浅谈人机界面设计.doc

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1、 4浅谈人机界面设计摘要：近年来，随着计算机硬件的快速发展，新一代的计算机用户，在应用软件的可操作性以及软件操作的舒适性等方面对应用软件提出了更高的要求，除期望所用的软件拥有强大的功能外，更期望应用软件能尽可能的为他们提供一个轻松、愉快、感觉良好的操作环境。因而人机界面质量已经变的相当重要，则人机界面设计也逐渐盛行和受人们欢迎。基于使界面做到“想用户之所想，急用户之所急”，本文对人机界面定义、人机界面设计的定义、人机交互的风格、人机界面设计存在的方法论、人机界面的历史、现状和未来、人机界面设计遵循的原则、人机界面设计中常见的设计问题、人机界面设计的过程、人机界面设计的评价、对人机界面设计的展望

2、等进行了综合全面的阐述。关键字：人机界面，人机交互，风格，原则，方法论，评价1 引言当打开某一个网站或者拿到一个软件产品时，不论从整体框架结构设计、综合布局、色彩搭配、图文效果、视觉效果等各个方面都给人们留下深刻的印象，可以说简直是心动，而且整个界面看上去特别舒服惬意，使人不自觉的阅读，不，而应该是欣赏每一个部分、每一个细节，使人能从心理上、思想上不自觉的 “深陷其中”。而又打开另外一个与其功能差不多甚至在功能上与前一个相比还很全面的网站或者拿到另外一个类似的软件产品时，如果第一印象就不好，那么心情上也就不愿去多看一眼，其实是从心理上就已经厌倦了，要是再勉强自己去“欣赏”那简直是非常的困难了。

3、例如如果有两款手机，性能差不多，而第一款比第二款要美观很多那么您将选择哪一款呢？当然是美观的那一款了。为什么会出现这样的反差呢？这些反差又是怎样造成的呢？等等会有一系列问题困扰人们。经过本人的考察和印证原来真正的原因是人机界面设计。您想了解关于人机界面设计的有关的问题吗？您想解决上面的问题吗？那还等什么呢，请您继续往下阅读所有的问题就迎刃而解了。 2 人机界面设计的概述当今时代的种种迹象使人们不得不意识到这一时代的特殊性，而且每一个现代人的思想和生活方式都摆脱不掉高科技不断的冲击和影响。人们每天的日常生活中越来越多的时间是与电子机器及非物质类数据（计算机、家用电器、手机、网络等等）打交道，这些

4、新生事物成为人们生活中不可缺少的一份子。试想一下如果某天所有的网络都被拆除了，人们也许不知道该如何继续工作，很多人将无事可做；所有的手机都没有了信号，人们或许不知道该如何与家人和朋友联络，可能到那时全世界将不再拥有秩序。于是，随着这些高科技产品在人们生活和工作中的地位越来越重要的同时，也使人与物之间的交流媒介人机界面经历着革命性的变化。那么什么是人机界面呢？下面给予解释。2.1 人机界面的定义界面是产品或系统与用户之间的桥梁。它是用户使用产品所要达到目的的手段，也是产品向用户展现产品自身功能和体现满足用户相关需求的途经。界面是两种或多种信息源面对面交汇之处，是传递和交换信息的媒介和平台。则人机

5、界面就是人与计算机之间进行通信的媒介和平台。而好的人机界面美观易懂、操作简单且具有引导功能，使用户感觉愉快、增强兴趣，从而提高使用效率。 人机界面也是计算机学科中最年青的分支学科之一。它是计算机科学和认知心理学两大科学相结合的产物，它涉及当前许多热门的计算机技术，如人工智能、自然语言处理、多媒体系统等等，同时也是吸收了语言学、人机工程学和社会学的研究成果，是一门交叉性、边缘性、综合性的学科。而随着计算机应用领域的不断扩大，广大的软件研制人员和计算机用户更加迫切地需要符合“简单、自然、友好、一致”原则的人机界面。事实上，几乎所有优秀的系统设计和成功的软件产品都必定涉及到友好的人机界面，所以人机界

6、面正作为一支年轻的计算机科学的分支才以飞快的速度向前发展。2.2 人机界面设计了解完人机界面的定义以后您也许会问，那怎样来设计人机界面呢？这就是所说的人机界面设计。人机界面设计可理解为广义的人机界面设计和狭义的人机界面设计。狭义的人机界面是计算机系统中的人机界面，又称用户界面，狭义的人机界面设计就是对该狭义的人机界面的一种动态的设计过程。狭义的人机界面是计算机科学与心理学、图形艺术、认知科学和人机工程学的交叉研究领域，是人与计算机之间传递和交换信息的媒介，是计算机系统向用户提供的综合操作环境。下面是关于狭义的人机界面图：图1 狭义的人机界面从广义的人机界面角度来讲，它主要是研究人与机关系的合理

