1.1什么是人机交互（HCI）是指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。

狭义地讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换。

人到计算机的信息交换是用手、脚、声音、姿势或身体的动作、视线甚至脑电波等像计算机传递信息，计算机到人的信息交换是用输出或显示设备向人们提供可理解的信息。

1.2人机交互的研究内容1.人机交互界面表示模型与设计方法2.可用性分析与评估3.多通道交互技术4.认知与只能用户界面5.群件6.Web设计7.移动界面设计1.3人机交互的发展历史1.命令行界面交互阶段2.图形用户界面交互阶段 *3.自然和谐的人机交互阶段2.1人的感知：1.视觉 2.听觉 3.触觉2.2影响认知的因素：1）情感（积极的情感会使人的思想更有创造性、解决复杂问题的能力更强，而消极的情感使人的思考更加片面，还会影响其他方面的感知和认知能力）2）人的个性差异2.3对概念模型的认知：1.思维模型 2.信息处理模型3.外部认知模型3.1输入设备1.文本输入设备（键盘、手写输入设备）2.图像输入设备（二维扫描仪、数码摄像头）3.三维信息输入设备（三维扫描仪、动作捕捉器）4.指点输入设备（鼠标、光笔、控件杆、触摸板、触摸屏）3.2输出设备：显示器、打印机、语音交互设备*3.3显示器的工作原理：显示器是计算机的重要输出设备，是人机对话的重要工具。

它的主要功能是接受主机发出的信息，经过一系列的变换，最后以光的形式将文字和图形显示出来。

3.4显示器的类型阴极射线管显示器、液晶显示器、等离子显示器阴极射线管显示器原理：主要由阴极、电平控制器、聚焦系统、加速系统、偏转系统和阳极荧光粉涂层（前四个组成电子枪）组成。

CRT显示终端的工作原理就是将显像管内部的电子枪阴极发出的电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，再经过偏转线圈的作用向正确的目标偏离，穿越荫罩的小孔或栅栏，轰击到荧光屏上的荧光粉发出光。

液晶显示器的原理：以电流刺激液晶分子产生点、线、面，并配合背部灯管构成画面。

液晶显示器依驱动方式可分为静态驱动、单纯矩阵驱动及主动矩阵驱动三种。

由于成像原理的不同，LCD比CRT显示器具有更好的图像清晰度、画面稳定性和更低的功率消耗。

*4.1人机交互输入模式：请求模式、采样模式、事件模式请求模式原理：在请求模式下，输入设备的启动是在应用程序中设置的。

应用程序执行过程中需要输入数据时，暂停程序的执行，直到从输入设备接收到请求的输入数据后，才继续执行程序。

应用程序和输入设备交替工作，如果要求进行数据输入时，用户没有输入，则整个程序被挂起。

采样模式原理：在采样模式下，输入设备和应用程序独立的工作。

输入程序连续不断地把信息输入进来，信息的输入和应用程序中的输入命令无关。

应用数据在处理其他数据的同时，输入设备也在工作，心得输入数据替换以前的输入数据。

当应用程序遇到取样命令时，读取当前保存的输入设备数据。

这种模式对连续的信息流输入比较方便，也可同时处理多个输入设备的输入信息。

事件模式原理：在事件模式下，输入设备和程序并行工作。

输入设备把数据保存到一个输入队列，也称为事件队列，所有的输入数据都保存起来，不会遗失。

每次用户对输入设备的一次操作以及形成的数据叫做一个事件当某台设备被置成事件方式，应用程序和设备将同时、各自独立地工作。

从设备输入的数据或事件都存放在事件队列里，事件以发生的时间排序。

4.2.基本交互技术：定位、笔画、定值、选择、字符串5.1图形用户界面的主要思想：桌面隐喻、所见即所得、直接操纵5.2桌面隐喻：隐喻的表现方法很多，可以是静态图标、动画和视频。

隐喻可以分为三种：一种是隐喻的本身就带有操纵的对象，称为直接隐喻，比如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；另一种隐喻是工具隐喻，比如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；还有一种为过程隐喻，通过描述操作的过程来暗示该操作，如Word中撤销和恢复图标。

5.3直接操纵的特性：直接操纵的对象是动作或数据的形象隐喻、用指点和选择代替键盘输入、操作结构立即可见、支持逆向操作5.4直接操纵的性质：直接操纵是指可以把操作的对象、属性、关系显式地表现出来，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、数据或是对象数据的某种操作。

5.5图形用户界面的一般原则：1）界面要具有一致性、常用操作要有快捷方式、提供必要的错误处理功能、提供信息反馈、允许操作可逆、设计良好的联机帮助、合理划分并高效地使用显示屏幕5.6用户体验的定义：通常是指用户在使用产品或系统时的全面体验和满意度。

