人機交互技術大全11篇

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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）01-0222-02

人機交互技術作為信息技術的一個重要組成部分，已成為21世紀信息領域亟需解決的重大課題，許多高校把人機交互課程作為軟件工程類專業的必修課。本課程可以使學生掌握人機交互設計的基本理論與技能，提高學生的分析問題、動手實踐能力，為以后的學習與研究打下堅實的基礎。因此提高該課程的教學質量，對學生能力的培養和教育目標的實現有重要的意義。筆者根據多年的教學實踐，分析了該課程的特點，從教學內容、教學方法、教學手段幾個方面進行了總結。

一、教學目標和課程特點

“人機交互技術”課程的教學目標是使學生通過學習交互理論，建立正確的認識論和方法論，通過設計調查（包括用戶需求調查）、用戶操作實驗等，建立用戶模型，設計具體的技術方案并加以實施等實踐環節，理解和掌握在人機交互與界面設計中各個方面的知識與技能，更好地培養實踐能力。該課程的特點是內容比較寬泛而且多數理論抽象不易理解。需要先修的課程包括數據結構、操作系統、多媒體、計算機圖形學、程序設計等專業課程，此階段的學生已具有一定的交互設計基礎，采用傳統的講授法，往往難以激發學生的學習興趣，教學效果甚微。因此我們從教學內容、教學方法和教學手段三個方面進行了改革。

二、教學內容

根據“人機交互技術”課程的目標，教材的選用方面，我們目前主要采用了普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。該教材在第1版人機交互技術――原理與應用基礎上進行了改進，注重了基礎知識，包含了豐富實例，內容體系比較符合學生的認知規律，難度上也便于學生接受和掌握。與此同時，我們參考國外的一些經典教材如“交互設計：超越人機交互”，和一些好的人機交互方面的書籍，并取其中的部分章節內容以補充和擴展教材中的知識點，加深理解和拓寬知識面。

根據以上教材和參考書目，課程內容大體包括緒論、認知心理學基礎、交互設備、常用交互技術、一般界面設計、界面表示模型和實現、信息結構設計、web/移動界面設計、可用性分析和測試。由于內容涉及知識面廣、跨度大，而且很多理論比較抽象。為了更好地實現教學目標，我們在該課程的教學中，靈活采用多樣的教學方法，收到了不錯的效果。

首先，我們把這些內容重新組織為三個模塊：交互技術（包括交互設備、常用交互技術、web/移動界面設計）、設計理論（認知心理學、一般界面設計、界面表示模型和實現、信息結構設計）、可用性（可用性分析和測試）。根據這些內容的不同特點，選擇不同的教學方法。

三、多種教學方法的應用

（一）啟發式教學

對于交互技術為主的內容，我們采用啟發式教學。作為一項發展中的技術，“人機交互技術”課程內容中有一些新的技術在不斷變化和發展中，有的還沒有形成一個標準，或者由于技術的限制，有些應用還不能大眾化。因此在具體的教學過程中，在進行這些前沿技術教學的時候，采用啟發式教學方法，引導學生利用所學的基本理論和方法，自己去探索和理解這些技術，或者提出不同的見解。

例如，在講授交互設備這部分內容時，對于比較前沿的設備，就可以引導學生從人的認知和人機工程學的角度去解釋這些設備是如何符合人的認知規律和體現人機工程學原理的。這樣，可以使學生在學習完認知基礎和人機工程學之后更加深入地理解所學的原理，又提高了其利用基本原理分析問題、解決問題的能力，同時對新技術、新設備有了更深的印象，正所謂一舉多得。

同時，作為一個發展中的學科，新技術的出現是日新月異的，有的尚未包括在教材中，教師可以經常關注該領域的發展動向，適當地向學生介紹當前一些新技術，啟發學生進行討論。例如，在SIGGRAPH2010展現的“香味傳感器”作為一種典型的虛擬現實技術，學生普遍感到新奇，充滿了探索的興趣，經過啟發，舉一反三，學生自然理解了虛擬現實的思想。

（二）案例教學法

案例教學法在課程交互設計理論為主的內容中應用非常普遍。因為相比其他專業課程而言，人機交互的一些理論是比較抽象的，學生理解起來比較困難。教師僅僅依賴教材上的理論講授，內容顯得枯燥無味，不利于學生學習興趣的培養。為了避免這種情況，在教學過程中，結合合適的案例來實施，能夠使課堂生動，也便于學生接受。

比如，在界面設計理論中，為了使學生深入理解OVID的設計過程，教師可以圍繞一個學生熟悉的案例來講述。例如圍繞“學生注冊課程管理系統”，第一步，建立對象的模型和分析對象的關系，根據分析的結果畫出對應的分析結果圖。第二步，根據對象模型圖設計抽象視圖。需要先確定系統的視圖可能有哪一些，然后分析視圖顯示的信息包括哪些，作為抽象視圖設計的根據。第三步，視圖的粗略設計，即是根據第二步的結果，結合具體的系統和平臺，設計一個粗略視圖。第四步，視圖的關聯性設計，進一步分析系統視圖的關系，畫出系統視圖關聯性的網狀結構。最后，視圖的全面設計，確定基本的設計風格等。因為學生在學期末都有過選課經歷，因此對系統的運行比較了解，對這幾個關鍵步驟的理解不僅僅停留于文字表面，而是掌握真正的設計過程。這樣一個案例下來，學生對該設計方法的思路有了深入的了解，具體方法就容易掌握了。

這樣的案例講解時，教師要采用通俗、生活化的語言。學生在接受知識點的時候，不再是枯燥的文字，而是一個生動的解決方案和設計過程，效果會更好。這樣的案例可以作為課前預習的題目留給學生，讓學生根據自己的想法進行設計，之后拋出正確的設計理論。雖然有的案例可能需要較多的課時，但確實能起到很好的教學效果。

（三）討論式教學

主要用于“可用性分析與評估”內容模塊。這部分內容的理論知識點比較多，但又區別于一般的專業課，其中概念和方法的介紹比較多，而理論和算法的推導少。因此使用傳統的教學方法，顯得內容散而雜。不利于學生對課程整體思路的掌握。我們本著提高學生分析問題和實踐能力為主要目標，進行討論式教學。

舉例來說，對于支持可用性的設計原則，有3個大原則，包括14個小原則。這些條目對于學生而言，死記硬背顯然不是辦法。在教學過程中，首先拋開書本，由學生們自行分析一些現有的系統的可用性，由教師事先指定一些常用軟件如系統軟件、辦公軟件，手機軟件等，然后討論這些系統在使用中的優缺點，再討論這些好的方面實際是符合哪些原則的，而不好的可用性又是違背哪些設計原則的。最后總結和評價這些原則，這樣學生對該知識點很容易就掌握了，而且可以活躍課堂氣氛，提高教學效果。

這樣的討論教學，鍛煉了學生運用知識分析問題的能力，鞏固了相關的理論知識，而且提高了學生學習的興趣和積極性，實踐能力得到很好地鍛煉。

以上教學方法都極大調動了學生的積極性，改變了傳統教學過程中學生只能被動接受的局面。但需要說明的是，任何教學方法都不是孤立的，也不是一成不變的，由于內容之間千絲萬縷的聯系，教師在實際操作過程中可以靈活掌握。例如遵守交互理論設計的產品其可用性必然好，因此在進行“可用性”的討論式教學時，對交互理論的內容起到很好的鞏固作用。在利用多媒體教學過程中，穿插一起討論設備或界面的可用性設計等環節，這些做法都極大地提高了學生的學習興趣。

