人机交互技术.

第4章人机交互技术本章将主要介绍以下几种人机交互技术：l命令行和文本菜单l图形用户界面l多通道用户界面l汉字信息处理4.1人机交互技术概述人机交互技术发生的历史及发展趋势根据用户界面的具体形式分为批处理联机终端(命令接口)文本菜单WIMP界面多媒体用户界面多通道用户界面和虚拟现实用户界面4.1人机交互技术概述人机交互技术发生的历史及发展趋势根据根据用户界面中信息载体的类型文本为主的字符用户界面(CUI)二维图形为主的图形用户界面(GUI)多媒体用户界面4.1人机交互技术概述人机交互技术发生的历史及发展趋势根据计算机输出信息的形式以符号为主的字符界面以视觉感知为主的图形用户界面兼顾听觉感知的多媒体用户界面综合运用多种感观(包括触觉等)的虚拟现实技术4.1人机交互技术概述人机交互技术发生的历史及发展趋势根据人机界面中的信息维度，人机交互技术可以分为：一维信息(主要指文本流，如早期电传式终端)二维信息(主要是二维图形技术，利用了色彩、形状、纹理等信息)三维信息(主要是三维图形技术，但显示技术仍利用二维平面为主)和多维信息(多通道的多维信息)空间4.1人机交互技术概述人机交互技术发生的历史及发展趋势根据人机交互中采用的语言形式语言:形式语言是一种人工语言，特点是简洁、严密、高效。类自然语言:类自然语言则是介于计算机语言和自然语言之间。自然语言:自然语言的语法成分有更多的规则，具有多义性、微妙、丰富、灵活的特点。4.2命令行和文本菜单技术4.2.1命令行真正意义上的人机交互开始于联机终端的出现。用户输入文本命令，系统也以文本的形式表示对命令的响应。这种人机界面称为命令行界面。图4-1命令行界面概念模型命令行交互界面操作系统MS-DOS是文本命令行交互界面。例如，需要将所有扩展名为“.AAA”的文件替换为扩展名为“.BBB”，如果在“我的电脑”或“WINDOWS资源管理器”中，需要一个一个地去查找、改名，操作的局限性是显而易见的。利用命令rename[drive:][path]filename1filename2或ren[drive:][path]filename1filename2，使用通配符“*”或“？”，就可以方便地更改一组文件名或扩展名。命令行交互界面不同的操作系统要用不同的命令进入命令行界面。在Win9x/Me的开始菜单中的运行程序中键入“command”命令，可进入命令行界面。在Win2000/NT的开始菜单中的运行程序中键入“cmd”命令，可进入命令行界面。批处理文件（也称为批处理程序或脚本）。批处理文件是无格式的文本文件，包含一条或多条命令，文件扩展名为bat或cmd。4.2.2文本菜单字符界面下的菜单方式：在菜单方式下用户必须在有限的一组选项中进行识别和选择，更多的是响应而不是发出命令。用户不必记忆功能命令，缩短了用户的培训时间，减少用户的击键次数，错误处理能力也有了显著提高。在这种界面中，人还是被看成操作员，机器做出被动的反应，人只能使用手这一交互通道用键盘输入选择信息，通过视觉通道获取信息，界面输出只能为静态的文本字符。文本菜单的设计设计基于文本菜单的系统主要包括两方面的工作：菜单的生成和显示，内部流程的控制及错误处理。【例4-2】图书管理程序的主菜单的Java语言代码。importjava.io.*;publicclassMenuDemo{staticvoiddisplay_maintenace_menu(){System.out.print(“\n\n\t\t维护子菜单\n\n”);System.out.println(“\t1--注册借书者”);System.out.println(“\t2--注册图书”);…….System.out.println(“\t0--返回主菜单”);}publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{booleanquit=false;charch;do{display_mainmenu();ch=(char)System.in.read();switch(ch){…….