7、性。而广义的人机界面设计就是对该广义人机界面的一种动态的设计过程。人机界面中的“人”是指作为工作主体的人，包括操作人员、决策人员等等。人的生理特征、心理特征以及人的适应能力都是重要的研究方向。人机界面中的“机”是指人所控制的一切对象的总称，包括人操作和使用的一切产品和工程系统。设计满足人的要求、符合人的特点的“机”， 是人机界面设计探讨的重要问题。下面给出了广义下的人机界面图：图2 宏观的人机界面不论狭义的人机界面设计还是广义的人机界面设计，设计者都应该 “以人为中心”的理念贯穿到设计的过程中去，只有这样的人机界面设计才越来越受到用户的欢迎。下面主要是关于狭义的人机界面设计的讲解和认识。2.3

8、 人机设计界面有的人也许会遇到人机设计界面这个词，心想是不是与人机界面设计是一会事呢？如果不是，那两者之间又有什么样的联系和区别呢？下面来解决您的烦恼。人机设计界面最终的是呈现给我们的是界面，是一个静态的界面而已。而界面的说法以往常见的是在人机工程学中。“人机界面”是指人机之间相互施加影响的区域，凡参与人机信息交流的一切领域都属于人机界面，或者说是人们通过各种方面综合而达到感觉（视觉、触觉、听觉等等）和情感等多方面满足用户在人机交互过程中一层界面。反映着人与物之间的关系。而人机界面设计是对人机界面的设计过程，是一个动态的过程。人机界面设计的过程中要以人的尺度（应有作为自然人的尺度，还应有作为社

9、会人的尺度）为出发点，从人的文化、审美观、价值观等多方面考虑，最终设计成能够被从生理上、心理上、环境上等接受的界面。人机设计界面是人机界面设计的最终的过程，两者不能混为一谈，两者既有区别又有一定的联系。最终通过人机界面设计来完成“想用户之所想，急用户之所急”的人机界面。3 人机交互3.1 人机交互及其特点和人机交互中的三要素人机交互在人机界面设计中占有重要的一方面，先了解一下人机交互的定义。人机交互是研究人、计算机以及它们之间相互影响的技术。人机交互是人与计算机系统之间的通信，它是人与计算机系统之间进行各种符号和动作的双向信息交换。这里的“交互”定义为一种通信，即信息交换，而且是一种双向的信息

10、交换，即可有人向计算机输入信息，又可有计算机向使用者反馈信息。这种信息交换的形式可以采用多种方式出现，例如键盘上的击键，鼠标的移动，显示屏上的符号和图形等，也可以用声音、姿势或身体的动作等。人机交互有两个显著的特点：(1)信息反馈：人能够及时地把信息传递给对象，对象能把信息及时反馈给人，并且人能够根据反馈的信息做出判断。(2)人的参与性和主动性：人是交互过程中的参与者，具有接受、判断、决策和操作的权利，同时也是主动的，而不是被动地接受信息。人机交互过程中也需要一定的要素来支持，通过归纳和总结大体上要需要以下三种要素：(1)人的要素在人机交互过程中人是必不可缺少的，也就是不能缺少使用者。人的要素

11、这方面主要是用户操作模型，与用户的各种特征，喜好等有关。任务将用户和计算机的各种行为有机的结合起来。(2)交互设备人机交互过程中交互设备也是不能缺少的，例如，图形、图像输入输出设备，声音、姿势、触觉设备，三维交互设备等，而且这些交互设备也在不断的完善中，使得在交互过程中达到最佳的状态和效果。(3)交互软件交互软件是交互计算机的核心。三个要素是相辅相成的，缺一不可的，只有三种要素的要求都达到一定的标准，最终才能真正的做到良好、友善的人机交互。3.2 人机交互的风格上面的讲到了人机交互的特点和要素，那人机交互的风格又有哪些呢? 现在计算机系统的人机界面应该具有以下几种风格：(1)所见即所得在图形系

12、统中一般能做到，即在屏幕上所见到的设计结果和用硬拷贝所得的输出结果是一致的。用文字处理的软件常常做不到这一点。例如为了使某些字符是粗体或不同大小必须在这些字符前放上特殊的符号。在屏幕上看不到字体的不同，只能看到字符前的一些特殊标记，只有在最后打印出的结果才能反映出字符的不同。(2)直接操作直接操作是对对象、特性及关系等操作时用户可得到一种直观及形象的表示，以说明这个操作是正确地被执行了。例如在Windows中用光标拖动文件名从一个目录下拖动到另一个目录以表示拷贝或移动。(3)菜单通过借助于菜单，可以更加简单方便有效的来操作计算机的一些功能。(4)图形符号驱动图形符号驱动的目的是要用户不需要专门

