a r i o u s w a y s t o d i s p l a y m o r eu n c e r t a i nu s e r s ”h u m a n i t y ”i st h et h e m ed i s c u s s e di nt o d a y sd e s i g ni n d u s t r y w h a tt h e n w i l ld e s i g nat r u ed i s p l a yo fp r o d u c t st oc o n s u m e r s ；t h ee n t i r ed e s i g n i n d u s t r yi sav e r yi m p o r t a n tc o n t e n t f r o mt h ep s y c h o l o g i c a la n ds o c i a l c h a r a c t e r i s t i c s ，i na c c o r d a n c ew i t ht h ep e o p l e sm o t i v e s ，a n de s t a b l i s ha s c i e n t i f i ca n ds y s t e m a t i cd e s i g na n dt h ed e s i g np r o c e s s p u ti n t e r f a c e d e s i g nr e p o s i t i o n e dt oe x p l o r et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eh o u s e h o l d w h i c hi sd e s i g n e du s e rp s y c h o l o g ya n db e c o m ef r i e n d l y v c r ) re m o t i o n a l p r o d u c t s f i n a l l y , w e h a v e a d o p t e do p t i c ss y s t e md e s i g ns o f t w a r e a n a l y s i s c o n f i r m e dc a s e so fh u m a ni n t e r f a c e d e s i g n ，i n t e l l i g e n t ， n a t u r a l i z i n gt h ed e s i g nd i r e c t i o nf o rt h es t r o n gt e c h n i c a ls u p p o r tt ot h e p e o p l e ，w h i l e t h ea u t h o rb a s e do nt h e r e l i a b i l i t ya n dv a l i d i t yo ft h e a s s e s s m e n ts y s t e m ，t h er e l i a b i l i t yo fd a t am a k e si tp o s s i b l et od e s i g nt h e l i s u r v e y t h u ss u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h e s ep r o j e c t s k e yw o r d s ：h u m a n m a c h i n ei n t e r f a c e ，h u m a n i z a t i o n ，i n t e l l i g e n c e ， n a t u r a l l y ，t h ec u s t o m e ri n v e s t i g a t i o n l i l 摹于人机界面的发展轨道与趋势的模块及其研究、 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任 由本人承担。 论文作者签名：毽逛 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：缸导师签名： 基于人机界面的发展轨道与趋势的模块及其研究 i 绪论 1 1 课题的研究背景 人机交互界面作为一个独立的，重要的研究领域，日益受到了世界各界的广泛关注。 