人機(jī)交互基礎(chǔ)教程

前言

人機(jī)交互是關(guān)于設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和實(shí)現(xiàn)供人們使用的交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并圍繞相關(guān)的主要現(xiàn)象進(jìn)行研究的學(xué)科。它主要研究人與計(jì)算機(jī)之間的信息交互理論與方法，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和社會(huì)學(xué)以及人類學(xué)等諸多學(xué)科，是信息技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，已對(duì)人類生產(chǎn)、生活產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響，受到各國(guó)的重視，如我國(guó)在“國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）”中已將人機(jī)交互列為支撐信息技術(shù)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)之一。山東大學(xué)是國(guó)內(nèi)最早開設(shè)人機(jī)交互課程的高校之一。在“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材項(xiàng)目資助下，參考IEEE和ACM推出的“Computing Curricula 2001”中關(guān)于人機(jī)交互的有關(guān)知識(shí)體系，結(jié)合多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)2004年編著的《人機(jī)交互技術(shù)——原理與應(yīng)用》一書進(jìn)行重新編撰，精煉內(nèi)容，使之更適合本科生使用。本教材注重人機(jī)交互基本知識(shí)，側(cè)重技術(shù)講解，包含豐富實(shí)例，希望通過(guò)本書的學(xué)習(xí)，讀者可以較好掌握人機(jī)交互的基本知識(shí)和相關(guān)技術(shù)，能夠?qū)W以致用。本書共分9章，第1章主要概述人機(jī)交互的相關(guān)概念、研究?jī)?nèi)容、發(fā)展歷史及其應(yīng)用等內(nèi)容；第2章在介紹人的感知模型的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了認(rèn)知過(guò)程與交互設(shè)計(jì)原則，討論了認(rèn)知概念模型的幾種表示方法和分布式認(rèn)知模型等內(nèi)容；第3章側(cè)重介紹各種交互設(shè)備的原理和技術(shù)；第4章主要從人機(jī)交互輸入模式、圖形交互技術(shù)、語(yǔ)音交互技術(shù)以及筆交互技術(shù)等幾個(gè)方面詳細(xì)介紹一些常用和新興的交互技術(shù)；第5章重點(diǎn)介紹人機(jī)界面設(shè)計(jì)方法，特別是以用戶為中心的界面設(shè)計(jì)原則。方法；第6章討論人機(jī)界面的表示模型和實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)圍繞窗口系統(tǒng)和UIMS系統(tǒng)等進(jìn)行介紹；第7、8章分別介紹Web界面、移動(dòng)界面這兩類特殊人機(jī)界面的設(shè)計(jì)原則、方法、工具和技術(shù)；第9章則重點(diǎn)圍繞可用性分析與評(píng)估方法進(jìn)行介紹。為了便于讀者對(duì)全書內(nèi)容進(jìn)行理解并提高應(yīng)用能力，本書系統(tǒng)地設(shè)計(jì)了各章的習(xí)題和課程設(shè)計(jì)題目。希望讀者通過(guò)這些習(xí)題的思考和上機(jī)操作，能夠加深對(duì)內(nèi)容的理解，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的。

內(nèi)容概要

本書介紹人機(jī)交互基本知識(shí)，主要包括人機(jī)交互的相關(guān)概念，與人機(jī)交互相關(guān)的感知和認(rèn)知的基本知識(shí)，各種交互設(shè)備及其工作原理，人機(jī)交互技術(shù)，人機(jī)界面設(shè)計(jì)方法及其表示模型和實(shí)現(xiàn)方法，web界面、移動(dòng)界面這兩類特殊人機(jī)界面的設(shè)計(jì)方法、工具和技術(shù)，以及可用性分析與評(píng)估方法。讀者通過(guò)本書的學(xué)習(xí)，可以快速掌握人機(jī)交互的基本知識(shí)和交互技術(shù)，能夠?qū)W以致用。    本書可作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為工程技術(shù)人員的參考書和對(duì)人機(jī)交互技術(shù)感興趣的讀者的自學(xué)用書。

作者簡(jiǎn)介

孟祥旭，男，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)，獲博士學(xué)位現(xiàn)為山東大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)，教授,博士生導(dǎo)師兼任中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)CAD，CG專委會(huì)副主任、教育部計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員、山東省信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組專家組組長(zhǎng),主要從事CAD與圖形學(xué)、人機(jī)交互與虛