13、学习及其记忆便可借助于菜单选择来运行系统。要做到这一点最主要的是要设计好图形符号，使它一看便知道它代表什么操作。在Microsoft Word 中输入数学公式的Equation模块的图形符号是一个很好的例子。它充分利用数学符号的特点使用户一看便知道它想代表的操作。但大部分软件中的图形符号常常看不明白它代表的操作。幸亏目前对图形符号又产生了新的技术，当光标在图形符号上停留数秒钟后，在该图形符号的下方会出现一段对这图形符号的文字说明以解除用户的困惑。4 人机界面设计的存在以及人机界面设计存在的方法论意义4.1 人机界面设计的存在 人机界面是不是只要满足人们说需求的功能要求就行了呢？是不是有必要花费

14、大量的时间和精力去对人机界面进行专门的设计呢？这就是所说的人机界面设计的存在性。那用户与界面又是什么关系呢下图能充分说明两者之间的关系：图3 用户和界面的关系设计是人工物的内部环境(人工物自身的物质和组织)和外部环境(人工物的工作或使用环境)的接合，所以设计是把握人工物内部环境与外部环境接合的学科，这种接合是围绕人来进行的。“人”是设计界面的一个方面，是认识的主体和设计服务的对象；而作为对象的“物”则是设计界面的另一个方面，它是包含着对象实体、环境及信息的综合体，就如我们看见一件产品、一栋建筑，它带给人的不仅有使用的功能、材料的质地，也包含着对传统思考、文化理喻、科学观念等方面的认识。所以分析

15、“物”也就分析了设计界面存在的多样性。 为了便于认识和分析设计界面，可将设计界面分类以下几个部分为：(1)功能性设计界面功能性设计界面接受物的功能信息，操纵与控制物，同时也包括与生产的接口，即材料运用、科学技术的应用等等。这一界面反映着设计与人造物的协调作用。其优点为易于操作。(2)情感性设计界面情感性设计界面表示为物要传递感受给人，取得与人的感情共鸣。这种感受的信息传达存在着确定性与不确定性的统一。情感把握在于深入目标对象的使用者的感情，而不是个人的情感抒发。设计师投入热情，而不投入感情，避免个人的任何主观臆断与个性的自由发挥。这界面反映着设计与人的关系。其优点为感觉突出。(3)环境性设计界

16、面环境性设计界面即外部环境因素对人的信息传递。任何一件或一个产品或平面视觉传达作品或室内外环境作品都不能脱离环境而存在，环境的物理条件与精神氛围是不可缺少的界面因素。其优点为易于理解。上面论述中给出了三种设计界面以及它们的优点，则三种界面与人机界面之间的关系又是怎样的呢？下图给出了形象的表示：图4 3种界面与人机界面的关系应该说，设计界面是以功能性界面为基础，以环境性界面为前提，以情感性界面为重心而构成的，它们之间形成有机和系统的联系。可以清楚的了解到光是满足用户的功能性设计界面越来越不能完全满足人们对人机界面设计要求的不断的提高，因而专门的人机界面设计是必要的，而且是相当必要的，是软件开发过

17、程中所不可缺少的一个环节。4.2 人机界面设计的方法论既然人机界面设计有其存在的必要性，那么用来产生友好的用户界面，就需要一定的设计方法和技术。方法论就是认识世界和改造世界的根本方法，则人机界面设计的方法论就是对人机界面设计的认识和设计的根本方法。综合各方面的条件，人机界面设计的方法与技术主要有以下几种：(1)经验法：因为对于人机界面设计还是主要依靠设计者的经验，所以经验法就是根据设计者长期以来对人机界面设计以及对未来人机界面潮流敏锐的捕捉一种方法。(2)软件心理学、环境因素设计法。人机界面设计是一项非常复杂的过程，需要其它的学科的支持，因而软件心理学、环境因素设计法就是一个根据用户的心理和所

18、使用的操作环境出发的一种方法。(3)多方参与设计法。前面讲到人机界面的设计还要牵扯到人机工程学、心理学、人的因素学、社会学、语言学等多方面的知识，因而建议有牵扯到这些学科的多方来参与设计。(4)以用户为中心的设计方法 人机界面设计是系统设计过程的一部分，所以必须结合到现代系统开发方法中去。目前的系统开发方法对界面设计问题和用户关注太少或者根本没加注意，以致用户批评仍持续不断。界面设计共同课题是让用户关心和介入，其目的在于促进人在系统开发中的参与和作用。其用户为中心的设计方法应该体现以下几个方面：(a)用户参与设计人机界面设计的目的就是使的设计的界面上的东西更好、更方便、更有效的传达给用户。如果

