《06_人机交互(讲义)-计算机科学导论(第3版)-常晋义-清华大学出版社》由会员分享，可在线阅读，更多相关《06_人机交互(讲义)-计算机科学导论(第3版)-常晋义-清华大学出版社（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6 章 人机交互主要知识点：(1) 人机交互及其技术(2) 多媒体技术(3) 虚拟现实技术 本章重点：人机交互技术，多媒体技术 本章难点：人机交互技术，虚拟现实技术 教学时数：2 学时6.1 人机交互基础6.1.1 人机交互概述1人机交互及其发展人机交互是指人与计算机之间，使用某种对话语言，以一定的交互方式，为完成确定任 务的信息交换过程。从计算机的诞生之日起，人机交互技术的发展已经历了早期的手工作业、作业控制语言 及交互命令语言、图形用户界面、网络用户界面和智能人机交互等发展阶段。2人机交互方式(1) 问答式交互(2) 菜单选择。（3）填表技术。（4）命令语言。（5）直接操纵。（6）语音交
2、互。（7）图像交互。（8）行为交互。3人机界面人机界面（Human Machine Interaction, HMI）,又称用户界面或使用者界面，是人与计 算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口。6.1.2 新型人机交互技术1显示屏技术（ 1 ）触摸式显示屏。（ 2 ）柔性显示屏。（ 3 ） 3D 显示器。（ 4 ）视网膜显示器。2跟踪与识别（ 1 ）地理空间跟踪。（ 2 ）动作识别。（ 3 ）触觉交互。（ 4 ）语音识别。（ 5 ）无声语音（默读）识别。（ 6 ）眼动跟踪。（ 7 ）电触觉刺激。（ 8 ）仿生隐形眼镜。3脑-机接口 脑-机接口是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接的交流
3、和控制通道，通过这 种通道，人就可以直接通过脑来表达想法或操纵设备，而不需要语言或动作，这可以有效增 强身体严重残疾的患者与外界交流或控制外部环境的能力，以提高患者的生活质量。脑-机接口分为非侵入式和侵入式两种。 大部分脑-机都采用的是“输入”方式，即由人利用思想来操控外部机械或设备。而由人 脑来接收外部指令并形成感受、语言甚至思想还面临着技术上的挑战。6.2 多媒体技术6.2.1 多媒体技术基础1多媒体的概念媒体（media）是指传送信息的载体和表现形式。在通常情况下，媒体可分为5 种形式，分别为感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒 体、传输媒体。图6-1 表示5种媒体之间的联系。St-存i
4、ffin:i悶讣m工*止迂图 6 - 1 媒体间的关联多媒体（multimedia）是指融合两种或两种以上媒体的一种人机交互式信息交流和传播 媒体。2多媒体技术及其特性 多媒体技术是用户通过多种感官与计算机进行实时信息交互的技术，其通过计算机对文 字、图形、图像、声音、动画、视频等多种媒体信息进行综合处理和管理。多媒体技术的特性包括集成性、多样性、交互性、可传播性和可存储性等。3多媒体技术的应用 多媒体系统的应用更以极强的渗透力进入人类生活的各个领域，如商业、教育、通信、 医疗、出版、艺术、娱乐、金融、建筑、家庭等等。4多媒体技术发展趋势（1）多媒体技术的集成化。（2）多媒体技术的网络化。（3
5、）多媒体终端的智能化和嵌入化。6.2.2 多媒体应用技术1文字处理技术文本的开发与设计包括普通文字、图形文字、动态文字等开发。2音频处理技术计算机要处理音频信号，首先要将音频信号转换为数字信号。(1) 声音的数字化。声音的数字化包括采样、量化和编码3 个步骤。(2) MIDI 合成音频。MIDI 是乐器数字接口(Musical Instrument Digital Interface)的英 文缩写，也是数字音乐的国际标准，MIDI文件的扩展名为mid和mod。MIDI文件存储的不 是声音信号，而是音符、控制参数等指令。 MIDI 标准规定了各种音调的混合及发音，播放 时通过播放软件或者音源的转
