人机交互软件界面设计

2024-07-31

人机交互软件界面设计（精选11篇）

人机交互软件界面设计第1篇

经过精心设计的交互软件可以充分利用计算机系统的系统资源来满足用户与计算机之间的人机交互, 人机界面的设计与开发能够占到整个软件开发精力的40%~60%。综合来看, 人机交互软件界面设计主要包括两个方面内容, 一方面是人机交互接口设计, 另一方面为输入输出设计。在进行这两部分内容设计时所需要考虑的设计主要有用户体验原则和界面一致性原则两种。

1.1 用户体验设计原则

人们应用软件的第一入口就是交互接口, 在接口设计中不仅需要考虑到用户类型的因素, 还需要考虑到用户实际操作需求、操作目的需求等多种影响因素。通常, 软件的适用对象可以分为专业用户和普通用户两类。软件设计时必须对用户类型进行定位和区分, 只有与用户类型相符合的交互接口和交互界面才能够迎合用户的使用需求获得最佳的使用效果。

例如, 企业高层管理人员在计算机应用方面与普通企业员工对比而言存在经验和知识方面的不足, 且他们需要管理和关注的内容和层次也与普通用户之间存在较大的差异。这就要求在面向高层管理人员设计的软件中不能够按照常规的、以问题为导向对交互接口进行设计, 而是应该简化操作方式, 提升软件应用的便捷性, 将决策者作为交互接口设计的导向。

1.2 一致性设计原则

除了交互接口之外, 输入输出界面是交互软件的另一部分主要设计内容。输入输出界面设计不仅要求对用户需求具有深刻的理解, 还要求设计解决方案和风格时要具有高度的一致性。这种一致性包括界面外观、布局、交互方式、信息显示等多方面内容的一致性。高度一致的设计风格可以让用户在较短的时间内快速掌握软件的使用技巧和使用方法, 降低用户的使用难度。

一致性设计原则在软件设计厂商同一系列的不同软件设计中非常常见, 常见的如微软公司的Office办公软件系列等, 用户只需要掌握其中一种软件的操作方式即可快速学会其他几种相关软件的操作与应用。

实际应用一致性原则进行软件交互设计时要将该原则贯彻到软件的每一个层面, 保证软件开发的概念模式能够得到很好的落实。

2 人机交互界面设计

2.1 窗口设计技术

软件窗口是人机交互的主要界面, 窗口中区域的划分、信息的呈现直接影响着用户对软件的使用评价。实际设计中应该尽量将各信息的重要性进行汇总, 然后根据重要程度和关联程度进行科学合理的安排, 在简约大气的窗口界面中满足用户的大部分使用需求。

就目前情况来看, 软件开发大多是由开发工具的常用控件组合完成的, 如多种类型的文本框组合、多种按钮和执行标志的选取等。这些控件的组合与安排需要依照人类的视觉体验和应用需求进行排布。例如, 在某些重点元素周围设计空白区域以突显其元素属性;单一窗口内各控件尽量保持整齐一致, 避免放置太多的空间使得整个窗口显得杂乱无章等。

2.2 界面效果设计技术

界面效果通常是由多媒体技术来表示和实现的。多媒体技术中颜色的搭配、图形的象形设计等不仅可以减少用户使用软件时的疲劳感, 还能够帮助用户获得更好的理解性。对于用户而言, 进行界面效果设计时做好选用相对温和的媒体, 必要时可以采用个别色彩对某些功能进行强调和突出。

总之, 对界面效果的设计必须以用户需求和感官体验为前提, 让用户参与到软件界面设计中, 对软件界面的多媒体信息搭配进行测试和反馈。

2.3 信息反馈技术

软件输出的信息按照信息类型可以分为内部输出、外部输出和反馈输出三种。其中反馈输出的目的在于获得更好的交互输入, 可见, 人机交互软件中必须包含用户使用信息反馈这一内容。根据反馈内容, 设计者不仅可以从中获得更为准确的软件反应, 还能够对用户操作效果进行收集和整理, 为后续的开发和完善提供支持。

常用的输出方式有多媒体输出、存储方式输出、网络输出等。对输出方式进行选取时首先需要确认所需要输出的信息内容, 然后在经过用户授权后将信息整理为简洁的、可理解性强的输出格式, 通过较为便捷的方式反馈到开发端。

2.4 容错技术设计

软件应用中出现错误是很难避免的, 故在软件系统设计中应该加入错误检测技术并提供错误原因、处理该错误可用手段等相关提示与建议内容。更加优秀的软件系统还会向用户提供错误保护、信息备份以及信息回复等功能, 尽量降低或避免软件错误为用户带来的损失。常用的软件容错技术有:存在性检查、数据类型检查、域检查、格式检查等。

3 结语

人机交互软件界面设计第2篇

关键词：人机交互；界面设计；情感化设计

为了让计算机应用系统界面设计能够更好地满足用户的心理情感需求、更加人性化，情感因素越来越受到界面设计者的重视。人类的情感认知包含三个部分，分别是本能水平、反思水平与行为水平。在人类的整体机能中，上述三个水平都发挥着极为重要的作用。因此，对于人机交互图形化界面的情感化设计，设计者可以从上述三个水平入手，以确保能够更好地满足用户的心理情感需求。

1人机交互图形化界面的本能水平情感化设计

1.1美观性设计

色彩能够对人类造成最为直接、本能的感官刺激，而色彩图形可以让人们更直接地感受到美的特性。在界面设计中对色彩进行合理利用，可以增强用户对界面的好感度。针对不同软件界面的设计，在充分考虑用户工作环境的基础上，对色彩进行合理使用，可以更好地改善用户的工作心态。例如，在安全软件设计中，黄色、绿色、淡色及暗色是使用率最高的几种颜色。其中，黄色与绿色是对环境保护意识的体现；淡色的使用可以增强界面的舒适度；而利用暗色作为界面的背景颜色，可以让用户以更加轻松的态度开展工作。另外，在界面设计中，图形这种信息媒介所发挥的作用也极为重要；在人的视觉感官上，图形所造成的视觉效果往往要比文字好。在界面设计中，可视化图形的合理应用，不仅能够让用户对界面浏览产生兴趣，也能够让用户的注意力更加集中。在人机交互界面设计中，设计者依据美的原则，重点突出界面的美观、时尚等特点，可以让用户产生愉悦的心理感受，也能够有效地增强用户使用界面的舒适度和满意度。

1.2趣味性设计

在界面设计中，趣味性设计主要体现在图形、文字、色彩及形式等元素的应用方面；合理地利用图形、文字、色彩等设计元素，可以让界面变得更加有趣，从而激发用户使用界面的兴趣。在界面设计中，利用图形、色彩等元素增强界面的亲和力、圆润等特性，可以更好地提高界面使用的趣味性；而界面趣味性的提高，可以激起用户的好奇心，充分满足用户愉悦、快乐的心理需求，也符合人类本能的情感要求。人机交互界面趣味性的提高，需要设计者依靠对界面形态的创新和改良，对枯燥、无趣的数据进行包装，将其设计成更加有趣的元素，以更好地激发用户的使用兴趣。如GOOGLE公司的标语，GOOGLE公司在标语中添加了极长的0000，极大地增加了标语的趣味性，部分用户浏览GOOGLE公司标语的目的就是为了查看0000这一元素的长度；同时，在不同的节日或纪念日，GOOGLE的字体也会发生改变，这就极大地增强了GOOGLE的趣味性。正常情况下，设计者会以图、字结合的方式设计界面中的不同基础字体，加强对字体的图形化处理，从而提高界面的趣味感。此外，在界面设计中，设计者合理地使用拟人或拟物等图形，增强界面设计的拟物效果，可以极大地提高界面的趣味性，从而给用户带来愉悦、快乐的心理感受。

2人机交互图形化界面的行为水平情感化设计

2.1功能性设计

设计者根据人类行为水平设计界面，必须要重视对界面功能性的设计。在界面设计中，设计者良好的行为水平设计，可以帮助用户更快地掌握界面功能和操作方式，从而促使用户自主完成对界面的操作。在根据行为水平设计界面时，设计者应当让界面设计更加符合人类的逻辑思维方式，设计出更加人性化的界面功能，以便让用户对界面使用产生兴趣。人机交互界面不是为满足某个人或某类人的使用需求。因此，对于界面的设计，设计者应当依据通用的设计原则，根据相应的设计规范进行界面设计，以便确保设计出的人机交互界面能够满足所有人的需求。例如，ATM机、手机等设备的界面。这类界面的使用不仅是面对正常用户，也需要满足部分特殊用户（老人、儿童等）的需求，所以界面应当依据通用设计原则进行设计。

2.2易用性设计

生活节奏的加快，促使人们对时间的安排越来越重视。为了让界面操作更加简便，界面的易用性设计逐渐受到设计者的重视。如果一个产品的操作过于复杂，那么就很难激起用户的使用兴趣，该产品就会被市场淘汰。科技的飞速发展所带来的是电子产品的不断改良、界面的不断创新。不同的产品使用的界面不同，而多样化的产品会提高用户选择的难度；相较于操作复杂的界面，用户更加希望界面的操作能够更加简便，这使得界面的易用性也逐渐成为了衡量产品好坏的标准之一。设计者根据可视性原则对人机交互界面进行设计，可以更好地提高界面的易用性。如在界面中，按钮的位置要显眼，按钮的名称要简单易懂，并且不用的按钮之间要有明显的区别，要做到望文知义，以便让用户更加简便、舒适地使用界面。

3人机交互图形化界面的反思水平情感化设计

个性化追求体现的是人类的自我感觉。在生活中，人们经常会将自己的手机界面设置得更加个性，并向别人展示自己的手机界面；而这种现象的出现，主要是由人们追求个性或标新立异的感知所引起的。在界面情感化设计中，反思设计是为了更好地满足用户的自尊需求。个性化界面的使用可以让用户更加充分地展现自己的生活品质与品位，并在此过程中满足自身的心理需求。此外，界面的反思设计直接影响着用户的长期使用感受，关系着界面所提供服务的适宜性，而这也充分体现了界面反思设计的重要性。例如，微软公司对界面反思设计就极为重视，这直接影响着公司与客户之间的关系。在产品使用过程中，若用户遇到界面操作问题，微软公司会提供免费的问题咨询和解决服务；这不仅提高了用户对产品的满意度，也让公司与客户之间建立了情感纽带，对公司的品牌建设极为有利。

4结语

在人机交互图形化界面的设计中，设计者对界面情感化设计予以重视，并增强对界面的人性化设计，不仅可以提高界面使用的舒适度，也能够提高界面使用的趣味性，从而确保用户的心理情感需求能够得到更好的满足。