19、用户能积极的参与到设计过程中去，并进入设计组共同决策，那么就使得设计的界面做到“用户之所想，用户之所需”。(b)以用户为中心设计系统设计必须根据用户的需要来确定，而不能由功能过程需求或硬件限制等来推动。(c)原型设计人机交互特别强调，在设计期间必须注意原型及其细化周期的概念。4.3 人机界面设计的方法论意义从上面的人机界面设计的方法论中可以看出人机界面的设计要突出人在设计中的重要作用，而不能以功能论来评判设计。“功能决定形态”曾是20世纪上半叶的设计格言，但它的提法是片面的。这是因为：(1)功能不是单一的，它包括使用功能、审美功能、社会功能、环境功能等。过分追求单一的功能会导致将许多重要内容(

20、装饰性、民族性、中间性)被排斥掉。而且有些内容并不是“功能”的概念所能包括了的，更何况物质和精神的内容也并不是完全的融洽在一个统一体中，随产品的不同、时期的不同，它们各自的主次地位也随之变化。在现今信息技术高度发展的时代，情感因素越来越成为设计的主要方面。物质意义上的功能在保持其基础地位的情况下，却日益不能代表情感诉求的表述。(2)按“形态服从功能”而设计的产品，对于不熟悉它的使用者来说是难以理解的，产品要为人们所理解，必须要借助公认的信码，即符号系统。(3)满足同一功能的产品形态本来就不是唯一的，像汽车等成熟的产品，年度换型计划等措施成为商品经济中日益不可避免的现象。社会经济发展到一定程度，

21、才能出现设计的专业需求，而这时人们的基本物质需求已能满足，简单地以物质性功能来决定设计是不恰当的。相反，设计界面体现了人物之间交流信息的本质，也是设计艺术的内涵，它包括了设计的方方面面，明确了设计的目标与程序。5 人机界面的历史、现状和未来人们对人机系统关系的认识问题，伴随着人机关系基本观点的变化由来已久。自从计算机诞生半个世纪以来，人机交互技术经历了巨大的变化，经历了人机界面的历史（命令语言用户界面）、现状（图形用户界面、直接操纵用户界面、多媒体用户界面）和未来（多通道用户界面、虚拟现实技术下的用户界面），并且能了解到各个界面下的优缺点，具体的变化如下：(1)命令语言用户界面因为刚开始发明计

22、算机时，由于各方面的限制，因而使得计算机只能识辨机器语言，而对应下的用户界面也是低级语言形式的用户界面。DOS界面就是一个典型的命令语言用户界面，下图就是一种DOS命令语言用户界面，通过书写一定命令，可以操作计算机，下图通过一定的命令可以显示出d盘下的lixianling文件夹下的文件和目录数：D:cd d:lixianlingD:lixianlingdir Volume in drive d is YANGZIYONG Volume Serial Number is 6BE6-DCT5 Directory of d: lixianling 07-18-05 16:22 07-18-05 16

23、:22LIXIANLING32 EXE 2,086,912 10-03-04 10:41LIXIANGLINGEXP CHM 79,684 10-03-04 10:41LIXIANLING EXE 1,394,212 10-03-04 10:41LIXIANLINGEXP EXE 802,819 10-03-04 0:59SN TXT 17,319 02-03-05 16:42LIXIANLINGERR TXT 317 01-01-04 6:36 6 file(s) 4,381,263 bytes 2 dir(s) 2,516,549,632 bytes freeD:lixianling图5

24、命令语言的用户界面真正意义上的人机交互开始于联机终端的出现，此时计算机用户与计算机之间可借助一种双方都能理解的语言进行交互式对话。根据语言的特点可分为：(a)形式语言。这是一种人工语言，特点是简洁、严密、高效，如应用于数学、化学、物理、音乐、舞蹈等各个领域的特殊语言，使得计算机语言不仅是操纵计算机的语言，而且也是处理语言的语言。 (b)自然语言。自然语言是人类在其社会生活中发展出来的用来互相交际的声音符号系统。现已发现数千种不同的自然语言。在计算机运用中的自然语言的理解指的就是使计算机来按照这种语言所表达的意义做出相应的反应的机制，特点是具有多义性、微妙、丰富等等。(c) 类自然语言。这是计算

