信息交互中人机界面设计综述

1、信息交互中人机界面设计综述1.引言11研究背景当前的世界是一个信息化的世界，信息高速公路、新媒体技术、虚拟现实技术、新生物工程与纳米技术是当代的代表性技术。然而信息技术仍然处于革命中，时时刻刻都有着无与伦比的变化，无论是从涉及学科的范围与规模,还是科学思想的创新力度上都大大超过了先前的农业革命和工业革命。随着世界范围内微型计算机数量的持续性快速增加，以信息技术为核心的信息革命使得人们的生活发生了巨大改变,使得生产方式、生活方式、认知方式等得到发展，使得社会信息化大幅度提升。信息技术的高速发展已成为各国经济发展的巨大推动力,信息技术革命和人类生活已经空前紧密地结合在了一起。12研究意义在当前的信

2、息社会中，人际间的信息交互活动的发展是社会进步的基本命题。尤其是在各种新产品、新技术层出不穷的今天,这些新事物所普遍具备的网络化、数字化、智能化等特点使得设计中的信息比重逐渐提升,构成了全新的“人与物”的行为关系、“人与人”的群体关系、“人与社会”的文化关,研究目的在于为信息交互中人机界面设计的研究与发展进行总结。包括:一是探究人机界面的设计自身的本质与特征；二是基于界面的发展与演变,探究信息交互中界面的设计的原理与规律；三、探究未来的信息交互界面的实现模式和展望。13研究方法通过阅读文献和相关资料整理，从信息交互设计的本质入手,以不同的社会历史形态为研究背景,探寻信息交互中界面设计在历史发展

3、的不同阶段中所展现的方式，以系统动力学中RED模型分析界面发展的动因，在对现在人机界面进行准确的定义。再以使用者的易用性为研究角度对人机界面设计中主要问题以及特点归类进行研究。最后，通过对比国内外的理论研究成果叙述对当今信息交互中人机界面设计的未来发展趋势和展望。2人机界面发展现状在信息化社会发展过程中其中计算机的发现的必不可少的促进性因素，为了使的操作人员更简洁高效地完成任务，对人机界面的要求越来越高,使用者不仅仅需要在功能上的满足要求，对于视觉的效果、甚至个性鲜明的特色一样有着前所未有的需求，这就是计算机程序界面艺术设计。二十世纪八十年代初,美国硅谷施乐公司的一家研究机构提出了图形用户接口

4、,以此为核心,苹果公司和微软公司联手进行了研究。1984年苹果公司推出了使用了微软公司所开发的核心软件的图形电脑Mac1ntosh,又在1990年推出了使用本公司。操作系统的Power Maeintosh ;微软公司则在1985年11月推出了Windows的1.01版,具备了图形界面,但只有平面式和弹出式窗口,1987年10月上市的2.0版提供了对重叠窗口的支持。这段时间里,图形操作系统成为程序界面设计的先驱,给应用程序图形界面设计提供了范例,极大地影响了不同操作系统平台上应用程序界面设计的风格。美国认知心理学家赫波特-西蒙认为,人机交互设计的核心在于人机界面，而要作出好的设计就要分清内部环境

5、(人工物自身的物质和组织)和外部环境(人工物的工作或使用环境)的接合。自然把人机界面设计要分开，笔者把其分为交互设计和界面设计两部分在从中找出内外因素之分。人机界面的研究从不同的角度出发有着不同的结论，其涉及了多门学科，从心理学角度看，国外早就对于人机界面中的用户需求及心理感知层面开始了研究。早在1996年,美国社会学家卡斯特(Manuel Castells)就出版了专著网络社会的幅起,定义了网络社会的概念,提出了信息化革命将导致互动式网络的出现。美国用户心理学专家唐纳德-诺曼(Donald Norman)发表未来产品的设计、情感化设计等多本极具影响力的专著,指出未来产品创新的思路，在设计学角

6、度往往都要求人机界面要从“本能-行为-反思”层面展开主要体现在以下几个方面:人机交互、声音设计、工业设计、人类因素、信息架构、用户体验设计、文本、声音内容、视觉设计等。总体而言,国外对于人机界面设计的研究系统性强,辐射面广。国内关于信息交互设计的理论研究和应用实践至今不到二十年的进程,但发展势头迅猛。相关研究较早的著作是李乐山教授的人机界面设计及工业设计心理学,当中提到了一些基于用户调研、用户模型、用户心理及可用性测试的设计方法。3信息设计中的人机界面3.1人机界面的定义广义人机界面是指用户界面或使用者界面，是人与机器之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介