四、教學手段的多樣化

在“人機交互技術”課程教學過程中，我們使用了多媒體課堂、實驗室教學、調查學習等教學手段。現代教育技術和多媒體的使用，可以更好地使課堂內容的表現形式生動和多樣化，圖像、語音、視頻等多媒體形式同時也是該課程涉及的交互內容，也有助于我們在實踐中學習。對于需討論或設計型的內容，我們強調在實驗室的教學過程，使得每個學生能夠親手實踐和體會相應的過程，從而強化理論的接受和能力的提高。對于一些前沿的技術使用、用戶調查等環節，我們則實施調查學習，使得學生通過設計調查問卷、網上調查等手段，獲取真實可靠的資料，從而分析或總結得出結論。

五、教學效果

通過近幾年的教學改革實踐發現，通過對內容的合理組織、教學方法的靈活應用、多樣化教學手段的使用，在“人機交互技術”課程的教學中，學生的興趣與積極性有很大提高，教學質量有明顯提升。學生對各類設計和軟件開發的興趣有很大提高，在設計水平上也大大提高，表現在一些設計比賽中，如學校組織的科技學術節、齊魯軟件設計大賽、大學生電子設計大賽、嵌入式開發大賽等，參與和獲獎的人次顯著增多，獲獎的等級也逐年提高。

六、總結

以人為本，深化教學改革，充分調動學生和教師的積極性，精心組織教學內容，靈活采用合理的教學方法，采用多樣的教學手段，以更好地提高教學質量，實現教學目標。唯有如此，才能培養出適合社會發展需要的人才。

參考文獻：

[1]孟祥旭.人機交互基礎教程[M].北京：清華大學出版社，2010.

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中圖分類號：TP18文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)08-1893-02

The Research of Human-computer Interaction Based on Touch-screen Technology of Move & Touch

WANG Hui, YAO Xiao-hui, JI Bo, RUAN Han-qing

(Information and Control Institute, Xi'an University of Architecture & Technology, Xi'an 710055, China)

Abstract: In recent years, the touchscreen-phone is becoming increasing popularity.The interactive technology based on touch-screen has been penetrated into every aspect of people's lives because of it's natural and comfortable. Based on the research of primary interaction techniques for displays, the thesis present Move&Touch: a novel interaction technique for displays based on touchscreen-phone. Move & Touch use touchscreen-phone as an interaction device, users achieve the remote control and manipulation of large displays through operations such as sliding and tapping on mobile phone's touchscreen, the control and manipulation they can achieve including cursor position, object selection and scrolling. Move&Touch is a natural and intuitive interaction technique for displays, it has the features of well-use, universality and extensibility.

Key words: Touchscreen; Display; Interaction techniques; Move&Touch

隨著科學技術的進步，在許多公共和非公共場所，隨處可見顯示屏的應用，顯示屏的尺寸變得越來越大，而分辨率也越來越高，顯示效果越來越好，社會的發展使得顯示屏深入到了人們生活的方方面面。與此同時，針對顯示屏的交互技術也被眾多的國內外學者所關注，各種不同的交互技術相繼出現，如何使顯示屏和用戶之間的交互更加穩定、方便、直觀和自然是當前顯示屏交互技術的重點研究方向。

對于當前存在的許多顯示屏交互技術，或多或少都存著一些不足之處，有些交互方式不夠自然，有些交互方式不夠精確穩定，還有些嚴重缺少便攜性等。雖然有著各式各樣的缺點，但是在各自適合的場景，都可以發揮技術本身的優勢來實現人機交互。新的人機交互技術的出現可以補充當前顯示屏交互技術的不足，豐富顯示屏交互技術的特性，在越來越多的場合提供更為便利的交互方式，以滿足社會不斷發展的需要。

國內在顯示屏遠程交互方面的研究比較少，與國外的差距也比較大。清華大學計算機系媒體所提出了一種基于激光筆的遠程人機交互技術[4]。該系統只需要添加一個攝像機和視頻采集卡就可以實現遠程的人機交互。

國外的HCI學者在這方面的研究比較多，其中，Sweep and Point & Shoot[5]是一種基于手機相機的顯示屏交互技術，該技術利用手機拍照功能完成顯示屏上指針的控制以及對象的選擇和操作。

C-blink[6]通過將手機的彩色液晶顯示屏作為一種可見光源可以產生光信號，然后利用安裝在顯示屏上方的攝像頭不斷地檢測和接收光信號，通過處理光信號產生相應的控制信息，從而實現對顯示屏的操作和控制。SnapAndGrab[7]提出了一種新穎的大型公共數字顯示屏交互技術。該系統允許用戶通過帶有藍牙和照相功能的手機來訪問和共享公共多媒體信息系統的豐富的多媒體信息，例如上傳和下載圖片。該系統的易用性在于不需要在手機上安裝任何軟件即可訪問顯示屏。

1 Move&Touch技術的功能設計

1.1 指針定位

在指針定位是指遠距離控制顯示屏光標的移動。用戶通過在手機觸摸屏上移動手指，來相應地控制顯示屏光標的移動，顯示屏光標的移動方向與用戶手指的移動方向相同，同時光標的移動距離與手指的移動距離成比例。

1.2 對象選取

通過對象選取功能，我們可以對顯示屏端的圖標，菜單等進行直接操作，這是通過模擬鼠標左鍵單擊和雙擊操作以及右鍵單擊操作來實現的，用戶使用觸摸屏與顯示屏交互時，必須能實現傳統的鼠標所能實現的基本操作。

1.3 滑動滾屏

在與顯示屏進行交互的過程中，有時需要對顯示屏當前窗口內容進行滾屏操作，Move&Touch技術允許用戶在特定區域滑動手指來實現類似鼠標滾輪的操作，從而達到翻頁的效果。通過記錄手指滑動時的軌跡坐標，來判斷當前是否需要進行滾屏操作，以及滾動的行數或列數。滑動滾屏功能類似于筆記本觸摸板的滾動翻頁操作，通過統計實驗結果，電容屏上實現的滑動滾屏功能在效果上優于筆記本觸摸板。

2 Move&Touch技術原型的實現

2.1 坐標映射算法

通當手指在觸摸屏上進行滑動時，顯示屏上的指針移動速率需要適應不同的場景。例如在像素面積較小的區域進行最小化，關閉的操作，或者在播放器中調節音量時，指針的移動要做到精確、平穩，而當我們需要將光標從顯示屏的一端移動到另一段時，受到觸摸屏面積小的限制，要想以較少的滑動次數達到長距離移動的效果就必須設置相應的加速系數。因此，手指移動軌跡和顯示屏光標移動軌跡的映射關系需要設計相應的坐標轉換算法來實現。

圖1為手機和顯示屏的坐標系統。當手指在觸摸屏上滑動時，將會產生連續的指針拖動事件，手指接觸點的坐標值也在不斷變化，相鄰兩次事件間的坐標變化值記為ΔX、ΔY。顯示屏原坐標值為Xprev、Yprev，新坐標值為Xnew、Ynew，則新坐標值Xnew、Ynew由以下公式計算：

ST為轉換系數， ST的大小主要與手機屏幕分辨率和顯示屏的分辨率，以及需要的精確度和移動效率有關。

當手指滑動時，產生連續的MT_MOUSEMOVE事件，手指接觸點的坐標值也在不斷變化，相鄰兩次事件間的坐標變化值記為ΔX、ΔY。顯示屏指針原坐標值為Xprev、Yprev，新坐標值為Xnew、Ynew，則新坐標值Xnew、Ynew由公式（1）和（2）計算：

（1）

（2）

SV為加速系數，SV的大小決定了手指滑動速度對顯示屏指針移動速度的影響。SV的大小是由相鄰兩次事件間的坐標變化值ΔX、ΔY決定的，ΔX、ΔY的絕對值越大，表示手指滑動速度越快。因此，SV的大小可由公式（3）和（4）計算：