参考文献：

人机交互界面在设计方面的完善第3篇

关键词：人机交互界面设计要点完善

中图分类号：TB47

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2016）02-0064-02

人机交互是社会发展的未来趋势，实现人机交互，不仅是科学技术水平发展的必然，也是人们在生活水平不断提高的情况下所提出的新要求。设计人机交互界面是实现人机交互的关键，只有简单易懂、操作方便、功能完善的界面，才能满足人际交互不断提升的要求。但是，目前人机交互界面设计还存在一些不足之处，导致用户体验始终达不到较高水平。因此，必须对人机交互界面进行优化设计，不断提升其性能。

一人机交互界面设计的基本原则

设计人机交互界面的目的就是为人和机器之间提供一个协调操作的界面，通过这一界面可以实现人机互动，达成用户所需的各种功能。人机交互界面所涉及的范围很广，不论是何种用途的人机交互界面，在设计过程中都应该遵循一些基本的设计原则，确保设计出来的人机交互界面能够符合用户的实际需求。

第一，人机交互界面设计需要满足易用性原则。不论是什么产品，其所面对的用户都是各种各样的，这些不同的用户之间存在学历差异、认知差异以及知识结构差异等多方面的不同。因此在设计人机交互界面时，就应该对这些因素全面考量，确保用户可以在不借助说明书的情况下就可以对界面功能形成大致认识。

第二，人机交互界面设计需要满足规范性原则。规范性原则是设计人机交互界面所必须遵循的原则，其主要涉及到界面图标、标签提示、对齐方式、等待过程、菜单结构等多个方面的内容。所以，在设计过程中，设计人员应该从菜单条、状态栏、工具栏、滚动条以及快捷菜单等方面加强交互界面的规范性设计。

第三，人机交互界面设计应该协调与美观。对于用户而言，操作界面是否美观协调，会直接决定其是否会产生购买欲望或是能够顺利操作。比如，对于手机的交互界面而言，若是美观性较低，或是协调性不好，那么消费者就不会购买这款手机。所以，在设计中加强协调性和美观性的考量是十分重要的。

第四，人机交互界面设计应该体现出独特性。对于一款产品而言，其必定和其他类似的产品存在区别。而且对于企业自身而言，必定是希望自己的产品能够在市场竞争中打败同类型的产品。由此，就需要在人机交互界面设计中体现出独特性，并且切实反映出企业自身的特色，以便得到消费者的认可。

第五，人机交互界面设计应该确保安全性。对于人机交互而言，由于机器本身和用户都可能出现各种各样的意外情况，从而引起不安全问题产生。因此，就需要在人机交互界面设计中加强安全性考量，避免发生意外情况。比如，应该对用户无意识输入的无效数据有效识别，并且控制程序不做出反应。而对某些控件也应该设置用户权限，避免用户输入不安全的数据。

最后，人机交互界面设计应该突出快捷性。在智能化趋势不断明显的当下，快捷性是用户提出的新要求，越来越多的用户希望在人机交互界面中能够实现快捷操作。比如，在文件操作方面，就应该设计打印、关闭等快捷键。在系统菜单上，也需要设置帮助、工具等快捷键，以满足用户的各种需求。

二人机交互界面设计的要点

（一）整体框架设计要点

整体框架设计是人机交互界面设计的一个重要环节，其所包含的内容较多，主要有典型页面设计、登陆页面设计、系统首页设计等。

在典型页面设计方面，首先应该注意整体页面的位置，即对长、宽、高进行合理的控制。在页面基本框架构成方面，主要应该对系统logo、导航、菜单、内容显示页、查询等进行合理布置。此外，还需对页面显示的分辨率进行控制，确保显示清晰。在登陆页面设计以及系统首页设计这两个方面，其所需要注意的问题和典型页面设计基本一致。

在配色设计方面，首先应该满足基本的系统配色原则，确保界面设计配色的规范性。其次需要对系统主体背景配色进行设计，确保其和界面配色相适宜。最后就是系统辅助配色设计，其也应该在满足系统配色的基础上，最大程度贴合整体配色风格。

在字体设计方面，一般人机交互界面常用主体包含了汉字和英文这两种，针对某些交互界面可能还存在日语、德语等。在字体设计方面首先就是要确定字体类型，这需要根据用户对象合理选择。然后，需要对字体大小进行确定。这应该根据交互界面的大小尺寸合理确定。最后应该对字体颜色进行设计，使其和系统配色相得益彰。

在信息提示方面，首先应该对必添项提示进行设计，其主要包括了必添项的字体、项前标示以及输入框颜色等。对等待提示设计，则需注重进度条、提示形式的设计。对删除提示，应该在字体、大小、内容和颜色等方面进行统一设计。对保存提示也需要在颜色、字体、大小和内容上实现统一设计。

（二）界面元素设计要点

整体框架只是人机交互界面设计的基础，界面元素设计才是其中最为核心关键的环节。就人机交互界面而言，界面元素主要包含了logo图标、导航、菜单、表格、按钮、文本框等。

在设计logo图标时，除去前边所讲的大小、颜色和字体等，其定位也是非常重要的。对于人机交互界面而言，logo图标定位应该从人体工程学的角度出发，选择最符合人体视觉的位置。不仅如此，在logo图标设计上，还需充分融入企业元素，让用户能够切实感受到相关企业的企业文化。

在设计导航时，需要对导航形式、导航字体、导航颜色以及位置等合理设计。在设计的过程中不仅要考虑用户的实际体验，还需结合界面设计的实际情况，确保满足协调性和美观性。

在设计菜单时，需要对菜单级数、菜单展开风格、菜单菜单位置、菜单字体、菜单背景以及边框颜色等合理设计。菜单级数最好控制在3级以内，展开风格一般是纵向展开，菜单位置一般位于界面顶部或是底部，但是也可设计于界面的侧边。菜单背景应该和界面整体风格相适应，边框颜色也需要和界面整体配色相符合。对于不同级别的菜单，还需在字体、颜色和大小上体现出一定区别。endprint

在设计表格时，对标题字体、大小、颜色和位置都需要精确控制。此外，对于表格行，需要控制行高、背景颜色以及每页的显示行数。还需对单元格间距、数据单位位置、表格主体内容提及页数表述等进行控制。

此外，在人机交互界面设计中，还需对按钮、文本框、下拉框、单选框等多个方面加强设计控制，确保设计满足基本原则，能够符合用户的实际需求。

三人机交互界面设计的完善

（一）以人为本

以人为本，展开说来就是人机交互界面设计应该以用户的实际需求作为设计准则，围绕用户的根本需求设计人机交互界面，如此才能提升用户对人机交互界面设计的满意度。因此，在设计人机交互界面之初，就应该对用户群体进行全面调研，切实了解用户的需求，以及其对当前同类产品的评价。然后，可以对用户群体进行特征提取，对用户的普遍需求、心理特征、行为活动、个体差异等全面进行分析，再将其融入到人机交互界面设计当中。比如，如果人机交互界面的产品是面向儿童群体，那么就需要充分考量儿童的特点。儿童思维简单、活泼好动，因此界面设计就应该简洁明了、色彩鲜亮，在保证儿童能够快速操作的同时充满兴趣。再比如，若是手机的人机交互界面，其面向的用户数量庞大、特点各异，这是若是要充分考量所有用户的特点就显得不切实际了。因此，这就需要对产品进行定位，划分出具体的用户人群，然后在对其进行设计调研。不仅如此，在设计的过程中还需将用户引入其中，让用户参与设计活动，在人机交互界面中体现出用户意志，如此才能设计出符合用户群体的人机互动界面相关产品。

（二）情感因素

人机交互界面并不是单纯的操作界面，其应该在设计中融入情感元素，使其体现出生命力，情感因素可以从交互界面的构成元素上得到体现。在设计的过程中，需要设计者对用户情感客观审视，并通过颜色、字体、排版等设计体现出这些情感因素。只有人机交互界面充满了情感因素，才能使用户对产品产生兴趣，从而真正深入了解并认同一款产品。对于一款产品而言，不论是手机还是平板电脑，用户在使用之前都需要下载一些必要的软件。在设计交互界面时，不仅设计一个美观协调的下载界面，还需设计人性化的引导界面，通过引导帮助用户完成新产品的配置和软件下载。不仅如此，还可以加入一些交互界面，在用户下载新软件的时候能够进行一些其他的事项。在界面的按钮设计上，还可以融入企业的标示，让用户能够感受到企业设计这一款产品时的心意。比如，以微软推出的surface 3为例，其在人机交互界面的设计上就体现出了情感因素，简洁美观的交互界面，以灰色调配以surface字样的界面背景，不仅给用户一种沉稳大气的体验感受，更彰显出微软自身的企业文化。

（三）操作设计

操作是人机交互界面所必须考虑的问题，不论界面设计多么美观协调，若是操作性不好，就会导致用户的使用感受大打折扣。因此，在人机交互界面的设计过程中，必须注重操作设计，不仅要确保操作的便捷高效，还需符合用户的使用习惯。比如，在手机的设计中，对于音量键的设计就应该符合大众的使用习惯。大部分人都是右手持机，习惯音量键在手机右侧上方位置，或者是左侧上方位置，这样就能够直接用大拇指或是食指调控音量。再比如在滑屏设计上，大部分用户的使用习惯是向左或是向右滑动屏幕，因此若是设计成向上或是向下滑动屏幕，势必会导致用户操作体验不佳。所以，在实际设计应该尽量避免这种设计出现，确保操作设计符合用户习惯，以及能够方便地进行操作。此外，在操作设计上还需加强安全设计，即对用户的误操作进行安全保护，避免一些意外操作导致产品出现问题。

结束语

人机交互软件界面设计第4篇

传统的教学方式是教师在课堂上讲解设计过程, 学生在课下通过练习题进行训练。教师很少给学生讨论和提问的机会, 缩减了学生自主思考的时间[1]。由于课下作业由学生手工完成, 单纯的数学计算很多, 计算过程烦琐, 效率低下, 学生不能抓住主要问题进行练习, 而且出现错误后不想修改, 因此, 学生对设计过程的练习少, 效果差, 知识点难以掌握。这种情况下学生很难发挥出自己的主动性, 不能很好地激发个人的学习兴趣。

如果应用计算机辅助教学, 充分发挥计算机的优势, 学生可以根据自己的学习基础、学习兴趣选择需要的内容, 可以选择适合自己水平的练习, 作为学习的主体参与全过程。以往有些辅助教学的软件, 只要输入原始参数不必查阅任何图表就可输出准确的设计结果。这种方式不能锻炼学生的设计能力。实现学生与计算机交互, 学生在学习过程中可以和计算机一起研究要学习的内容, 通过计算机实现与同学和教师之间的讨论和咨询[2]。为学生提供了一个交互式的学习环境, 激发学生的积极性和参与性, 增强学习效果[3]。而基于Web设计的课件, 能充分发挥多媒体、网络技术的教学资源优势, 使学生根据需要选择学习的切入点, 或循序渐进, 或跳跃前进, 不受时空限制, 通过与计算机之间的交互活动达到教学目的, 提高学生自主学习的兴趣和主动性, 从而提高教学质量[4]。

