人机交互技术十篇

人机交互技术篇1

视频节目搜索作为互联网电视的关键功能，随着互联网电视视频节目数量的日益激增，内容类型的复杂繁多，很多终端用户在如此庞大的视频资源，处于复杂的网络信息中寻找不到方向，经常在选择视频节目时往往会不知如何选择，即使选择了某个视频节目之后，由于不熟悉互联网电视的操作界面，也无法返回到最初的节点画面，或者由于终端用户的个人认知水平等原因，无法正确理解和使用人机交互功能，从而影响了终端用户享受视频节目的点播服务。因此，如何不断完善互联网电视的人机交互功能，使得用户与运营商之间的互动过程更加简便、高校，是如今互联网电视领域中的重点研究内容。

人机交互视频节目搜索系统总体设计

本文设计的互联网电视视频节目搜索系统是与华视有线共同合作研发的视频节目搜索系统。视频节目搜索系统系统设计的目的是能够通过信息化技术对视频数据资源、终端用户人机交互数据等重新进行组织分配，优化互联网电视人机交互的效果，从而有效提高终端用户的交互体验。

1系统总体设计

互联网电视视频节目搜索系统主要包括对视频节目的离线采集和视频节目的在线搜索两个部分。视频节目搜索系统主要包括三个特征：（1）视频节目的采集与视频节目搜索是相互分离的，视频节目的采集主要以离线方式完成，能够在不对服务器造成任何影响的情况下，提高视频节目采集的工作效率。（2）人机交互界面更加简洁美观，操作简单易行；（3）视频节目数据信息的存储结构更加合理可靠，能够对终端用户传输的视频节目搜索请求做出及时响应。

2系统模块设计

（1）视频节目数据采集模块。视频节目数据采集模块主要负责对视频节目进行离线采集，该模块设计的目的是为了建立多个视频节目数据库，这些视频节目数据库的属性各不相同，主要是为关系网络建模提供相关服务。视频节目数据采集模块的视频资源包括两个方面：一是从华视在线已有的视频节目数据库中完成采集；二是从网页上收集视频节目数据，从网页上收集视频节目数据作为对华视在线已有的视频节目数据的支持和丰富，通过对这两个方式收集到的视频节目数据进行整合之后，可以得到最终的视频节目数据库资源。

（2）关系网络建模模块。关系网络建模模块主要是对视频节目数据采集模块收集到的视频节目数据资源进行分析，从而找到视频节目之间存在的关联关系，最终建立一个具有网络关系的视频节目信息数据库。

（3）视频节目搜索优化模块。视频节目搜索优化模块主要负责的是对互联网电视的视频节目搜索功能进行优化，互联网电视视频节目搜索主要是通过视频节目的首字母来实现视频搜索的。例如：当终端用户需要搜索《正大综艺》时，需要输入的首字母则为ZDZY。当终端用户每输入一个字母时，该模块就应该将这些字母合并成为一个字符串用于视频节目的查找，之后再以该字符串作为关键词，从而完成在整个系统视频节目数据库中的查找，当找到该视频节目后，系统应该将得到的所有结果按照一定的排序方式反馈给用户。视频节目搜索系统处理能够支持首字母搜索之外，还能够通过视频节目熟悉、视频节目时间、视频节目名称等完成搜索功能。

（4）视频节目导航优化模块。视频节目导航优化模块主要负责对视频节目导航设计进行优化评价，在互联网电视视频节目搜索系统的终端用户与运营商之间的交互过程中，视频节目导航的优化设计对于终端用户的人机交互体验会产生直接影响。视频节目导航优化模块提出了一种新型打分模式的导航设计评价标准，因此，该套标准应该具有较强的有效性、实用性和易用性等等，由于互联网电视的终端用户希望能够减少人机交互过程中的遥控案件数量，因此，互联网电视视频节目搜索系统应该具有较强的实时性。