//调用相应的处理函数}}while(!quit);Sytem.in.read();}}4.3图形用户界面图形用户界面又称为WIMP界面，由窗口(windows)、图标(icons)、菜单m)、指点设备(pointingdevice)四位一体，形成桌面(desktop)，如图4-2所示。图形用户界面是当前用户界面的主流，广泛应用于各档台式微机和图形工作站。比较成熟的商品化系统有Apple的Macintosh、IBM的PM(PresentationManager)、Microsoft的Windows和运行于Unix环境的X-Window、OpenLook和OSF/Motif等。WIMP界面用户手眼击键/指点窗口、图标菜单、文本应用例程图4-2WIMP界面概念模型4.3图形用户界面图形用户界面的共同特点是以窗口管理系统为核心，使用键盘和鼠标器作为输入设备。窗口管理系统除了基于可重叠多窗口管理技术外，广泛采用的另一核心技术是事件驱动(event-driven)技术。4.3图形用户界面WIMP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。在WIMP界面中，人被称为用户，人机通过对话进行工作。用户只能使用手这一种交互通道输入信息，通过视觉通道获取信息。在WIMP界面中，界面的输出可以为静态或动态的二维图形或图像等信息。4.3图形用户界面这种方式能同时输出不同种类的信息，用户也可以在几个工作环境中切换而不丢失几个工作之间的联系，通过菜单可以执行控制型和对话型任务。由于引入了图标、按钮和滚动条技术，大大减少键盘输入，提高了交互效率。基于鼠标和图形用户界面的交互技术极大地推动了计算机技术的普及。4.3.1图形用户界面的主要思想图形用户界面的三个重要思想1．桌面隐喻(desktopmetaphor)2．所见即所得（WhatYouSeeIsWhatYouGet，WYSIWYG）3．直接操纵(directmanipulation)1.桌面隐喻(desktopmetaphor)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。图形具有一定的文化和语言独立性，可以提高搜索目标的效率。图形用户界面中的图例可以代表对象、动作、属性或其他概念。隐喻的表现方法:静态图标动画视频隐喻的分类：直接隐喻：隐喻本身就带有操纵的对象如Word绘图工具中的图标，每种图标分别代表不同的图形绘制操作。工具隐喻：代表所使用的工具如用磁盘图标隐喻存盘操作、用打印机图标隐喻打印操作等，这种隐喻设计简单、形象直观，应用也最为普遍。过程隐喻：其通过描述操作的过程来暗示该操作如Word中的撤销和恢复图标.晦涩的隐喻不仅不能增加可用性，反而会弄巧成拙。隐喻的主要缺点：需要占用屏幕空间难以表达和支持比较抽象的信息。2.所见即所得（WYSIWYG）在WYSIWYG交互界面中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。非WYSIWYG的编辑器，用户只能看到文本的控制代码，对于最后的输出结果缺乏直观的认识。WYSIWYG的一些弊端：如果屏幕的空间或颜色的配置方案与硬件设备所提供的配置不一样，在两者之间就很难产生正确的匹配。文本处理器都提供了定义章、节、小节等的标记，这些标记显式地标明了对象的属性，但并不是用户最终输出结果的一部分。3.直接操纵(directanipulation)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。直接操纵的对象是命令、数据或是对数据的某种操作。直接操纵的特性1.