开发人机交互式V带传动设计辅助教学软件的目的是充分利用计算机多媒体技术模拟V带传动设计过程, 由计算机完成烦琐的数学计算, 而由人工进行判断、参数选择, 使学生可以在一个交互式环境下自主学习V带传动设计部分的内容, 激发学生的积极性和参与性, 加深对设计过程的认识和理解, 提高学习兴趣, 增强学习效果。

1 软件功能的分析与设计

V带传动设计的过程主要包括计算和参数选择两个部分, 其中的数学计算比较烦琐, 该步骤完全可以由计算机自动完成, 而设计过程中的参数选择是体现设计人员设计能力的主要方面, 不同人员的选择结果必定存在差异, 这个步骤不宜由计算机完成, 否则得到一样的结果, 不能体现设计人员的水平。如小带轮基准直径的选择, 在大于最小值的有效范围内, 不同人员会有不同的选择, 对最终设计结果也会有不同的影响, 这也是工程设计的一个特点。此环节应该由设计人员自主选择, 输入计算机, 再进行下一步设计, 如果参数选择不当, 需要返回重新选择。软件的另一个特殊功能则是对选择的参数或计算结果提示允许范围, 并说明结果大小对传动性能有何影响, 如果不在允许范围内, 则应返回重新设计, 如带速、带的根数等。因此, 学生在设计过程中会对相应的知识加深理解。

软件的界面和框架采用Frontpage2000开发, 典型的Word界面设计, 综合提供了网页制作和网站建立、管理等多项功能, 并支持“所见即所得”的操作方式, 用户无需学习HTML, Java, JavaScript等建立网站的相关语言, 也可以设计出包括文字、图像、声音等多种元素且精彩的网页。另外, Frontpage2000中还预制了50余种主题, 便于设计者创立页面风格一致的站点。设计中, 首先将整个系统的框架和各个子页面设计出来, 加入大量超链接使各个页面能相互浏览, 制作链接目录, 做到链接整齐化、可视化、简洁化。使浏览界面既拥有庞大的信息含量又不失简洁明了, 方便浏览。

V带传动设计辅助教学软件具有一个核心, 它完成设计中的数学计算功能 , 这个功能由Frontpage2000中ActiveX控件和VBScript脚本语言来实现。ActiveX控件可以在辅助计算过程中实现获取参数、触发运算、显示结果等功能, 它配合VBScript脚本语言在后台进行运算, 可以完成设计过程的计算功能。

2 V带传动设计辅助教学软件主要内容

V带传动设计步骤根据文献[5]完成, 具体操作界面如下:

(1) 确定计算功率, 选择V带型号、小带轮基准直径, 验算带速, 界面如图1所示。

(2) 计算大带轮转速, 选择基准直径, 初定中心距, 计算相应带长, 界面如图2所示。

(3) 选取带的基准长度, 计算实际中心距, 验算小带轮上的包角, 界面如图3所示。

(4) 确定带的根数, 确定单根带的初拉力, 计算压轴力, 界面如图4所示。

(5) 总结、显示上述设计过程得到的主要参数, 应用VBScript中自动赋值实现, 并可存入文件, 供比较设计结果使用, 界面如图5所示。

在操作界面中, 点击超链接, 即可出现文献[5] 中的相关参考图表, 从中选取参数, 在操作界面输入。当所用参数再次出现时, 本系统可以用自动赋值功能将前面算出或者输入过的数值赋给当前参数。其中, 工况系数以下拉列表的形式输入, 使用VBScript脚本语言中的“ComboBox1.AddItem”语句实现。

计算带速后, 提示带速允许范围, 如果计算带速超出允许范围, 则需更改前面选择的小带轮基准直径数值, 使带速满足要求。为保证工作能力, 应使小带轮包角大于许用值。设计中应用VBScript中的If语句实现对包角的判定。若包角过小, 可加大中心距或增设张紧轮。对于V带根数, 如果不是整数, 须取整;带的根数要在允许范围之内, 否则返回重新计算。

3 结束语

利用Frontpage2000开发了V带传动设计的计算机辅助教学软件, 将参数选择与设计计算过程有机地结合在一起, 使学习者可以在一个人机交互的环境下自主学习, 对设计过程中参数选择的能力进行强化训练, 而且本软件采用Web形式, 可以使更多的机械设计学习者应用此项辅助学习功能。学生一段时间的使用表明, 在做V带传动设计练习题时, 使用该软件能够大大简化设计过程, 使学生摆脱烦琐的数学计算, 将主要精力用于选择设计参数的能力的培养, 练习过程不再枯燥乏味, 学生的积极性和参与性大大提高, 能够完成多次设计过程练习, 明显增强了设计训练的效果, 加深了对理论、概念和方法的认识和理解, 实现了对学生学习成果的检测。

摘要：V带传动设计是机械设计课程教学的一个重要部分, 为了使学生更好地掌握设计内容, 利用Frontpage2000开发了人机交互式辅助教学软件。设计过程中的参数选择由人工完成, 输入计算机, 数学计算由计算机自动完成。在做V带传动设计练习题时, 使用该软件能够简化设计过程, 使学生摆脱烦琐的数学计算, 多做设计练习, 集中精力锻炼选择设计参数的能力, 可显著提高设计训练效率。

关键词：V带传动设计,人机交互,计算机辅助教学,教学软件

参考文献

[1]何秀娟.多媒体教学与传统课堂教学的实践对比与思考[J].实验技术与管理, 2005, 22 (12) :94-96.

[2]霍银磊.双主体交互式教学模式在包装机械教学中的应用实践[J].中国科技博览, 2010 (28) :122.

[3]马春生.交互式教学在机械制图课件开发中的应用[J].机械管理开发, 2010, 25 (3) :130-131, 133.

[4]陈展荣.基于Web的校园网CAI课件的设计与实现[J].暨南大学学报:自然科学版, 2003, 24 (3) :51-55.

人机交互软件界面设计第5篇

摘要：

分析在智能人机交互产品中，服务设计所解决的问题和相关设计因素。阐述了服务关联者、服务所依托的产品、服务过程和服务环境四个因素对智能人机交互产品服务设计的影响。探讨了通过用户研究、绘制流程图、设计服务接触点和系统原型界面四个步骤去完成智能人机交互产品服务设计的思路。指出了智能人机交互产品服务设计的表现途径是交互界面设计。

关键词：

智能人机交互服务设计用户服务接触点

引言

随着人机交互技术在多通道、多媒体的智能人机交互方面取得了丰硕的研究成果，越来越多的智能交互产品出现在人们的生活中。未来，智能家居、智能交通、智能办公室是必然的趋势。智能化人机交互产品已经开始改变人们的行为方式和生活方式，随之出现了新的人机关系。而智能化人机交互产品的发展不仅依赖于人机交互技术领域，更依赖于服务设计。理清智能交互产品的服务设计思路，能为产品的开发提供捷径。

服务设计可分为实体产品的服务设计和非物质性服务设计。智能交互产品的服务设计从总体讲属于实体产品的服务设计，但是同时也包含非物质服务设计的部分。

一、智能人机交互产品中服务设计所解决的问题

服务设计是一个系统的解决方案，包括服务模式、商业模式、产品平台和交互界面的一体化设计。服务设计可以通过一系列的环节，帮助人完成某项任务。在这些环节中会涉及到某些智能交互产品。对于智能交互产品，服务设计所解决的问题就是在产品的全部使用过程中，为用户的各种需要提供明确、周到的操作引导和结果反馈。并按照服务提供的流程，解决用户在使用前、使用中和使用后遇到的各种困难。从而，在操作效率、认知、情感等方面满足人们的要求，提高智能交互产品的易用性、满意度和用户体验。

二、智能人机交互产品服务设计的相关因素

服务设计涉及到与服务提供过程相关的一系列因素。这些因素有些以物质形式存在，另一些以非物质形式存在。如图1所示，服务设计的相关因素包括服务关联者、服务所依托的产品、服务过程和提供服务的环境。

1.服务关联者

提供服务的人、接受服务的人以及在服务过程中所涉及到的其他人员都可称为服务关联者。服务中所涉及的其他人员，指与服务接受者共同处在服务环境中，能感知到服务过程，并受到服务过程影响的人。例如，人们在公共场所使用提款机、购票机、查询机等交互产品时，这些设施附近的非使用人员能够通过听觉、视觉等感觉器官感受到服务过程，并受到服务过程的影响，因此也包含在服务关联者范围内，是服务设计需要考虑的因素。

服务关联者的年龄、性别、知识水平、经验、行为习惯、认知能力等基本信息会影响服务的效率和结果。这些因素对服务设计的交互模式、操作难易程度、信息反馈通道等有直接的决定作用。如老年人，尤其老年女性，使用交互产品的经验较少，反应能力下降，在使用自动售票机、医院化验单自动打印机等公共交互产品时，易发生错误，并由此会产生一些不良情绪。因此，在服务设计展开之前，要先完成对服务关联者尤其是服务接受者的用户研究，针对用户的特点提供符合他们能力的服务设计方案。

2.服务所依托的产品

服务需要通过一定的载体来实现，对于通过人机交互产品提供的服务，产品本身就是服务的载体，人们通过与产品的接触来接受服务，因此，产品中的硬件设备及交互软件平台是服务提供的主要途径。产品本身的交互模式、交互界面的设计是服务设计考虑的重要因素。此外，产品造型所体现出的亲和、友好的感觉，乃至于产生趣味、象征等联想，从心理方面给服务的接受者提供了积极的情绪和情感体验。

实现一项系统服务可能需要多个智能人机交互产品，他们存在着使用的先后顺序关系或并行选择关系，因此在构思每一个产品的服务设计时不能孤立地考虑其中一个产品，而需要将服务系统中涉及的各个产品构成一个系统，在交互方式、流程等方面做系统设计，以提高服务的实现效率，和易用的用户体验。如智能家居服务系统，电话控制、定时控制、集中控制等不同系统可能会涉及到多个智能交互产品，如果每个产品各有一套独立的交互方式，会降服务实现的效率，并且对使用的正确率产生一定的阻碍。必须统一考虑，进行系统设计。

3.服务过程

服务是一个系统性的工程，它通过服务过程将与服务相关的人和物连接起来，服务过程中的任何环节都可以影响服务的效率和效果，因此，在服务设计中需要研究和分析服务过程，设计合理的服务环节，优化服务内容，使服务实现高效和自然。

4.服务环境

智能人机交互产品的服务环境，包含产品与人所处的物理环境，如不同的场所，私密的或公共的。同时，也包含产品上所提供的虚拟环境。服务环境对服务关联者的情绪、情感、认知水平、体验效果等有显著的影响。因此，在对智能交互产品进行服务设计时，需要综合考虑服务环境因素。

三、智能人机交互产品服务设计的展开

概括地说，智能人机交互产品服务设计的展开是一个从研究到具体设计的过程。如图2所示，它包括了用户研究、绘制服务流程图、设计服务接触点和设计系统原型界面四个环节。

1.用户研究

对于智能人机交互产品的服务设计，用户研究是指对服务关联者的研究。其中服务的接受者是用户研究的主要对象，而服务提供者和其他关联人员是用户研究的次要对象。用户研究的目的是了解和掌握特定产品的使用人群的功能需要、使用动机、认知和行为习惯、安全性要求、个性化要求等。

