软件界面与人机交互设计课件

软件界面与人机交互设计1 1软件界面与人机交互设计软件界面与人机交互设计1课程要求总成绩总成绩=平时成绩（平时成绩（30%）+期末成绩（期末成绩（70%）平时成绩平时成绩=平时作业、考勤等平时作业、考勤等缺课三次即取消考试成绩缺课三次即取消考试成绩2 2课程要求总成绩课程要求总成绩=平时成绩（平时成绩（30%）+期末成绩（期末成绩（70%）2绪论3 3绪论绪论3人机界面（Human-Computer Interface，HCI）是计算机直接与人打交道的途径，是计算机系统的重要组成部分，它的开发工作量占系统开发工作量的40-60%。4 4人机界面（人机界面（Human-Computer Interface 人机界面设计的历史、现状和未来人机界面设计的历史、现状和未来 人机界面设计的历史世界上第一台数字计算机世界上第一台数字计算机ENIACENIAC在在19461946年由美国年由美国宾夕法尼亚大学摩尔学院诞生当时人机界面的主宾夕法尼亚大学摩尔学院诞生当时人机界面的主要特点是由设计者本人（或同事）来使用计算机，要特点是由设计者本人（或同事）来使用计算机，他们采用手工操作的方法控制计算机。他们采用手工操作的方法控制计算机。5 5人机界面设计的历史、现状和未来人机界面设计的历史、现状和未来 人机界面设计的历史人机界面设计的历史550年代中期，通用程序设计语言的出现，为计算机的广泛应用提供了极为重要的工具，也改善了人与计算机的交互。在人机界面上出现了用于多任务批处理的作业控制语言。1963年MIT成功开发了第一个分时系统CTSS，采用了多个终端和编辑程序。在出现交互显示终端后，广泛采用了“命令行”作业语言。-典型例子典型例子:DOS,UNIX:DOS,UNIX等等-特点特点:需记忆命令，易出错，输出单调，信息需记忆命令，易出错，输出单调，信息量少量少人机界面设计的历史、现状和未来人机界面设计的历史、现状和未来 6 650年代中期，通用程序设计语言的出现，为计算机的广泛应用提供年代中期，通用程序设计语言的出现，为计算机的广泛应用提供80年代苹果公司首先将图形用户界面（GUI-Graphics User Interface）引入微机领域，推出的Macintosh以其全鼠标、下拉菜单操作和直观的图形界面，引发了微机人机界面的历史性的变革。微软公司推出了Windows系统，从Windows3.0发展到今天得Windows2007,使得GUI被应用于用户面更广的个人计算机平台。图形界面的特点是人们不需要去记忆和敲打繁琐的命令，只需要通过鼠标直接操纵界面。人机界面设计的历史、现状和未来人机界面设计的历史、现状和未来 7 780年代苹果公司首先将图形用户界面（年代苹果公司首先将图形用户界面（GUI-Graphics人机界面的现状人机界面的现状现阶段图形用户界面仍然是当前用户界面的主流，现阶段图形用户界面仍然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熟的商品化系统有AppleApple的的MacintoshMacintosh、IBMIBM的的PMPM（Presentation ManagerPresentation Manager）、）、MicrosoftMicrosoft的的WindowsWindows和运行于和运行于UnixUnix环境的环境的X-WindowX-Window、OpenLookOpenLook和和OSF/MotifOSF/Motif等。等。当前各类图形用户界面的共同特点是当前各类图形用户界面的共同特点是以窗口管理以窗口管理系统为核心系统为核心，使用键盘和鼠标器作为输入设备。，使用键盘和鼠标器作为输入设备。窗口管理系统除基于可重叠多窗口管理技术外，窗口管理系统除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（广泛采用的另一核心技术是事件驱动（Event-Event-DrivenDriven）技术。）技术。人机界面设计的历史、现状和未来人机界面设计的历史、现状和未来 8 8人机界面的现状人机界面设计的历史、现状和未来人机界面的现状人机界面设计的历史、现状和未来 8人机界面的未来1.多通道用户界面 国外研究设计键盘、鼠标之外的输入通道主要是语音和自然语言、手势、书写和眼动方面。人机界面设计的历史、现状和未来人机界面设计的历史、现状和未来 9 9人机界面的未来人机界面设计的历史、现状和未来人机界面的未来人机界面设计的历史、现状和未来 9手写汉字识别中科院自动化所开发的“汉王笔”手写汉字识别系统，经过近20年的研究和开发，已能识别27000汉字，当用非草写汉字、以每分钟12个汉字的速度书写时，识别率可达99.8%。我国现在已约有300万手写汉字识别系统的用户。