直接操纵的对象是动作或数据的形象隐喻形象隐喻应该与其实际内容相近，使用户能通过屏幕上的隐喻直接想象或感知其内容。2.用指点和选择代替键盘输入用指点和选择代替键盘输入有两个优点，一是操作简便，速度快捷。3.操作结果立即可见操作结果立即可见，用户可以及时修正操作，逐步往正确的方向前进。4.支持逆向操作用户在使用系统的过程中，不可避免地会出现一些操作错误，通过逆向操作，用户可以很方便地恢复到出现错误之前的状态。直接操纵的特性5.借助物理的、空间的或形象的表示，而不是单纯的文字或数字的表示。6.不具备命令语言界面的某些优点.例如从用户界面设计者角度看，设计图形比较繁琐，需进行大量的测试和实验.7.表示复杂语义、抽象语义比较困难。4.3.2设计图形用户界面的原则1.一般性原则(1)界面要具有一致性在同一用户界面中，所有的菜单选择、命令输入、数据显示和其他功能应保持风格的一致性。(2)常用操作要有快捷方式为常用操作设计快捷方式，不仅会提高用户的工作效率，还使界面在功能实现上简洁而高效。(3)提供简单的错误处理在出现错误时，系统应该能检测出错误，并且提供简单和容易理解的错误处理功能(4)对操作人员的重要操作要有信息反馈提供信息反馈。对操作人员的重要操作要有信息反馈。4.3.2设计图形用户界面的原则1.一般性原则(5)操作可逆对大多数动作应允许恢复(UNDO)，对用户出错采取比较宽容的态度(6)设计良好的联机帮助人机界面应该提供上下文敏感的求助系统，让用户及时获得帮助，尽量用简短的动词和动词短语提示命令。(7)合理划分并高效地使用显示屏只显示与上下文有关的信息，允许用户对可视环境进行维护，如放大、缩小窗口；用窗口分隔不同种类的信息，只显示有意义的出错信息(8)保证信息显示方式与数据输入方式的协调一致尽量减少用户输入的动作，隐藏当前状态下不可用的命令，允许用户自选输入方式，能够删除错误的输入，允许用户控制交互过程。4.3.2设计图形用户界面的原则2.颜色的使用颜色是一种有效的强化手段，同时具有美学价值。使用颜色时应注意如下几点：(1)限制同时显示的颜色数.(2)画面中活动对象的颜色应鲜明，而非活动对象应暗淡。(3)尽量避免不相容的颜色放在一起，如黄与蓝，红与绿等，除非作对比时用。(4)若用颜色表示某种信息或对象属性，要使用户理解这种表示，并尽量采用通用的表示规则。4.3.2设计图形用户界面的原则3.图标的设计图标是可视地表示实体信息的简洁、抽象的符号。图标设计是方寸艺术，需要在很小的范围内表现出图标的内涵》。设计图标时应该着重考虑视觉冲击力，要使用简单的颜色，利用眼睛对色彩和网点的空间混合效果，做出精彩图标。4.3.2设计图形用户界面的原则设计图标时须遵守的原则和方法：（1）图标的图形应该和目标的外形相似。尽量避免过于抽象。（2）可在图标中附加上简要的文本标注，使用户明确图标的含义。（3）设计图标应尽可能简单，符合常规的表达习惯，保持图标含义的前后连贯。4.3.2设计图形用户界面的原则4.按钮的设计设计按钮应该具有交互性，应该有3到6种状态效果：点击时的状态鼠标放在上面但未点击的状态点击前鼠标未放在上面时的状态点击后鼠标未放在上面时的状态不能点击时的状态独立自动变化的状态按钮应具备简洁的图示效果，应能够让使用者产生功能上的关联反应。属于一个群组的按钮应该风格统一，功能差异大的按钮应该有所区别。4.3.2设计图形用户界面的原则5.屏幕布局的设计设计屏幕布局(Layout)时应该使各功能区重点突出,应遵循如下几条原则：(1)平衡原则注意屏幕上下左右平衡。(2)预期原则对屏幕上所有对象，如窗口、按钮、菜单等处理应一致化，使对象的操作结果可以预期。(3)经济原则在提供足够信息量的同时要注意简明、清晰。(4)顺序原则对象显示的顺序应按需要排列。(5)规则化画面应对称，显示命令、对话及提示行在一个应用系统的设计中尽量统一规范。4.3.2设计图形用户界面的原则6.菜单界面的设计菜单在图形界面的应用程序中使用得非常普遍，是软件界面设计的