人机交互视频节目搜索系统的应用特点

（1）视频节目关系网络的建立，通过建设一个完整的视频节目关系网络，能够快速定位终端用户查找的视频节目，并可以连通查找到与其相关的其他视频节目。

（2）视频节目搜索的排序，通过对用户提出的请求进行分析之后，建立起以用户为中心的搜索模型，得到视频节目搜索结构之后，要按照该用户的模型对得到的搜索结果进行排序，从而帮助终端用户迅速找到需要的视频节目。

（3）视频节目导航节目简洁大方，互联网电视视频节目搜索系统导航界面的设计原则要遵循简便性、可操作性和易用性等原则，在满足终端用户能够快速定位自己需要的视频节目同时，将终端用户的操作尽可能简化。

人机交互技术篇2

在百度搜索“张连毅”，能找到的文章不多，而大多都是几年前的报道。然而就是这个学环保而搞IT、不畏权威为中小企业发展呼吁的老总，其个人彰显出的超凡魅力依然深深打动着记者，关于他和他所从事的事业成了跳跃在眼前的完美字符。固守前沿，力挺创新的《中关村》杂志也不能错过这些精彩片段。

张连毅初印象

在创办捷通华声之前，张连毅已有丰富的创业经验。1989年从清华大学毕业后，就在商海大展身手，随着公司不断的成长，学环保的他认识到自身管理经验的欠缺，于是放下一切，飞往美国。从1992年到1998年，这一去就是将近6年。

成大事者，不惟超世之才，但求把握取舍之间；每一步都走地很谨慎，如履薄冰；一旦认定，绝不后悔，定会坚持到底，这就是一位企业家的执着。

在美国，他汲取了国外先进的管理知识和西方人的做事方法以及思维方式，为以后企业创办和腾飞做足了铺垫。记者等待着他畅谈这些知识对捷通华声的帮助，但是在谈到从美国回来后最大的变化，却不是教科书式的管理知识，而是“从不受宠若惊”的良好心态。即使在1999年，主席到中关村视察，张连毅作为留学创业代表受到接见，他仍然低调。他认为对待企业的形象一直保持着清醒的认识，企业需要的不是做秀，而是踏踏实实地以技术和产品为核心。

1998年，张连毅看到祖国形势一片大好，顾不得尚未结束的MBA课程，回国创立了北京捷通软件技术有限公司，之后将语音合成、语音识别、手写识别等智能人机交互（HCI）技术的研究与应用整合于全资控股的北京捷通华声语音技术有限公司旗下，准备在如火如荼的IT行业中打造自己的一片天地。

企业的成功创立是张连毅事业的一个转折点。虽然自称对编程“一窍不通”，但是他坚持中国特色，并把国外先进的管理理念引入捷通的实践中，让“培养有价值的人，开发有价值的产品，创建有价值的企业”深入企业人心，捷通华声就是张连毅的得意之作。

张总身材偏瘦，外形更像南方人的他，实则是土生土长的北京人，说着一口标准的普通话，语速不紧不慢但却掷地有声，句句都渗透出对企业的自信。

从保健专业走出来的记者很想提醒他为了健康少抽点烟，但是看到他习惯于忙碌而不知疲倦的神情，话到嘴边又咽了下去，或许每个人都会与自己的生活习惯和谐相处。

采访在一个会议室里切入话题，国内智能人机交互（HCI）技术的领航者为我们描绘他和团队共同的杰作――捷通华声。

捷通华声，扬中华之声

张连毅给捷通华声的定位很明确：立足打造我国智能人机交互技术第一品牌，全面发展电信增值服务，实现捷通华声，扬中华之声的理想。经过这些年的发展，捷通华声HCI、无线增值服务两个主体业务群在激烈的市场竞争中，形成了独具特色的企业竞争实力。虽然捷通华声已经在无线增值服务领域取得新的发展，但其在国内智能人机交互领域的成绩尤为显赫，目前，捷通华声语音技术国内市场占有率达到了50%，手写识别技术国内市场占有率达到了30%。具有自主知识产权的语音合成、语音识别、手写识别等三项关键技术构成捷通华声HCI业务的核心。