1010手写汉字识别中科院自动化所开发的手写汉字识别中科院自动化所开发的“汉王笔汉王笔”手写汉字识别系统，手写汉字识别系统，笔式交互技术 在笔式交互技术研究中，中国科学院软件所人机在笔式交互技术研究中，中国科学院软件所人机交互技术与智能信息处理实验室在笔式交互软件交互技术与智能信息处理实验室在笔式交互软件开发平台、面向教学的笔式办公套件（包括课件开发平台、面向教学的笔式办公套件（包括课件制作、笔式授课、笔式数学公式计算器、笔式简制作、笔式授课、笔式数学公式计算器、笔式简谱制作等）、面向儿童的神笔马良系统的开发应谱制作等）、面向儿童的神笔马良系统的开发应用方面均有出色的工作，其中不少已经实用化、用方面均有出色的工作，其中不少已经实用化、产品化。产品化。1111笔式交互技术笔式交互技术 在笔式交互技术研究中，中国科学院软件所人机交互在笔式交互技术研究中，中国科学院软件所人机交互基于笔的字处理 EasyEditor1212基于笔的字处理基于笔的字处理 EasyEditor12手写数学公式1313手写数学公式手写数学公式13中文语音识别 IBM/Via VoiceIBM/Via Voice连续中文语音识别系统经过不断改进，连续中文语音识别系统经过不断改进，已广泛应用于已广泛应用于Office/XPOffice/XP的中文版等办公软件和应用的中文版等办公软件和应用软件中，在中文语音识别领域有重要影响。软件中，在中文语音识别领域有重要影响。中国科学院自动化所中国科学院自动化所“汉语连续语音听写系统汉语连续语音听写系统”的的特点是建立了基于决策树的上下文相关模型；针对特点是建立了基于决策树的上下文相关模型；针对连续语音中声调之间的协同发音问题，建立了相应连续语音中声调之间的协同发音问题，建立了相应的变调模型；建立了与识别系统配套的自适应平台，的变调模型；建立了与识别系统配套的自适应平台，降低降低35%35%左右音节误识率；提出了领域自适应方法，左右音节误识率；提出了领域自适应方法，通过较少的领域语料，可得到较好的领域自适应模通过较少的领域语料，可得到较好的领域自适应模型和字典型和字典 1414中文语音识别中文语音识别 IBM/Via Voice连续中文语音识别系统连续中文语音识别系统手语识别和合成 中国科学院计算所研制成功了基于多功能感知的中国科学院计算所研制成功了基于多功能感知的中国手语识别与合成系统，它采用数据手套可识别大中国手语识别与合成系统，它采用数据手套可识别大词汇量（词汇量（51775177个）的手语词。个）的手语词。该系统建立了中国手语词库。对于给定文本句子该系统建立了中国手语词库。对于给定文本句子(可由正常人话语转换而成可由正常人话语转换而成)，自动合成相应的人体运，自动合成相应的人体运动数据。最后用计算机人体动画技术，将运动数据应动数据。最后用计算机人体动画技术，将运动数据应用于虚拟人，由虚拟人完成合成的手语运动。用于虚拟人，由虚拟人完成合成的手语运动。它可输出大词汇量的手语词，为中国聋哑人的教它可输出大词汇量的手语词，为中国聋哑人的教育、生活提供了有用的辅助工具，使他们用手语与正育、生活提供了有用的辅助工具，使他们用手语与正常人的交流成为可能。常人的交流成为可能。1515手语识别和合成手语识别和合成 中国科学院计算所研制成功了基于多功能感知的中中国科学院计算所研制成功了基于多功能感知的中视线跟踪（眼动）技术 视线跟踪（眼动）技术由于其可能代替键盘输入、视线跟踪（眼动）技术由于其可能代替键盘输入、鼠标移动的功能，可能达到鼠标移动的功能，可能达到“所视即所得所视即所得”(What(What You Look at is What You Get),You Look at is What You Get),因而对残疾人和飞因而对残疾人和飞行员等使用有极大的吸引力。行员等使用有极大的吸引力。视线跟踪技术，一是研究高质量的眼动跟踪设备，视线跟踪技术，一是研究高质量的眼动跟踪设备，二是如何构造易于操作的用户界面。二是如何构造易于操作的用户界面。眼动跟踪设备有强迫式与非强迫式、穿戴式与非眼动跟踪设备有强迫式与非强迫式、穿戴式与非穿戴式、接触式与非接触式之分穿戴式、接触式与非接触式之分 。眼动跟踪设备的精度和对用户的限制和干扰是一眼动跟踪设备的精度和对用户的限制和干扰是一对尖锐的矛盾。对尖锐的矛盾。1616视线跟踪（眼动）技术视线跟踪（眼动）技术 视线跟踪（眼动）技术由于其可能代替键盘视线跟踪（眼动）技术由于其可能代替键盘视线跟踪（眼动）技术目前一类产品是采用头戴微目前一类产品是采用头戴微型摄像头的设备，它用来获取两型摄像头的设备，它用来获取两眼瞳孔（或角膜）中视点。其采眼瞳孔（或角膜）中视点。其采样率、精度高，可靠。样率、精度高，可靠。另一类是在另一类是在另一类是在另一类是在PCPCPCPC机前装机前装机前装机前装了两个微型摄像头的设备，了两个微型摄像头的设备，了两个微型摄像头的设备，了两个微型摄像头的设备，精度不高，适合残疾人操精度不高，适合残疾人操精度不高，适合残疾人操精度不高，适合残疾人操作计算机使用。作计算机使用。作计算机使用。作计算机使用。