用户研究需要选择适当的方法，并进行数据统计和分析。用户研究的第一个步骤要完成用户调研，采取问卷法、访谈法、实验法等多种方法获得相关数据，并做单相关、复相关和偏相关等相关性分析，发现对使用效率和用户体验影响最大的因素。用户研究涉及到个性因素、心理因素、生活方式因素、环境因素等，内容复杂。

2.绘制服务流程图

服务是涉及到多环节、多参与者、多对象的系统过程，整体过程纷繁复杂，服务流程是将服务过程中涉及到的人、物、环境等联系起来的线索。在进行服务设计之前，必须理清服务的流程，将每个环节涉及到的人、物、环境以及他们之间的互动关系进行详细分析。在以智能产品交互产品为设计主体的服务设计研究中，则要将产品所能提供的服务流程进行分解，指出流程中每个环节完成的任务。

3.设计服务接触点

在现实生活中，智能交互产品提供的服务往往是整体服务系统中的一个环节，因此，针对于智能交互产品的服务设计相对于整体服务系统设计更为简单，尤其是其接触点，仅涉及人与产品进行交互的软件或硬件界面。但是智能交互产品提供的服务作为整体服务中的一部分，又需要考虑产品服务与其他服务的连接关系。在接触点设计中要综合考虑对其他服务环节的承接和引导。

在智能交互产品的服务接触点设计时，要从服务前、服务中和服务后三个阶段考虑，分析每个阶段的不同服务内容，画出服务流程图。根据流程图，设定产品与人的最优交互方式来提供最有效的服务接触点。将服务接触点作为产品交互界面设计的节点，从用户体验的角度出发，应用多通道设计的理念，简化认知难度，给予接受服务者充分的信息引导和愉悦的心理体验。

从产品的动态服务角度看，智能交互产品为人提供的服务不仅在其使用过程中，产品的购买、学习使用、维护、废弃等也属于服务设计的范畴。给予用户愉悦的使用体验也同样包含了这些环节。所以在服务接触点的设计中，要将非使用环节的交互加以考虑。

4.设计系统原型界面

智能人机交互产品提供的服务主要通过产品界面的设计来实现。在完成了用户研究之后，根据用户研究得到的结论对智能人机交互产品进行设计。界面设计的主要内容是信息架构和交互流程及方式的设计。首先，按照功能需求和服务流程，进行交互流程界面设计，绘制交互流程界面草图。并对流程图进行优化测试，使流程达到最简便、高效和自然的效果。

结语

智能人机交互产品的服务设计实质上仍然是以实现服务为目的的产品设计，它主要通过交互界面的设计来实现。而交互界面的设计又是以服务流程、服务接触点、用户研究为设计依据。因此，要完成智人机能交互产品的服务设计必须要做好充分的前期研究工作，根据具体的产品做出服务流程规划、设计完善的服务接触点。同时在系统原型界面设计时结合设计美学、设计心理学等理论的相关原则，考虑人们的认知特点和行为习惯，设计出美观、高效的原型界面。

人机交互软件界面设计第6篇

人机交互技术 (Human-Computer Interaction Techniques, 简称HCI) 是一门新兴学科, 指通过计算机输入、输出设备, 以有效的方式实现人与计算机对话的技术。简单地说, “交互”就是指人与设备、系统、网站等的直接或间接的通信过程。“人机交互”是计算机科学和认知心理学两大学科交叉与结合的产物, 同时吸收了语言学、人机工程学和社会学等学科的研究成果, 经过多年的发展, 已经成为一门以研究用户与计算机关系为特征的主流学科之一[1,2]。一个友好、美观的界面会给人带来舒适地视觉享受, 拉近人与电脑的距离。如今, “人机交互与用户界面”已成为计算机应用的主要障碍, 人机界面设计已经被列为计算机发展技术的重要内容之一。因此, 如何使《人机交互与界面设计》这门课程更好的为学生所掌握, 重点是要培养学生的应用能力, 改变纯理论的教学方法从而达到使学生可以灵活做到学以致用, 如今这已经成为我们进行课程教学改革探索的首要任务。

《人机交互与界面设计》这门课程目前在陕西开设的并不多, 主要集中在理工科院校, 例如西北工业大学、西北大学、西安电子科技大学等高校。由于软件工程专业在高等农林院校开设较晚, 因此目前开设“人机交互”课程的较少。此外, 关于“人机交互”这方面的教材也比较少。早期的“人机交互与界面设计”一般归属于软件工程的某一章节, 如清华大学钱乐秋编著的软件工程第九章“人机界面设计”[3];张海藩编著的《软件工程》[4], “人机界面设计”属于第六章详细设计部分。然而, “人机交互”的应用领域十分广泛, 发展前景非常广阔。人机界面交互的学习适合于软件或网站的设计人员, 尤其是用户界面的设计人员、可用性测试的专业人员、软件或网站公司的市场开发人员。在当前形势下, 掌握人机交互技术的工程师已成为企业的急需人才, 然而对于这门即将开设的新课程目前还存在一些问题。

二、存在问题

《人机交互与界面设计》课程是软件工程系即将开设的专业必修课, 目前该课程建设存在如下问题。

1. 开设学期晚, 学生兴趣不浓。

《人机交互与界面设计》课程属于软件工程专业的必修课, 是在《程序语言设计》、《软件工程》、《Web技术及应用》、《数据库技术》、《面向对象系统分析与设计》等课程基础之上开设的一门专业课, 旨在提高学生设计软件产品的可交互性, 提供一个友好的人机界面。因此这门课程开设的学期较晚, 一般都会选择开设在第三学年第二学期或者第四学年第一学期。在这两个学期, 学生都在忙于找工作或者考研, 因此学生的学习兴趣不够浓厚;另一方面, 学生在掌握了计算机基础、软件工程基础之后, 已经能够进行一般的程序设计、软件开发, 在没有学习这门课程的重要性之前, 不会特别重视这门课程, 因此学生的学习兴趣也不高。

2. 教材选取难度大。

目前关于“人机交互与界面设计”方面的教材比较少, 且侧重点有所不同。例如, 《用户界面设计:有效的人机交互策略》、《人机交互技术———原理与应用》、《人机界面设计:实践篇》、《人机界面设计》、《人机界面设计与应用》等有它们各自的侧重点和特色, 有的注重理论知识的讲解, 有的侧重交互设计, 有的侧重界面设计, 所以需要根据教学的实际情况和需求选取合适的主教材以及辅助教材。

3. 课程教学设计方面有待进一步提高。

由于《人机交互与界面设计》是一门新开课程, 所以需要对课程进行合理定位, 需要完善教学方法, 组织教学内容、教学方法, 建立课程组织结构, 对教学过程、实习实验、综合训练等环节进行更加翔实的设计。另外, 需要建立完善的课程资源, 参考传统教学仅可以完成这门课程相应的教学课件、教案、讲义的建设, 建立一套适合人机交互技术使用的软件及相关配套的教学资源才能够更好地满足课程教学和学生学习的需要。

4. 考核与评价方式单一, 缺乏整体全面的考核体系。

《人机界面设计》是一门实践性很强的课程, 因此仅仅依靠传统的考核方式达不到检验学生是否掌握知识的目的, 需要通过学习更为先进的考核方式、建立多元化的考核方式来考查学生对这门课程的掌握程度。

三、教学探索

1. 增强学生的学习兴趣。“兴趣是最好的老师”, 只有学生对学习的内容感兴趣, 才会产生强烈的求知欲望, 自动地调动全部感官, 积极主动地参与教与学的全过程, 这是获取知识、发展能力的重要途径之一。《人机交互与界面设计》是一门理论性与实践性相结合的课程, 枯燥的理论知识不能够引起学生的兴趣, 只有将理论应用于实践, 指导学生将“人机交互与界面设计”的设计原则用于进行多种软件产品的综合开发、运用, 才能有效地激发学生的学习兴趣。首先需要让学生意识到对于一个软件产品来说, 一个用户友好界面的重要意义。比如以某一界面设计有缺陷的知名软件为例, 鼓励学生通过使用这一软件, 指出软件设计中界面不友好的部分, 比如按钮放置位置不合适、菜单项不全、重点内容体现不完整等问题, 进而进行局部改进。其次在进行软件产品界面设计时, 应该遵循由易渐难的原则, 一开始可以让学生进行功能简单的界面设计, 进而进行复杂功能的界面设计。另外, 课件制作的质量也是吸引学生的一个方式, 由于多媒体的广泛应用, 新软件层出不穷, 而目前教师采取的课件并未能融合多种媒体, 往往只是依靠文字和图片来进行讲述, 如果能适当将音频、视频、动画融入到课件中去, 必然能够激发学生的想象力, 增强学生的学习兴趣, 调动学生学习的积极性与主动性, 从而提高教学质量。

2. 建立完善的教学方法, 建立交互式多媒体教学软件, 完善教学过程的知识结构、框架、教学内容设计、教学方法设计、教学过程设施和教学结果评价等体系, 建立基于交互式的多媒体教学软件, 建立配套的教学资源, 以此来提供高质量的教学效果和教学水平。交互式设计策略可以创设新奇情境, 引发学习兴趣, 能为学生自主学习搭建良好的教学环境, 充实教学内容, 拓展学生视野, 培养学生自主学习的能力。为了提高教学效果, 建立交互式多媒体教学软件, 拟建设功能较强的网络教学辅助系统, 包括课程网站、作业管理系统及交互答疑系统三个模块, 这样可以实现师生互动的网上交流。课程网站上提供了教学大纲、电子教案、多媒体课件、习题解答、演示动画、电子参考书、教材官方网站资源、教学录像、实习指导、自学资源、应用案例等丰富的教学资料, 作业管理系统可以提供实习内容的网上提交功能、教师批阅功能, 同时能设置截止日期, 可以督促学生尽快完成实验, 既方便了学生提交实验报告, 又方便了教师批改实验报告, 同时还有利于优秀实验报告的积累。交互答疑系统为学生提供了一个答疑平台, 为学生解答了“人机交互”学习和使用中的各类问题。

3. 探索全面合理的考核方式。传统考核采取笔试考核的方法, 是对知识、专业技术水平和文字运用能力的一种书面考试形式。笔试可以有效地考查学生对理论知识, 包括基本知识、专业知识、综合分析能力和文字表达能力等素质及能力的掌握差异程度。笔试考核也是计算机专业早期普遍采取的一种考核方式。然而由于计算机专业实践性强的特点, 仅仅依靠笔试达不到检验学生能力的目的, 因此上机考试的考核方式逐渐被采纳, 一般上机考试模式比较单一, 比较适合程序设计、等级考试等科目。也有一些计算机专业课程会采取“笔试+机试”的考核方式。针对《人机交互与界面设计》单纯依靠笔试或者机试也不能达到全面考查学生的目的。“人机交互”的目的是使人与物之间信息交换方式更科学、更合理、更为人性化, 界面设计的目的是为了使设计的产品更加实用、易用、好用, 因此针对《人机交互与界面设计》这门课程的考核方式应采取结合项目来进行, 此外还要考虑结合我们农林院校的特色, 通过实际项目应用使学生达到学以致用的目的。采用实际项目来锻炼学生对人机交互设计的理解, 提高他们的动手实践能力, 设计界面友好的应用系统, 使考核具有实践意义。

四、结论

本文从《人机交互与界面设计》这门新开课程中存在的教材选取、缺乏教学资源、缺乏合理完善的考核方式等问题出发, 为了更好的进行“人机交互”课程的讲解, 分别从激发学生学习兴趣、教学体系完善、教学方法改革、考核方式等方面进行了探索。

摘要：“人机交互”是一门新兴学科, 目前已经发展成为计算机科学与技术的重要内容之一。本文分析了《人机交互与界面设计》这门新开课程中存在的问题, 分别从激发学生学习兴趣、课程教学建设、教学环境设置以及考核方法等方面进行了教学探索。

关键词：人机交互,界面设计,教学环境

参考文献

[1]骆斌, 冯桂焕.人机交互软件工程视角[M].北京:机械工业出版社, 2012.