“捷通华声这些年发展的过程就是一部创新史”，对于创新的认识，张连毅明确表示，企业只有不断创新才能立于不败之地。

捷通华声HCI技术的发展就是在勇于和敢于创新中一步一步走到今天。创业之初，捷通华声克服基础薄弱，资金不足的压力与困难，实现技术研究创新突破，在2001年推出代表国内最高水平的中文语音合成技术，全面开启了中国语音合成技术在计算机通信、电信增值服务等应用领域的实用化进程，让整个语音界刮目相看。

在竞争对手仍然沉浸在“向政府伸手不断要钱”，在吹起的语音产业泡沫中不断膨胀之时。捷通华声果断挺进市场，乘奥运之风，2003年，捷通华声击败国内所有竞争对手，一举中标北京市十大科技奥运项目之课题“面向奥运的多语种语音合成产品研制”，并接连发起旨在普及语音合成技术的“飓风行动”、“阳光行动”，使语音合成技术全面应用于CTI、桌面、嵌入式等各个领域，不仅使捷通华声成为至今唯一的赢利的语音技术企业，也从此奠定了捷通华声在中国语音产业界的稳固产业地位。

2004年，捷通华声继语音合成技术之后，相继推出具有国内最高水平的语音识别、手写识别技术，并以三项技术为核心，开发完成涵盖桌面级、嵌入式、CTI、无线与互联网等各个领域的系列产品，成为国内唯一一家同时提供语音合成、语音识别、手写识别等多项HCI技术的企业。由于其在智能人机交互技术领域取得的突出产业地位，被中关村管委会评为 “中关村优秀留学人员企业”。

为全面推进语音等人机交互技术的产业化进程，捷通华声2002年开始涉足以手机数字娱乐为主要内容的无线增值服务产业，成为中国移动、中国联通两大移动通讯运营商的合作伙伴，2004年，捷通华声以高居BREW业务榜首，获得中国联通、高通公司颁发的年度“最佳贡献奖”。2005年，捷通华声作为国内首批企业，获得国家信息产业部颁发的“全国电信业务经营许可证”。2008年，捷通华声两款全新手机网络游戏即将上线，已经引起业内的广泛关注，凭借坚实的HCI技术基础，捷通华声在高速发展的中国无线增值服务领域中异军突起。

这一系列的成绩，是对捷通华声这些年风雨历程的肯定。作为一家坚持承担社会责任的企业，也是由于语音合成、语音识别技术的应用特点，捷通华声一直关心残疾人事业，去年，捷通华声推出“盲人手机导航”项目，经过国际评委的严格考评，获得高通公司“无线关爱”计划BREW应用基金支持。该项目不仅使捷通华声成为全球五家获奖企业之一，也成为捷通华声HCI技术与无线增值服务技术完美结合的代表之作。

历经创业之艰难，捷通华声在HCI领域全面获得硕果，终于带动企业进入发展壮大的快行道。张连毅信心满怀的告诉记者，在未来的发展中，捷通华声将一如既往坚持发展智能人机交互技术，并努力在技术应用及商业模式寻求新的突破，坚持技术上“不乱忽悠”，市场中“不乱吹泡沫”的务实创新精神，真正实现以“技术为核心，服务为己任，技术服务生活”的企业发展理念，成为在我国智能人机交互产业中独具绝对竞争实力的高新技术企业。

中小企业更需扶持

显然，张连毅对捷通华声这几年的发展比较满意，捷通华声也正日益展示出未来发展的蓬勃生机。回首HCI发展的历程，即使他幽幽的抱怨政府有些部门在语音等基础技术研究领域中对民营企业的不公平，但依然很感激国家提供的创业环境和很多北京市、海淀区领导给予的支持，用他自己的话来说在智能人机交互技术这个领域中，捷通华声主要竞争对手几乎全部带“国字号”，而这些带“国字号”的竞争对手每年都从中央政府获得大量资金支持，甚至靠从政府“拿钱冲业绩”；但现在看来这反而给予了捷通华声发展的压力与动力，捷通华声有今天的发展，也要感谢国家高新企业政策的扶持与帮助，尤其庆幸这些年能够在北京中关村科技园和海淀园的发展。”――这便是一位企业家良好心态的体现。