25、机语言的一种特例。命令语言的典型形式的显著特点是动词后面接一个名词宾语，即“动词+宾语”，二者都可带有限定词或量词。命令语言可以具有非常简单的形式，也可以有非常复杂的语法。命令语言的典型形式的缺点是要求惊人的记忆和大量的训练，并且容易出错，使入门者望而生畏，但其优点是比较灵活和高效，适合于专业人员使用。这种界面对于用户来说，可以是人机界面的历史了，从它的缺点来说，大多数的用户逐渐的把它归为人机界面的过去。(2)图形用户界面图形用户界面是当前用户界面的主流，广泛应用于各档次的台式微机和图形工作站。比较成熟的商品化系统有Apple的Macintosh、IBM的PM、Microsoft的Window

26、s和运行于Unix环境的X-Window、Open Look和OSF/Motif等。当前各类图形用户界面的共同特点是以窗口管理系统为核心，使用键盘和鼠标器作为输入设备。窗口管理系统除了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技术。图形用户界面和人机交互过程极大地依赖视觉和手动控制的参与，因此具有强烈的直接操作特点。上面提到了一些成功的图形用户界面的例子，那就提供一个成功的界面给你们欣赏一下。下图是Windows 2000下的人机界面：图6 Windows 2000下的图形用户界面虽然菜单与图形用户界面并没有必然的联系，但图形用户界面中菜单的表现形式比字符用户界面更为丰富，在

27、菜单项中可以显示不同的字体、图标甚至产生三维效果。菜单界面与命令语言界面相比，用户只需确认而不需回忆系统命令，从而大大降低记忆负荷。但菜单的缺点是灵活性和效率较差，可能不十分适合于专家用户。基于图形用户界面的优点是具有一定的文化和语言独立性，并可提高视觉目标搜索的效率。图形用户界面的主要缺点是需要占用较多的屏幕空间，并且难以表达和支持非空间性的抽象信息的交互。(3)直接操纵用户界面直接操纵用户界面更多地借助物理的、空间的或形象的表示，而不是单纯的文字或数字的表示。视觉的、形象的(艺术的、右脑的、整体的、直觉的)用户界面对于逻辑的、直接性的、面向文本的、左脑的、强迫性的、推理的用户界面是一个挑战

28、。直接操纵用户界面的操纵模式与命令界面相反，基于“宾 语+动词”这样的结构，Windows 95设计者称之为“以文档为中心”。用户最终关心的是他欲控制和操作的对象，他只关心任务语义，而不用过多的为计算机的语义和句法而分心。对于大量物理的、几何空间的以及形象的任务，直接操纵已表现出巨大的优越性，然而在抽象的、复杂的应用中，直接操纵用户界面可能会表现出其局限性。下图是从一个文件夹直接移动到另一个文件夹下的直接操纵用户界面：图7直接操纵用户界面而从用户界面设计者角度看，直接操纵用户界面不具备命令语言界面的某些优点，表现为： (a)设计图形比较困难，需要大量的测试和实验。(b)复杂语义、抽象语义表示比

29、较困难。(c)不容易使用户界面与应用程序分开独立设计。(4)多媒体用户界面多媒体技术被认为是在智能用户界面和自然交互技术取得突破之前的一种过渡技术。在多媒体用户界面出现之前，用户界面已经经过了从文本向图形的过渡，此时用户界面中只有两种媒体：文本和图形(图像)，都是静态的媒体。多媒体技术引入了动画、音频、视频等动态媒体，特别是引入了音频媒体，从而大大丰富了计算机表现信息的形式，拓宽了计算机输出的带宽，提高了用户接受信息的效率。下图就是一个多个播放器同时播放的多媒体用户界面：图8多媒体用户界面多媒体信息在人机交互中的巨大潜力主要来自它能提高人对信息表现形式的选择和控制能力。同时也能提高信息表现形式

30、与人的逻辑和创造能力的结合程度，在顺序、符号信息以及并行、联想信息方面扩展了人的信息处理能力。多媒体信息比单一媒体信息对人具有更大的吸引力，它有利于人对信息的主动探索而不是被动接受；另一重要原因是多媒体所带来的信息冗余性，重复使用别的媒体或并行使用多种媒体可消除人机通信过程中多义性及噪声。多媒体用户界面丰富了信息的表现形式，但基本上限于信息的存储和传输方面，并没有理解媒体信息的含义，这是其不足之处，从而也限制了它的应用场合。多媒体与人工智能技术结合起来而进行的媒体理解和推理的研究将改变这种现状。另一方面，多通道用户界面研究的兴起，将进一步提高计算机的信息识别、理解能力，提高人机交互的效率和用户