7、，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。狭义人机界面是指信息系统在计算机显示器上显示的操作界面，便于操作人员对于机器的管理与工作。在生活中信息系统中人机界面交互所占比重越来越重，从我国产业结构就能看出，如我国现在正在倡导的农业信息化，使得电脑信息系统进入农村各户各家，工业中的工业4.0虽然是德国提出的口号，不过这是工业发展的改革智能化方向，最后的服务业，互联网+、电子商务等跟是与信息系统息息相关。3.2促进人机界面发展的因素任何事物的发展都需要一系列因素刺激促进，人机界面的发展也不例外，正如马斯洛“基本层次需求理论” 人们总是希望满足自己的各种需求,在较低层次的需求得到满足后,人们

8、会有内在的驱动力去追求更高层次的需求。因此发展过程中依次通过了功能需求、质量需求、审美需求、沟通需求。现在人们关注的已经不是有没有产品能够满足自己的需求,而是哪一种产品能够更好地实现自己的目的,能够更有效、更节约时间、更能带来愉快。然而人机界面大发展不仅仅包括这些还有其他因素。人机界面科学的发展如图所示社会环境是外部因素，它促进了人与机器交互方式的改变，如最初对于机器用命令符的控制，在后来出现了图形鼠标，利用鼠标单击双击的选择控制，以至于当代发展着的移动触摸设备控制，在未来可能出现空间手势的控制等。这也侧面说明了交互方式的发展离不开IT技术的发展，在当代IT技术飞速发展和社会发展是相互关联不可

9、分割的今天，一切都是以用户体验为中心，因此构成了一个因果环，相互促进循环发展。由此可以看出界面设计发展对应的有交互方式、IT技术以及用户体验度。 图1人机界面发展因果图33人机界面的组成对于人机界面部分国外认为重点在于交互是设计，部分学者认为界面设计是人机界面的重点，通过阅读笔者认为人机界面的核心在于交互，这是功能，而怎么使得的使用者能够更好的使用提供用户体验就需要交互的设计和界面的设计协调发展了，交互设计目的在于使得使用者易用，能够快捷、效率，界面的设计使得使用者舒适、愉悦，总之，各有各的优点。以此对此分类如图所示。交互设计是实现用户体验的一个重要手段,用户体验的好坏取决于交互设计的质量如何

10、。交互设计有两个目标,一个是用户体验,一个是可用性。界面设计是人与机器之间传递和交换信息的媒介,包括硬件界面和软件界面,是计算机科学与心理学、设计艺术学、认知科学和人机工程学的交叉研究领域。 图2人机界面分类34交互设计交互设计的目的是使人与物之间信息交换方式更科学、更合理、更为人性化,使得人与物之间的信息传递更可靠、更能减轻人的生理与心理负担。交互设计涉及了工业设计、人因工程学、心理学等学科的研究成果和研究方法，涉及了多门学科的科学设计（如图3）。交互设计的最终目的还是要依靠图形界面,通过可行的方式与人们沟通,使其能完成复杂的工作。 图3交互设计涉及的学科3.4.1交互设计的分类通过了解分析

11、出笔者认为交互设计可以大致的分为两个部分即外部环境和内部环境，其中外部环境包括社会环境，即社会是个什么样的社会例如我国的社会主义国家，市场部太自由化；文化即我国的文化传承上下五千年，其历史丰富，不同文化使得各国国家之间的交流不同，语言习惯，风俗习惯各是不同。再是用户认知，是一种知识的积累是文化的积累不同的用户认知所带来的是不同的行为方式，消费者行为就可以在其中分析出结果来。内部环境中主要是其工作的过程，即一个系统，包括交互方式、信息技术、和设备产品。图4交互设计划分3.4.2交互设计的步奏一个完整的人机交互设计程序大体可分为四个步骤:1需求阶段2设计分析阶段3人机界面设计阶段4用户验证阶段（如

12、图5）。在需求阶段人机交互设计依然离不开的考虑也就是使用者,使用环境,使用方式的需求分析。所以在设计交互界面之前我们应该明确什么人用。什么地方用。如何用。上面的任何一个元素改变结果都会有相应的改变。设计分析阶段任何设计都是以某些目标为基础的，与设计相关的人或部门对于目标的理解依角色不同而不同。一个产品的竞争优势不仅仅在于产品的可用性,而且还取决于价格、质量、外观、保修制度等很多方面。任何成功的产品都是建立在清楚了解市场需求和竞争的基础上的。计和开发一个产品或系统需要考虑很多方面。除了上述的管理者的商业目标与用户目标之外,设计者在制定目标时还要考虑系统实现者的建议以及产品竞争性、现有人力资源、财

