Chapter计算机输入输出设备设计中的人因素.pptx

第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素主要内容n第一节 键 盘n第二节 其他输入装置n第三节 计算机输出装置2024/8/11 周日1第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素第一节 键 盘n一、键盘设计的工效参数 n二、键盘布局 2024/8/11 周日2第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素一、键盘设计的工效参数 项 目 最佳值 按键直径1.27 cm 键中心间距1.81 cm 键阻力0.2551.503 N 键深度位移0.130.64 cm 键面倾斜度10度35度或倾斜度可调节2024/8/11 周日3第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素二、键盘布局n(一)标准键盘 n(二)DVORAK键盘n(三)槽式键盘和K键盘n(四)和弦键盘2024/8/11 周日4第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素(一)标准键盘 nQWERTY键盘在1971年被国际标准化组织定为国际标准键盘，其布局是沿用1866年问世的机械打字机键盘的布局 n存在的问题：n（1）只有两个常用的字母a和s在母行(Home Line)，这意味着输入过程中用户手指要经常在键盘上移动较长的距离n（2）在输入过程中只有20的常用字母顺序的连击是由左手和右手交替完成的，这意味着在许多输入情况下，不能左右两手顺序连击字母以提高绩效n（3）左右手之间和各个手指之间的工作负荷不均衡，其情形如下表所示 2024/8/11 周日5第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素英文输入515 960次 有效击键次数在左右手的分布 2024/8/11 周日6第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素(二)DVORAK键盘 2024/8/11 周日7第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素nDVORAK键盘的操作特点：(1)右手的负荷(56)略高于左手(44)(2)有70 的击键可以在母行中完成 (3)有44的常用字母顺序可以由左右手交替完成 n由于其布局合理，DVORAK键盘的输入绩效要明显高于QWERTY键盘，而且错误少，不容易导致疲劳nDVORAK键盘布局已被美国国家标准局承认并作为现行标准键盘的替代键盘2024/8/11 周日8第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素(三)槽式键盘和K键盘n槽式键盘按键布局和QWERTY键盘基本一致，但对整个键盘做了如下三种改进：n(1)QWERTY键盘的第三行按键(ZXCVB行)与整个键盘的角度被改成了90。，这简化了键盘操作时从第二行按键移至第三行按键时手指的移动距离n(2)QWERTY键盘各行按键之间垂直的错位排列改成垂直排列，这简化操作的复杂性，提高操作的绩效和准确性n(3)在键盘内边缘，靠近用户一边设计了一个可支持用户手腕和部分手掌的固定扶手，以减轻用户手的疲劳程度n实验表明，槽式键盘的操作绩效，尤其是在减少用户的疲劳程度上要明显地优于QWERTY键盘 2024/8/11 周日9第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素K键盘2024/8/11 周日10第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素nK键盘分为左右两片，中间以铰链相连，左右手各使用相应的一片nK键盘每片都按一定的角度放置，可以使用户的手腕自然伸直，操作自然、不易疲劳n1972年，克勒默采用错误率、肌肉紧张度和主观评价等多种指标对用户操作标准键盘和K键盘进行了比较研究q实验结果表明，K键盘各项指标都优于标准键盘，而且倾斜44。66。的K键盘更为合适 2024/8/11 周日11第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素(四)和弦键盘 n和弦键盘是以和弦原理为基础设计的键盘n和弦指的是由几个同时产生的纯音组成一个和音的过程n和弦键盘是多键对应一个信息元，即几个键的组合对应一个字母或一个音节n一个由l2个键组成的和弦键盘，可输入26个字母和9个数字n按键上标识的字母或数字可通过一次击该按键输入n两键之间的字母或数字则通过同时击这两个相邻的按键输n四个键之间的字母或数字则通过同时击这四个相邻的按键输入 2024/8/11 周日12第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素n和弦键盘的特点：n(1)可以用双手或用单手操作，如单手操作时，键盘可以在较大的空间范围内移动，而且空出来的另一个手可以同时完成另一项任务n(2)相对较小的体积，便于携带n(3)和弦键盘在单位时间输入的信息量比一键一码的要多，但单位时间输入的单词量则取决于编码的方式n(4)与一键一码键盘相比，和弦键盘学习操作较为容易n(5)和弦键盘的学习操作和标准键盘使用者的操作习惯不冲突2024/8/11 周日13第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素第二节 其他输入装置n计算机使用早期，游标键(Cursor Keys)是定位输入区域和指向特定对象的通用装置n一、鼠标 n二、游标键、追踪球和触摸屏 n三、新型输入装置 n四、语音输入2024/8/11 周日14第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素一、鼠标n鼠标是一种手握式输入装置，由美国斯坦福研究所的恩格尔伯特(Englebert)在1963年发明n根据不同的制造原理，鼠标分成机械式和光电式两种类型 