（3）

（4）

SV'為常量，其大小依賴于特定設備上ΔX、ΔY的大小。最終，新坐標值Xnew、Ynew由公式（5）和（6）計算：

（5）

（6）

2.2Move&Touch的標準輸入事件流

Move&Touch標準輸入事件流作為一種中間性的數據結構存在，使得Move&Touch在不同的操作系統之間具有好的可移植性，所有基于Move&Touch技術的系統平臺只要能夠處理標準的事件結構就能夠很好的響應用戶的操作。我們定義的Move&Touch標準輸入事件流的數據結構包含五個數據項：事件類型EventType、橫坐標x、豎坐標y、加速系數SV以及轉換系數ST。下面是每個數據項對應的鼠標動作：

事件類型EventType的數據類型為整形，包括五種值：MT_LBUTTONDOWN（按下左按鍵事件）、MT_RBUTTONDOWN（按下右按鍵事件）、MT_MOUSEMOVE（鼠標移動事件）、MT_LBUTTONDBLCLK（鼠標左鍵雙擊）、MT_MOUSEWHEEL（滑動滾輪）。

3 功能性測試

指針定位和對象選取的性能對系統的可用性有重要影響,具體測試方法如下：

測試任務為分別使用Move&Touch技術、筆記本觸摸板、藍牙鼠標進行對象選取操作。實驗對象要求完成一個基于ISO 9241-9標準的多方向點擊測試，此標準用于測試操作可視顯示終端的無鍵盤輸入設備的性能。如圖2所示，多方向點擊測試程序在窗口中顯示一系列小圓圈，這些小圓圈均勻排列成圓形，圓圈之間的距離相等。圓圈大小、數量、圓圈之間的距離、點擊順序都可以由程序控制，以改變任務的復雜度。若小圓圈被點擊中，則變成灰色。

在本系統的測試中，圓圈數量為19個，圓圈直徑為60像素，圓圈中心之間的距離為600像素，實驗對象要求按圖中所示順序依次點擊小圓圈，直到所有小圓圈都變成紅色即完成任務，指針初始位置在圓形中心。

4 結論與展望

本文研究了Move&Touch這種新穎自然的觸摸屏交互技術，為用戶提供了一種新得人機交互設備，系統具有較好的可用性，但尚需就以下問題進行進一步的研究：

1) 安全性。當前顯示屏交互技術存在的一個重要問題就是安全性。如果用戶可以隨意控制公共顯示屏，那么某些用戶可能會惡意修改顯示屏的信息和數據，因此，應建立一個完善的安全機制來約束用戶的使用權限。

2) 多點觸摸功能。多點觸摸功能的應用可以讓用戶直接對顯示屏端的對象進行放大、縮小、旋轉等操作，將極大地提高用戶的操作體驗。

3) 多用戶同時交互。目前該技術只支持單用戶交互，基于藍牙支持多個設備同時通信的特點和共享顯示屏的多用戶交互技術，將來的系統可以擴展為多用戶交互系統。

參考文獻：

[1] Alan D,Janet F,Gregory D A,et al.人機交互[M].蔡立棟,方思行,周繼鵬,譯.3版.北京:電子工業出版社,2006.

[2] Mark W.The computer for the 21st century[J].Scientific American,1991,265(3):94-104.

[3] Brad M,Jim H,Isabel C,et al.Strategic directions in human-computer interaction[J].ACM Computing Surveys,1996,28(4):794-809.

[4] 劉芳,林學,史元春.基于激光筆的遠程人機交互技術[J].中國圖象圖形學報,2003,8(11):1856-1360.

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中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）22-0185-031 概述

人機交互技術，又稱為人機互動技術（Interaction Design），它為人類與計算機之間的信息交流開辟了一條新的溝通渠道，從計算機技術的出現到今天數字媒體技術普及盛行。人機交互技術已經發生了質的飛躍。盡管仍在廣泛使用的圖形圖像用戶界面，在操作直觀性上有了顯著提升，但用戶仍是在外部觀察和操作。以計算機為中心，讓用戶適應計算機的這種傳統的交互模式并沒有改變。多媒體技術被認為是在智能用戶界面和自然交互技術取得突破之前的一種過渡技術。在人機交互過程中，多媒體的強大主要體現在它能提高用戶對信息表現形式的選擇和控制能力，同時，在表現形式與人的邏輯創造能力上高度結合。因此，多媒體人機交互技術是多媒體技術和人機交互技術的完美結合，傳達信息的多樣化和通過多種輸出、輸入設備與計算機進行交互是多媒體人機交互技術的所要解決的問題。早在多媒體人機交互設計這個概念被提出之前，產品設計在企業品牌爭奪產品市場的競爭中已經發揮著不可替代的作用。隨著計算機技術的應用和普及，市場上的產品也越來越智能化、復雜化，功能不斷的累加和集成，消費者因此產生了很多認知上不必要的錯誤，當人們感覺到簡單的界面不能滿足人的消費需求的時候，多媒體人機交互技術作為一個獨立的設計階段出現。早期的多媒體人機界面主要是通過豐富的信息表現形式拓寬計算機到用戶的通信帶寬，在此之后，人機交互設計開始備受關注。人機交互技術既可以理解為人與計算機的交互，也可以理解為人與包含計算機的產品之間的交互。現在，視線跟蹤、語音識別、手勢輸入、感覺反饋等新的交互技術直接影響著產品和用戶的交互方式，有助于提高人機交互的效率和用戶友好性，將產品設計和產品展示引向更高的境界。

2 產品設計領域中人機交互的主要方式

多媒體人機交互的過程是用戶通過人機界面向計算機輸入指令，計算機經過處理后再把結果反饋給用戶的過程。為了使人機交互變得更方便，更快捷，更人性化，滿足不同消費人群的需求，發展出了多種不同的輸出、輸入形式，這也大大地豐富了人機交互的方式。從早期的面板開關、顯示燈和穿孔紙袋等交互裝置，到今天的視線跟蹤、語音識別、手勢輸入、感覺反饋等具有多種感知能力的交互裝置，從發展史的角度上來說，多媒體人機交互技術的發展經歷了五種交互方式，它們分別是：手工操作、命令語言、圖形用戶界面、網絡虛擬的人機交互、多媒體（多通道）的智能人機交互，但從介入產品設計的領域來說，在其中起著輔助設計和產品展示作用的是網絡虛擬的人機交互方式和多媒體（多通道）的智能人機交互方式。

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1 人體交互裝置概述

人機交互（Human-computer Interaction， HCI）是一種人與計算機之間的信息交互技術，由ACM（美國計算機協會）人機交互專門興趣小組SIGCHI提出[1]。早期人機交互裝置如操作桿、鍵盤、鼠標、觸摸板等存在交互不夠便捷自然、移動性不強、體驗度低等缺陷[2]。隨著圖像處理技術、傳感器技術、人工智能技術的興起與發展，大批科研人員開始關注基于肢體運動的人機交互方式。利用操作者的頭部、眼部、腕部或肌電信號等控制操作對象已經成為人體交互裝置的重要發展趨勢。因此，對人體交互裝置相關專利進行詳細的分析和總結，將有助于了解本領域的研究現狀，引導科研人員的研究方向。

2 專利的整體情況分析

文章的專利數據檢索以SIPOABS數據庫中截止到2015年12月31日已受理的公開專利數據。圖1顯示了SIPOABS數據庫中人體交互裝置領域的專利申請年度分布圖。可以看出，2000至2005年間，人體交互裝置專利申請量處于平穩階段；這段時間內傳感器、圖像處理等技術的不斷成熟為人體交互裝置的發展奠定了一定的基礎，2006年以后的專利申請量進入快速增長階段，2013年專利申請量達到最大值。由于增強現實技術的研究熱點不斷升溫，導致2014年以后人體交互裝置的年申請數量出現一定程度的回落。