二战期间，人机界面的研究在军事领域发挥了积极，重要的作用。二战以后，人机界面 应用扩展到工农业，交通运输，医疗卫生以及教育系统等国民经济的各个部门，当代的 设计师，唯有掌握好这门学科，才能更好地“为人的需要”进行设计。“1 现今的操作界面系统比以往的都要复杂，对他们所监控的处理过程提供更高精度的 监视和控制。由于受传统观念的影响，很长一段时间里，人机界面一直不为设计开发人 员所重视，认为这纯粹是为了取悦用户而进行的低级活动，没有任何实用价值。评价一 个产品质量高低的唯一标准，就是看它是否具有强大的功能，能否顺利帮助用户完成他 们的任务。就拿我们都非常熟悉的计算机界面来看：随着硬件技术的迅猛发展，计算机 的存储容量、运行速度和可靠性等技术性能指标有了显著的提高，计算机硬件的生产成 本却大幅度下跌，个人计算机日益普及。新一代的计算机用户，在应用软件的可操作性 以及软件操作的舒适性等方面对应用软件提出了更高的要求，除期望所用的软件拥有强 大的功能外，更期望应用软件能尽可能的为他们提供一个轻松、愉快、感觉良好的操作 环境。这表明，人机界面的质量已成为一个大问题，友好的人机界面设计已经成为应用 软件开发的一个重要组成部分。 早在包豪斯时期就提出了“设计的目的是人而不是产品”。这就强调了使用者的感受 在产品设计中的重要地位。好的人机界面，注重的是人在使用产品时的舒适性，协调性； 强调的是人在人机系统中的重要性和决定作用。所以，针对现在人机界面的发展趋势， 提出了成功的人机界面设计至少应具备的以下几大特点：操作简单，易学，易掌握；界 面美观，操作舒适；快速反应，响应合理；用语通俗，语义一致。嘲这些特点也就逐步 成为了当今设计师针对界面设计的理论指导。 未来的人机界面必然会朝着更加科学，和谐的方向发展。人与机器之问必然会更加 协调，关系更加完善。界面设计的重点必然还是着重在人的感受和人与机器的协调上面。 同时，交互技术，多媒体技术及绿色设计等在人机界面设计中的引用也必然会给人机界 面带来更加广阔的发展空间。 1 - 2 课题研究的意义 人机交互界面作为一个独立的，重要的研究领域，日益受到了世界各界的广泛关注， 并成为2 0 世纪9 0 年代计算机行业的又一竞争领域。对人机界面的研究逐渐成为当今设 计师们主要的研究对象。以往的人机界面存在界面过于单调，使用过于复杂，互动性和 陕西科技大学硕士学位论文 可扩展性较差等缺点。这样就在很大程度上影响了使用者的工作效率，易疲劳更加导致 大量错误的产生或者产生更加严重的事故。现今工业设计的研究对象着重的是研究消费 者满意度，即消费者的心理，消费者在整个产品使用过程中的感受和对产品的偏好等感 情色彩成为了设计师们鉴定产品投放市场成功与否的重要标志，所以，我们要制造适销 对路的产品，就必须站在消费者的立场而不是厂商的立场上去研究和创造产品，重视消 费者的意见，不断完善产品的服务系统，最大限度的使消费者感到安心和便利。嘲 人机界面的研究伴随着工业设计和人机工程学的发展逐步成为了当今设计业的主要 研究领域。人机界面作为联系操作者与机器之间重要的联结纽带，它的操作性，形状尺 寸及携带性等都成为了当代设计师们关注的重点，“从使用者出发”更加成为了人机界面 设计的理论指导，“以生产为导向”的旧观念转变为“以消费者为导向”的新观念。 现今的人机界面的研究主要是向互动性，人性化和绿色设计的方向发展，人机界面 设计已不仅仅满足于完成人与机之间的联接纽带作用，而更多的成为了提高消费者满意 度，加强工作效率的手段。我们可以从以下几个方面来探讨人机界面的发展方向和趋势： a 人性化的设计 “人性化”的设计是2 0 世纪5 0 年代以来最为广泛提倡一种设计理念，它主要是强 调一切从人出发。人机界面也是如此。怎样才能得到科学的人性化的界面呢? 这就要求 做足市场调查的前提下，将所有适合人使用的技术全部应用于界面的设计中，设计出最 适合消费者使用的产品。 b 自然化的设计 自然化的设计是指人机界面更接近于自然的形式，使用户能利用日常的自然技能， 不须经过特别的努力和学习，认知负荷降低，工作效率提高。针对以往的界面设计过 于教条，死板的特点，现代设计师们更提出了“自然化”的设计理念，挖掘设计中的内 发性和突生性质，不断脱离人为的框框，强调变化、更新和发明的优势，从而达到系统 的优化。在设计中，不要限制设计思想的多姿多彩，让思想更加顺畅，更加完善的完成 设计。 、 c 人工智能的设计 ， 对于多数的人机界面，人工智能的引用都能使工作效率提高一个很大的层次。