尽管企业发展壮大了，对于激烈的市场竞争他从不放松警惕。同在中关村软件园的汉王科技公司是捷通华声在手写识别技术领域最大的竞争对手，张连毅每天上班必须要拐个弯经过那幢大楼，时刻提醒自己“这是我最强劲的竞争对手！”。而在语音合成技术领域，竞争对手在地方政府支持下上了市，在他看来本来对语音技术发展是件好事，但是也许是“害怕”捷通华声在语音产业界的真正实力与发展，竞争对手竟然化钱收买一个捷通华声经常CTI语音技术信息的行业网站，希望封堵捷通华声的语音技术信息。对此，他只是一笑说：你作为记者，不觉得这样的做法很“愚蠢”吗？

捷通华声这些年就是在这种不畏逆境、顽强拼搏、执著创新精神的支持下，才有了今天的成就。然而，张连毅也从不吝啬对有真正实力对手的夸赞，他称赞汉王刘迎建老师经过了两次成功的转变，从军人到学者的转变和从学者到企业家的转变都做得相当到位，话语中充满了钦佩。

日月之行，若出其中；星汉灿烂，若出其里。这种广阔的胸襟、敢于承认对手的勇气、取长补短的学习态度都是捷通华声能长远发展的保障，同时也让记者深深的佩服。

张连毅另外一个特点，那就是爱“琢磨”。有时候看似很简单的一个词，但是在实际应用中，却有很多种不同的理解。他就喜欢琢磨这些看似“简单”的词语。海淀园20周年，“创新”这个词的提及率越来越高，从政府到企业，都要创新。但是“到底什么是‘创新’？‘创新’的定义是什么？”

初听这些问题，有故意找别扭的嫌疑。但是，有时候恰恰是这些再简单不过的概念，影响着企业的发展，影响着国家的政策制定。这十多年的创业经历，让他养成了勤于思考的习惯。

从1978年中国提出改革开放以来，到今年恰有30周年，依然属于刚起步阶段。创新是每个企业生存之道，是必经之道，否则就会被淘汰。在这条路上，企业没有大小之分，只有前行者和实践者。

在“海淀园20周年创新论坛”上，张连毅以其对支持中小企业发展的呼吁，引起在座同仁议论纷纷。而他却在这热烈的氛围中，抽身而退，给会场留下一个悬念。

在会场上看他慷慨陈词，初跟企业打交道的记者还以为他可能是一个小企业中的一份子。但是，当记者来到捷通华声与他面对交流时，这个为我国中小企业摇旗的呼吁者，以一连串很“张连毅式”的疑问，表明了捷通华声的观点与立场。

“看看我们的企业，你觉得小吗？什么是‘中小企业’？如何划分‘中小企业’？一千人的制鞋厂，人数不少，是不是就是大型或者中型企业。单纯的从业人数能否评估企业的规模吗？”

他的表情很平静，甚至带点恬淡的微笑。表面是一连串的问题，其实内心早已有答案，这是一个智者的狡黠。

在网上搜索大中小企业的划分，目前划分企业生产规模采用两个标准：1，凡产品比较单一的行业，以产品生产能力作为划分大、中、小型的标准；生产多种产品的企业，以其主要产品的生产能力来划分。2，凡产品种类繁多，难以按生产能力划分的，则以固定资产原值作为划分标准。

中国的大中小企业也因此往往以人数或者单纯的销售额为衡量，这样的划分也许太过潦草，这样的划分也很容易使得一些技术创新型企业在政府相关扶持政策中处于不利的地位。“学术界应该把‘企业规模的划分’作为一个认真研究的课题，以帮助国家制定正确的政策导向，让更多的创新型高科技中小企业真正受惠，以利国家经济的长远发展。”