從圖2顯示了本領域重要申請人，日本索尼公司專利申請量排名第一。美國的微軟、谷歌、英特爾、蘋果，中國的聯想，韓國的三星和LG也有大量的申請。

3 本領域重要專利分析

基于頭部跟蹤的輸入裝置主要利用傳感器進行面部識別，從而感測到頭部的運動而生成相應的指令。微軟在2003提交了申請號為US20030452783的專利，提出了一種根據估計的頭部姿勢跟蹤用戶的關注區域的方法。隨后三星提交了申請號為CN201410539366的專利，針對手戴式穿戴設備在進行操作時需要同時用到兩只手才能實現輸入的缺陷，提出了一種通過采集佩戴者頭部的運動或腕部的移動或旋轉動即可實現對便攜式設備進行輸入控制的方法。聯想在2015年提交了申請號為CN201510093083的專利，該申請利用用戶頭部發生運動時的運動參數和環境空間信息，從而獲取用戶頭部發生運動之后的位置信息，有效解決了傳感器誤差導致頭部追蹤結果不準確的技術問題。

視覺跟蹤是指對圖像序列中的運動目標進行檢測、提取、表達和識別，然后獲得關于運動目標相應的運動參數，如位置、速度、加速度及其運動軌跡，在通過進一步的處理與分析，實現對運動目標行為理解從而完成更高一級的任務[3，4]。索尼在2004年提出了申請號為JP2004012577的專利申請，該申請基于用戶視點控制圖像的清晰度，在確保用戶能使識別所顯示內容的同時能使非使用者的第三人難以容易地看到所顯示的內容。隨后，聯想公司和Intel公司分別進行了專利申請（申請號分別為：CN201210050728和CN201280073525），聯想公司的申請是通過用戶眼球的運動判斷是否需要切換電子終端的操作模式，Intel公司的申請主要是通過采集的視覺數據來部分地調節3D顯示屏到用戶的投影距離。

手戴式交互技術發展較早，在2003年三星公司提交了申請號CN200380108059的專利，其通過檢測佩戴在手指運動的手指裝置來執行三維操作輸入。LG公司的申請（申請號：KR20130124741）是基于所接收手掌觸摸輸入來改變智能手表的狀態。努比亞公司的申請（申請號：CN201510613668）是用于識別手勢動作的手部穿戴件通過無線模塊關聯設備，從而取代桌面上移動的鼠標。由此可知，手戴設備與手勢有機的結合是該技術領域的發展趨勢。

神經系統活動檢測的輸入裝置領域中通常采用腦電波（EEG）檢測、肌動電流（EMG）檢測，皮膚活動反應檢測等手段。中國科學技術大學提出了申請號為CN200910077155的專利，公開了用于對信號采集模塊采集到的表面肌電信號進行調制，將調制后的表面肌電信號通過無線傳輸的方式進行發射并顯示相關內容。

4 結束語

人機交互經過近30年的發展，其發展歷史是從人適應計算機過渡到計算機適應人的過程[5]。隨著移動終端功能變得更加多樣化，終端可支持更加復雜的功能，基于頭部跟蹤、視覺跟蹤、手戴式輸入/輸出裝置、基于神經系統活動檢測的輸入裝置等多樣化的人機交互方式在不久將來將會漸漸替代傳統的交互方式，其將在智能家居、教育、健康監測、虛擬現實、游戲等領域發揮重要作用。

參考文獻

[1]王平，等.淺談人機交互技術的發展進程與專利概貌[J].中國發明與專利，2013，5：39-43.

[2]董士海.人機交互的進展及面臨的挑戰[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2004，16（1）：1-12.

[3]YILMAZ A，JAVED O，SHAH M.Object tracking：a survey[J].ACM Computing Surveys，2006，38（4）：1-45.

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信息傳遞是指人們通過聲音、文字、圖像或者動作來達到相互溝通消息的目的，而人與計算機交互現在的還是屬于通過忍受操作來實現的，還遠遠沒有達到人類之間通過聽覺與視覺以語言、表情、手勢和體勢進行以達到能像人與人交互那樣自然 、準確和快捷的目的。人機交互方式的變革將引領計算機科學的發展，實現人機交互能達到人與人交互那樣的效果。

一、簡介

人機交互是指人與計算機之間使用某種對話語言，以一定的交互方式，為完成確定任務的人與計算機之間的信息交換過程，其主要功能是通過可輸入、輸出的設備和相應的軟件來完成的。人機界面是指人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域或稱界面所說人機結合面。人機交互和用戶界面有緊密的聯系，是實現人機交互的的“通道”，人機交互方式的發展需要計算機人機界面的發展。計算機的發展不僅是處理器速度、存儲器容量飛速發展的歷史，也是不斷改善人機交互技術的歷史，同樣，人機交互方式的變革也對計算機的發展具有重要作用。

二、人機交互的發展情況

人機交互的發展伴隨著計算機科學技術的發展，經歷四個階段，即早期的手工作業階段；作業控制語言及交互命令語言階段；圖形用戶界面階段；網絡用戶界面的出現階段。每個階段都有各自鮮明的特點，并串聯成計算機人機交互方式變革的發展史。從人機交互設備的進步來看人機交互的發展情況，人機交互方式經歷了鼠標鍵盤人機交互方式—多點多點觸摸的人機交互方式—自然、高效的多通道交互方式，進一步實現了人與計算機之間快速、準確的信息交換過程。

2.1鍵盤和鼠標人機交互方式

自從計算機誕生開始，最早的人機交互方式是通過“卡槽”來實現信息的定位的。隨著鍵盤蛇鼠標的誕生，鍵盤和鼠標的人機交互組合一直從PC時代一直延續到互聯網時代，在現在大多數計算機用戶的主要的人機交互方式，相比“卡槽”和純鍵盤時代，已經取得了長足的進步，在一定程度上使得人機交互變得更加方便快捷。

2.2多點觸摸的人機交互方式

在硬件設備和軟件極大發展的支持下，發展出了多點人機交互方式，即是允許用戶同時通過多個手指來控制圖形界面的一種技術。多點觸摸技術改變了原來人和信息之間的交互方式，可以實現多點、多用戶、同一時間直接與虛擬環境進行交互。相比鍵盤和鼠標相結合的人機交互模式更加智能化，進一步貼近人的交流方式和行為特點，既可以實現信息的交換過程，又能增加用戶體驗，滿足需求。

2.3自然、高效的多通道交互方式

多通道交互是近幾年迅速發展起來的的人機交互技術，它允許用戶利用自身的內在感覺和認知技能，使用多個交互通道（語言、表情、手勢等），以并行、非精確方式與計算機系統進行交互來提高人機交互的自然性和高效性。現在多通道交互方式技術不少已經得到實用，但是應用程度和范圍并不廣泛，還具有很的前景。

三、人機交互發展趨勢

盡管隨著科技的進步計算機的計算能力、存儲能力和多媒體處理能力已經有了很大的發展，但是并沒有改變“以計算機為中心”的人機交互方式，并不是很符合人們主要依靠語音和視覺的交互習慣。這樣的人機交互方式與計算機軟件功能的靈活性形成了巨大反差，這是促使人們不斷探索更為自然的人機交互方式和技術手段的先決條件。

人機交互方式變革必將沿著“以計算機為中心”的人機交互方式向“以人為中心”的人機交互方式轉變，使人與計算機的信息交互達到人與人之間交流那樣自然和諧。自然用戶界面是人機交互方式變革的的理想界面，它的實現是計算機科學發展的標識。一方面，人機交互方式變革引領用戶界面革命，另一方面，計算機科學發展又為人機交互提供條件。