[2]吴秀玲.浅析多媒体人机交互技术[J].中国现代教育装备, 2008.

[3]钱乐秋, 赵文耘, 牛军钰.软件工程[M].北京:清华大学出版社, 2007.

基于FPGA人机交互系统设计第7篇

关键词：FPGA,图像处理,人机交互,计算机控制,SOPC

引言

“体感”控制技术是一种以操作者的肢体动作控制主机的技术, 由于其具备较强的人机互动性而被广泛运用于娱乐产品中, 其中又以“体感游戏”为其典型代表。其中以微软公司最新推出的Kinect套件为典型代表。它利用两个摄像头实时捕捉操作者三维的肢体动作, 通过操作者的肢体动作控制微软公司的Xbox360游戏主机。本控制终端设计受启发于Kinect理念。与Kinect不同的是, 此终端是通过捕捉操作者身上某个特征点的二维运动来识别操作者的肢体动作, 实现PC鼠标的移动、点击、特定键盘按键的输入等简单控制。

本设计使用友晶公司的“DE2”开发板作为主硬件平台, 采用了如图1所示的SOPC结构。图中虚线框内的模块为Verilog语言编写的片上功能模块, 使用专用的AVALON-MM总线与NIOS II软核接口;虚线外为无法在片内实现的外围电路模块。整个特征点坐标的提取均由图像处理模块独立完成, 并在NIOS II软核CPU的协调下, 与PS/2模块共同组成一个用于选择参考点的简单的用户接口。CPU从图像处理模块中读取当前帧的特征点坐标, 并根据连续几帧图像中特征点的位置变动情况通过USB通信接口电路以鼠标、键盘的形式将指令发送给PC。

1 片上功能模块设计

1.1 图像处理模块

图像处理模块是整个系统最重要的一个功能模块, 它的任务是从摄像头中读取图像数据、进行图像的预处理、完成每个像素点特征值的计算、根据用户预先设置的参考点筛选出符合要求的像素点、并计算出这些符合要求的像素点的平均坐标值。

如图2所示, 虚线框内为使用Verilog HDL语言编写的片上功能模块, 虚线框外的为片外的外围器件。其中, 摄像头接口模块、液晶屏接口模块、显存接口模块及AVALON-MM总线接口模块均用于产生特定的读写时序, 以实现各自负责的接口。整个模块的处理流程如图3所示, 摄像头的数据由摄像头接口模块读入后, 先由图像还原模块进行预处理, 将读入的Bayer格式数据还原为便于处理的RGB格式。还原后的图像数据流被分成两路, 一路通过显存接口模块保存在SDRAM显存中由液晶屏显示, 这一路数据还需要改变某些位置的像素值, 方便用户操作;另一路数据流则原封不动地被送往特征点处理模块, 筛选出符合要求的像素点, 计算出这些点的平均坐标作为特征点坐标。在一帧图像处理结束后通过AVALON-MM总线向NIOS II软核提出中断请求, 让CPU来读取处理结果。

1.2 图像还原, 特征点坐标提取

摄像头输出的是Bayer格式的图像数据[4,6], 摄像头根据当前发送的像素点的横纵坐标奇偶情况, 发送像素点的某个分量的像素值。若想把数据流还原为便于处理的RGB格式, 则需要先将摄像头的数据缓存起来, 并根据待求点周围的几个坐标的数据来求出该点的其他分量。

由于特征点一般都是某个色斑、色块、因此组成该色块的所有像素点的平均坐标即可视为特征点坐标。数据流流经特征点运算单元后形成特征值数据流。特征值数据流通过一个数据比较单元与用户预设的参考点的特征值进行对比, 以此得出一组满足条件的坐标值。接收完一帧图像后, 再计算出平均坐标值。

2 软件设计

本终端的软件设计主要分为二部分:NIOS II软处理器核部分, USB接口电路的单片机部分

2.1 NIOS II软处理器的软件设计

由于大部分的操作均已由片上模块完成, 只在完成时发起相应的IRQ。因此NIOS II处理器的软件设计较为简单。

2.2 NIOS II软处理器部分程序整体结构

程序流程图如图4所示, CPU在主循环中一直检测数据的变化。若有新的数据输入就进行相应的处理, 处理结束后继续等待新数据的输入。特征点运动的判定特征点运动判定流程图CPU首先判定当前特征点坐标是否有效 (图像处理模块若检测不到特征点会输出0xffff) ;若特征点坐标有效, CPU根据特征点在相邻帧中的位移量求出特征点的运动角度, 并以FIFO的形式保存在内存中;将保存的运动角度数据与预设角度数据逐个对比, 选择控制命令, 输出至PC。

由于PC屏幕一般采用1024*768左右的分辨率, 与摄像头的1280*1024分辨率比较接近, 因此可直接以特征点的位移作为鼠标的位移输出PC, 即特征点在摄像头中移动1个像素点的距离, 鼠标指针也在PC屏幕上移动1个像素点的距离。鼠标一般需要在屏幕的某个特定的位置实现点击, 点击时鼠标不能做大范围的移动。因此在处理鼠标按键时, 主要利用了特征点被遮蔽的情况。即根据特征点出现、消失的时间点来完成鼠标按键的判定。

2.3 USB接口电路的单片机软件设计

这一部分的软件设计主要用于实现USB鼠标、键盘的模拟。利用标准的USB鼠标、键盘通信协议完成与PC的握手, 并产生特定的时序与NIOS II系统接口。

3 统软硬件调试

终端运行过程

终端上电后即可进行特征点的提取处理。为了能使特征点能在画面中更明显, 在这里特意将摄像头的曝光度和对比度调低, 因此液晶屏中的画面会显得比较暗。

系统运行后如如图13所示, PC屏幕中的鼠标与液晶屏中的蓝色十字线一起随特征点运动。系统定义了“Page Up”、“Page Down”还有其它几个控制键, 也可以通过手势实现PC机上Powerpoint播放。

4 结语

它实现了能通过识别操作者的肢体运动来实现对PC的简单控制这一设计目标。由于本终端具备实时处理的能力, 因此采样率主要受摄像头速率的影响。摄像头的帧率是15fps, 系统在每一帧数据处理结束后将特征点的位移作为鼠标位移输出给PC, 因此鼠标移动采样率为每秒15次。并且能够准确实现PPT的移动 (上下, 左右) , 本终端还存在以下不足: (1) 易受环境光影响, 定位不够精确; (2) 采样率较低。

参考文献

[1]楼然苗.51系列单片机设计实例[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2006

[2]郭兵.SOC技术原理应用[M].北京:清华大学出版社, 2006

[3]葛亚明.零基础学FPGA-基于Altera FPGA器件&Verilog HDL语言[M].北京:机械工业出版社, 2010

[4]李渊渊, 孟伟.一种用硬件实现的Bayer格式图像恢复算法[J].中国光学与应用光学, 2009

[5]Stuart Sutherland.Verilog HDL Quick Reference Guide[M].USA:Sutherland HDL Inc, 2007

基于DSP的人机交互系统设计第8篇

随着计算机技术的快速发展, 人机之间的交互方式越来越多元化, 从传统的键盘、鼠标, 到触摸时代。但是, 这些人机交互方式对于一些身体有障碍的人士, 或者在人机之间具有障碍的场合都显得力不从心, 而基于语音识别的交互方式以其操作方便且人性化的优势, 得到了广泛的应用。本文设计了一种基于DSP的人机交互系统, 该系统外围电路少, 成本较低, 语音识别正确率较高。

2 系统硬件设计

人机交互系统主要由主控单元、语音采集、输入/输出单元等组成。系统选用TI公司的TMS320VC5509 DSP (简称为5509 DSP) 作为语音数据处理的核心;选择TLV320AIC23B (简称为AIC23) 作为音频芯片, 来实现语音数据的采集与控制输出。系统硬件结构如图1所示:

5509 DSP与AIC23之间有两种接口:控制接口和数字音频接口。前者用于设置CODEC芯片的工作参数;后者用于传输音频数据。

AIC23的控制接口有两种工作方式:SPI和IIC, 由引脚MODE来决定。当MODE为低电平时, CODEC选择IIC工作方式, 相反选择SPI工作方式。由于5509 DSP内部集成了IIC总线, 因此, 使用IIC方式来控制CODEC比较方便。5509 DSP作为IIC总线的主设备, AIC23作为从设备。5509 DSP通过设置其内部的控制寄存器对AIC23进行各种控制操作, 例如设置采样率、左右输入声道的音量等。

A I C 2 3的数字音频接口用于传输A/D和D/A数据, 可配置成DSP模式, 可以方便地与DSP的串口MCBSP相连接进行通信。

5509 DSP与AIC23的I/O电压兼容, 使得它们可以无缝连接, 其接口原理如图2所示。

3 语音识别算法

系统实现人机交互的主要条件就是语音识别。通常, 语音识别主要由预处理、特征提取、语音模板库及模式识别几部分组成, 其原理如图3所示。

3.1 预处理

预处理阶段主要包括预加重、加窗与分帧等操作。

(1) 预加重。

为了使语音信号的频谱变得平坦, 所以我们需要提升高频部分的频率, 这就是语音信号的预加重。常见的做法是利用一阶高通滤波器实现预加重, 其表达式为:

其中, a为预加重系数, 一般为0.9375。

(2) 分帧与加窗。

由于语音信号是非平稳信号, 我们通常采取一个有限长的窗序列, 并利用其滑动来实现对原始语音信号的分帧, 以获取短时平稳信号。假设原始语音信号为s (n) , 窗函数为w (n) , 则加窗过程可以表示为:s～ (n) =s (n) *w (n)