过去 的人机界面，或者过于死板，难于操作，或者在人与机的交流过程中处于被动的位置， 无法将回馈信息及时准确的传达给使用者。通过人工智能的引用，机器就可以平等与人 交流，从而使操纵者得到更好的回馈信息。 。 1 3 本课题的主要研究内容及成果 本课题是基于目前设计行业中，设计师缺乏科学的理论知识指导实践，并且没有系 统的方法应用实践而提出的；本文是基于对“以人为本”设计长久的发展，一直没有可 2 信，可行的设计理论及应用实施的实验方法而提出的。 1 3 1 人机界面的研究内容 人机界面学主要是两大学科计算机科学和认知心理学相结合的产物，同时还涉 及人机工程学，哲学，生物学，医学，语言学，社会学，设计艺术学等，是名副其实的 跨学科，综合性的科学。它的研究覆盖很广的领域，从硬件界面，界面所处的环境，界 面对人( 个人或群体) 的影响到软件界面，以及人机界面开发工具等。 从狭义的人机界面来讲，h e w i t t 等将人机界面分为自然的人机交互，计算机使用与 配置，人的特征，计算机系统与界面结构，发展过程等5 个部分，并将其关系表示如图 1 所示 基于对以往人机界面的认识，我们提出新的理念，既操作界面的自动化控制要求的更 多，更大的自动控制能力，这样在平衡成本，性能和使用便利性做出更大的贡献可编程 的人机界面也是未来发展的一大发展趋势，计算机辅助系统现在已越来越占据着重要的 位置，因此，基于计算机系统的编程体系也越来越成熟和完善，这样就在有限的时间中 完成许多以前无法完成的任务。 针对以上提出的各种介于人机界面的问题，提出相应的解决办法，从而达到新的设 计界面更人性化，更完善的目标，对于使用操作方面，建议使用更加完善的视频，音频 交互式设备，达到人与机器界面的完全融合，从而提高到更加有效的目标。“1 音频输入 可通过多种输入设备实现，达到人与机的无障碍交流，同时，智能化的人机界面可以帮 助设计者通过最便捷的途径实现自己的模型设计，从而提高设计效率。 挂鲁蕺与工作 一k 髓蕾蔓曩域器 7 鼍t 缒鼍卑叟麓j 雏工疆 详馋垃木 使用与配置 悬凡辑配置与积性! 应用镶i | 对黧矗机挂主 |l 一鬻赣中。对嚣- 拇 设计方法蜜簟拉朱与1 j 图1 - 1 计算机人机一界面的研究内容 f i 9 1 1t h ec o n t e n to ft h es t u d yo ft h ec o m p u t e rh u m a n m a c h i n ei n t e r f a c e 3 针对目前界面设计的盲目性，清晰地提出了用户目标的设计基础，也是设计的手段， 阐述了用户心理学是用户设计的必须掌握的基本内容。 基于用户中心的界面设计理论，是通过研究用户的知觉，思维，行动，情绪及价值 观念，从而掌握可信，有效的设计信息。 1 3 2 设计调查的建立 迄今为止，已经有比较成熟的社会学调查方法，心理学实验和调查方法，市场调查 方法，然而设计领域还缺少比较系统的设计调查方法。许多人用时常调查来代替设计调 查，往往不能得到完整的设计所需要的信息。市场调查的主要依据是社会心理学，而社 会心理学和市场调查的方法和内容基本来自西方。它们并不能符合我国的实际情况，对 设计无法起到大的作用。 下面来分析一下是设计调查与市场调查的区别： a 设计调查是以心理学和社会心理学为依据，目的是为了调查产品的使用特征；市 场调查主要针对销售产品，反馈工作销售信息，很难发现市场上没有存在的产品信息。 b 设计调查是面向未来新产品的调查，主要调查用户的心理：市场调查的重点往往 是现有产品的销售情况，运输安置问题，使用优缺点等等。 c 两者的在目的，思维方式，使用心理都有不同。 d 从目前来说，设计调查包含市场调查，后者仅仅是设计调查内容的很小一部分。 用户中心设计应当按照人们当前的思维方式和行为方式，探索寻找出真正有效的时常 调查方式，中国人注重亲情，与熟人在一起才会直言表达，如果与同学，朋友，同事坐 在一起，慢慢展开问题和思路，他们才可能比较深入谈出一些问题。每个人都有一个关 系网，通过这个网可以比较迅速调查到比较真实的信息，这是市场调查可以尝试的方法。 建立非理性用户模型的过程就可以被看作是设计调查的主要过程，作为设计调查的主 要内容。调查对象可以有几种：首先，最重要的和最有效的是调查几个专家用户，不要 限制问题，请他们放开思路，进行较深入的访谈。典型的专家用户可能是该产品的维修 人员，有经验的销售经理，生产该产品的有经验的企业总经理，等等。 1 3 3 心理学是设计研究的基础 对设计者来说，首先关心的是通过心理学方法进行设计调查。