要實現“計算機為中心”到“以人為中心”的人機交互方式轉變，就要達到人以語言、文字、圖像、手勢、表情等自然方式與計算機打交道的要求。將來用戶無論是在辦公室、家中還是在旅行的路上都可以通過移動或者固定電話與語音門戶網站進行自動對話，實現信息的人機交互，從而使“瀏覽”互聯網的過程不再局限于計算機。未來交互環境將由桌面轉向無處不在的物理空間；交互方式從命令方式轉變為感知方式；交互處理 命令+參數變為上下文理解和經驗捕捉；這就需要新的交互設備、界面范式、界面開發方法和工具來實現視覺交互技術、語音交互技術、虛擬現實交互技術、增強現實交互技術、多通道交互技術。

四、結語

人機交互方式的變革是對未來新興產業的形成和發展具有引領作用，是未來高技術更新換代的重要基礎。一場由人機交互變革帶來的革命，不僅改變我們和計算機交互的方式，達到人機交互的和諧，也更將徹底變革計算機的未來。

參考文獻：

篇（6）

數碼產品伴隨著科學技術的發展,悄然走進我們的生活,改變著人們的生活方式。數碼產品就是通過軟硬件的組建,利用二進制語言或者某些特殊數字語言進行對某一類文件進行傳輸,存儲,編制,解碼,由此帶來一定應用感受的消費產品。傳統的“人機工程學”僅集中于用戶與產品之間的物理性界面,然而現代的數碼產品更需要研究的是用戶和產品之間的認識的和情感的關系。

1、 人機交互界面對數碼產品的重要性

在信息化時代,信息的交互是數碼產品設計的核心,是人機之間互動的平臺,已經成為決定產品功能能否成功實現的關鍵因素之一。界面如同人的面孔,具有吸引用戶的直接優勢。設計合理的界面能給用戶帶來輕松愉悅的感受和成功的感覺,相反由于界面設計的失敗,讓用戶有挫敗感,再實用強大的功能都可能在用戶的畏懼與放棄中付諸東流。目前我國許多數碼產品設計公司逐漸開始重視人機界面設計環節,力求在人機界面設計方面給使用者帶來生活的便利。

2、 認知心理對界面設計的影響

人機界面,是人與機器進行交互的操作方式,即用戶與機器互相傳遞信息的媒介,其中包括信息的輸入和輸出。當前,由于交互的頻繁與產品環境的復雜,人機交互越來越多地考慮人的因素,注重交互方式與交互界面的研究。其中界面設計是一個多學科參與的工程,結合計算機科學、美學、心理學、人機工程學等工業和商業領域的行為,了解各類用戶的習性、技能、知識和經驗,執行和優化信息與通信系統以滿足用戶的需要。產品界面的信息交流主要通過顯示和控制來實現。顯示的信息要符合使用者接受的感覺通道,并且選擇最適合的顯示方式,控制設計要符合使用者的操作習慣,使用戶能夠很容易地進行控制產品。在這個過程中,人們的認知心理對人機交互界面所發出的信息處理,起到一個至關重要的影響。 “認知”既是內容也是過程,它包含了人們獲得外界知識并利用它形成和理解自己的生活經驗的全部內容。

界面設計中的認知性設計,特別是產品的操作界面,按鈕、圖標以及其他功能鍵的設計要符合用戶的認知習慣。交互界面設計中的按鈕、圖標以及功能鍵的設計,要從要從用戶的許多生理特點出發進行思考、調查、設計。一般包括以下一些過程:首先,考慮用什么樣的圖標表示什么對象。按一般情況來說,圖標更適合表示具體事物,但對同一圖標所表達的內容不同的人可能有不同的理解;其次,設計圖標時還要考慮到人便于對其進行操作。這就要求設計者要考慮圖標的大小,在屏幕上的布局等;再次,設計的圖標所表示的含義還需要與圖標的名稱能很好的結合起來,避免出現歧義;最后,所設計出的圖標還需要與周圍的背景相適應,這就要求設計者要考慮圖標的形狀、顏色等。這有助于人們對圖標的正確、快速識別。

3、以人為本的人機交互界面設計

(1)人機分析

A、使用環境的分析:環境條件是影響人機關系的外界因素,如數碼產品的使用場所、氣候,季節、時間等。因為使用環境不同,使用的條件就不同。例如,公共的數碼顯示器與家用電腦的顯示器,由于使用環境的不同,在人機交互界面設計上將會有很大的區別。

B、使用者的分析:使用者的分析主要包括:使用對象、使用者生理狀態和條件以及使用者行為方式等的分析。因為使用對象不同,操作的尺寸、用力大小、對色彩的喜好等就不一樣。在人機分析時,要根據使用者的生理狀態和工作時的狀態確定任務分析。使用行為是由于年齡、性別、地區、種族、職業、生活習性、受教育程度等原因形成的動作習慣。例如為老年人設計一款觸屏手機,就要充分考慮老年人的生理和心理狀況。界面的圖標要盡量簡潔明了,尺寸要略大,以方便老年用戶的操作。圖標的設計以及圖標順利的擺放,應盡量符合老年人的日常生活習慣,從而減輕老年用戶對數碼產品適應的負擔。

C、使用過程的分析:使用過程分析是一項深入細致的工作。一些數碼產品中人機問題不是靠常識可以發現的,甚至短時間使用也體會不到。因此必須對使用者對某種類數碼產品的使用習慣進行細致的總結,在總結中發現使用過程中存在的人機交互問題,并在今后的人機交互設計中改善。

(2)人機交互模型的建立

人機分析結果表明,人機交互界面包括情感界面、功能界面、環境界面。在這三個界面的設計過程中,功能界面作為最基礎的界面設計。人機交互界面設計首先要實現界面所提供的最基本的使用功能。功能性設計主要是界面的顯示設計和控制設計。產品界面的信息交流主要通過顯示和控制來實現。顯示的信息要符合使用者接受的感覺通道,并且選擇最適合、最清晰的顯示方式,控制設計要符合使用者的日常工作操作習慣,使用戶能夠很容易地進行控制產品。只有功能界面完善了,情感界面和環境界面才能更好地輔助使用者對產品有進一步的了解和掌握。

(3)整體性和審美性設計

人機交互界面既是作為產品與人接觸的主要部分,也是數碼產品整體造型的一個部分,同時也是使用環境的一部分。不能因為人機交互界面設計是數碼產品的設計重點部分,而忽略產品的整體設計風格。同時,人機交互界面的美,不僅要作為藝術審美形式的美,滿足人們感覺上的愉悅性,更多的是操作數碼產品的一種形式,來滿足人們實現某種目的時帶來的愉悅性。它不僅僅是一種表象,也是一種實質性的體現,帶來更多的實用性。一般來說,數碼產品的設計美主要考慮功能美、技術美、形態美和材質美。

結論

科技發達的信息化時代里,伴隨著數碼產品的內涵和外延的不斷延伸,人機交互界面設計對數碼產品有著不可估量的重要意義。在現代數碼產品的設計上,設計師除了注重產品造型上的人性化,更加注重交互界面給人們帶來非物質性的精神愉悅感。通過人機交互,給人們生活帶來更貼心的關懷。

參考文獻

篇（7）

骨傳導交互技術主要是一種針對于聲音的交互技術，將聲音信號通過振動顱骨，不通過外耳和中耳而直接傳輸到內耳的一種技術。骨傳導振動并不直接刺激聽覺神經，但它激起的耳蝸內基底膜的振動卻和空氣傳導聲音的作用完全相同，只是靈敏度較低而已。

在正常情況下，聲波通過空氣傳導、骨傳導兩條路徑傳入內耳，然后由內耳的內、外淋巴液產生振動，螺旋器完成感音過程，隨后聽神經產生神經沖動，呈遞給聽覺中樞，大腦皮層綜合分析后，最終“聽到”聲音。簡單一點說，就是我們用雙手捂住耳朵，自言自語，無論多么小的聲音，我們都能聽見自己說什么，這就是骨傳導作用的結果。