31、友好性，将人机交互技术和用户界面设计引向更高境界。(5)多通道用户界面 多媒体用户界面大大丰富了计算机信息的表现形式，使用户可以交替或同时利用多个感觉通道。然而多媒体用户界面的人机交互形式仍迫使用户使用常规的输入设备(键盘，鼠标器和触摸屏)进行输入，即输入仍是单通道的，输入输出表现出极大的不平衡。多媒体用户界面丰富了信息表现形式，发挥了用户感知信息的效率，拓宽了计算机到用户的通信带宽。而用户到计算机的通信带宽却仍停留在图形用户界面阶段的键盘和鼠标器，从而成为当今人机交互技术的瓶颈。80年代后期以来，多通道用户界面成为人机交互技术研究的崭新领域，在国际上受到高度重视。多通道用户界面的研究正是为了

32、消除当前图形用户界面、多媒体用户界面通信带宽不平衡的瓶颈，综合采用视线、语音、手势等新的交互通道、设备和交互技术，使用户利用多个通道以自然、并行、协作的方式进行人机对话，通过整合来自多个通道的精确的和不精确的输入来捕捉用户的交互意图，提高人机交互的自然性和高效性。涉及键盘、鼠标器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，并以具体系统研究为主。多通道用户界面与多媒体用户界面两者共同提高人机交互的自然性和效率。多通道用户界面主要关注人机界面中用户向计算机输入信息以及计算机对用户意图理解的问题，它所要达到的目标可归纳为如下几个方面：(a)交互自然性，使用户尽可能多地利用已有的日常技能

33、与计算机交互，降低认识负荷。(b)交互高效性，使人机通讯信息交换吞吐量更大、形式更丰富，发挥人机彼此不同的认知潜力。(c)吸取已有人机交互技术的成果，与传统的用户界面特别是广泛流行的WIMP/GUI兼容，使老用户、专家用户的知识和技能得以利用，不被淘汰。多通道用户界面还应具有以下几个基本特点：(a)使用多个感觉和效应通道。尽管感觉通道侧重于多媒体信息的接受，而效应通道侧重于交互过程中控制与信息的输入，但两者是密不可分、相互配合的。当仅仅使用一种通道(如语音)不能充分表达用户的意图时，需要其它通道(如手势指点)的信息来辅助，也有时使用辅助通道以增强表达力。需要特别强调的是，交替而独立地使用不同的

34、通道不是真正意义上的多通道技术，反之，必须允许充分地并行、协作的通道配合关系。(b)三维的和直接操纵的。人类大多数活动领域具有三维和直接操纵特点(也许数学的和逻辑的活动例外)，人生活在三维空间，习惯于看、听和操纵三维的客观对象，并希望及时看到这种控制的结果。多通道人机交互的自然性反应了这种本质特点。 (c)允许非精确的交互。人类在日常生活中习惯于并大量使用非精确的信息交流，人类语言本身就具有高度模糊性。允许使用模糊的表达手段可以避免不必要的认识负荷，有利于提高交互活动的自然性和高效性。多通道人机交互技术主张以充分性代替精确性。(d)交互双向性。人的感觉和效应通道通常具有双向性的特点，如视觉可看

35、、可注视，手可控制、可触及等等。多通道用户界面使用户避免生硬的、不自然的、频繁的、耗时的通道切换从而提高自然性和效率。例如视线跟踪系统可促成视觉交互双向性，听觉通道在利用三维听觉定位器来实现交互双向性，这在单通道用户界面是难以想象的。(e)交互的隐含性。有人认为，好的用户界面应当使用户把所有注意力均集中于完成任务而无需为界面分心，即好的用户界面对用户而言应当是不存在界面。追求交互自然性的多通道用户界面并不需要用户显式地说明每个交互成分，反之是在自然的交互过程中隐含地说明。用户的视线自然地落在所感兴趣的对象之上或者用户的手自然地握住被操纵的目标等都是很好的例子。(6)虚拟现实技术虚拟现实又称虚拟

36、环境。虚拟现实系统向用户提供临境和多感觉通道体验，它的三个重要特点：即临境感、交互性、构想性决定了它与以往人机交互技术的不同特点，反映了人机关系的演化过程。在传统的人机系统中，人是操作者，机器只是被动的反应。在一般的计算机系统中，人是用户，人与计算机之间以一种对话方式工作。在虚拟现实中，人是主动参与者，复杂系统中可能有许多参与者共同在以计算机网络系统为基础的虚拟环境中协同工作，虚拟现实系统的应用十分广泛，几乎可用于支持任何人类活动和任何应用领域。下图就是关于虚拟黄河的界面：图9 虚拟现实技术下的界面作为一种新型人机交互形式，虚拟现实技术比以前任何人机交互形式都有希望彻底实现和谐的、“以人为中心