张连毅理解的企业规模划分，一是工作类型，是否通过多人的简单劳动就能完成；二是通过企业产品技术及其所在产业中的地位与作用进行划分。他所理解的大，像中国移动、中国联通，当然还有联想这样的企业，这些企业在其所从事的行业中具有一定的垄断性。而高新技术方面，从企业从业人数上看多为中小企业，但所创经济价值要远超传统企业。“所以，如何界定企业的规模，需要理论界、产业界、企业家协会等等进行深入讨论，不能简单地以人数或销售额定‘大’称‘小’，包括政府相关政策也应该对这一概念定义进行思考。”

张连毅之所以在很多场合呼吁重视中小企业，只因他坚信在市场经济中，中小企业的发展才是国家稳定、经济发展的根本。这也许就是一个掌舵者的风范，不仅仅关心自身利益，思考问题更要从全局出发。

捷通华声，打造我国智能人机交互技术的航标

在谈到我国智能人机交互技术的现状和未来的发展方向，张连毅更是思考中侃侃而谈。

随着智能人机交互技术的发展，人们享受着新技术所带来的便捷生活。但是对待智能人机交互这些新技术，依然存在着很大的理解上的误区，其中最重要的一点是对技术使用的期望值过大。比如，人们往往以为语音识别技术无所不能，故而在实际应用中，机器几次听不懂，用户就表现出极不耐烦。

“当人类自身在运用语音交流时都会因口音等出现不同程度的误解，为什么要求计算机听懂所有人的所有说话？”这其中就有一个认识和理解的问题，除了做到技术上更上一层楼，降低错误率之外，广大用户也应了解技术的特点与发展历程，更多的理解将会扩大智能人机交互技术市场的需求，形成市场与技术的相互促进发展。

通过对市场的分析，张连毅也认识到“之前，公司对外的宣传力度不够，今后捷通华声将加大企业品牌的构建，让更多人知道捷通华声和了解更多的智能人机交互技术的知识与应用”。这可能也是接受记者采访的原因之一。

张连毅认为，在人与计算机的交流中，有一点值得我们关注，在先进的技术也无法取代人与人之间的交流。语言的魅力在于使用语言时，人与人之间思想感情的交流。未来的发展中，机器也几乎不可能做到与人之间心灵的沟通，它只能做到毫无感情的“说”与“听”，人与机器的交流只能作为人与人之间更加便捷交流的补充。

语音合成、手写识别等等智能人机交互技术取得了实用化的巨大进步，虽然还不能称其可代替真正的交流，但在信息技术高速发展的今天，没有智能人机交互技术的应用也是不可想象的。所以，尽管捷通华声已经在无线增值服务领域取得新的突破，捷通华声的企业基础定位依然是立足研究与发展智能人机交互技术，希冀创造更完美的技术与应用，打造我国智能人机交互技术发展的航标。

张连毅的“舰队”能够到达那个航标吗？我们有理由期待。

人机交互技术篇3

关键词：高职教育；完全式项目教学法；“人机交互运动控制技术”课程；课堂效率

随着自动化行业的不断发展，组态技术作为自动化技术的一门支撑性技术，在自动化系统中起着越来越重要的作用。以组态王、WINCC、MCGS这三大主流软件作为主体的“人机交互运动控制技术”课程在高职院校得到越来越广泛的开展。组态软件的学习是一项综合性很强的学习过程，因此需要学生具备较为扎实的前期理论基础，为此，在多年教学改革过程中对“人机交互运动控制技术”课程实施完全式目教学是保证学生能学会、学好的一项重要改革。

1完全式项目教学法

项目教学法最早由美国专家提出，在工业最发达、职业教育最先进的德国被发扬光大，该教学方法近年来传入我国，并迅速在职业技术教育领域传播开来，对我国的职业教育起到了巨大的推动作用。

目前，我国的职业教育在运用项目教学法授课过程中，很多情况下仍然采用的是传统的教学方式与项目教学法相结合的方法，尤其是在某些动手性极强的专业课授课过程中并没有完全将项目教学法的精髓融入到课程中去，因此也没有起到应有的作用，鉴于此，根据多年的教学经验，将项目教学法彻底应用于“人机交互运动控制技术”这门课程中，对整门课程进行了彻底的教学改革。