n两种最基本操作：（1）通过在平面上移动鼠标来控制显示屏上的光标位置（2）通过控制鼠标上的按键动作(如单击或双击)以实现特定的操作 2024/8/11 周日15鼠标的几种常见操作方式n指点定位n卡定n按动n释放n拖动n双卡定2024/8/11 周日第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素16第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素n鼠标是一种简便的定位和指向装置n鼠标的运动在方向、距离和速度等各个维度上和光标在显示屏上的运动是完全对应的n鼠标最适合于追踪、指示和选择对象n操作上的不便之处：n（1）鼠标需要放置在键盘以外的地方n（2）用户操作鼠标时，一只手必须离开打字键盘，这对某些需要用键盘的操作，特别是文字编辑一类的工作会带来不便2024/8/11 周日17第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素鼠标和游标键操作绩效的比较 n使用鼠标时，用户的手拿到鼠标的时间较长，控制光标到达视标的时间却较短n如果操作任务需要用户的手在键盘和鼠标之间来回移动的次数较多时，就不宜采用鼠标作为指示或定位装置 2024/8/11 周日18第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素二、游标键、追踪球和触摸屏n(一)游标键n游标键是标准键盘中的一部分，用户通过对上、下、左、右四个游标键的按键操作来控制显示屏上光标的位置 n有字符和行作为参照，游标键特别适合在文本编辑中使用n本身就是标准键盘的一部分，使用游标键不占用桌面上的其他空间n局限性：n（1）游标键无法提供一种斜线或持续的运动n（2）在距离、速度等维度上，用户操作游标的手指运动和光标在屏幕上的运动并不是直接对应的n（3）用户在游标键上按键的次数和时间决定着光标在屏幕上的移动距离2024/8/11 周日19第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素(二)追踪球 n追踪球是一种用手指转动位于固定空窝内的小球来控制显示屏上光标的一种指向装置n用户手指操作小球的方向和速度同显示屏上的光标的方向和速度完全对应，这使追踪球的操作较为简便n有些装在键盘上的追踪球并不需要键盘之外的其他装置，可以少占一些桌面空间n不足之处：n（1）用户操作追踪球的距离和光标在显示屏上的移动距离并不完全对应，这给用户的操作带来不便n（2）追踪球的操作容易使用户的手指疲劳，不适合较长时间的作业。追踪球较适用于追踪作业 2024/8/11 周日20第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素(三)触摸屏 n触摸屏是用户可以直接使用手指来指示或定位显示屏特定对象或区域的指向装置 n用户在触摸屏上所指即所得，操作简便易学，可以在很大程度上减轻用户的操作负担n不足之处：n（1）用户的手指相对较大，不宜用来指示较小的对象n（2）用户手指在显示屏上的移动也会遮挡用户观察显示屏上的其他内容n（3）操作时间较长时，容易引起手臂疲劳 2024/8/11 周日21第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素(四)笔式输入 n用特殊的笔在屏幕上直接书写以输入信息的计算机输入系统，通常使用在小型的笔记本式计算机中 n随着掌上电脑的出现，笔式输入显得越来越重要n这类小型化设备一般不配备标准键盘和鼠标，因此信息的拾取和输入都采用笔写方式实现n笔式输入系统要解决的关键技术是联机手写文字识别技术 2024/8/11 周日22第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素 三、新型输入装置 n(一)三维交互输入方式n(二)非精确性交互方式 2024/8/11 周日23第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素(一)三维交互输入方式n在日常生活中，所有的事件都发生在三维空间，可是几乎所有的计算机界面都发生在二维空间的n随着虚拟现实技术的出现和不断发展，开发了三维交互方式n主要输入装置：q三维定位机构q数据手套q三维的操作杆q鼠标器及追踪球 2024/8/11 周日24第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素三维定位机构n三维定位机构是一种新型的有六个自由度的空间传感器，已应用于许多三维输入装置中n可在相对固定的位置源，得到目标所处的方向和位置 2024/8/11 周日25n数据手套出现在1987年，是装有位置传感器和弯曲度传感器的线织手套n用户戴上这种手套能方便地抓取和操纵计算机生成的三维环境中的对象n由数据手套反馈的信号可表征每个手指的位置，并可分辨握紧拳头、手指张开、食指指点、拇指向上等各种手势指令n装有三维定位机构数据手套可纪录完整的三维位置和方向 第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素数据手套2024/8/11 周日26第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素数据手套的应用n数据衣服：q在数据手套的基础上，出现了可模仿人的身体动作的数据衣服(Data Suit)，它可跟踪人体的68个关节部位n和弦手套：q1999年，罗森伯格等人发明了根据和弦原理制作的可用于文本输入q这种手套将和弦键安装在手套的指尖部位q在虚拟环境中，戴上这种手套的用户可以在任何表面上以一定的和弦编码方式通过指尖按击输入字母 2024/8/11 