6、换，可以将这些数字合成为音乐。3图形图像处理技术计算机中的图像文件分为两类，一类是真实影像的数字化，称为位图，简称图像；另一 类是计算机绘制的矢量图形，简称图形。(1) 图像的数字化。图像在空间和色彩(亮度)值上是连续变化的，图像数字化就是 将连续色调的模拟图像经采样量化编码后转换成数字影像的过程。图像的采样频率是分辨率，即单位长度(inch)内采集的样本点数，单位是dpi (dot per inch)，分辨率越高，图像质量越好。颜色深度是表示颜色(灰度)数目的二进制位数，位数越多，颜色数目越多，图像色彩 越逼真，当达到24 位色时，可表现1677万种颜色，称为真彩色。(2) 图形。图形一般指
7、用计算机绘制的画面。与图像不同，在图形文件中只记录生成 图的算法和图上的某些特点。4影像处理技术影像信息包括动画和视频，是连续渐变的静态图像或图形序列，沿时间轴按一定的速度 顺次更换显示，从而构成运动视感的媒体。当序列中每帧图像是由人工或计算机产生的图像 时，常称作动画；当序列中每帧图像是通过实时摄取自然景象或活动对象时，常称为影像视 频，或简称为视频。5多媒体数据压缩技术多媒体信号数据量大，给存储容量、通信信道的带宽以及计算机的运行速度增加了极大 的压力。通过数据压缩手段，可以节约存储空间，提高数据传输效率，使实时处理音频、视 频信息成为可能。压缩方法分为有损压缩和无损压缩两种类型。6超文本
8、与超媒体 超文本和超媒体不是顺序的，而是一个非线性的网状信息链。它把文本或其他媒体按其 内部固有的独立性和相关性划分成不同的基本信息单元，称为节点。为了浏览超文本或超媒体，必须在用户界面上标记能进一步浏览其他信息单元的指示器 (pointer)，即通常所称的链，节点之间使用链连接起来形成网状结构。用户可以通过点击链 快速打开链指向的信息，大大简化了浏览信息的操作。6.3 虚拟现实技术6.3.1 虚拟现实虚拟现实（Virtual Reality, VR）也称灵境技术或人工环境，是一种由计算机技术辅助生 成的高技术模拟系统。1虚拟现实的概念虚拟现实是一项综合集成技术。它用计算机生成逼真的三维视、听
9、、嗅觉等感觉，使人 作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。2虚拟现实的特征（ 1）交互性（ interactivity）。（ 2）沉浸感（ immersion）。（ 3）构想性（ imagination）。3虚拟现实需要解决的问题（ 1）以假乱真的存在技术。（ 2 ）相互作用。（ 3）自律性现实。6.3.2 虚拟现实技术1虚拟现实技术的概念虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入” 到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。图 6-2 是一个典型的虚拟现实系统。耳I：
10、.7 時:F图 6 -2 典型的虚拟现实系统2虚拟现实的关键技术（1）环境建模技术。 （2）立体声合成和立体显示技术。（3）触觉反馈技术。（4）交互技术。（5）系统集成技术。3虚拟现实技术的应用（1）科技开发。（2）商业。（3）医疗。（4）军事。（5）娱乐。6.4 思考与讨论6.4.1 问题思考1什么是人机交互？常用的人机交互有哪些方式？ 2人机交互与人机界面有何联系与区别？ 3什么是媒体？媒体具有哪几种表现形式？ 4什么是多媒体技术？多媒体技术主要有哪些特性？ 5计算机常用图像格式有哪些？它们各自有何特点？ 6虚拟现实的特征主要有哪些？6.4.2 课外讨论1人机交互技术的重要性表现在哪些方面？ 2人机界面的设计应遵循哪些原则，谈谈你了解的人机界面设计。 3显示器上的分辨率有两种，即显示分辨率和图像分辨率。分析它们的区别。4.举例说明在3D电影中运用了哪些多媒体技术。 5在你的实践中运用过哪些多媒体应用技术？举例说明。6虚拟现实技术已广泛运用在多个现实领域中，请查阅资料，谈谈你所了解的虚拟现 实的应用实例。