骨傳導技術通常由兩部分構成，一般分為骨傳導輸入設備和骨傳導輸出設備。骨傳導輸入設備，是指采用骨傳導技術接收說話人說話時產生的骨振信號，并傳遞到遠端或者錄音設備。骨傳導輸出設備，是指將傳遞來的音頻電信號轉換為骨振信號，并通過顱骨將振動傳遞到人內耳的設備。

目前在智能眼鏡、智能耳機等方面，骨傳導技術是比較普遍的交互技術，包括谷歌眼鏡也是采用聲音骨傳導技術來構建設備與使用者之間的聲音交互。

2.眼動跟蹤交互技術

眼動跟蹤，又稱為視線跟蹤、眼動測量。眼動追蹤技術是一項科學應用技術，通常由三種追蹤方式：一是根據眼球和眼球周邊的特征變化進行跟蹤，二是根據虹膜角度變化進行跟蹤，三是主動投射紅外線等光束到虹膜來提取特征。眼動追蹤技術是當代心理學研究的重要技術，已經存在著相當長的一段時間，在實驗心理學、應用心理學、工程心理學、認知神經科學等領域有比較廣泛的應用。隨著可穿戴設備，尤其是智能眼鏡的出現，這項技術開始被應用與可穿戴設備的人機交互中。

眼動跟蹤交互技術的主要原理是，當人的眼睛看向不同方向時，眼部會有細微的變化，這些變化會產生可以提取的特征，計算機可以通過圖像捕捉或掃描提取這些特征，從而實時追蹤眼睛的變化，預測用戶的狀態和需求，并進行響應，達到用眼睛控制設備的目的。

通常眼動跟蹤可分為硬件檢測、數據提取、數據綜合3個步驟。硬件檢測得到以圖像或電磁形式表示的眼球運動原始數據，該數據被數字圖像處理等方法提取為坐標形式表示的眼動數據值，該值在數據綜合階段同眼球運動先驗模型、用戶界面屬性、頭動跟蹤數據、用戶指點操作信息等一起被綜合實現視線眼動跟蹤功能。

3.AR／MR交互技術

增強現實(AR)，是指在真實環境之上提供信息性和娛樂性的覆蓋，如將圖形、文字、聲音及超文本等疊加于真實環境之上，提供附加信息，從而實現提醒、提示、標記、注釋及解釋等輔助功能，是虛擬環境和真實環境的結合。介入現實(MR)，則是計算機對現實世界的景象處理后的產物。

AR/MR技術可以為可穿戴設備設備提供新的應用方式，主要是在人機之間構建了一種新的虛擬屏幕，并借助于虛擬屏幕實現場景的交互。這是目前智能眼鏡、沉浸式設備、體感游戲等方面應用比較廣泛的交互技術之一。

4.語音交互技術

語音交互可以說是可穿戴設備時代人機交互之間最直接，也是當前應用最廣泛的交互技術之一。尤其是可穿戴設備的出現，以及相關語音識別與大數據技術的逐漸成熟，給語音交互帶來全新的契機。新一代語音交互的崛起，并不是識別技術上取得了多大的突破，而關鍵是將語音與智能終端以及云端后臺進行了恰到好處的整合，讓人類的語音借助于數據化的方式與程序世界實現交流，并達到控制、理解用戶意圖的目的。前端使用語音技術，重點在后臺集成了網頁搜索、知識計算、資料庫、問答推薦等各種技術，彌補了過去語音技術單純依賴前端命令的局限性。

語音交互技術的應用分為兩個發展方向：一個方向是大詞匯量連續語音識別系統，主要應用于計算機的聽寫機；另一個重要的發展方向是小型化、便攜式語音產品的應用，如無線手機上的撥號、智能玩具等。當然，目前還沒有充分普及的關鍵因素是語音識別的排干擾能力還有待加強，多語境下的識別還有待完善。

5.體感交互技術

體感交互技術是指利用計算機圖形學等技術識別人的肢體語言，并轉化為計算機可理解的操作命令來操作設備。體感交互是繼鼠標、鍵盤和觸屏之后新的人機交互方式，也可以說是可穿戴設備趨勢下帶動起來的一種人機交互技術。

肢體，包括手勢交流是人的本能，在學會語言和文字之前，已經能用肢體語言與人交流。其實手勢交互技術的存在已經有相當長的一段時間，在過去30年，研究人員一直在研究基于肢體語言的交互系統。因為肢體語言在日常生活中最為頻繁，便于識別。只是之前所有基于肢體語言的研究主要以手勢識別為主，而對身體姿勢和頭部姿勢語言較少。隨著可穿戴設備，尤其是智能服飾產業以及體感交互優勢產業的發展，可以說體感交互將成為可穿戴設備不可或缺的人機交互技術。

其中尤其以手勢交互最具代表性，手勢識別是利用各類傳感器對手部/手持工具的形態、位移等進行持續采集，每隔一段時間完成一次建模，形成一個模型信息的序列幀，再將這些信息序列轉換為對應的指令，用來控制實現某些操作。隨著各項技術的成熟和傳感器的發展，手勢識別已經進入可用性階段，各類產品和解決方案也開始涌現。

6.觸覺交互技術

篇（8）

當今的科技社會中，娛樂方式層出不窮，電子游戲占據了我們年輕人群選擇娛樂休閑方式中的很大一部分。在游戲的虛擬世界中玩家能夠得到一切想得到的，在科學技術的引領下前所未有的娛樂體驗讓他們為之迷惑與顛倒。電子游戲作為一種具有交互性的產品，它的游戲體驗方式讓玩家有著各種擁有它的欲望，這也是交互設計的一個必要條件。如果游戲沒有游戲性就不能體現出游戲的交互性，有好的交互性的電子游戲必須注重游戲的交互方式。

1 交互技術的現狀

隨著科技進步發展，交互技術在近十幾年有著突飛猛進發展。新的交互技術產生的同時伴隨著許多新的交互方式出現，這些新的交互方式在不經意中改變著我們的生活。新的交互技術被泛稱為自然人機交互技術，交互技術在科學家探索與研發中已經取得了不少研究成果，現在正處于多通道、多媒體的智能人機交互階段，有不少產品已經問世。其中包括人機界面、地理空間跟蹤、體感技術、語音識別、觸摸技術、紅外感應、增強現實、虛擬現實、眼球跟蹤、意念控制等。在生活中我們不難發現，從ipod搖一搖來切換下一首歌，到iphone的siri語音操控，再到ipad的多點觸摸屏，再到mac的人臉識別開機系統，再到任天堂wii的手持式紅外體感設備，最后到kinect的體感操控，這些都是自然人機交互技術與交互方式在現在人們生活產品中最基本的應用。目前，交互技術繼續步入更多領域應用時代，特別在游戲方面交互技術的使用效果顯得尤為突出。

2 電子游戲的類型

電子游戲類型形式多樣，從載體平臺上分類的游戲類型一般為“掌上游戲機”、“家用游戲主機”、“街機”和“電腦游戲”（也包括新興的手機游戲和vr游戲）。本文目前主要針對以家用式游戲機來進行探討。

2.1 掌上游戲機

游戲機的始祖可以說是日本出產的game boy，這種掌上游戲機風靡了80年代的孩子們。這種載入游戲卡帶的游戲機，后來演變成了直接在電腦上下載游戲的psp機，現在智能手機上的各種app游戲軟件逐漸在取代舊式的掌上游戲機的地位。