周日27第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素n三维输入装置使用户的输入和控制更趋于自然n缺点：精度低、响应慢n目前的界面技术并不适合于用来设计三维交互界面，因此，三维交互技术的发展将有利地推动未来界面的开发2024/8/11 周日28第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素(二)非精确性交互方式 n精确性交互技术以其交互的精确性为特征，通常只要采用一种精确性交互技术即可完全达到人一计算机交互的目的 例如，使用键盘输人字母“A”；采用鼠标展开“文件”菜单等n非精确性交互技术以其交互的非精确性为特征，通常需要采用多种交互技术的配合才能完全达到交互目的 例如，采用“凝视(EyeGaze)和按键展开“编辑”菜单 2024/8/11 周日29第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素主要的非精确性交互技术有n以语音识别为基础进行的语音交互方法n利用数据手套、数据服等装置对手和身体的方位、运动进行追踪的姿势交互方法n利用电磁、超声波等方法跟踪头部运动的头部追踪交互方法n以用户的眼睛作为指示装置的凝视交互方法2024/8/11 周日30第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素非精确性交互技术的优越性n（1）合理地分配用户资源，防止了资源竞争，有效地利用了用户的资源 例如，在同一时刻，用户既要用鼠标操作命令，又要用键盘输入文字时，用户手动资源就会发生竞争现象，而采用视觉输入方式，用视觉的输人替代手动输入，就可防止手动资源的竞争n（2）极大程度提高了人-计算机界面信息传递的效率，拓宽了人-计算机通讯的带宽 n（3）在多通道人一计算机交互中，可采用非精确性交互替代不必要的精确性交互，使人一计算机交互更趋于自然、有效 2024/8/11 周日31第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素四、语音输入 n一种自然、简便、理想的输入方式，但是由于技术上的原因，语音输入至今尚未得到广泛使用 n优点：在很大程度上减轻计算机操作中用户的视觉和双手操作的负荷；语音输入快捷、灵活、简便、易学，适合于各种用户的操作 n不足之处：受环境因素的干扰较大 用户较难获得输入反馈，输入的错误也较多 图像等信息无法用语音来输入 2024/8/11 周日32第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素第三节 计算机输出装置n一、视觉显示器 n二、话音合成系统 2024/8/11 周日33第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素一、视觉显示器n影响视觉显示器的信息显示质量的因素：n（1）显示器本身的特点 如显示器的大小、分辨率、显示刷新频率n（2）显示器的照明条件 如照明水平、目标亮度、亮度对比、色彩等n（3）与显示器的工作有关的其他环境因素 如噪声、温度等n（4）字符显示的格式和显示屏信息显示的布局等 2024/8/11 周日34第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素屏幕信息显示的一般要求n(1)全面规划：屏幕信息显示设计在开始阶段就要有一个全面的规划 规划的主要内容：屏幕的整体布局 菜单或命令行、显示区、标题等的位置 彩色的配置n(2)一致性：屏幕设计的风格、布局等各种显示的要素在同一个系统中要求保持一致 方便初学者的学习 利于熟练用户提高操作的绩效2024/8/11 周日35第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素n(3)可读性 显示的语句应简短明确 所用词汇应是用户熟悉，并符合语言规范 可大小写合用；每屏正文行数不能过多，应保持在1216行 每行字符数不应过多，如小于40个字符，字号可适当大些 各类相关信息如提示、出错信息等，应分组显示 重要的信息可采用闪烁、反显、颜色等突显方式显示 显示信息的式样应采用用户熟悉的方式 2024/8/11 周日36第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素颜色在屏幕显示中的应用 2024/8/11 周日37第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素二、话音合成系统 n 话音合成系统是利用语音作为信息载体的输出装置 n优点：当用户视觉负荷过重，或者当用户来回走动，无法从视觉显示屏获得信息的情况下，使用话音合成系统可以有效地降低用户的操作负荷和提高操作绩效 2024/8/11 周日38第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素n局限性：n(1)人类语言是非常复杂的，即使是同一内容，仅仅由于不同的语调，就可能表达不同的意义，反映不同的情感，因此，实现一个完善的话音合成系统有相当的难度n(2)由于使用话音合成系统容易受到环境因素的干扰，因此话音输出的可靠性较差n(3)话音输出是瞬时的，因此在使用过程中有可能增加用户的短时记忆的负荷n(4)话音输出的效率较低，据估计，通常说话的语速是每分钟200300个字词，而一般的阅读速度却可以达到每分钟 l000个字词 2024/8/11 周日39第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素n话音合成的质量主要体现在合成语言的可懂度nMerVa等l987年系统地研究了语速、语言背景和话音的重复次数对合成语言可懂度的影响n实验结果表明：n(1)180字分的语速要优于150字分、210字分和240字分的语速n(2)与没有提供语言背景的实验条件相比，提供语言背景可以降低50的错误率n(3)与无重复次数的实验条件相比，两次或三次重复话音可降低60的错误率2024/8/11 周日40END.2024/8/11 周日第十一章 计算机输入输出设备设计中的人因素41