通过心理学实验观察 和设计调查来理解用户的思维过程和操作使用过程，其结果的表现形式为最终建立用户 认知模型( 有叫思维模型) 和用户行动模型( 又叫任务模型) ，这两个模型的主要内容是 全面对用户操作使用心理和审美偏好进行总结。“ 设计师通过学习心理学知识，知道在各种场合怎样设计用户对各种产品的操作实验， 怎样观察用户的操作使用过程，怎样了解用户的心理感受，以便通过实验了解产品操作 这者的行动特性，从而改进产品与人的关系。由于一个行为往往受许多因素影响，这些 4 因素彼此交织在一起，关系十分复杂，因此心理学实验比一般学校里的物理实验难。要 想了解各个因素的作用，要通过设计实验方法来分离各种因素，但分离各个因素有时很 难。 因此，不具有心理学的知识，不会进行心理学的实验，是无法通过设计调查得到需 要的设计信息。现今的设计领域，设计师缺乏的正是这一点，设计不是没有根据的创意， 而是基于科学的心理学实验得到的可靠信息进行创造的过程。设计师要通过心理学的知 识学会建立用户模型，这也是本课题研究的重要点所在。1 a 用户的行动特征 了解用户对该产品的目的动机，包括用户与产品有关的生活方式，情感生活，行为 方式，各种使用环境和情景，用户的想象，用户的期待，用户的喜好。通过调查分析出 用户的价值观念，需要，使用心理。在用户行动特征方面，主要了解他们的操作目的， 操作计划，操作过程，对操作的评价。 b 用户的认知特征 了解用户操作过程和思维过程，从而发现用户需要，主要包括知觉需要，二认知需要， 动作需要等。通过调查了解用户想法，发现产品的设计问题，解决问题。在用户认知特 征方面，主要了解他们的知觉特性，思维特性，理解特性，选择和决断特性以及解决问 题的特征。 r 1 3 4 用户模型 8 用户的分类 产品的使用者就是用户。我们一般理解的用户是产品的最终使用者。工业设计理解 的用户具有更广泛的含义。总结各个领域多年的设计经验，人们把用户大致分为以下几 类： 新手用户 人们在只常生活中使用过许多用品和工具，例如，牙刷，鞋带，门锁，把手，自行 车，剪刀等。从小人们经过大量练习，学会了操作和使用这些东西，逐渐积累了大量的 用品和工具概念，通过实际使用练习记忆了大量的操作过程。这些物品的操作使用具有 一些共同特点。第一，从这些物品的外形可以看出他们的功能和使用方法。第二，它们 的操作基本上都依靠手或脚，属于体力操作工具。第三，这些用品和工具的行为过程是 透明的，在每一步使用过程中，你都可以看到他的状态变化，行为方式，以及操作结果。 第四，这些物品的操作步骤比较少，经过一定学习后，不必依靠大脑思维控制，主要依 靠知觉获取外界反馈信息，确定方向和平衡，眼手脚可以熟练配合，形成“知觉一动作” 链。这种操作行为被称为技能行为。开门，系鞋带，使用剪子等，大致都具有这些基本 特性，这是人通过长期学习获得的知识，这些用品与我们的生活和工具紧密联系在一起。 5 现今的电子产品的问世，都要有个学习的过程，第一次使用它们的用户就称之为生 手用户，或叫新手用户。因为产品再也没有自行车，剪予那么透明式操作，就造成了使 用障碍。新手用户对产品有许多的担心和想象。 如果能够站在新手的角度，了解他们想象中的操作模式，就能够给设计带来很大的 改良性进步。 新手用户是设计师主要调查对象之一，从这些调查中，可以了解到他们已有的操作 使用经验，这些经验是每个人生存的宝贵财富，如果在人机界面设计中采用了这些经验， 就可以明显减少用户的学习过程。调查新手用户时，可以了解到他们对新产品的想象， 功能期待和使用方法期待，了解到他们的思维方式，理解方式和交流方式，采用这些互 动方式，可以使产品适应用户的需要，减少他们对产品的使用压力，拉近他们与产品的 距离。 平均用户 平均用户又叫普通用户或一般用户，他们基本上能够自己完成一个操作任务，但是 并不熟练，长期不操作，可能就会忘记所学过的东西。平均用户往往只会j 下常操作过程， 面临非常操作情况或新问题有许多困难。平均用户是设计调查的一个对象。 专家用户 专家用户又称为经验用户。他们有许多特点：他们不仅会熟练使用一种产品，而且 熟知同类产品的主要型号主要厂家的产品，了解各种型号的许多特殊细节，并且较容易 把新信息整合到自己的知识结构中；他们关注思考过人的动作与产品行为不适应的问题， 积累了许多解决具体问题的经验，具有特殊的，实用的，成套的操作方式，掌握了一些 特殊的使用技巧绝招；他们能够评价一个产品的操作技能，并且与其他同类产品进行比 较：在许多情况下，他们知道一类产品的发展历史，当前人们关注的问题和可能的发展 趋势；他们在一个领域的知识链比较长，提及该领域任何一个流行话题，他们都能够联 系许多有关的信息；他们往往花费很多时间和经历去琢磨一个产品的使用，许多技能已 成为自动化的习惯，他们中的大多数人比该产品设计师具有更多的使用经验：他们往往 能够发觉深层信息的含义，具有较高的信息分类和综合能力。