1717视线跟踪（眼动）技术目前一类产品是采用头戴微型摄像头的设备，视线跟踪（眼动）技术目前一类产品是采用头戴微型摄像头的设备，触觉通道的力反馈装置 新一代力反馈感应技术主要有新一代力反馈感应技术主要有TouchSenseTouchSense触觉感触觉感应技术应技术和和G-Force TilteG-Force Tilte动作感应技术动作感应技术两种。两种。TouchSenseTouchSense触觉感应技术主要用在鼠标触觉感应技术主要用在鼠标/轨迹球轨迹球等产品中等产品中动作感应技术动作感应技术(G-Force Tilte)(G-Force Tilte)则主要用在动感游戏则主要用在动感游戏控制器中。控制器中。用在非游戏的高精度触觉反馈装置中，最著名的用在非游戏的高精度触觉反馈装置中，最著名的是由是由MITMIT人工智能实验室人工智能实验室Massie and SalisburyMassie and Salisbury开开发、美国发、美国SensAble Technologies SensAble Technologies 公司生产的公司生产的PhantomPhantom触觉反馈（触觉反馈（6 6自由度）设备和自由度）设备和 GhostGhost软件软件开发包。由于高精度，它已广泛用于军事、医学、开发包。由于高精度，它已广泛用于军事、医学、机器人、教学、虚拟现实等各类应用中。机器人、教学、虚拟现实等各类应用中。1818触觉通道的力反馈装置触觉通道的力反馈装置 新一代力反馈感应技术主要有新一代力反馈感应技术主要有TouchS 触觉通道的力反馈装置触觉通道的力反馈装置1919 触觉通道的力反馈装置触觉通道的力反馈装置19生物特征识别技术生物特征识别技术生物特征识别技术(Biometrics)(Biometrics)是受到广泛关注的一是受到广泛关注的一类新兴识别技术。类新兴识别技术。早期通过对人的指纹识别来确定人的身份，因而指早期通过对人的指纹识别来确定人的身份，因而指纹识别被广泛应用于安全、公安等部门。纹识别被广泛应用于安全、公安等部门。随着反恐斗争的日显重要，各国正在对其他人体特随着反恐斗争的日显重要，各国正在对其他人体特征进行广泛研究，希望尽快找到快速、准确、方便、征进行广泛研究，希望尽快找到快速、准确、方便、廉价的身份识别方法。廉价的身份识别方法。眼睛虹膜、掌纹、笔迹、步眼睛虹膜、掌纹、笔迹、步态、语音、人脸、态、语音、人脸、DNADNA等的人类特征研究和开发正等的人类特征研究和开发正引起政府、企业、研究单位的广泛注意。引起政府、企业、研究单位的广泛注意。2020生物特征识别技术生物特征识别技术生物特征识别技术生物特征识别技术(Biometrics)是受是受生理特征行为特征生物特征识别技术2121生物特征识别技术生物特征识别技术21唇读、人脸表情识别 唇读、人脸表情识别是又一个人机交互技术的热点。唇读将人们说话的语音和嘴唇变化的形态结合起来，以便更准确地获取人们表达的意图、感情和愿望等。人脸表情识别的模型和方法也在不断改进。2222唇读、人脸表情识别唇读、人脸表情识别 唇读、人脸表情识别是又一个人机交互技术的唇读、人脸表情识别是又一个人机交互技术的唇读识别 2323唇读识别唇读识别 23人脸表情识别 2424人脸表情识别人脸表情识别 24自然语言理解自然语言理解自然语言理解始终是自然人机交互的最重要目标，虽然目前在语言模型、语料库、受限领域应用等方面均有进展外，由于它的难度（自然语言的不规范性等），自然语言理解仍是计算机科学家和语言学家的一个长项研究目标。2525自然语言理解自然语言理解始终是自然人机交互的最重要目标，虽然自然语言理解自然语言理解始终是自然人机交互的最重要目标，虽然虚拟现实技术虚拟现实技术虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并在其中操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。2626虚拟现实技术虚拟现实中的虚拟现实技术虚拟现实中的“现实现实”是泛指在物理意义上或功能意义是泛指在物理意义上或功能意义虚拟现实技术虚拟现实技术2727虚拟现实技术虚拟现实技术27虚拟现实是一种先进的人机界面，它通过给用户提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地方便用户的操作。根据虚拟现实技术所应用的对象不同，其作用可表现为不同的形式。该技术的主要特征有以下几方面：虚拟现实技术虚拟现实技术2828虚拟现实是一种先进的人机界面，它通过给用户提供诸如视觉、听觉虚拟现实是一种先进的人机界面，它通过给用户提供诸如视觉、听觉多感知性（多感知性（Multi-SensoryMulti-Sensory）所谓多感知是指所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。包括味觉感知、嗅觉感知等。浸没感（浸没感（ImmersionImmersion）又称临场感，指用户感又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。