5.7影响用户体验的因素1.现有技术上的限制，使得设计人员必须优先在相对固定的UI框架内进行设计。

2.设计的创新，在用户的接受程度上也存在一定的风险。

3.开发进度表，也会给这样一种具有艺术性的工作带来压力。

4．设计人员很容易认为他们了解用户需要，但实际情况常常不是这样。

5.8用户的分类：偶然型用户、生疏型用户、熟练型用户、专家型用户5.9用户的观察和分析的主要方法：情景访谈、焦点小组、单独访谈*5.10任务分析（见书P87-P92）7.1Web界面设计原则：1）以用户为中心、一致性、简明与明确、体现特色、兼顾不同的浏览器、明确的导航设计*7.3文本设计的几个重要原则1.文本不要太多，以免转移浏览者注意力2.要选择合适的颜色，以便使文本和其他界面元素一起产生一个和谐的视觉效果；文本的颜色应该一致，让用户可以容易地确定不同文本和颜色所代表的内容3.选择的字体应和整个界面融为一体；一旦已经为某些元素选择了字体，应该保证其在整个网站中应用的一致性4.网站中可能会使用多钟字体，但是同一种字体应该表示相同类型的数据或者信息。

5．通过合理设置页边框、行间距等，使Web界面产生丰富变化的外观和感觉。

6.应该重视标题的处理，把标题排版作为界面修饰的主要手段之一。

标题一般无分级要求，其字形一般较大，字体的选择一般具有多样性，字形的变化修饰则更为丰富。

8.1交互方式分为输入方式和输出方式。

输入方式包括：键盘输入、笔输入、语音识别。

输出方式包括：显示技术、声音输出。

8.2移动界面设计存在的：资源相对匮乏、移动设备的种类繁多、链接方式复杂8.3创建移动应用时应当遵守的一些重要的设计原则：简单直观、个性化设计、易于检索、界面风格一致、避免不必要的文本输入、根据用户的要求是服务个性化、最大限度的避免用户出错、文本信息应当本地化8.4移动设备操作系统：Palm OS、Windows Mobile系列移动操作系统、嵌入式LINUX、Symbian OS/EPOC OS自然人机交互普适计算以人为中心的特点迫切需要和谐、自然的人机交互方式，即，能利用人的日常技能进行交互、具有意图感知能力，与传统的人机交互方式相比，它更强调交互方式的自然性、人机关系的和谐性、交互途径的隐含性、及感知通道的多样性。

普适计算环境中，交互场所将从计算机面前扩展到人们生活的整个三维物理空间，交互方式应适合于人们的习惯并且尽可能不分散用户对工作本身的注意力。

和谐自然的人机交互是实现普适计算环境，使其脱离桌面计算模式的关键所在。

浅谈人机自然交互技术当前，虚拟现实、移动计算、普适计算等技术的飞速发展，对人机交互技术提出了新的挑战和更高的要求，同时也提供了许多新的机遇。

在这一阶段，自然和谐的人机交互方式得到了一定的发展。

基于语音、手写体、姿势、视线跟踪、表情等输入手段的多通道交互是其主要特点，其目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式进行交互操作。

在自然和谐的人机交互的发展过程中，人们除了致力于研究开发友好的逼真的三维用户界面，基于声音、动作、表情等多种通道的自然交互方式，还发明了大量的新交互设备，如计算机图形学的先驱、美国麻省理工学院的Sutherland早在1968年开发了头盔式立体显示器，成为现代虚拟现实技术的重要基础。

目前，对于人类重要的自然交互方式——语音和笔的交互技术，包括手写识别、笔式交互、语音识别、语音合成、数字墨水（Digital Ink）等，其发展已经有了很大的成效，而人机自然交互的主要包括了多通道用户界面；智能人机交互；感知人机交互和多媒体人机交互等[2]。

虚拟现实技术目前，人们除了致力于研究开发友好的用户界面，还发明了大量的三维交互设备，如立体眼镜、WorkBench、头盔式显示器、洞穴式立体显示器（CAVE）、墙式大屏幕立体显示器、数据服装、位置跟踪器、眼动跟踪器、触觉和力反馈装置、三维扫描设备、三维鼠标、三维跟踪球、三维游戏杆、数据手套等[3]。

虚拟现实中的交互是虚拟现实核心研究内容之一，但人机交互并不是虚拟现实的全部，复杂场景的建模、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，但并不是唯一的媒介，手机、PDA、笔记本电脑等移动设备，也需要更方便、快捷、人性化的交互手段。

虚拟环境中的人机交互“以人为本”的、自然和谐的人机交互理论和方法是虚拟现实的主要研究内容之一。

通过研究视觉、听觉、触觉等多通道信息融合的理论和方法、协同交互技术以及三维交互技术等，建立具有高度真实感的虚拟环境，使人产生“身临其境”的感觉[6]。