语音信号处理中常用的窗函数有矩形窗和汉明窗。其中, 汉明窗的主瓣更宽, 旁瓣更低, 具有更平滑的低通特性, 能较好地反映短时语音信号率的特性。故本系统采用汉明窗函数进行计算, 其表达式为:

3.2 端点检测

一般在预处理后都需要进行端点检测。端点检测是指从一段语音信号中检测出说话的起始点和终止点, 剔除非语音段数据, 以降低特征提取的计算量, 提高准确度。

系统采用语音信号的短时能量和短时过零率来实现端点检测。假设一段语音经过分帧处理后第n帧信号为fn (m) , 则短时能量和短时过零率的定义分别如下:

短时能量:

短时过零率:

3.3 特征提取

特征提取是是语音识别的关键步骤, 它是为了去除语音信号中所包含的冗余信息而提取的用以表示语音信号的一系列参数。特征参数的选择对语音识别的效果至关重要。常用的特征参数有线性预测参数 (LPC) 、线性预测倒谱系数 (LPCC) 和美尔倒谱系数 (MFCC) 。由于MFCC参数具有较好的抗干扰能力, 本系统中的特征均为MFCC, 其提取过程如图4所示。

3.4 HMM的训练与识别

训练即通过说话者多次重复语音, 将所获取的语音特征参数按照一定规则对其加以聚类, 形成待识别语音的模板库。识别过程与训练过程类似, 先对待识别的语音信号提取特征参数, 然后根据一定的准则计算其与训练所形成的模板库之间的相似度来判断输入语音的语意信息。

本系统基于HMM实现语音识别, HMM是一种能很好地描述语音信号的时变性和平稳性的统计模型, 被广泛地应用于语音信号处理的各个领域。一个HMM模型由若干个状态组成, 随着时间的变化, 各个状态之间可以发生转移。每个观测值对不同的状态都有相应的输出概率。HMM结构如图5所示。

图中, q1, q2...qr表示状态序列;π是初始状态概率的集合;A为状态转移概率的集合 (矩阵) ;B表示输出观测值概率集合;O1, O2...Or表示观测序列, 则HMM参数可以表示为:λ= (π, A, B) , 参数估计的流程图如图6所示。

4 结语

本文研究了基于HMM的语音识别技术, 选用MFCC作为语音特征参数, 采用Baum-Welch算法训练得到语音模型参数。据此设计了一种基于DSP的人机交互系统, 利用语音实现了人机交互功能, 克服了鼠标、键盘等受限的缺点。该系统成本低、语音识别率较高, 具有一定的实用价值。

参考文献

[1]王璟珣, 滕召胜, 高云鹏, 王一, 李聪聪.嵌入式盲人手机语音识别与控制系统设计[J].计算机测量与控制, 2009, 17 (10) .

[2]吕钊.噪声环境下的语音识别算法研究[D].安徽:安徽大学计算机应用技术, 2011.

基于混合现实的人机交互系统设计第9篇

1 系统方案

本系统以EC5-1719CLDNA嵌入之星为硬件平台,结合使用迷你投影系统及镭射控制系统,在用户输入体验上采用独特的LRMT镭射增强反射非确定表面的Multi-touch技术,取代了传统的鼠标和触摸屏部件,在不需要任何标准配件的辅助下,在任何环境下,轻松实现家庭娱乐办公的人机交互(图1)。软件交互系统采用JAVA语言实现,保证了整个软件系统的可移植性,同时独特的软件架构设计,保证了功能的扩展性,在已完成的功能中,可以实现图片浏览、记事办公、多用户参与、家居设计和多界面模式等功能。在未来版本中,将完成用户与用户间文件传输及共享等功能。

2 功能与指标

现实中,人们通常使用办公桌进行书写、编辑、演算和绘图的工作。要想用计算机系统替代人们对于这些工作内容的传统办公模式,除了要在软件系统上实现这些办公功能以及提供良好的用户界面外(表1),更应该考虑保留人们在水平桌面上办公、讨论的习惯,而不是构建一个垂直显示的液晶屏幕或投影幕布来进行交互,想想人们围绕在一张办公桌上探讨问题,那是多么高效而又惬意的一件事!

2.1 非确定表面的Multi-touch技术

为了实现用户通过双手及任意笔对虚拟对象的交互操作,特别设计了用户输入技术。2006年Siggraph的Emerging Technology单元上展出的Multi Touch技术记忆犹新。目前现有的Multi-touch技术都是基于物理硬件触摸装置实现,例如,LucidTouch技术,多点输入触摸屏-FTIR-受抑全内反射(Frustrated Total Internal Reflection)技术等,但这些技术都需要借助一个的固定物理触摸装置,携带及安装不便。

创新特色技术—称之为LRMT镭射增强反射(Laser Reflection Multi-touch)的非确定表面的Multi-touch技术,即用户可以在现实中任意的表面上进行多点触摸(如桌面、地面、墙面等),触摸范围可以任意调节。

2.2 用户体验交互的界面

交互引擎:负责对虚拟对象的建立、显示、特效渲染,用户输入反馈到可视区域,保证用户所见即可操作,所点即所要。完成用户所有的交互反馈操作及处理。同时引擎对交互的虚拟对象进行多线程的优化。

软件功能:(1)照片的浏览,照片放大、缩小、旋转、折叠(可以在背面留下一些信息,可以是手写体也可以是打印体);(2)A4纸及便筏条,任意书写,通过虚拟键盘可以录入标准字体等,纸的反面有功能菜单,可以实现清除、销毁等操作;(3)虚拟键盘;(4)地图浏览;(5)碎纸插槽。

2.3 软件部分功能介绍

纸和便签功能(图2):用户可以如同真实的感觉实用纸张一样,可以用笔也可以用手来进行书写、折叠、旋转、缩放等功能。

照片以及平面材料的浏览(图3):用户可以像真实的纸质材料那样处理它们,可以散开或合拢,放大缩小等,甚至折叠照片在反面记录信息等。

板书书写功能(图4):用笔在投射虚拟界面中进行书写,让任何物体表面上都能进行书写。

2.4 硬件架构(Hardware Architecture)

如图5所示,硬件上特别选用基于OLED技术的Toshiba产的DLP迷你投影仪,设备尺寸很小,大概只有一个巴掌大小,携带方便,亮度达到了400流明,也是本项目的首选。LRMT技术则需要依赖于镭射控制系统、镭射模组以及CMOS摄像头,镭射控制系统是由核心是AVR单片机控制,同时通过RS232与上位机通讯,并连接镭射模组进行镭射信号发送。

3 实现原理

3.1 LRMT镭射增强反射(Laser Reflection Multi-touch)技术原理

LRMT是一整套多点虚拟触摸的方案,由镭射控制、镭射发射装置、图像捕捉识别系统3个部分组成。

3.1.1 镭射系统

镭射模组发射出一字线650nm光谱的红色激光(图6),光线平面水平与触摸表面。镭射模组发射的激光具有一定角度,采用120°的镭射镜头。镭射模组摆放位置到具体探测表面的计算方式有:设L为探测表面的最大宽度,一般根据投影系统投射出的屏幕宽度来定,即L=Lp,Lp为投射区域最大宽度。镭射摆放位置距离投射区域的距离为D=L/2·tg(FanAngle/2)(见图7)

镭射系统控制是由AVR MEGA8535单片机+镭射专用控制芯片EG-NMLCd组成,控制镭射发射器。同时通过RS232接口和Intel嵌入之星通讯。

3.1.2 图像捕捉及识别

鉴于嵌入式之星强大的处理能力,CMOS摄像头捕捉的图交给嵌入之星处理。图8中显示了整个图像识别的流程,在下面会详细介绍图像识别流程各个过程的技术细节。

3.2 虚拟交互软件UMOT

用户体验是通过LRMT技术方式输入,对交互界面呈现的虚拟对象进行操作,然后实时地将处理过程反馈到用户的眼前,从而达到与真实一致的互动性。交互界面的核心是由一套完整的交互引擎在后台提供各种算法级服务。此引擎提供了完整的虚拟对象的呈现,虚拟对象各种反应处理机制,交互图形表达方式等。引擎的图形渲染采用了GDI+与openGL技术相结合,让虚拟对象的表达更接近与真实。所有的软件功能都是基于引擎提供的API处理函数来实现的。引擎的代码量在2万行左右。此引擎代号为UMOT-ultra mobile office tabletop。

3.2.1 软件架构

为了在嵌入之星上实现技术方案,在软件上我们必须考虑程序以及算法的可行性,是否可以在设备稳定的运行。在整个项目的开展中我们确实遇到了很多困难,并且提出了自己的解决方案。我们充分考虑到Intel双核多线程的处理效能,多虚拟对象的处理都是完全依赖多线程的处理。

由于大部分应用都需要基于软件算法的支持,这里给出了软件的基本架构(见图9),软件分成了两个部分,一个是UMOT client部分,它运行在嵌入之星上中,另一个则是服务器端的软件程序。

3.2.2 引擎类结构的关系

整个UMOT引擎中大概封装了大约有60个Class,其中虚基类和interface class有20个,分别定义了引擎的基本框架及实现接口。其余的类是真正的实现代码部分。

引擎的最底层的图形效果是在DsjoglTabletoppane、DsTabletop和JDestopPane中实现,实现了旋转、放大、缩小、阴影和折叠等渲染效果。在DsEngine的子类中实现了引擎中支持的桌面的各种效果,如四方桌模式、圆桌模式等。DSimage和DsFrame是中实现了对象的界面显示效果,由于系统本身并不支持旋转的窗体等对象,项目中几乎要重写窗体实现效果以及内部的处理消息。

4系统测试

在系统实现过程中,由于整个系统分成镭射增强反射子系统及人机交互软件子系统并行开发,因而在每个模块完成后,都编写了相应的测试程序对其进行测试,各个模块都取得了较好的效果。当所有模块编写完毕后,对两个子系统分别进行了集成测试,子系统都能够完成项目规划所要求的功能。随后,完整地搭建整个系统,并针对各项功能进行了最后的系统的测试,评定整个系统是否满足各个功能性能及指标。测试表格及结果如表2。行测试,各个模块都取得了较好的效果。当所有模块编写完毕后,对两个子系统分别进行了集成测试,子系统都能够完成项目规划所要求的功能。随后,完整地搭建整个系统,并针对各项功能进行了最后的系统的测试,评定整个系统是否满足各个功能性能及指标。测试表格及结果如表2。

5总结

本系统以一种全新的设计理念去诠释人机交互概念,颠覆传统的单人、借助标准输入设备、垂直性的人机交互模式,以一种更适合人们书写、阅读、办公习惯的方式让用户获得高效、亲切的用户体验。系统在识别的准确性、交互的实时性、软件功能的扩展性和界面交互的友好性方面都体现了较高的应用前景。

摘要：本项目主要目标是摒弃传统的人机交互模式,在项目中构思了混合现实的人机交互,即用户可以用现实中真实的物理反应与虚拟环境作结合,以便展现出更有趣的互动功能。符合人们使用习惯,更加注重用户体验。该系统以EC5-1719CLDNA嵌入之星为硬件平台,结合使用迷你投影系统及镭射控制系统,在用户输入体验上采用独特的LRMT镭射增强反射非确定表面的Multi-touch技术,在软件上开发了无纸化办公的交互引擎,并充分利用多线程及硬件平台的强大计算性能。

关键词：混合现实,非确定表面Multi-touch,图像识别,交互引擎

参考文献

[1]SD Scott,KD Grant,RL Mandryk.System Guidelines for Co-located.Collaborative Work on a Tabletop Di splay[A]//Proc.European Conf.Computer-Supported Cooperative Work(ECSCW)[C].2003.