他们花费很多时问去思考 解决问题。他们不是从自己角度，而是从广泛用户角度考虑解决问题，能够讲出用户的 习惯和共同面i 缶的问题；心理学普遍认为专家用户指那些在某个认知技能或技能领域中 具有1 0 年以上经验的用户；专家用户往往能够对一个产品进行改进创新。 专家用户是设计调查的另一个重要对象，通过与专家用户的访谈，可以深入系统地 了解用户的普遍性。根据这些访谈，汲取和总结他们的经验，能够比较容易设计一般调 查问卷，能够进一步发现问题，对设计提出有意义的建议。 偶然用户 6 基于人机界面的发展轨道弓趋势的模块及其研究 一些人不得不使用这个产品，例如公用电话机，操作员不在时，自己用复印机复印 一些资料。他们并不情愿使用这些东西，却又没有其他办法，这些人被称为偶然用户。 每出现一种新产品，都可能引起出现偶然用户。产生这类用户重要原因之一感到陌生和 担心，除了他们自身的原因外，这往往是由于设计缺乏以人为本。从设计角度来说，应 当考虑他们的操作期待，对产品的看法与感受。 上述只列举了比较常见的用户类型，目的是提示在设计中考虑到各种各样的用户。 在具体的设计调查中，要针对不同的调查目的，进行用户分类调查。例如针对情感要求 方面的价值观念调查，可能就不需要分成新手，一般和专家用户了，这时要注意用户的 背景，文化层次，性格取向，性别，年龄等方面进行分类调查。在实际设计中可能还会 发现来自用户的许多新问题，把这些问题都作为用户模型的内容，尝试通过设计解决这 些问题。” 本课题的创新性在于通过人机界面的设计案例，论述了界面学未来的主要发展趋势 和可实现的多种模型。从案例的市场分析，功能阐述，创新性特点等多个方面逐渐介绍 了界面的未来趋势。并从心理学的深入研究，强调了易用的情感设计要求必须在科学的 设计调查中得到设计信息，并提供了有效的数据评估模型。在应用体系中通过人性化和 智能化的评估，得以设计调查数据具有可靠性与有效性，并通过具体的设计项目验证了 本课题的理论应用，设计出的新型界面在易用性和情感价值的赋予，在市场上得到了良 好的反馈，从而证实了以“人”为中心的设计理论的合理性。以下是本课题的主要研究 方面： a 以认知心理学作为设计理论根基； b 以人机工程学作为设计研究的理论框架； c 通过论述软件人机界面和硬件人机界面系统的发展历史和特点为界面设计提供 了很好的理论背景。 d 通过人性化，智能化的模型提供了人机界面的未来的可发展的方向。 e 将钱龙股票分析系统界面的优势进行分析，得到对于整个理论体系的论述证明。 f 通过一定的渠道将钱龙股票分析系统进行市场调研，从而得到对人机界面的发 展趋势的有利的市场证明，进而有力的证明了本文的观点。 1 4 本章小结 本章提出了课题研究的背景，意义，以及研究的内容等，主要从自然化，人性化， 智能化的方面提出了人机界面发展的方向，并提出了各种用户模型作为人机界面发展的 理论方向，这样做的好处是可以在了解了用户心理的基础上对界面的发展作为一个论述， 从而达到最优化的设计效果。 7 陕西科技大学硕士学位论文 2 人机界面概述 界面的说法以往常见的是在人机工程学中，“人机界面”是指凡参与人机信息交流的 一切领域，都在人机界面的范畴里面，设计的界面存在于人一物信息交流，甚至可以说， 存在人一物信息交流的一切领域都属于设计界面，它的内涵要素是极为广泛的。“1 2 1 人机界面的定义 人机界面( h u m a n m a c h i n ei n t e r f a c e ) ，是人与机器进行交互的操作方式，即用户与 机器相互传递信息的媒介，其中包括信息的输入和输出。好的人机界面美观易懂，操作 简单且具有引导功能，使用户感觉愉快，增强兴趣，从而提高使用效率。 人机界面的定义可分为广义和狭义两种，广义人机系统( h u m a n m a c h i n es y s t e m ) 的概 念。“系统”是由相互作用，相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。 入机系统包括人，机和环境三个组成部分，它们相互联系构成一个整体。