2.2 家用游戲主機

現在的電子游戲已經不再是平面式的，由于技術越來越高，游戲已經搬到了電視屏幕上，只需要拿著操控手柄就可以隨心所欲進入游戲狀態。甚至更先進的游戲方式是拋開任何的游戲控件，身體也能成為操控器。

2.3 街機游戲

街機也稱大型電玩，置于公共娛樂場所的游戲機。主要是以盈利為目的大型游戲機，開發者也開發出了一些為企業做宣傳活動的vr游戲，在大型商場和大型主題公園使用。這些游戲大都不需要玩家使用操作按鍵，只要在屏幕面前擺動自己的身體即可進行游戲。

3 電子游戲中的新交互方式

電子游戲中的交互方式就是在游戲過程中，玩家是通過何種方式進行游戲互動。近幾年電子游戲發展速度迅猛，開發者運用高科技技術開發出具有互動性、動感性強的游戲產品，這些有別于傳統以物理按鍵為操作界面的家庭式電子游戲產生，且被稱作體感游戲。體感游戲顧名思義就是用身體去感受，它突破了以往單純以手柄、鼠標、鍵盤輸入的操作方式，只需要通過肢體動作變化來進行操作的新型電子游戲。通過自身的真實運動參與到游戲中，才能實現交互游戲的真正價值。索尼、任天堂、微軟是游戲廠商的三大巨頭，掌握著電子玩具產業的命運，各廠家是如何改變游戲交互方式來吸引玩家的？

3.1 索尼的二維交互電子游戲的交互方式

早在2004年索尼公司第一次推出ps2游戲主機的配件eyetoy動作感應控制器，其配備的攝像頭能把人投放到游戲中，用肢體動作完成游戲操作。曾經風靡一時的eyetoy最熱門的是棒球游戲，只需要玩家做出揮動的動作就可以看到屏幕中的球被擊打出去。但是這個游戲主要是二維制作模式，很多因素都很不成熟，最重要的是遠遠滿足不了玩家的好奇心而最終夭折。

3.2 任天堂的體感游戲機的交互方式

任天堂wii游戲機最早將體感技術普及到玩家，它是通過手持式感應手柄wii remote來實現玩家與游戲界面的聯系。感應手柄的外形如同電視遙控器，除了能用按鍵控

外還有定做感應及指向定位兩個功能，它們能同時偵測到玩家在三維空間的旋轉移動屏幕上還有光標指示。感應器上還有陀螺感應器，在運動的時候可以精確感應到傾斜和擺動，甚至還增加了手柄的震動感，給予玩家真切的游戲反饋，這種新的信息輸入與信息反饋方式，形成了新的交互方式。但是這種交互方式唯一缺點是還不能完全擺脫手中的束縛——不能讓雙手釋放進入游戲。

3.3 微軟的體感外設設備的交互方式

電影《阿凡達》掀起了3d電影的一番熱潮，也讓我們在電影中看到了許多未來的科技影像。電影中美麗的潘多拉大樹在實驗室顯現，科學家只需要用手在空氣中輕輕劃動，各種數據在空氣活靈活現地閃現在眼前。微軟廠家把這種技術開拓到游戲中去，xbox的體感外設器kinect是個3d體感攝像機，同時它導入即時動態捕捉、影響識別、麥克風輸入、語音識別和社區互動功能。身體就是控制器，是kinect體感游戲的口號，玩家身上不需要攜帶任何的游戲配件直接進入kinect攝像頭的可視范圍即可進入游戲，只要做出平常生活中自然的動作如跳躍、抓碰、搖擺等即可完成游戲需要的動作，讓全身心進入游戲中去。但是這種交互方式唯一缺點是身體得不到游戲中的信息反饋的觸感。

4 交互式電子游戲的未來發展

游戲廠商意識到電子游戲的交互方式需要巨大的變革，人機交互方式將會有突破性的進展。現在的電子游戲已經從游戲手柄中脫離出來，進展到肢體操控的層面，甚至有人提出大腦感應、意識控制等超前想法。這些只能在科幻小說和電影里面找到的超前想法是語言未來科技最直觀、最有沖擊力的科普方式。 游戲之路將會有更多的互動并向著具有更多的游戲體驗這一觀念去實現，相信在不久的將來，我們就可以身臨其境般的體驗游戲帶來的樂趣，游戲開發者將在不停的探索中成長。

5 結束語

人機交互技術的發展催促了交互時代的到來，人與機器的交互模式將越來越自然，現實世界與虛擬世界正面臨著融合的拐點。本文對交互時代游戲廠商的三大巨頭開發的交互式電子游戲進行了簡單的闡述，引出交互技術對未來電子游戲市場的影響和發展，它們將會在人機交互和交互方式的影響下取得長足的進步。

參考文獻

[1]劉卓.電子游戲的娛樂體驗與交互設計[j].江南大學，2008.

[2]余濤.kinect應用開發實戰：用最自然的方式與機器對話[m].機械工業出版社，2013.

篇（9）

C：可穿戴設備、物聯網、車聯網等概念的逐漸落地對于觸控技術意味著什么？觸控技術的發展又面臨了哪些挑戰？

S：觸控技術是目前最為成功的人機交互技術，可穿戴設備、物聯網和車聯網等概念的落地，可以讓觸控技術擁有更廣泛的應用領域。這些設備都涉及到人對設備的控制以及人和設備之間的交互，這就給觸控技術提供了很大的發揮空間。但是巨大且增長迅猛的市場只是一個方面，觸控技術還面臨著不小的挑戰，這個市場的競爭非常激烈。另外，移動設備主要的增長潛力目前集中在中低端市場，這部分市場顯然對成本更加敏感，因此觸控技術公司也面臨著較大的成本壓力，我們的客戶、合作伙伴會不斷要求用更具性價比的方式來實施觸控技術。從這個方面來講，觸控技術雖然取得巨大成功，但是人機交互新技術的研發也勢在必行。

C：在觸控技術被人們廣泛接受之后，還有哪些人機交互技術值得期待？

S：在人機交互技術方面，目前業界仍在進行多方面的探索和嘗試，但生物識別技術和手勢控制技術是目前最值得期待的技術。生物識別是以人的生命體征作為識別依據，包括指紋、虹膜、面部，乃至眼睛當中的血管，它們都有可能幫助智能終端設備驗證用戶本人的身份。當云服務被人們更加廣泛地采用時，生物識別技術將幫助我們更方便和安全地登錄到云端賬號。在不久的將來，生物識別技術將使我們不需要再隨身攜帶信用卡、錢包或者現金這些東西，所有的信息都將與我們自身的生命體征綁定。除此之外，結合高保真影像技術的使用，手勢控制技術同樣具有非常好的應用前景。

C：為什么手勢控制技術擁有很好的應用前景？

篇（10）

1.1礦段的確定采用計算機進行儲量計算之前，首先要進行礦段的確定，其確定方法為圍繞先前勘探中采樣的范圍確定煤的位置，這里需要注意的是，在利用計算機進行礦段確定時，首先要對煤樣進行詳細的分析，依據分析得出的煤樣結果來進行相關的邏輯判斷及計算，對符合生產需求的煤體進行圈定。

1.2建立礦巖層對比連接專家系統在利用計算機繪圖過程中，煤層等巖層的對比聯系是其中的關鍵步驟之一，其對比連接的精確度越高，質量越高，則進行儲量計算的精確度越高。而以前的連線方式則是根據專家個人所收集的相關資料及其個人經驗進行辨別，進而確定煤巖接線，往往導致得出的結果精確度低。

