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人因工程与人机交互 用户体验研究

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人机交互教学实验室建设方案


人机交互教学实验室建设方案

人机交互((Human-Computer Interaction简称HCI)是关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统且围绕这些方面进行研究的科学(ACM SIGCHI1992,第6页)。

从广义上讲,人机交互以实现自然、高效、和谐的人机关系为目的,与之相关的理论和技术都在其研究范畴,是计算机科学,心理学,认知科学以及社会学等学科的交叉学科。研究开发新的人机交互设备、技术和理论,以实现无处不在计算(ubiquitous computing)环境下的以用户为中心的交互式计算机系统,使其能增强人的创造力,解放人类的大脑、改善人与人之间的交流与协作。

从狭义上讲,人机交互主要是研究人与计算机之间的信息交换,主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。人们如何借助键盘、鼠标、操纵杆、眼动跟踪器、位置跟踪器、数据手套、压力笔等设备,用手、脚、声音、姿势或身体的动作、眼睛甚至脑电波等向计算机传递信息。计算机如何通过打印机、绘图仪、显示器、头盔式显示器(HMD)、音箱、力反馈等输出设备给人提供信息。

人机交互与认知心理学、人机工程学、多媒体技术和虚拟现实与增强现实技术密切相关。其中,认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础,而多媒体技术和虚拟显示与增强现实技术与人机交互技术相互交叉和渗透。

认知心理学研究人们如何获得外部世界信息,信息在人脑内如何表示并转化为知识,知识怎样存储又如何用来指导人们的注意和行为。它涉及心理活动的全部过程——从感觉到知觉、识别、注意、学习、记忆、概念的形成、思维、表象、回忆、语言、情绪和发展过程。

信息加工心理学是现代认知心理学的主流,它用计算机信息处理过程来类比人的认知过程。

了解认知心理学原理可以指导人们进行人机交互界面设计:可用性、用户心理、用户行为。

人机工程学是运用生理学、心理学和医学等有关知识,研究人、机器、环境相互间的合理关系,以保证人们安全、健康、舒适地工作,从而提高整个系统工效的交叉学科。

早期人机工程学是最活跃、最主要的分支,硬件人机工程学主要研究对人体能力、人体限制及其他与设计相关的人体特性信息的应用,以满足设计、分析、测试与评价、标准化,以及系统控制的要求。而软件人机工程学(Software Ergonomics)研究软件和软件界面,侧重于运用和扩充软件工程的理论和原理,对软件人机界面进行分析、描述、设计和评估。

多媒体技术是指将文本、声音、图形、图像、视频等集成在一起的技术。动画、音频、视频等动态媒体,大大丰富了计算机表现信息的形式,拓宽了计算机输出的带宽,提高了用户接受信息的效率,多媒体带来的信息冗余性可消除人机通信过程中的歧义性及噪声。目前多媒体技术的研究基本上限于信息的存储和传输方面,媒体理解和推理研究较少。多通道人机交互研究的兴起,将进一步提高计算机的信息识别、理解能力,提高人机交互的效率和用户友好性,将人机交互技术和用户界面设计引向更高境界,多通道系统力求对语义的理解,侧重于信息的理解和解释;多媒体系统则侧重于信息的表现。

虚拟现实是借助于计算机技术及硬件设备,建立高度真实感的虚拟环境,使人们通过视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等感官在其中看、听、触、闻起来像真实的,以产生身临其境的感觉的一种技术。它具有如下特点:沉浸感(immersion)、交互性(interaction)、构想性(imagination)。自然和谐的交互方式是虚拟现实技术的一个重要研究内容,其目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式与虚拟世界中的对象进行交互,最终实现三维交互。目前常用的三维交互设备有很多,如立体眼镜、WorkBench、头盔式显示器、CAVE、柱形或球形立体显示器、立体音频输出设备;位置跟踪器、眼动跟踪器、三维扫描设备、三维鼠标、三维跟踪球、三维游戏杆、数据手套;触觉和力反馈装置、可穿戴计算机等。复杂场景的建模、实时高度真实感绘制等技术,也是虚拟现实非常重要的研究内容。虚拟现实为人机交互的研究提供了很好的契机和媒介。

增强现实技术融合了虚拟环境与真实环境,其在交互性与可视化方法方面开辟了一个崭新的领域;而虚拟现实使用虚拟环境取代了真实环境。增强现实是把虚拟的信息立体化,在人的周围环境中再现出来,虚实结合,能够达到以假乱真的地步,完全给人逼真的感觉 。

在增强现实环境中交互是实时的。


人机交互教学实验室简介

根据人机交互的广义概念,人机交互以实现自然、高效、和谐的人机关系为目的,与之相关的理论和技术都在其研究范畴,是计算机科学,心理学,认知科学以及社会学等学科的交叉学科。人机交互与认知心理学、人机工程学、多媒体技术和虚拟现实与增强现实技术密切相关。其中,认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础,而多媒体技术和虚拟现实与增强现实技术与人机交互技术相互交叉和渗透。因此人机交互的教学实验室应能支持认知心理学、生理学、人机工效学等学科教学。

目前初步设想实验室主要划分为四部分,包含脑机接口研究、认知心理及生理测评、行为观察及情绪分析、虚拟现实及人机界面研究的功能。目前学校已有的眼动仪、生物反馈也可纳入实验室加以合理应用。

实验室布局如下:



  

声明:专业不同,研究方向不同,人机交互实验室的建设方案在设备选型上差异很大,我们可以转对您的专业方向提供咨询。

案例:交互媒体认知实验室方案


 



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