交互性（交互性（InteractivityInteractivity）指用户对模拟环境指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。（包括实时性）。构想性（构想性（ImaginationImagination）强调虚拟现实技术应强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。存在的甚至是不可能发生的环境。2929多感知性（多感知性（Multi-Sensory）所谓多感知是指除了所谓多感知是指除了立体眼镜立体眼镜 头盔式显示器（头盔式显示器（HMD）双目全方位监视器（双目全方位监视器（BOOM）墙式显示屏的自动声像虚拟环境墙式显示屏的自动声像虚拟环境（CAVE）三维鼠标三维鼠标 三维跟踪球三维跟踪球 三维游戏杆三维游戏杆头动位置检测器头动位置检测器 数据手套数据手套 数据衣服数据衣服 三维显示设备三维输入设备位置跟踪设备3030立体眼镜立体眼镜 三维显示设备三维输入设备位置跟踪设备三维显示设备三维输入设备位置跟踪设备30三维扫描设备：三维扫描设备：有接触式和非有接触式和非有接触式和非有接触式和非接触式、手持和固定、不同精接触式、手持和固定、不同精接触式、手持和固定、不同精接触式、手持和固定、不同精度之分，可按不同应用环境和度之分，可按不同应用环境和度之分，可按不同应用环境和度之分，可按不同应用环境和精度要求来选取。为使用方便，精度要求来选取。为使用方便，精度要求来选取。为使用方便，精度要求来选取。为使用方便，非接触式三维手持激光扫描仪非接触式三维手持激光扫描仪非接触式三维手持激光扫描仪非接触式三维手持激光扫描仪很受一般用户青睐。很受一般用户青睐。很受一般用户青睐。很受一般用户青睐。l触觉和力反馈装置：触觉触觉和力反馈装置：触觉和力反馈装置已经有大批不和力反馈装置已经有大批不同价位的产品出现在市场，同价位的产品出现在市场，成为军事、医学、游戏等应成为军事、医学、游戏等应用领域的新型交互设备。用领域的新型交互设备。3131三维扫描设备：有接触式和非接触式、手持和固定、不同精度之分，三维扫描设备：有接触式和非接触式、手持和固定、不同精度之分，虚拟现实和三维交互设备三维显示界面：多伦多大学和Alias Wavefront公司合作研究的新三维显示界面，采用了新型的“真”三维Volumetric显示器。它不需要戴立体眼镜或戴上装有显示器的头盔，而是直接用肉眼看到真三维效果。3232虚拟现实和三维交互设备三维显示界面：多伦多大学和虚拟现实和三维交互设备三维显示界面：多伦多大学和Alias 人机界面设计概述3333人机界面设计概述人机界面设计概述33人类因素 所谓“人的因素”有三层含义：人对感知过程的认识，包括视觉、阅读时的认知心理、记忆、归纳与演泽推理等；用户已有的技能和行为方式；用户所要求完成的整个任务以及用户对人机交互部分的特殊要求。3434人类因素人类因素 所谓所谓“人的因素人的因素”有三层含义：有三层含义：34人类感知基础人人通通过过感感官官认认识识客客观观世世界界，因因此此，设设计计人人机机界界面面要要充充分分考考虑虑视视觉觉、触触觉觉和和听听觉觉的的作作用用，这这样样才才能能使使用用户户有有效效地地从从系系统统获获取取信信息息，并并存存入入人人的的记记忆忆中中，然然后后用用归纳和演绎的方法进行推理。归纳和演绎的方法进行推理。大多数人机界面都在可视介质上实现。大多数人机界面都在可视介质上实现。用用户户从从界界面面提提取取到到的的信信息息存存入入人人脑脑中中。人人脑脑由由一一个个短期记忆系统和一个长期记忆系统组成。短期记忆系统和一个长期记忆系统组成。大大多多数数人人遇遇到到问问题题时时并并不不进进行行形形式式的的演演绎绎和和归归纳纳推推理理，而而是是使使用用一一组组启启发发式式策策略略。因因此此，设设计计人人机机界界面面时时还还应应便便于于用用户户积积累累有有关关交交互互工工作作的的经经验验，同同时时要要注注意这些启发式策略的一致性。意这些启发式策略的一致性。3535人类感知基础人通过感官认识客观世界，因此，设计人机界面要充分人类感知基础人通过感官认识客观世界，因此，设计人机界面要充分用户技巧设计人机界面时应该就用户技能对用户进行分类：1.新手用户2.平均用户（普通用户）3.专家用户4.偶然用户用户的类型并不是一成不变的。因此，要做用户特性测量，以帮助设计者选择适合于大多数用户使用的界面类型和支持级别。3636用户技巧设计人机界面时应该就用户技能对用户进行分类：用户技巧设计人机界面时应该就用户技能对用户进行分类：36用户特性度量用户特性的度量与用户使用模式及观测到的用户群体能力有关。l l用户使用的频度：即系统是否经常用。l l用户是否能够自由选用界面：所有的界面都应当是良好的。l l用户对计算机的熟悉程度：对计算机的熟悉程度决定了要使用户达到熟练程度需要多少训练。