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 什么是人機(jī)交互  1.2 人機(jī)交互的研究?jī)?nèi)容  1.3 人機(jī)交互的發(fā)展歷史  1.4 人機(jī)交互的應(yīng)用  習(xí)題1第2章 感知和認(rèn)知基礎(chǔ)  2.1 人的感知  2.2 認(rèn)知過(guò)程與交互設(shè)計(jì)原則  2.3 概念模型及對(duì)概念模型的認(rèn)知  2.4 分布式認(rèn)知  習(xí)題2第3章 交互設(shè)備  3.1 輸入設(shè)備  3.2 輸出設(shè)備  3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備  3.4 交互設(shè)備的整合應(yīng)用  習(xí)題3第4章 交互技術(shù)  4.1 人機(jī)交互輸入模式  4.2 基本交互技術(shù)  4.3 圖形交互技術(shù)  4.4 語(yǔ)音交互技術(shù)  4.5 筆交互技術(shù)  習(xí)題4第5章 界面設(shè)計(jì)  5.1 界面設(shè)計(jì)原則  5.2 理解用戶  5.3 設(shè)計(jì)流程  5.4 任務(wù)分析  5.5 以用戶為中心的界面設(shè)計(jì)  習(xí)題5第6章 人機(jī)交互界面表示模型與實(shí)現(xiàn)  6.1 人機(jī)交互界面表示模型  6.2 界面描述語(yǔ)言  6.3 窗口系統(tǒng)  6.4 用戶界面管理系統(tǒng)  習(xí)題6第7章 Web界面設(shè)計(jì)  7.1 Web界面及相關(guān)概念  7.2 Web界面設(shè)計(jì)原則  7.3 Web界面要素設(shè)計(jì)  7.4 Web界面基本設(shè)計(jì)技術(shù)  7.5 Web3D界面設(shè)計(jì)技術(shù)  習(xí)題7第8章 移動(dòng)界面設(shè)計(jì)第9章 可用性分析與評(píng)估附錄A 長(zhǎng)類型QUSI的完整例子參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)選擇識(shí)別基元的要求是有準(zhǔn)確的定義、能得到足夠數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練、具有一般性。英語(yǔ)通常采用上下文相關(guān)的音素建模，漢語(yǔ)的協(xié)同發(fā)音不如英語(yǔ)嚴(yán)重，可以采用音節(jié)建模。系統(tǒng)所需的訓(xùn)練數(shù)據(jù)大小與模型復(fù)雜度有關(guān)。模型設(shè)計(jì)得過(guò)于復(fù)雜以至于超出了所提供的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的能力，會(huì)使得性能急劇下降。大詞匯量、非特定人、能識(shí)別連續(xù)語(yǔ)音的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)通常稱為聽寫機(jī)。其架構(gòu)就是建立在聲學(xué)模型和語(yǔ)言模型基礎(chǔ)上的HMM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。訓(xùn)練時(shí)對(duì)每個(gè)基元用前向后向算法獲得模型參數(shù)，識(shí)別時(shí)將基元串接成詞，詞間加上靜音模型并引入語(yǔ)言模型作為詞間轉(zhuǎn)移概率，形成循環(huán)結(jié)構(gòu)。漢語(yǔ)具有易于分割的特點(diǎn)，可以先進(jìn)行分割再對(duì)每一段進(jìn)行解碼，這是提高效率的一個(gè)簡(jiǎn)化方法。用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)口語(yǔ)對(duì)話的系統(tǒng)稱為對(duì)話系統(tǒng)。受目前技術(shù)所限，對(duì)話系統(tǒng)往往是面向一個(gè)狹窄領(lǐng)域、詞匯量有限的系統(tǒng)，其題材有旅游查詢、訂票、數(shù)據(jù)庫(kù)檢索等。其前端是一個(gè)語(yǔ)音識(shí)別器，識(shí)別產(chǎn)生的N-best候選，由語(yǔ)法分析器進(jìn)行分析獲取語(yǔ)義信息，再由對(duì)話管理器確定應(yīng)答信息，由語(yǔ)音合成器輸出。由于目前的系統(tǒng)往往詞匯量有限，也可以用提取關(guān)鍵詞的方法來(lái)獲取語(yǔ)義信息。語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的性能受許多因素的影響，包括不同的說(shuō)話人、說(shuō)話方式、環(huán)境噪音、傳輸信道等。提高系統(tǒng)魯棒性，是要提高系統(tǒng)克服這些因素影響的能力，使系統(tǒng)在不同的應(yīng)用環(huán)境、條件下性能穩(wěn)定；自適應(yīng)是根據(jù)不同的影響來(lái)源，自動(dòng)地、有針對(duì)性地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，在使用中逐步提高性能。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在實(shí)際使用中達(dá)到了較好的效果，但如何克服影響語(yǔ)音的各種因素還需要更深入地分析。目前聽寫機(jī)系統(tǒng)還不能完全實(shí)用化以取代鍵盤的輸入，但識(shí)別技術(shù)的成熟同時(shí)推動(dòng)了更高層次的語(yǔ)音理解技術(shù)的研究。由于英語(yǔ)與漢語(yǔ)有著不同的特點(diǎn)，針對(duì)英語(yǔ)提出的技術(shù)在漢語(yǔ)中如何使用也是一個(gè)重要的研究課題，四聲等漢語(yǔ)本身特有的問(wèn)題也有待解決。

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