37、”的人机界面。多通道和多媒体技术的许多应用成果可直接被应用于虚拟现实技术，而虚拟现实技术正是一种以集成为主的技术，其人机界面可以分解为多媒体多通道界面。从本质上说，多媒体用户界面技术侧重解决计算机信息表现及输出的自然性和多样性问题，而多通道技术侧重解决计算机信息输入及识别的自然性和多样性问题。另一方面，交互双向性特点同时存在于这两种人机交互技术中，例如三维虚拟声显示技术不仅作为静态的显示，而且其交互性可使用声响效果随用户头和身体的运动而改变；又如视觉通道交互双向性表现在眼睛既用于接受视觉信息，又可通过注视而输入信息，形成所谓的视觉交互。随着人机交互的不断的发展，则也促进了人机交互模型的发展，下

38、面是几个模型的对比：表1 人机交互模型的发展传统人机系统计算机系统虚拟现实系统人操作员用户参与者活动操作对话通信对象机器计算机环境上述人机交互发展的趋势体现了对人的因素的不断重视，使人机交互更接近于自然的形式，使用户能利用日常的自然技能，不须经过特别的努力和学习，认知负荷降低，工作效率提高6 人机界面设计所遵循的一些原则俗话说不论做什么事都需要一定的原则进行约束，而人机界面的设计也不例外。一个优良的人机界面设计，简而言之，就是符合使用者的要求，尽可能的考虑到使用者的各种情况，一个友善便利的使用者界面，不但能增加使用者的方便性，亦可减少使用错误率，使产品发挥最大的功能，最大限度的满足用户的需求。

39、要想设计出这样的人机界面除了依靠设计者的经验外，还需要一定的原则来完善设计的人机界面。6.1 人机界面设计的一般原则人机界面设计的一般原则是全局性的，忽略它们将承担较大的风险。下面阐述一下应该遵守的一般原则：(1)保持一致性。应该为人机界面中的菜单选择、命令输入、数据显示以及众多的其他功能，使用一致的格式。(2)提供有意义的反馈。应向用户提供视觉的和听觉的反馈，以保证在用户和系统之间建立双向通信。(3)在执行有较大破坏性的动作之前要求用户确认。如果用户要删除一个文件，或覆盖一些重要信息，或终止一个程序的运行，应该给出“您是否确实要删除”的信息，以请用户确认他的命令。(4)允许取消绝大数操作。或

40、功能曾经使众多终端用户避免了大量时间浪费。每个交互式系统都应该能方便地取消完成的操作。(5)减少在两次操作之间必须记忆的信息量。不应该期望用户能记住在下一步操作中需使用的一大串数字或标识符。应该减少记忆量。(6)提高对话、移动和思考的效率。应该尽量减少用户击键的次数，设计屏幕布局时应该考虑尽量减少鼠标移动的距离，应该尽量避免出现用户问“这是什么意思？”的情况。(7)允许犯错误。系统应该能保护自己不受严重错误的破坏。(8)按功能对动作分类，并据此设计屏幕布局。下拉菜单的一个主要优点就是能按动作类型组织命令。实际上，设计者应该尽力提高命令和动作组织的“内聚性”。(9)提供对用户工作内容敏感的帮助设

41、施。(10)用简单动词或动词短语作为命令名。过长的命令名难于识别和记忆，也回占用过多的菜单空间。6.2 人机界面设计的信息显示原则如果人机界面显示的信息是不完整的、含糊的或难于理解的，则该应用系统显然不能满足用户的需要。可以用多种不同方式“显示”信息；用文字、图形和声音；按照位置、移动和大小；使用颜色、分辨率和省略。下面是信息显示的原则：(1)示与当前工作内容有关的信息。用户在获得有关系统的特定功能的信息时，不必看到与之无关的数据、菜单和图形。(2)不要用数据淹没用户，应该使用便于用户迅速吸取信息的方式来表示数据。例如，可以用图形或图表来取代庞大的表格。(3)使用一致的标记、标准的缩写和可以预