3737用户特性度量用户特性的度量与用户使用模式及观测到的用户群体能用户特性度量用户特性的度量与用户使用模式及观测到的用户群体能l l用户知识：有些用户已有相当多的计算机编程和操作的知识。他们需要一种灵活的可编程的或命令语言的界面。l l用户思维能力：这是对用户的综合知识和智力的衡量。l l用户的生理能力和技能：主要指人的视觉、听觉、认知及记忆等方面的特点。因此，应该在这一方面去收集信息。3838用户知识：有些用户已有相当多的计算机编程和操作的知识。他们需用户知识：有些用户已有相当多的计算机编程和操作的知识。他们需用户群体的度量可以用打分的办法来简单地度量。l l 平均值反映了用户群体的平均特性。l l 标准偏差反映了用户群体的差异大小，主要用于判断用户界面对不同类型的用户的适应范围。3939用户群体的度量可以用打分的办法来简单地度量。用户群体的度量可以用打分的办法来简单地度量。39图书馆的计算机借阅系统由于图书馆的馆员将每天使用这个系统，因此他们使用系统的频度很高。他们以前几乎没有人使用过计算机，也没有人有自动化图书馆借阅系统和计算机系统的知识。他们的绝大多数的智力水平在中等以上。4040图书馆的计算机借阅系统由于图书馆的馆员将每天使用这个系统，因图书馆的计算机借阅系统由于图书馆的馆员将每天使用这个系统，因用户特性表4141用户特性表用户特性表41任务与用户的特殊要求任务与用户的特殊要求用用户户要要求求人人机机界界面面能能提提供供一一个个他他早早已已熟熟悉悉，并并感感到到亲亲切切自然的环境。自然的环境。尽管每个应用所要求的具体任务千差万别，但大致可分尽管每个应用所要求的具体任务千差万别，但大致可分为下面几类：为下面几类：通信型任务：使信息从生产者传递到使用者的活动；通信型任务：使信息从生产者传递到使用者的活动；对话型任务：使用户能指挥和控制与系统交互的活动；对话型任务：使用户能指挥和控制与系统交互的活动；认知型任务：获得信息即可执行的活动，或与系统功能认知型任务：获得信息即可执行的活动，或与系统功能关联的活动；关联的活动；控制型任务：允许用户对信息及其他任务处理的顺序进控制型任务：允许用户对信息及其他任务处理的顺序进行控制的活动。行控制的活动。4242任务与用户的特殊要求用户要求人机界面能提供一个他早已熟悉，并任务与用户的特殊要求用户要求人机界面能提供一个他早已熟悉，并人机界面风格（1 1）就用户界面的）就用户界面的具体形式具体形式而言，过去经历了而言，过去经历了批批处理处理、联机终端联机终端（命令接口）、（命令接口）、菜单菜单等多通道等多通道多媒体用户界面和虚拟现实系统。多媒体用户界面和虚拟现实系统。（2 2）就用户界面中）就用户界面中信息载体类型信息载体类型而言，经历了而言，经历了以以文本为主的字符用户界面（文本为主的字符用户界面（CUICUI）、以二维图形为）、以二维图形为主的图形用户界面（主的图形用户界面（GUIGUI）和多媒体用户界面）和多媒体用户界面，计，计算机与用户之间的通信带宽不断提高。算机与用户之间的通信带宽不断提高。（3 3）就计算机）就计算机输出信息的形式输出信息的形式而言，经历了以符而言，经历了以符号为主的号为主的字符命令语言字符命令语言、以视觉感知为主的、以视觉感知为主的图形用图形用户界面户界面、兼顾听觉感知的多媒体用户界面和综合运、兼顾听觉感知的多媒体用户界面和综合运用多种感观（包括触觉等）的用多种感观（包括触觉等）的虚拟现实系统虚拟现实系统。4343人机界面风格人机界面风格（1）就用户界面的具体形式而言，过去经历了批处）就用户界面的具体形式而言，过去经历了批处人机界面设计过程人机界面设计过程 人机界面的设计过程可分为下面几个步骤：创建系统功能的外部模型；确定为完成此系统功能，人和计算机应分别完成的任务；考虑界面设计中的典型问题；从质量的角度对界面进行评估。4444人机界面设计过程人机界面设计过程 人机界面的设计过程可分为下面几个人机界面的设计过程可分为下面几个界面设计的模型在人机界面的设计过程中先后涉及四个模型l l由软件工程师创建的设计模型；由软件工程师创建的设计模型；l l由人机工程师（或软件工程师）创建的用户模型；由人机工程师（或软件工程师）创建的用户模型；l l终端用户对未来系统的假想；终端用户对未来系统的假想；l l系统实现后得到的系统映象。系统实现后得到的系统映象。一般来说，这四个模型之间差别很大，界面设计时要充分平衡四者之间的差异，导出一个协调一致的界面。4545界面设计的模型在人机界面的设计过程中先后涉及四个模型界面设计的模型在人机界面的设计过程中先后涉及四个模型45系统感觉是终端用户在脑海里对系统产生的印象。系统映象包括基于计算机系统的外在表示（界面的观感）和所有支撑信息（书、手册、录像带、帮助文件），一般来说，若系统映象能与系统感觉吻合，用户就会对系统感到满意并能有效地使用它。4646系统感觉是终端用户在脑海里对系统产生的印象。系统感觉是终端用户在脑海里对系统产生的印象。