2实施过程

2.1准备阶段

2.1.1学情分析

对授课对象特点进行透彻的分析，是讲好一门课程的先决条件。以本校电气自动化某班学生为例，学生已经进入大学三年级，已经具备了一定的理论知识，对学校、课程、教师的授课方式都已经比较熟悉，对本专业课程的体系结构及相互关系具有一定的了解，但是职业院校学生普遍理论基础较差、学习的积极性和主动性较低，对本门课程兴趣不高，若按照传统方法授课必然起不到预期的授课效果，因此对该专业实施了完全式项目教学法改革。

2.1.2项目构建

针对电气自动化学生的特点，以课程的人才培养方案和岗位能力培养目标为依据，对“人机交互运动控制技术”这门课程的各知识点进行了划分，根据电气自动化学生的具体工作岗位情况，由课程组教师引入生产中的实例，并将其抽象、简化为项目，成为授课内容。

在本课程中，针对电气自动化学生和专业的特点，将本门课程划分为物体多种运动、化学反应车间监控、三相异步电动机正反转监控、组态监控系统在小型生产线上的应用、斜井空气加热设备监控系统制作、两种液体混合装置监控系统、水箱液位监控系统、恒压供水监控系统等八个大的项目，每个项目又细分为若干小的任务。

2.1.3课程时间调整

为了更好的将“完全式项目教学法”贯彻到整个教学中，在学期之初排课时，申请将所有“人机交互运动控制技术”课程半天、一天联排，使学生真正体会到工作现场做“项目”的感觉。

2.2课程实施

一切准备工作的实施，都是为课程的顺利、高效进行做准备，以“三相异步电动机正反转监控”为例。

在本项目开展之前，通过超星公司提供的“学习通”软件给学生下达本项目实施前的前导知识复习――三项异步电动机正反转控制原理、PLC程序编写、外部硬件电路的连接，并要求学生课下完成。

项目开始实施，首先教师利用多媒体播放相关图片、视频，引出本次任务实施的工业背景和应用场合，即以本课程组教师参与完成的某化工厂某反应车间反应釜的搅拌电机监控系统为例，通过对实际系统进一步的抽象、简化，引出本项目要完成的任务，让学生认识到所要完成的任务确实来自生产现场实际，所学知识对解决实际问题确实有用，从而激发学生的学习兴趣。

随后，通过每一小组派出一名同学进行讲解的方式来对学生的复习情况进行检查，从而根据学生对前导知识的掌握情况，有针对性的进行下一步的教学。

接着，下发本项目的任务书，每一小组同学根据任务书的内容，利用课本、参考资料、网络进行相关知识的搜集、学习，同时完成对知识的记录和整理，而教师在一旁只起到“师傅带徒弟”的指导性作用，并不参与到具体的项目实施中去，如学生确实遇到困难，指导学生查阅相关资料，通过小组内、小组间的配合来完成，期间没有任何教师的讲解，真正将学习的主动权交给学生，以实现项目式教学的“完全化”。

学生在完成初步现象后，教师对每一小组成绩进行初步记录，然后针对每一小组项目中存在的问题，指导学生有针对性的进行“排故”，最终，故障完全排除的小组先进行项目的验收。项目的验收将结合学生在整个项目实施过程中记录、填写的项目实施记录表、学生的讲解以及答辩，综合给出每个小组及小组中每个成员的成绩。

3实施体会

3.1对学情的分析是关键

任何教学，如果不了解授课对象的特点，一切努力都将是徒劳的，因此在准备授课之前，必须对学生的优缺点进行分析，这样才能做到有的放矢，起到事半功倍的授课效果。

3.2项目的划分

项目的划分非常考验一个课程组教师的专业能力和对整门课程的把握能力，要想将课程的任务提炼到位，除了要求对授课对象有深刻的了解外，更重要的是课程组教师的实践积累是否到位，只有经常参与实际项目研发的课程组才能将课程项目的划分把握的更准确，更贴近生产实际，也更能激发学生的学习兴趣。