可以用模型来 描述人机系 统，如图1 所示 入帆鼻麓 环境 环境 图2 - 1 人机系统模型 f i 8 2 - 1t h em o d e lo ft h eh u m a nm a c h i n es y s t e m 狭义的人机界面是指计算机系统中的人机界面( h u m a n c o m p u t e ri n t e r f a c e ，h c i ) ， 又称人机接口，用户界面( u s e ri n t e r f a c e ) ，它是计算机科学中最年轻的分支之一。人 机界面是计算机科学与心理学，图形艺术，认知科学和入机工程学的交叉研究领域，是 人与计算机之间传递和交换信息的媒介，是计算机系统向用户提供的综合操作环境。近 年来，随着软件工程学的迅速发展，新一代计算机技术研究的推动，以及网络技术的突 飞猛进，人机界面设计和开发已成为国际计算机界最为活跃的研究方向。 h 一 器一 |。制一 一控一 | ；一；炳 出 煳 赣 11制 l一 控一 摹于人机界面的发展轨道j 趋势的模块及j e 研究 计算机系统是由计算机硬件，软件和人共同构成的人机系统，人与硬件，软件结合 而构成了人机界面，如图2 所示。其工作过程是：人一机界面为用户提供观感形象( 1 0 0 k a n df e e l ) ，支持用户应用知识，经验，感知和思维等获取界面信息，并使用交互设备完 成人一机交互，如向系统输入命令，参数等，计算机将处理所接受的信息，通过人一机界 面向用户回送响应信息或运行结果。如图( 2 - 2 ) 图2 - 2 人一计算机系统的组成示意图 f i 9 2 - 2t h ec o n s t i t u t em a po ft h eh u m a n - c o m p u t e rs y s t e m 2 2 人机界面研究的价值及评价 2 2 1 人机界面研究的价值 一个成功的设计与使用者界面的质量有着深厚的关系，特别是当产品相关研发能力 与应用技术愈见成熟，而投入市场的竞争者越来越多时，使用者界面的质量会变成产品 层次区分时的一个重要指标。 随着当今人们生活档次的提高，许多只在高级商场充当“摆设品”的产品已经走入 了寻常百姓家，因此，如何在新的市场中，首先占据大量的市场份额，除了广泛的销售 管道及优秀的能力外，优良的使用者界面设计，才是最好的营销利器。 一个优良的使用者界面设计，简而言之，就是要符合使用者的需求，考虑到使用者 的身、心理状况；一个友善便利的使用者界面，不但可增加使用之方便性，亦可减少使 用错误率，使产品发挥最大的功能，达到造福使用者的目的；当然，对于制造厂商而言， 其研发的行为才更具社会意义与经济价值。 2 3 人机界面的评价体系 怎样评价一个人机界面设计质量的优劣，目l ；i 还没有一个统一的标准。一般地，评 价可以从以下几个主要方面进行考虑： a 用户对人机界面的满意程度； b 人机界面的标准化程度； 9 陕两科技人学硕 ：学位论文 c 人机界面的适应性和协调性； d 人机界面的应用条件； e 人机界面的性能价格比。 目前人们习惯于用“界面友好性”这一抽象概念来评价一个人机界面的好坏，但 “界面友好”与“界面不友好”恐怕无人能定一个确切的界线，一般认为一个友好的人 机界应该至少具备以下特征： a 操作简单，易学，易掌握； b 界面美观，操作舒适： c 快速反应，响应合理； d 用语通俗，语义一致。 总之，人机界面是介于用户和计算机系统之间，是人与计算机之间传递，交换信息 的媒介，是用户使用计算机系统的综合操作环境，如图( 2 - 3 ) 。 图2 - 3 计算机系统中的界面设计 f i 9 2 - 3 t h ed e s i g no fi n t e r f a c eo ft h ec o m p u t e rs y s t e m 2 4 本章小结 本章介绍了人机界面的定义，人机界面的价值以及评价体系，以论述的方式将人机 界面的价值体系全部的展现给读者，这样就为后面的论证提供了足够的理论积淀，并且 可以从各种评价体系中寻找到未来可能的发展方向。 1 0 基于人机界血的发展轨道1 j 趋势的模块及其研究 3 认知心理学 认知心理学的主要目的是指导我们怎样将外界的信息进行获知并储存，将所获知的 知识怎样又指导我们进行实践的，它涉及到心理过程的很多方面，从感觉到知觉，模式 识别，学习，记忆，表达情绪等等，而且还贯穿与行为的各个领域。认知心理学是2 0 世纪5 0 年代中期在西方兴起的一种心理学思潮，2 0 世纪7 0 年代成为西方心理学的一个 主要研究方向。 认知心理学实际上是指一个信息加工的过程，人被认为是信息加工的系统，这其中 包括感觉输入的变换，简约，加工，储存和使用的全过程，信息加工系统的各部分之间 也都以某种方式相互联系着。 