46任务分析与建模界面设计的任务分析也使用逐步求精或面向对象的方法，不过是将该方法应用到了人的活动中。任务可以以两种方式应用：l l一一种种是是从从实实际际出出发发，通通过过对对原原有有的的处处于于手手工工或或半半手手工工状状态态下下的的应应用用系系统统剖剖析析，将将其其映映射射为在人机界面上执行的一组类似的任务。为在人机界面上执行的一组类似的任务。l l另另一一种种是是通通过过研研究究系系统统的的需需求求规规格格说说明明，导导出出一一组组与与设设计计模模型型、用用户户模模型型和和系系统统假假想想相相协调的用户任务。协调的用户任务。4747任务分析与建模界面设计的任务分析也使用逐步求精或面向对象的方任务分析与建模界面设计的任务分析也使用逐步求精或面向对象的方任务分配任务分配在每个任务中，动作要分配给计算机、用户或者二者。一般地，用户承担需要创造、判断和探索的任务，而计算机承担重复检查、计算和数据处理的任务。数据录入、数据恢复和决策支持是混合任务。这些混合的任务需要通过人和计算机交互来共同完成。4848任务分配在每个任务中，动作要分配给计算机、用户或者二者。任务分配在每个任务中，动作要分配给计算机、用户或者二者。48任务分配产生两个网络。一个是人的任务网络，一个是计算机的任务网络。人的任务网络说明如何安装、操作和使用系统，它最后将形成操作过程和用户手册的基础计算机的任务网络则描述计算机应担负的工作。这两种网络都可以用数据流图来设计。任务分配任务分配4949任务分配产生两个网络。一个是人的任务网络，一个是计算机的任务任务分配产生两个网络。一个是人的任务网络，一个是计算机的任务进行任务分析，工程师必须首先定义任务并对任务分类，我们可以用逐步求精的方法实现。例如，一个小软件公司想要为室内设计人员建立一个计算机辅助设计系统，通过对设计人员工作的观察，工程师注意到，室内设计主要包括以下一些活动：家具布局、材料选择、墙面和窗面的选择、对用户的展示、商定价格和购买，其中每项任务又可分成子任务。5050进行任务分析，工程师必须首先定义任务并对任务分类，我们可以用进行任务分析，工程师必须首先定义任务并对任务分类，我们可以用例如，家具布局可以分为：（1）基于房间格局画出楼层平面图；（2）将门窗放在适当的位置；（3）用家具模板在平面图上画出家具轮廓；（4）将家具轮廓放到最合适的位置；（5）标出所有家具轮廓；（6）画出尺寸以确定位置；（7）画出客户的视图。对于其他每个主要任务也可以进行类似划分。这七个子任务还可以进一步细分，前六个子任务的完成可以通过用户界面来操纵信息和执行动作而进行，而第七个子任务则由软件自动完成，这一任务基本不需要用户干预。5151例如，家具布局可以分为：（例如，家具布局可以分为：（1）基于房间格局画出楼层平面图；（）基于房间格局画出楼层平面图；（另一种分析方法采用了面向对象的观点。工程师观察室内设计人员使用的物理对象以及施加在每个对象上的动作，室内设计人员可以“选择”适当家具模板，将其“移动”到合适的位置，“画出”家具模板的轮廓等等。界面的设计模型不必描述每个动作的实现细节，但必须定义出完成最后结果的用户任务（在这里就是“在平面图上画出家具轮廓”）。5252另一种分析方法采用了面向对象的观点。工程师观察室内设计人员使另一种分析方法采用了面向对象的观点。工程师观察室内设计人员使一旦任务分析已经完成，终端用户所需的所有任务一旦任务分析已经完成，终端用户所需的所有任务（或对象和动作）已经被详细标识，界面设计活动（或对象和动作）已经被详细标识，界面设计活动就开始了。界面设计过程的步骤可以按照以下方式就开始了。界面设计过程的步骤可以按照以下方式进行：进行：（）确定任务的目标和含义；（）确定任务的目标和含义；（）将每个目标（）将每个目标/含义映射为一系列特定动作；含义映射为一系列特定动作；（）说说明明这这些些动动作作将将来来在在界界面面上上执执行行的的顺顺序序；（）指指明明各各个个系系统统状状态态，即即上上述述各各动动作作序序列列中中每每个动作在界面上执行时，界面呈现的形式；个动作在界面上执行时，界面呈现的形式；（）定定义义控控制制机机制制，即即便便于于用用户户修修改改系系统统状状态态的的一些设置和操作；一些设置和操作；（）说明控制机制怎样作用于系统状态；（）说明控制机制怎样作用于系统状态；（）指指明明用用户户应应怎怎样样根根据据界界面面上上反反映映出出的的信信息息解解释系统的状态。释系统的状态。5353一旦任务分析已经完成，终端用户所需的所有任务（或对象和动作）一旦任务分析已经完成，终端用户所需的所有任务（或对象和动作）界面设计的一般问题 1.系统响应时间 系统响应时间指从用户完成某个控制动作（例如，按回车键或点击鼠标），到软件给出预期的响应（输出信息或做动作）之间的这段时间。系统响应时间有两个重要属性，分别是长度和易变性。易变性指系统响应时间相对于平均响应时间的偏差。5454界面设计的一般问题界面设计的一般问题 1.