1.3地質勘探殘剖面圈與采礦現狀圖的鏈接在進行礦井儲量估算的過程當中，必須進行采礦現狀圖與地質探勘殘剖面圖之間的鏈接，其鏈接為繪制地質勘探線剖面圖的必要條件，兩者之間的鏈接既可以方便礦井儲量的計算，又可以方便其它相關工作，兩者鏈接的方法為利用剖切的方法將采礦現狀圖與地質勘探線兩者的結果進行坐標轉化，而后導入礦井地質勘探線剖面上，而后，利用人際交互方法添加圖飾，對不理想的局部進行更正，從而形成完整的地質勘探線的剖面圖。

2儲量的計算

2.1人機交互技術的構成CAD軟件是建立人機交互技術計算儲量程序的基礎，人機交互技術計算儲量程序包是在CAD的基礎上進行研發的軟件，在其研發過程中，主要利用下面幾種技術。

2.1.1菜單技術在運用高級語言編制程序過程中，會使用大量的靜態菜單模式來實現視覺上的連續及較好的互動回話模式。其主要的特點為菜單一直在屏幕上的一個固定位置顯示。當CAD圖形處于編輯的狀態時，使用下拉菜單模式中有兩種辦法來控制對應的光標：利用光標控制鍵、利用鼠標直接控制。

2.1.2橡皮筋技術當CAD圖形處于編輯狀態時，在使用編輯器繪制直線時，可以使用橡皮筋功能，但是，如果使用auiolisp語言直接繪制時，就不能使用橡皮筋功能。而人機交互技術計算儲量程序軟件在研發時，編寫了rubberband函數，所以，在使用人機交互技術計算儲量時，無論在什么情況下，都可以運用橡皮筋技術。

2.1.3拾取技術選擇合理的處理對象是圖形繪制時的一個關鍵步驟。顯示對象的選擇通常利用鼠標來控制光標實現，此種方法只需利用鼠標將光標拖動到對象所處的位置就可以實現，此種方法既可以計算坐標位置，又可以對選擇的對象進行對比，調用選擇的顯示對象與光標附近最近位置的對象相應屬性數據，完成相應的功能。將礦井的井田范圍按照儲量的級別劃分為多個需要計算的小塊段，然后使用拾取方法找出每個塊段區域內的鉆孔，這樣可以從對應的數據庫中得到這樣鉆孔的具體參數，利用鉆孔參數計算出該塊段中煤層的厚度及加權平均煤質，從而計算出該塊段區域內煤層的面積、煤質及厚度。

2.2儲量計算圖表的輸出輸出計算出的儲量圖表是地質部分編制勘探報告的重要內容之一，礦井儲量計算的平、剖面既可以利用CAD命令輸出，也可以利用繪圖儀直接輸出，其次，根據有關規定，地質儲量的計算結果還必須以表格的形式輸出，在人機交互技術中，可以利用高級別的語言編制表格，以達到滿足規定及工程需要的目的。

3人機交互技術計算儲量的優點分析

a)使用該技術來計算礦井儲量，計算結果的精度比較高，且計算速度快，達到礦井地質儲量實現動態管理的目的；b)利用計算機技術管理煤礦儲量，為修改礦井儲量的計算結果及礦井儲量計算平、剖面圖提供了便利，可以真實地反應礦井儲量的賦存及變化情況；c)利用該技術計算礦井儲量，可以有效地實現各類相關圖形的互相聯系；d)利用該技術計算儲量，有利于礦井及時了解儲量的動態變化情況，以便礦井及時調整生產計劃，保證礦井的可持續發展。

篇（11）

在全球科技界，人機交互仍然是創新的熱點領域，其創新應用出現在不少熱門科技產品之中。例如Siri就讓蘋果iPhone“有問必答、能聽會說”，微軟Kinect使體感操控成為現實，很多智能電視產品也加入了語音識別和體感操控的功能。

人機交互的方式上也日益多元化。英國的一家科技團隊正在嘗試創建一個工具，使其能將一套標準手勢實時翻譯成文字。這個工具被稱作“便攜式手語翻譯（Portable Sign language Transhto）”。手語使用者只需對著手機或電腦攝像頭做出手勢，該工具就可以立即基于數據庫將其翻譯成文本。他們現在準備支持英國手語，但這套系統完全可以用于處理美國手語（ASL）、默啟通手語（Makaton）、國際語言以及字母等。對于殘障人士是很大的幫助。

如今智能人機交互的應用越來越廣泛，“花樣”也越來越多。

Mirage Table：真人與虛擬影像的互動

由微軟推出的Mirage Table（幻影桌面）是一項頗為神奇的技術，它將兩臺3D投影儀、Kinect體感監測儀、3D眼鏡以及人的動作結合在一起，打造出一個真人和影像互動的效果。通過Mirage Table，人們的所有動作都會被Kinecc捕捉并轉化稱3D影像，然后和已有的3D物品進行交互，比如用手移動影像中的多米諾骨牌、皮球等。同時一個實體物品可以通過虛擬影像復制出多個，也可以將移動虛擬物品到任何位置。

用戶只需要佩戴3D眼鏡就可以看到Mirage Table上3D投影的圖像。曲面設計可以讓操作者通過投影儀來與虛擬畫面實現互動交流，就像打保齡球一樣。“Mirage Table”還可以實現人與人之間的雙向寫作，通過Miragetable，兩個操作者不僅可以看到對方并談話，而且一個人可以與視頻中另一個人的虛擬對象進行互動交流，甚至可以“觸摸”虛擬對象。還可以一起下象棋、搭積木，甚至研究一些比較復雜的項目方案等。

如果說AR（增強現實）技術可以在現實的基礎上模擬出虛擬場景，讓人進入虛擬版的現實世界，那么Mirage Table則可以將用戶帶入一個虛擬的世界，想象一下，如果未來所有的網絡游戲都可以將用戶融入其中，在虛擬環境下直接操作，使用新奇的裝備，實現驚艷的特效，世界將會變得多么神奇！

基于Kinect的操控創新

微軟推出的Xbox 360體感外設Kinect很受用戶歡迎，但是它的意義并不僅僅是游戲外設，而在于對^機交互方式的探索和創新。正因為如此，Kinect技術才能被廣泛應用到其他創新產品之中，成為智能人機交互的經典產品。

國外一家專注于人機交互技術的創業公司3GearSystems利用微軟Kinect技術，推出了SDK包，能夠幫助開發者將手勢動作反饋到應用軟件之中。這套系統可以幫助3D建模人員更方便快捷地對模型進行拼裝操作，操作過程可以在普通顯示器之上呈現。開發者只需要購買Kinect傳感器和固定裝置就可以在這款SDK包的基礎上，設計新的APP產品。

Kinect的作用還不止于此。Oblong實驗室近期公布了一項科研成果，它將Kinect與Xbox上的IE瀏覽器結合起來，脫離鼠標來操作電腦屏幕，能夠實現一系列復雜的操作，例如拖動、擺放屏幕上的個體，對三維模型進行旋轉、縮放，進行復雜的命令操作，或者用手機、平板或遙控器來控制大屏幕，甚至可以多人玩游戲、通過手勢控制飛行器，在多個屏幕之間進行無縫切換等。

微軟研究院聯合華盛頓大學也研發出了一種名為Sound Wave的系統，該系統可利用計算機內置的麥克風和揚聲器，提供與Kinect類似的對象識別及手勢識別功能。sound Wave將計算機的內置揚聲器用做超聲波（18-22KHz）發射源，其頻率會隨著你的手或身體的位置的變化而變化。然后，計算機的內置麥克風會測量這一頻率變化，并把參數告訴一套相當復雜的軟件，由該軟件計算出手勢和動作。

語音交互的行業應用

蘋果于2010年花2億美金親自將Siri收購，并將其深度融入到iPhone 4S中。Siri和手機緊密結合，可以極大提升設備的操作簡易性、環境適應性和真正意義上的智能性。實際上，不僅僅是Apple自己的iPad、iTV和車載設備，所有未來所謂的智能設備都將會使用Sift的模式。