从逻辑能力角度看，可以用计算机来类比人的内部心理活动，计算机接受符号输入， 进行编码，并对编码输入加以决策，储存，并给与符号输出，这与人加工信息的全过程 相类似。 了解并遵循认知心理学的原理是进行人机界面设计的基础。设计出好的人机界面最 终的目的是要使用户感到满意。那么怎样才能使消费者得到满意的设计呢? 这就需要对 人的认知心理进行摸索和研究。既要了解人的感觉器官( 视觉，听觉，触觉) 是如何接 受信息的，也要了解人是怎样理解，处理信息的，以及学习记忆有哪些过程，人又是如 何进行推理的等。由此，尽量使自己的设计适应于人的自然特性，以使设计的系统满足 用户的要求。w 3 1 信号的发送和检测 我们从感觉信号的检测开始对人类认知进行考察。它是信息加工的第一步，其要素 比较具体而明确，也更易于理解。我们对世界现象的视，听，嗅，味，触觉等，可被视 为一串连锁事件中的第一环节，这包括信息的编码，储存，转换和思维，最后，对信息 做出反应，反过来，这种反映又提供新的感觉线索，可引起新的循环。人类所能检测的 所有范围内的物理能刺激着感觉系统，可被转换成神经能，短暂地留在感觉库中，并可 能被传送到记忆系统进行加工，其结果引起反应，此反应又可以进一步加工的刺激场的 一部分。叫 信息主要是通过视觉和听觉的渠道被记忆和学习的，这两种渠道也就成为了认知心 理学所主要研究的对象。 3 2 视觉 下面我们主要来看一下视觉： 视觉是人与周围世界发生联系的最重要的感觉通道，外界8 0 的信息都是通过视觉 陕两科技大学硕l 学位论文 获得的，因而视觉显示器也是人机系统中用得最多的人机界面。 现代电生物学研究表明：一个特定的神经细胞( 如皮层细胞，神经节细胞) ，只接受 视网膜上一定区域的感觉细胞群传来的信息，而分布在视网膜上的感觉细胞群，就是该 神经细胞的感受域( 感受野) 。各级神经元细胞的感受域都只对刺激物的某一特征起反应。 这种只对某些特征的刺激发生反应的神经元成为特征观察器( 或探测器) ，现已发现的有 边缘觉察器，角觉察器，线条和间隙觉察器等。“” 3 2 1 视觉模型识别 视觉模式识别涉及较高级的信息加工过程。在视觉模式识别中，既要有当时进入感 官的信息，也要有记忆中存储的信息，只有通过存储的信息与当i ； 的信息进行比较的加 工过程，才能够实现对视觉模式的识别。 格式塔心理学在我国又译成完形心理学。“格式塔”这个术语起源于视觉领域的研 究，但它又不限于视觉领域，甚至不限于整个感觉领域，其应用范围远远超过感觉经验 的限度。 格式塔心理学的模式识别是基于对刺激的整个模式的知觉，其中主要有： a 接近性原则：某些距离较短或互相接近的部分，容易组成整体，) 接近性原则： 某些距离较短或互相接近的部分，容易组成整体，如下图距离较近的两条线段，自然而 然地组合起来成为一个整体。如图3 1 图3 - 1 格式塔接近性原则的图示 f i 9 3 1t h ed i a g r a ms h o wo f t h en e a rt ot h eg e s t a l t b 相似性原则：人们容易将看起来相似的物体看成一个整体。如图3 - 2 图3 - 2格式塔相似性原则的图示 f i 9 3 2t h ed i a g r a ms h o wo ft h el i k e n e s so fg e s t a l t o o o o o o o o o o o o o o o 摹于人机界面的发展轨道0 趋势的模块及其研究 c 连续性原则：连续性是指对线条的一种知觉倾向，相比来说连续的两个线条更容 易被认为是一个整体，这在一定程度上也就将连续性的特征显现无疑。 d 完整性原则：彼此相属的部分，容易组合成整体；反之，彼此不相属的部分，则 容易被隔离开来。如图所示，左图中有1 4 个圆圈排列成一个椭圆，旁边还有一个圆圈， 尽管按照接近性原则，它靠近1 4 个圆圈中的其中一个，但我们还是把1 4 个圆圈当作一 个完整的整体来知觉，而把单独的一个圆圈作为另一个整体来知觉。这说明知觉者的一 种推论倾向，即把一种不连贯的有缺口的图形尽可能在心理上使之趋合，即闭合倾向。 如图3 3 o oo oo oo oo oo oo oo 图3 - 3 格式塔完整性原则的图示 f i g3 - 3 t h ed i a g r a ms h o wo ft h et n t e 鲥t yo ft h eg e s t a l t 对称性原则：格式塔的对称性原则能够反映人们知觉物体的方式。