系统响应时间系统响应时间 54用户帮助设施用户帮助设施 常见的帮助设施可分为集成的和附加的两类集成的帮助设施从一开始就设计在软件里面，通常，它对用户工作内容是敏感的，因此用户可以从与刚刚完成的操作有关的主题中选择一个请求帮助。附加的帮助设施是在系统建成后再添加到软件中的，在多数情况下，它实际上是一种查询能力有限的联机用户手册。人们普遍认为，集成的帮助设施优于附加的帮助设施。5555用户帮助设施用户帮助设施 常见的帮助设施可分为集成的和附加的两类常见的帮助设施可分为集成的和附加的两类55具体设计帮助设施时，必须解决下述一系列问题：具体设计帮助设施时，必须解决下述一系列问题：（1 1）在在用用户户与与系系统统交交互互期期间间，是是否否在在任任何何时时候候都都能能获获得得关关于于系系统统任任何何功功能能的的帮帮助助信信息息？有有两两种种选选择择：提供部分功能的帮助信息和提供全部功能的帮助信息。提供部分功能的帮助信息和提供全部功能的帮助信息。（2 2）用用户户怎怎样样请请求求帮帮助助？有有3 3种种选选择择：帮帮助助菜菜单单，特殊功能键和特殊功能键和HELPHELP命令。命令。（3 3）怎怎样样显显示示帮帮助助信信息息？有有3 3种种选选择择：在在独独立立的的窗窗口口中中，指指出出参参考考某某个个文文档档（不不理理想想）和和在在屏屏幕幕固固定定位位置显示简短提示。置显示简短提示。（4 4）用用户户怎怎样样返返回回到到正正常常的的交交互互方方式式中中？有有两两种种选择：屏幕上的返回按钮和功能键。选择：屏幕上的返回按钮和功能键。（5 5）怎怎样样组组织织帮帮助助信信息息？有有3 3种种选选择择：平平面面结结构构、信息的层次结构和超文本结构。信息的层次结构和超文本结构。5656具体设计帮助设施时，必须解决下述一系列问题：具体设计帮助设施时，必须解决下述一系列问题：56出错信息处理出错信息处理 出错信息和警告信息，是出现问题时交互式系统给出的“坏消息”。出错信息设计得不好，将向用户提供无用的甚至误导的信息，反而会加重用户的挫折感。5757出错信息处理出错信息处理 出错信息和警告信息，是出现问题时交互式系统给出出错信息和警告信息，是出现问题时交互式系统给出一一般般说说来来，交交互互式式系系统统给给出出的的出出错错信信息息或或警警告告信信息息，应该具有下述属性。应该具有下述属性。（1 1）信息应该使用用户可以理解的术语描述问题。）信息应该使用用户可以理解的术语描述问题。（2 2）信信息息应应该该提提供供有有助助于于从从错错误误中中恢恢复复的的建建设设性性意见。意见。（3 3）信信息息应应该该指指出出错错误误可可能能导导致致哪哪些些负负面面后后果果，以以便便用用户户检检查查是是否否出出现现了了这这些些问问题题，并并在在确确实实出出现现问问题时及时解决。题时及时解决。（4 4）信信息息应应该该伴伴随随着着听听觉觉上上或或视视觉觉上上的的提提示示，例例如如，在在显显示示信信息息时时同同时时发发出出警警告告铃铃声声，或或者者信信息息用用明明显表示出错的颜色显示。显表示出错的颜色显示。（5 5）信息不能带有指责色彩，也就是说，不能责）信息不能带有指责色彩，也就是说，不能责怪用户。怪用户。5858一般说来，交互式系统给出的出错信息或警告信息，应该具有下述属一般说来，交互式系统给出的出错信息或警告信息，应该具有下述属命令交互命令交互 在提供命令交互方式时，必须考虑下列设计问题。（1）是否每个菜单选项都有对应的命令？（2）采用何种命令形式？有3种选择：控制序列，功能键和键入命令。（3）学习和记忆命令的难度有多大？忘记了命令怎么办？（4）用户是否可以定制或缩写命令？在理想的情况下，所有应用软件都有一致的命令使用方法。5959命令交互命令交互 在提供命令交互方式时，必须考虑下列设计问题。在提供命令交互方式时，必须考虑下列设计问题。59构造界面原型一旦设计模型被创建，它就被实现成一个原型。为了适应这种迭代的过程，用于界面设计和原型开发的工具应运而生。这些工具被称为用户界面工具箱或用户界面开发系统（UIDS）。现在大多数的可视化编程工具，如Visual C+、Visual Basic、Delphi等都可以进行界面设计。6060构造界面原型一旦设计模型被创建，它就被实现成一个原型。为了适构造界面原型一旦设计模型被创建，它就被实现成一个原型。为了适由于采用了预包装的软件构件来建立用户界面，UIDS提供了以下机制：管理输入设备，比如鼠标和键盘；确认用户输入；处理错误和显示出错消息；提供反馈，比如自动的输入响应；提供帮助和提示；处理窗口、域和窗口内的滚动；建立应用软件和界面间的连接；将应用程序与界面管理功能分离；允许用户定制界面。6161由于采用了预包装的软件构件来建立用户界面，由于采用了预包装的软件构件来建立用户界面，UIDS提供了以下提供了以下626262界面设计的评估评估可以从非正式的“测试驱动”（如用户可以临时提供一些反馈）到正式的设计研究（比如按照统计学的方法向一定量的用户发放评估问题表）。