13、力资源、时间等因素。只有明确目标的范围和程度,才能使总体的计划和步骤有的放矢。最后何一个产品从前期研究总体设计直到具体设计和实施都要经历一个复杂的过程。抛开每一个产品的设计开发过程各自的特殊性,图6描述了界面设计的典型流程。设计者通过分析确定人机界面需要重点解决的问题,通过对输入、输出设备的改进达到对人机交互界面的设计。图6人机交互的设计3.5界面设计在界面设计中往往都会分成为IT技术、样色搭配规律、视觉搜索规律、记忆、听觉等活动。其中记忆的原理如图所示。图7界面设计划分3.5.1依据记忆设计原则感觉记忆又称为感觉登记,它能保持的时间极短,所以又称作舜时记忆,电影就是利用感觉记忆的这一特点,使

14、本来单个静止且分割的画面通过播放而形成连续的动作画面。短时一记忆又称为工作记忆,它既是缓冲器又是加工器,可类比为计算机的内存,其记忆容量有限。短时记忆中的信息经过一定的反复后即可进入长时一记忆,长时记忆将有意义和有价值的材料长期保存下来,有利于知识和经验的积累及日后对信息的提取,同样用计算机来做比喻的话,长时间记忆就如同计算机的硬盘,它的容量一般认为是无限的。因此有记忆量最小原则人的记忆能力有限,且记忆是一个容易产生疲劳的认知活动,所以软件界面设计要尽量减少用户记忆量,通过直观操作、信息编码、一致和结构等策略和方法减少用户的记忆负荷；记忆提取多识别少回忆记忆提取主要有两种表现形式:回忆和识别，

15、一般说识别记忆能力比回忆能力强得多。3.5.2依据视觉设计原则视角是确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度视角的大小与观察距离及被看物体上两端点的直线距离有关。视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下,正常亮度下眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围,视野的大小和形状与视网膜上感觉细胞的分布状况有关。因此根据视觉特征设计原则有水平优于垂直原则:眼睛的水平运动比垂直运动快且不易疲劳；顺时针原则:视线的变化习惯于从左到右,从上到下的顺时针方向运动；四象限理论:当眼睛偏离视中心时,在偏离距离相同的情况下,人眼对左上象；对比法则:颜色对比与人眼辨色能力有一定关系；运动法则:运动目标比静止目标

16、易察觉,但难于看清3.5.3依据听觉设计原则频率发声体每秒振动的次数称为频率,单位赫兹(。频率在20-20000Hz范围的声波为可听声,高于20000Hz的超声波和低于20Hz的次声波人耳都不能听到。声压声波作用于物体上的压力,叫做声压,单位帕(Pa),声压是决定声音强度的主要因素。可听范围能够被人听到的声波不仅要有一定的频率,而且还要有一定的声压。声压太小,不能听到;声压太大将会引起痛觉。辨别声音的强弱人耳对声音的频率和强度都有很好的敏感性,由于物理特征不能很好度量人对声音的感受,因此,常采用响度作为声音的心理度量。因此可以得到声音具有全向特性,可引起人的不随意注意；人对声音信号的反应时间和

17、处理时间快于视觉信号；声音信号与视觉信号共同使用会达到更自然和更高效的人机交互效果；听觉是视觉缺陷者获得信息的主要通道之一,听觉界面可以让有视觉缺陷的人也能够使用计算机等信息工具。4人机界面的展望未来,你要戴电脑在眼睛上,还是折叠放在口袋里,随便。也许,人哪天达到提升(或开发)人脑到超越超级机器的水准,不需要现在意义上的电脑了苹果的G6:就是一副眼镜,别的都是无线设计,没有了显示的问题,想做多小就做多小。Popular Science对未来的科技做了五个预测,出人意料,PDA居然排位第一,认为将是PDA15AREALPOCKETpC。虽然这种表述不见得每个人都同意,右图中是一款概念机,它叫“s

18、marter communicator”无论CUP处理器还是记忆体配置等都不输于今天的桌面电脑, Thevirutalalptop15Poeket合起来的样子:还是个3G手机,支持Wi-Fi、BT等。通过虚拟键盘实现人机交互,把节省出来的空间做成大屏幕的显示界面。未来的界面不仅仅再是必须要一个屏幕和一个鼠标或者键盘了，不再是2维的操作，将会在空间中进行一系列的手势来控制电脑计算机如图8。图8未来操作界面总结通过简单的定义、概念、观点(命题)、规则、定理等知识为基础进行的一系列陈述。过程性一般意义上的人机界面研究的主要内容基本上属于定义、概念、规则、原理。初看觉得似乎很有用,然而实际效果并非如此,往往发现书上写的东西似乎都知道,而关于发现问题的方法和解决问题的方法,也就是过程性实践的认知基本很少提到。作者在综述中通过阅读归类了解计算机技术和人机界面、人机界面设计分类等问题经过反复思考,来了解人机界面设计问题的关键所在。从本质上看,人机界面应该采取自然行