[2]R Kruger,S Carpendale,SD Scott.et al.Roles of Orientation in Tabletop Collaboration:Comprehension,Coordination and Communication[J]Computer Suppo rted Cooperative Work,2004(5-6).

探讨图侦平台软件的交互设计第10篇

图侦平台软件的定义和发展现状

图侦平台软件是辅助公安图像侦查的行业软件。图侦平台软件将公安视频、图像侦查、分析、搜索、比对、研判、布控等各环节所运用的软件工具集成在一个操作平台上，方便民警系统性地展开图像侦查。图侦平台在国内起步时间较晚，发展并不成熟。从初期的参考和模仿国外的相关操作平台，到现在逐步的转向自主研发，但是其设计过程仍然以软件程序员为核心，以操作功能为导向，对于用户体验并没有过多的重视。在信息技术迅猛发展的今天，却仍然很少从用户本身和软件结合实际应用出发去考量产品。如何突破瓶颈，势必成为公安实战操作平台开发所要面对的主要问题。

图侦平台软件的交互设计研究

交互设计本身是一种让产品更加容易使用的技术，必须了解目标用户的使用行为和使用习惯。以人为中心，设置各种有效的交互方式，来解读心理和行为的特点。从用户的角度出发，是深入理解用户的第一步。不同的用户具有不同的知识背景、心理特征、认知特性、综合能力、经验和技巧等等。所以，以程序员的逻辑和设计师的经验为导向的设计，早已无法应对专业性更强的图侦平台软件。

图侦平台软件用户研究

通过对目标用户本身的调查分析，确定了图侦平台软件的目标用户是基层民警，其基本特征是受教育程度在大专及以上，具有计算机操作能力。

通过对目标用户使用软件场景的调查分析，可分为室内和室外两种使用场景：（1）在室内场景中，用户注意力较为集中，操作姿势舒适。用户身处相对封闭的环境，客观因素相对稳定。光线充足，噪音较少，网络连接通畅，设备性能较好，数据存储空间富裕；（2）在室外场景中，用户在操作过程中容易分散注意力，操作姿势容易受影响。用户身处环境不稳定，光线不稳定，网络环境基本处于离线状态，携带移动设备性能相对较低，数据存储空间相对较小。

图侦平台软件交互设计基本准则

1.工具图标的设计

软件界面的信息表达中，需要满足用户在任何使用环境下迅速、准确地找到目标工具。因此在界面布局中，为了更好地满足在室外操作的使用场景，图标之间合理地距离和排列可以有效地提高用户寻找目标工具的效率。操作界面图标的设计应该与各工具的视觉符号关联，从形状、色彩等方面增强图标间的差异性。同时也要与内容形成继承的原则，保持视觉流的顺畅。

2.软件架构扁平化，减少层级

在图侦平台软件框架的深度和广度[4]的选择中，采用广度大，深度小的设计。对于图侦软件而言，深度上采用两个层级的设计，而在广度上增加操作工具的入口。因为广度越大，深度越小，就意味着同一层级中更多的入口，用户更容易理解和掌握整个软件的架构，让用户知道自己所处的位置和第一时间找到目标工具。

3.软件易用性设计

当用户产生目标，打开软件去完成任务。软件必须要在最短时间内帮助用户达成目标，因此在屏幕视觉中心设置导航栏，将主要功能在一级菜单呈现，减少隐藏的层级和特殊的功能，简化操作流程，减少用户在转场过程中的点击次数。使用一些常规的、约定俗成的图标和文字提示，在习惯的位置来帮助用户，同时对界面元素的重复使用，都可以大幅度地减少用户使用软件的学习成本。

4.注重各工具界面操作的逻辑性

用户的眼睛在界面移动遵循一定的逻辑路径。就最普通的视觉习惯而言，人眼阅读是从上到下，从左到右。在设计上遵循用户的使用逻辑，这样可以有效提高效率，完成目标。

5.工具界面的视觉平衡

进入各项工具界面，显示界面的平衡性对于用户操作有重要的影响。在实际侦办案件的过程中，用户处于精神状态高度集中。操作界面的布局会直接影响到用户的心理感受，继而影响工作效率。混乱或者失衡的界面会让用户形成视觉噪声。这些元素让用户对主要行为的注意力转向其他方面，降低工作效率。保持简洁的界面，减少板式间的形式跳跃，去除没有意义的装饰，都是保持视觉高效所要遵循的规则。

6.色彩搭配

图侦平台软件颜色的选择必须考虑到面向的群体和操作环境。交互界面的颜色不宜过多。因为用户的短期记忆只能存储有限信息，所以在一定数量内的颜色种类有利于用户提高搜索效率，建议使用五种以内的颜色变化。

7.软件整体风格与功能结合

在界面设计的过程中，应该慎重地考虑视觉元素的风格。在设计风格的过程时，要充分考虑到控件的基本形状、具体行为和视觉感受。具体风格形式应该服从交互行为，每一个设计元素都以不干扰交互行为作为评判准则。

图侦技术已经越来越成为不可或缺的案件侦办手段。而随着硬件设备的不断更新升级，如何有效地衔接起用户和硬件设备就成为图侦平台软件未来的发展方向。软件设计的切入角度应该从传统的以技术功能为核心，转变成以用户为核心，真正从使用需求和使用习惯上服务于用户。

基于交互的多媒体人机界面设计第11篇

关键词：多媒体,界面设计,屏幕设计

随着现代社会的持续发展, 日常生活中人们对信息的需求已不再满足单纯的“看”与“听”, 对信息的质与量有了更高的要求, 与之相应的, 信息的表现形式也越来越丰富多彩。如何评价一种信息介质的质量优劣?良好的多媒体交互界面就是其中一个重要因素。

1 多媒体简述

多媒体是指传递信息的载体, 如数字、文字、声音、图形、图像等, 多媒体技术是上世纪90年代发展起来的, 通过计算机进行综合处理和控制, 能支持完成一系列交互式操作的信息技术[1]。良好的多媒体作品一般都能够完整的表达作品所需要呈现的主题, 能够达到单一媒体所不能表示的优良效果。

那么多媒体的特点又是什么呢?一个典型的多媒体作品, 它可以是文本、图形、图像、声音、视频的两种或任何几种的有规律的组合, 多媒体作品的最大特点就是交互性。

什么是多媒体的交互性呢?简单来说, 交互就是通过用户与计算机软件的互动, 从而达到改变某些音频或视频素材的特征, 交互就是用户参与到多媒体中来。所以说, 交互性是多媒体作品的一个主要特征[2]。

2 多媒体人机界面设计原则

界面设计原则指的是在设计过程中要求遵循的基本要求。人机界面设计原则应该包含界面设计的基本原则、人机界面分析与规范和界面的类型要求等几个方面。界面设计首先应根据使用者的实际情况准确划分并确立基本用户类型。根据不同类型用户, 选择相应的素材及规范。从作品效果角度考虑, 应该要包含以下几个原则:

⑴信息最小化原则。不是信息量越多就越好。如果能够达到相同目的, 那么, 信息量少的方案才是最优。为了减少用户学习、记忆负担, 我们要采用有助于记忆的最小量信息设计方案。

⑵帮助和提示原则。“帮助”功能在绝大多数商品化的软件里都存在并给予关注。一个软件, 用户一开始时不可能对它非常熟悉, 所以, “帮助”功能就起到了一个导航、查询、协助处理问题的功能。要能应对用户的操作命令恰当地做出反应, 从而帮助用户处理问题。所以, 系统应该设计有复原出错现场的能力, 处理工作要有相关提示。

⑶媒介最佳组合原则。完成一项任务, 需要用到各种素材, 遵循各种规范要求, 应尽可能在此基础上, 优中选优, 选择合适素材, 处理好各种媒介间的关系, 从而达到最好效果。

人机界面分析与规范。设计中, 应先进行人机界面分析、用户特征分析和用户目标任务分析, 同时记录用户相关行业的概念、术语, 此项工作可结合多媒体系统分析同时进行, 归类在用户分析报告之中。

界面类型很重要。恰当的界面类型对达到用户的目标有着重要的作用。如何选择用户界面类型呢?首先要从用户的实际情况入手, 根据具体状况, 决定人机对话应提供的支持复杂度及级别, 大致确定几个适当的不同界面类型。其次应根据相应的界面任务及系统所需, 分析交互类别, 同时考虑用户需求与系统整体功能间的矛盾, 最终决定相应界面。

一般的人机界面设计主要有以下几种类型[3]:

⑴问答对话型。主要适用于会话系统、简单用户等外行及初学者。它最大的优点是容易上手;当然, 缺点是功能较简单, 精密度不足。

⑵菜单型。也是一种简单的对话类型, 可以用作访问机制, 主要适用于初学者及经验不足的编程者等等。其优点是易学、易用、易编程;缺点是使用过程中点击数较高, 速度慢, 超出9个被选项后整体搜索时间花销大, 增加了系统运行时间。

⑶图标型。主要适用于初学者, 发展趋势看好。它的优点是容易学习, 容易操作, 独立性强, 编码较简单;缺点是屏幕空间占据圈套, 对于抽象概念的表达能力较差, 需要附加文字说明, 同时对于系统软硬件消耗度较高。

⑷表格型。这是录入数据中使用最广泛的一种界面, 主要用于显示、恢复相应界面, 编辑处理初始界面。其优点是易用, 快速, 易掌握;同时它的缺点也是明显的, 那就是适用范围较窄, 大多应用于数据输入。

⑸语言型。这是界面设计中的高级方法, 它对用户要求较高, 使用对象是会使用复杂命令界面的高级用户, 是可由用户发起和控制的对话。其优点是功能强大、灵活, 屏幕空间使用率高;缺点是由于需要熟悉掌握相关语言代码和语法, 用户要求具备系统功能的一定知识, 因此学习和使用难度较高, 开发工作量较大。

3 交互界面结构与实现

交互界面设计由界面对话设计、数据录入界面设计、屏幕显示设计及控制界面设计等组成, 如下图所示。

界面设计之初, 我们通常把任务设计的结果作为输入, 将之设计成一组功能模块, 在些基础上加上存取模块, 这些模块就组织成了界面结构。存取模块可以是分层的、网状链接的或直接的, 模块的类型主要由相应的任务结构决定, 同时参考设计风格。举例来说, 菜单界面提供了层次结构, 图标界面则是直接存取, 当然也可以是层次的, 而语言型可用网络或直接存取模块。