“对称就是美! ” 一般相对不是对称的图形就失去了画面的平衡感，同时也就失去了美感。所以，设计中 一定要多填加一些对称的成分，让美感更加突出的呈现出来。这也就是我们为什么要掌 握格式塔对称原理的原因。 3 2 2 互相匹配的模型理论 在模式识别的知识背景中，摸板指的是一种内部结构，当它与感觉刺激匹配时就能 识别对象。模式识别的这一概念认为，我们的生活经验创造了大量的摸板，每一个模板 都与一个意义相联系。因此，对一个形状( 如几何形状) 的视觉识别将会这样产生：发 源于形体的光能落在视网膜上，并转换为神经能，然后传送到大脑。大脑对现有的模板 进行搜索，如果发现了与神经模式相匹配的摸板，就识别了该物体。当物体与模板相匹 配后，就可能产生对物体的进一步加工和解释。“o 按照这种理论，只有当“外部”物体与其内部表征之间具有1 ：1 匹配时才可能识别， 哪怕只有微小的不一致，物体也不会被识别。这样就需要形成无数个摸板，它们分别与 我们所看到的各种对象及这些对象的变形相对应。为了储存许多摸板，我们大脑会非常 大，这种本领从神经方面却是不可能的。即使可能，在记忆中无数的模板也会需要一个 耗费大量时问的探索行为程序，这一点从模式识别来讲是不合实际的。最后，我们识别 1 3 陕两科技大学硕i ：学位论文 不熟悉形体和形状的能力也证明，这样进行加工是不可能的。 视觉所使用的主要器官是眼球，但是眼球对于一定的影像会产生视错觉，形态要素 并不是单一存在的，当所处的环境不同，受某些光，形，色等因素的干扰，自身部分之 问的相互作用以及透视感等将引起某些图形产生不同状况的变化，再加上人的自身心理 状态的影响，人们对形态的视觉感往往发生错觉，这种错觉是普遍的共同生理特征。 视错觉的产生原因主要有两个：一是人的生理特征所致，即它与眼的视觉通道的构 造有关，以及与观察不同的物体而发生的变化因素有关；二是由心理的知觉所致，是知 觉恒常性的颠倒，从而形成“受骗”的现象。n m 下面这个例子就是视错觉的非常明显的体现，两根相同的线条，只是由于一条在线 的术端加上向内的箭头，就比末端加上两个向外箭头线段显的短。如图3 4 图3 - 4 莱亚错觉 f i g3 - 4 t h ei l l u s i o no fl a y a 图3 - 5 弗雷泽螺旋 f i g3 - 5t h eh e l i xo f f o r a z e 视错觉的另一种现象是含糊图像，含糊的图像有多种解释。不同的人根据自己的视 1 4 摹于人机界面的发展轨道与趋势的模块及其研究 角和理解，会看到不同的图像。在视觉解释过程中，图像可能被误解，因为每个人都把 他自己的意思附加到他所看到的东西上去。对于这些容易造成视觉和语义上错觉的图形， 图标，在设计时尤其要注意，以免造成界面隐喻上的错误。 设计师必须全面理解和辩证处理各种视错觉现象，根据不同的要求，在设计中加以 灵活应用。 3 3 听觉 听觉的感受器官是耳朵，它可以感知的范围是2 0 h z 到2 0 0 0 0 h z ，声音的解释与语言 的理解完全联系在一起，两种功能都是在大脑的听觉皮层中完成的，为了解释声音，听 觉系统必须把输入分成三类：噪声和可以忽略的不重要的声音；被赋予意义的非语言声 音，如动物的叫声；用来组成语言的有意义的声音。 听觉系统就像视觉系统一样，利用以前的经验来解释输入，口语充满着发错音的单 词，不完整的句子和中断，而且口语说的很快，讲话的速度在每分钟1 6 0 2 2 0 个单词之 间，所以解释机制必须跟的上输入。“” l i n d s a yp h 和n o r m a nd a 在分析领会句子的过程中，阐述了言语中的感知和理解之 间的相互关系，提出了“材料一驱动( d a t a - d r i v e n ) 和”概念一驱动( c o n c e p t u a l l y d r i v e n ) 的过程。材料一驱动指的是对言语材料在感知水平上进行的加工过程，它是由下而上( 从 最低的感觉材料开始) 的分析过程。概念一驱动则相反，它是在理解水平上进行的加工过 程，它是由上而下( 从最高的结构概念开始) 的分析过程。在领会句子时，这两种不同 水平，不同方向的加工是协调进行的。概念驱动负责对将出现的材料( 词，短语，句子) 进行预测，使分析过程顺利进行；材料的驱动则是提供据以预测的具体对象，并对预测 的错误加以纠正。如图3 - 6 图3 - 6 人的信息处理过程模型 f i g3 - 6t h em o d e lo ft h ec o n d u c to ft h ei n