42、知的颜色。显示的含义应该非常明确，用户无须参照其他信息源就能理解。(4)颜色使用恰当，遵循对比颜色。在浅色背景上使用深色文字，深色背景上使用浅色文字，蓝色文字以白色背景容易识别。表2 颜色匹配及清晰度序号12345678背景色白黑红绿蓝青品红黄前景色蓝白黄黑白蓝黑红黑黄白蓝黄黑白蓝红绿黑红青红蓝黑(5)允许用户保持可视化的语境。如果对显示的图形进行缩放，原始的图像应该一直显示着，以使用户知道当前看到的图像部分在原来图中所处的位置。(6)产生有意义的出错信息。(7)使用大小写、缩进和文本分组以帮助理解。人机界面显示的信息大部分是文字，文字的布局和形式对用户从中提取信息的难易程度有很大的影响。(8

43、)使用窗口分隔不同类型的信息。利用窗口用户能够方便地“保存”多种不同类型的信息。(9)使用“模拟”显示方式表示信息，以使信息更容易被用户提取。例如，显示炼油厂储油罐的压力时，如果简单地使用数字表示压力，则不易引起用户注意。但是，如果用类似温度计的形式来表示压力，用垂直移动和颜色变化来指示危险的压力状况，就容易引起用户的警觉，因为这样作为用户提供了绝对和相对两方面的信息。(10)屏幕也不能太拥挤，高效率地使用显示屏。当使用多窗口时，应该有足够的空间使得每个窗口至少都能显示出一部分。此外，屏幕大小应该选得和应用系统的类型相匹配。表3 视觉注意程度在计算机屏幕上的分布屏幕的分配所占比例左上角40%右

44、上角20%左下角25%右下角15%6.3 人机界面设计中数据输入时遵循的原则用户的大部分时间用在选择命令、键入数据和向系统提供输入。在许多应用系统中，键盘仍然是主要的输入介质，但是，鼠标、数字化仪和语音识别系统正迅速地成为重要的输入手段。下面是关于数据输入的设计原则：(1)用户的输入动作。最重要的是减少击键次数，这可以用下列方法实现：用鼠标从预定义的一组输入中选一个；用“滑动标尺”在给定的值域中指定输入值；利用宏把一次击键转变成更复杂的输入数据集合。(2)保持信息显示和数据输入之间的一致性。显示的视觉特征应该与输入域一致。(3)允许用户自定义输入。专家级的用户可能希望定义自己用的命令或略去某些

45、类型的警告信息和动作确认，人机界面应该为用户提供这样的机制。(4)交互应该是灵活的，并且可调整成用户最喜欢的输入方式。用户类型与喜好的输入方式有关，例如，秘书可能非常喜欢键盘输入，而经理可能更喜欢使用鼠标之类的设备。(5)使在当前动作语境中不适用的命令不起作用。这可以使得用户不去做那些肯定会导致错误的动作。(6)让用户控制交互流。用户应该能够跳过不必要的动作，改变所需做的动作的顺序，以及在不退出程序的情况下从错误状态中恢复正常。(7)对所有输入动作都提供帮助。(8)消除冗余的输入。除非可能发生误解，否则不要要求用户指定输入数据的单位；尽可能提供默认值；绝对不要要求用户提供程序可以自动获得计算出

46、来的信息。6.4 人机界面设计中认知原则 人机界面设计过程中，据用户心理学和认知科学，提出了如下基本原则指导人机界面交互设计：(1)一致性原则。即从任务、信息的表达、界面控制操作等方面与用户理解熟悉的模式尽量保持一致。(2)兼容性。在用户期望和界面设计的现实之间要兼容，还要基于用户以前的经验。(3)适应性。用户应处于控制地位，因此界面应在多方面适应用户。(4)指导性。界面设计应通过任务提示和反馈信息来指导用户，做到“以用户为中心”。(5)结构性。界面设计应是结构化的，以减少复杂度。(6)经济性。界面设计要用最少的支持用户所必须步骤来实现一个操作。在上述基本原则指导下，在人机界面设计过程中还应注

47、意下面的一些见解：(1)由具体到抽象。即首先通过多媒体界面给用户提供具体的对象。然后从具体对象、内容中让学习者归纳出抽象的概念或原理，或用模拟系统来引导出抽象的原理。(2)由可视化的内容显示不可见的内容。尽可能利用数字、图解、动画、色彩等清晰悦目的对象显示原理、公式或抽象的概念。(3)由模拟引导创新。突出人机交互，尽量启发用户的积极思维和参与，并激起用户的学习和创造欲望。(4)合理运用再认，减少用户短期记忆的负担。所谓再认就是从系统给定的几个可能答案中要用。户选择一个正确的或最好的。(5)考虑用户的个别差异，使用用户语言。只有遵守上面提到的原则，用户才感到得心应手，才能设计出满意的人机界面来。7 人机界面设计过程中的设计问题在人机界面设计的过程中，也存在一些常见的设计问题。如果不考虑这些问题，那么会在设计的