其次, 则是将上述每一模块分成若干子模块, 每一子模块又被细化为一个个的对话设计, 这就是所谓的界面细化设计。

3.1 界面对话设计

界面对话设计最能体现设计者的风格。良好的风格不仅能显示设计者的水平, 同时也能够精炼、浓缩设计内容, 让使用者在较短的时间内接受适当的内容以完成设计目的。界面对话应以任务顺序为基础, 同时遵循如下原则[4]。

⑴反馈 (Feed back) :能够随时将正在处理的工作告知用户, 特别是在响应时间较长的情况下。

⑵状态 (Status) :通知用户现处于系统的什么位置, 从而避免使用者在错误环境下发出指令。

⑶脱离 (Escape) :要允许用户中止一种操作, 同时能脱离该选择, 以避免用户死锁情况的可能性发生。

⑷默认值 (Default) :这个设计体现了自动控制功能。如果能预知可能的答案, 应尽可能设置为默认值, 从而节省用户工作时间。

⑸简化对话步序:从使用方便角度考虑, 可以尝试使用省略语或相关代码, 从而减少用户击键数。

⑹帮助 (Help) :这是软件设计的规定步骤。从使用者角度出发, 要尽可能给予使用者指导, 提供联机在线帮助。

⑺恢复 (Undo) :从人性化角度出发, 尽可能提供“复原”操作, 以便用户操作出错时, 可以方便返回并重新开始。

一个良好的对话设计, 应尽可能地遵循上述规则。当然, 并不是说所有设计都必须遵守以上所述要求, 有些设计者反其道而行之, 但只要整体效果良好, 达到设计初衷, 那也是可以的。对设计过程中可能出现的各种冲突影响, 应该仔细权衡, 从用户角度出发, 进行综合考量。

3.2 数据录入界面设计

数据录入界面通常会占据用户大部分操作时间, 同时也是多媒体系统中容易出错的一个部分。其模块设计要达到的目的就是:简化用户工作;尽可能减少输入出错率;容忍用户错误。

我们可以考虑在设计时用多种方法达到上述要求。

⑴减轻用户记忆量, 可以采用列表框进行选择。在列表框中罗列常见选项, 并将最常用的选项设置为默认值;使用代码和英文缩写等;让系统能够自动填入用户已输过的词汇等。

⑵让数据录入界面具有可预见性和风格一致性。用户应能预期数据输入相关结果, 并采用与系统环境或软件环境等风格类同的界面进行操作。

⑶具有智能化操作功能, 能够有效地防止用户出错[5]。这是当今软件设计的一个方向。在设计中可遵循统一规范设计, 如:采取确认输入 (即只有用户按下键, 输入结果才被确认) , 明确的移动规范 (如使用TAB键在表中移动) , 明确的撤消, 对删除必须明确再一次确认, 对产生的致命错误必须要警告并退出。对数据录入范围进行输入控制, 不太可信的数据输入, 明确给出建议信息等等。

⑷提供必要的反馈。比如, 使用户能查看以前已输入的内容, 或者提示有效的输入回答等等。

⑸同步用户速度输入并自动格式化。根据用户输入的速度时行自动格式化, 并对输入过程中产生的空格等无效字符进行自动过滤, 等等。

⑹要允许编辑。最理想的情况, 就是在用户输入数据后, 能允许其编辑已录入数据。

数据录入界面应尽可能采用自动输入, 包括字符、图像、声音等以及远程输入。

3.3 控制界面设计

控制模块界面设计, 包含控制会话设计、控制界面菜单设计、相关功能键定制、图标设计、相关窗口设计、相关操作界面设计、命令语言界面设计, 等等, 如上图所示。

控制界面设计中, 要遵循几个默认的设计规范。

⑴结构设计要简单, 操作要方便。一般在控制界面菜单设计中, 不要超过两级子项。如有可能, 给予部分常见功能设计功能键, 以提高用户使用效率。设计时, 最常见的功能操作放在最显眼易见的位置, 等等。

⑵思路要全面, 逻辑要清晰, 不能出现子功能项目内容交叉的情况。避免出现功能交叉、功能缺失及错误的情况。

⑶设计用户等级控制[6]。根据用户等级不同, 给予不同的权限。根据完成任务最小权限原则, 尽可能框定用户权限范围, 尽量控制全权用户数量。

3.4 界面设计评测

系统测评是每一个软件所必须经历的一个步骤, 界面设计评测也是人机界面设计的重要组成部分。事实上, 任何一款软件的开发应该在设计初期或原形期就进行, 边设计边测评, 以便及早发现其中的设计缺陷, 从而避免人力、财力等资源的浪费。

对界面设计的质量评测, 通常采用的衡量标准是判断界面设计结果是否有利于用户完成规定操作;界面操作是否易学易用;界面使用效率高低;界面设计中是否存在问题或可能的隐患。

可以从以下几个方面来考虑[7]。

⑴实用性。评价系统界面在用户完成任务时的作用, 这点可以从用户调查表中得到。

⑵有效性。包括界面错误率、系统任务完成时间、系统设备使用率等。

⑶易学习性。评价软件上手难易情况。使用系统一段时间后, 记录错误率变化情况、完成同一任务时间变化情况、正确调用功能及命令的情况、用户获取信息增加的情况等, 从多方面来衡量。

⑷用户满意度。以用户使用一段时间后, 对系统的满意程度、发现问题的多少、使用兴趣增减等进行衡量评估。

界面设计评测常用可以采取以下几种方法[8]。⑴实验法。设置要验证的假设条件, 确定实验目标, 然后设计可靠的实验方法, 对系统进行随机、重复、大数据测试, 最后对取得的实验结果进行分析、总结。⑵监测法, 即观察用户行为。可以进行直接监测、录像间接监测、系统全面监测等等。真正在评测时, 往往多种方法同时进行, 以取得良好的评测效果。⑶调查法。对界面设计的设计者、用户、测试者、使用环境、目标目的等相关事项进行口头或书面调查, 从而得出结果结论。这种方法可以为评测提供相关重要数据, 且在界面设计的所有阶段均能使用。但应该指出, 该方法获取数据的可靠性有待提高。

4 屏幕设计基本原则

系统最终表现效果均需要在屏幕中呈现, 所以屏幕设计至关重要。从美学的视角来看, 良好的屏幕效果需要考虑图文布局、颜色搭配以及内容等的合理安排, 从而给用户提供一个清爽、有吸引力的良好界面形象。

4.1 布局

屏幕布局因实现目的不同, 所以需要考虑的侧重点也应有所不同。屏幕上各功能区要突出重点, 不能“一碗水端平”。布局时应该考虑以下原则:

⑴平衡。注意屏幕整体布局, 上下左右要平衡, 不能一味地堆挤数据, 因为过分拥挤的显示反而容易让人产生视觉疲劳, 或导致接收错误。

⑵预期。屏幕上所有元素, 诸如窗口、按钮、图标、菜单等的处理应遵循一致化思想, 这样会使对象发生的动作可预期。

⑶经济。在信息量足够的同时, 还要注意表示表达方式的简捷、清晰, 尽可能用最少的数据说明某一个问题。特别是媒体, 在选择时更要注意。

⑷顺序。各组成元素的显示顺序应予以强调。一般我们按需要排列, 通常首先出现的是对话, 而后通过对话把系统各模块功能分段来实现。

⑸规则化。屏幕画面一般应该对称显示, 各组成元素, 如命令、对话等的设计风格应尽量统一、规范。

需要注意的问题:

⑴设计时我们一般按功能将系统的屏幕分成几个固定的区域, 比如标题区、菜单区、工作区、导航区、提示及出错处理区等等。系统用户界面一般应该包含上述相关信息。

⑵屏幕的使用密度要求适当, 数据过多或过少均会给人不良视觉效果。

4.2 文字与用语

文字和用语是最能详细表达设计者思路的媒介, 一般贯穿于整个系统之中, 包括正文、片头、标题、提示信息、对话框、控制命令等等。良好的文字用语能够清晰传达信息, 并给予他人以视觉上的美感。进行文字用语设计时, 也要遵循一定的规范。

⑴简洁性。要避免使用其它专业术语;尽可能采用肯定句、陈述句, 少用或不用否定句;采用主动语态而少用被动语态;进行文字会话时用语礼貌而不过分;遵循心理学原则使用文字用语;不用或少用英文词组缩写;在按钮以及功能键标示中可以使用描述性的动词;关键字输入对话中, 可以采用缩略码;文字较长时, 可以适当压缩或简化以减少字符数。

⑵格式。一个屏幕画面中包含的文字不能太多, 如果必须有大量文字时, 应尽量分组、分页, 同时加以适当变形, 比如把关键词加粗、改变字体等。同一行的文字要求字形、大小统一。标题最好只有5~9个字, 最好不要用标点符号。英文除标语外, 要求尽量采用小写、易识别的字体。

⑶内容。显示信息内容时不仅要求简洁、清楚, 还要尽可能采用用户相对熟悉的简单语句, 避免左右、上下滚屏。如果内容较多, 可以空白分段、换行或以分块, 以便于理解和记忆。每屏幕传达5个信息效果最好, 7个正好符合人们接受程度, 过多则会让人感觉负担太重[9]。

4.3 颜色

颜色的搭配是显示设计的重要组成部分。良好的颜色搭配效果会给人以视觉上的享受, 同时, 对用户的视力保护也会起到一定的作用。合理搭配使用颜色需注意下列几方面:

⑴限制在同一屏幕上同时显示的颜色种类数。同一画面的主颜色尽量不要超过4, 如果认为颜色变化不足, 还可以用相同主色调的不同层次颜色来配合, 增加显示效果。

⑵画面中当前活动对象的颜色要鲜明, 非活动对象则相应较暗淡。各对象元素颜色尽量不同, 整体颜色要和谐。

⑶尽量避免相对立的、不兼容的颜色同屏幕, 如黄与蓝、红与绿, 特殊情况除外。

⑷要遵循一定的潜规则。如果要用某颜色表示特定信息或属性, 一般要使用户懂得这种默认的表示, 比如, 绿色邮政、红十字会等。

上述颜色应用仅是一般的使用指导思想, 某些时候, 我们往往特意用一些相对立的、看上去矛盾的颜色表达、传递某种信息, 这时颜色搭配就不一定遵守前述规则了。因为形式终究是为内容、目的服务的。

5 结语

交互是优秀的多媒体软件开发所必须遵循的规则, 在人机界面设计中基于交互产生了大量的文本、字符及图形图像等媒介。相关屏幕设计、颜色搭配、文字用语等也是人机交互的一些产物, 所以在形式上, 这些元素应围绕人机交互这个目的进行设置。唯其如此, 才能开发出信息表达准确、用户反馈优秀的多媒体软件。

参考文献