6363界面设计的评估评估可以从非正式的界面设计的评估评估可以从非正式的“测试驱动测试驱动”（如用户可以临时（如用户可以临时为了收集定性的数据，问题表可以分发给原型界面的用户，问题的答案可以是：简单的是/否选择、程度、百分比。例如：你认为界面中按钮的布局是否合理？学习本系统操作的难易程度（难度1到5）？与其它你曾用过的界面相比，你对该界面的评价如何（百分比表示）？如果需要定量的数据，就必须进行某种形式的定时研究分析，观察用户对界面交互的使用。6464为了收集定性的数据，问题表可以分发给原型界面的用户，问题的答为了收集定性的数据，问题表可以分发给原型界面的用户，问题的答人机界面设计的原则与标准人机界面设计的原则与标准 Theo Mandel创造了三条“黄金规则”：置用户于控制之下；减少用户的记忆负担；保持界面一致。界面设计原则 按照人机界面设计原则的重要程度，我们可以将其分为三类。1第一类原则这些原则是人机界面设计中最重要的，也是人机界面必须遵守的最基本原则。6565人机界面设计的原则与标准人机界面设计的原则与标准 Theo Mandel创造了三创造了三（1 1）人机界面的完备性是设计界面时最重要的。）人机界面的完备性是设计界面时最重要的。所谓完备性，即使要求软件的功能必须能全部满所谓完备性，即使要求软件的功能必须能全部满足用户的需要。用户无法接触到软件内部，和软足用户的需要。用户无法接触到软件内部，和软件交互的只有通过界面进行，所以用户要用到的件交互的只有通过界面进行，所以用户要用到的功能必须全部在界面中体现出来；功能必须全部在界面中体现出来；（2 2）任何设计都要尽量减低对用户造成损失的可）任何设计都要尽量减低对用户造成损失的可能性；能性；（3 3）人机界面中不能有模棱两可的指示；）人机界面中不能有模棱两可的指示；（4 4）人机界面必须有较强的容错功能。一般容错）人机界面必须有较强的容错功能。一般容错要有：良好的出错提示信息；能够排除常见的公要有：良好的出错提示信息；能够排除常见的公共错误；系统应该提供出撤销上一动作的功能。共错误；系统应该提供出撤销上一动作的功能。6666（1）人机界面的完备性是设计界面时最重要的。所谓完备性，即使）人机界面的完备性是设计界面时最重要的。所谓完备性，即使2 2第二类原则第二类原则这类原则其重要性仅次于第一类，不遵守这一类原这类原则其重要性仅次于第一类，不遵守这一类原则，虽然不会产生严重的后果，但会使用户困惑、则，虽然不会产生严重的后果，但会使用户困惑、疲劳、无所适从，最终放弃使用该软件。疲劳、无所适从，最终放弃使用该软件。（1 1）界面必须始终一致；）界面必须始终一致；（2 2）界面应该简洁；）界面应该简洁；（3 3）界面必须使用户随时掌握任务的进展情况；）界面必须使用户随时掌握任务的进展情况；（4 4）界面必须能够提供帮助；）界面必须能够提供帮助；（5 5）在比较重要的操作上，要避免使用户养成习）在比较重要的操作上，要避免使用户养成习惯而造成错误；惯而造成错误；（6 6）宁可让程序多干，不可让用户多干。）宁可让程序多干，不可让用户多干。67672第二类原则第二类原则673 3 3 3第三类原则第三类原则第三类原则第三类原则这类原则其目的实施用户可以更好的使用软件，这类原则其目的实施用户可以更好的使用软件，使枯燥的工作变得有趣轻松，其宗旨在于以人为使枯燥的工作变得有趣轻松，其宗旨在于以人为本，将界面设计的更便于人的使用。本，将界面设计的更便于人的使用。（1 1）界面设计最好能与实际相结合。）界面设计最好能与实际相结合。（2 2）为重要信息制造冗余，可以使用户的印象深）为重要信息制造冗余，可以使用户的印象深刻；刻；（3 3）要平衡界面的易学性和易用性；）要平衡界面的易学性和易用性；（4 4）不要频繁切换输入设备。）不要频繁切换输入设备。68683第三类原则第三类原则68界面设计原则最好的程序界面就是用户无需去阅读操作手册就知道该如何使用的界面。原则有l l一致性一致性l l设设置置标标准并遵循它准并遵循它l l设设置向置向导导l l提示信息必提示信息必须须恰当且恰当且规规范范l l借借鉴鉴好的程序好的程序l l功能的功能的统统一一 l l变变灰的功能灰的功能 l l默默认认按按钮钮6969界面设计原则最好的程序界面就是用户无需去阅读操作手册就知道该界面设计原则最好的程序界面就是用户无需去阅读操作手册就知道该界面设计标准界面设计标准 推行人机界面设计标准，将给设计者和用户带来便利。-开开发发者者：采采用用统统一一的的标标准准进进行行界界面面设设计计，每每次次为为新新的的软软件件系系统统设设计计界界面面时时都都可可重重用用原原有有的的模模块块和和对对象象，提高界面开发的生产率和质量提高界面开发的生产率和质量-用用户户：一一旦旦熟熟悉悉和和掌掌握握了了某某个个系系统统界界面面，在在学学习习新新系系统统将将会会亲亲切切、自自然然，直直观观易易懂懂，会会很很快快熟熟悉悉新新的界面的界面7070界面设计标准界面设计标准 推行人机界面设计标准，将给设计者和用户带来便利推行人机界面设计标准，将给设计者和用户带来便利