3.3及时关注学生的反馈

在项目实施过程中，每一个环节实施完成后，都要及时了解学生是否在跟着“师傅”的思路向下进行，引导“徒弟”不要走弯路、走远路。

4总结

完全式项目教学法是对我国现阶段普遍实施的的普通项目教学法的深入与改良，是真正传承了“项目教学法”精髓的一种教学方法，通过在电气自动化专业“人机交互运动控制技术”课程中多年的实际运用，起到了提高学生学习兴趣、学习效率的作用，真正实现了事半功倍的效果！

参考文献：

[1]李文芳.“大中型PLC应用技术”课程的递进式项目教学法――以S7-300/400PLC为例[J].理论与算法，2016（24）：31-32.

[2]张哲，陈桂生.在Java语言教学中实施“项目驱动”教学法的实践探索[J].教育与职业，2007（18）：23-25.

人机交互技术篇4

0前言

随着社会文化的迅猛发展，互联网技术被人们广泛的应用到生活中各个领域，新媒体艺术以数字信息技术为基础，它的发展将人们带入一个崭新的数字世界，由于其形式的新颖备受人们关注。新媒体艺术是一项虚拟的艺术，通过设计师的精心设计，让人们身临其境的感受艺术设计的真实感，是一种交互性的体验。

1新媒体艺术的特征

互动是新媒体艺术的主要特征和表现，所谓的交互媒体就是将用户和媒体之间通过一种特殊的形式相连，是协同媒体的一种表现形式。交互媒体设计，就是通过计算机技术，将真实的语言、场景、动作、表情数字化，用虚拟的世界表现真实的世界。相对于传统的媒体，新媒体设计在开放性、兼容性和共享性等方面较为突出，改变了传统媒体的展现形式，使虚拟的世界更加真实。

新媒体的特征主要表现在以下几个方面：（1）自由性。网络技术的发展与进步，使得网络系统出现了更多的搜索引擎和连接，人们搜索信息更加的方便自由，不需要有特定的形式，既扩大了浏览的范围，又实现了浏览的自由性；（2）交互性。交互性在新媒体艺术中的体现主要是设计师和设计作品之间相互作用，除此之外还有人们通过新媒体艺术得到的信息反馈的交互作用，其交互作用主要体现在视觉和触觉上的展现交互性：视觉上的交互性指的是人们在视觉上与数字化信息产生互相交互的作用；触觉上的交互性指的是通过虚拟世界感受其物体的质量、手感和行动的方式，对作品进行全方位的感受；（3）虚拟性。虽然新媒体艺术可以将虚拟的世界真实化，但其实际上还是虚拟的世界；（4）局限性。新媒体技术是一项崭新的媒体艺术，在我国的媒体技术发展较为缓慢的过程中，其技术相较于发达国家还处于滞后的阶段，这就使得新媒体技术了解的人群还较少，没有实现大众化。

2界面的动画设计

界面的动画设计在数字媒体艺术作品中可表现为具有绘画的画面、表演、声音、情节等形式的界面，比如动画游戏界面、移动通讯产品使用的动画交互式电子书以及网页上的flash动画banner等。此类界面的动画设计关注用户，注重交互体验，它的界面表现形式以动画手法展现，设计的宗旨是让作品更加适合受众者，这与“用户为中心”的思想如出一辙。

3新媒体艺术的交互设计

交互设计指的是设计师和设计作品之间的互动，主要是通过声音、图像和造型等方面来展现艺术作品，主要是人与人、人与物、物与物之间的互动。现阶段的欣赏者与媒体之间的互动是通过数字信息的输入和输出来实现的，而随着科学技术的不断发展和进步，交互设计技术将不断进行创新，提高交互设计的手段，艺术作品也将会以更加完美的方式呈现在欣赏者面前，虚拟世界也会更加的真实化。新媒体艺术的交互设计就是以艺术为基础，通过科学的手段，建立一个欣赏者与艺术作品之间的桥梁，让欣赏者能够充分的欣赏艺术作品。而新媒体艺术中的交互设计与艺术密不可分，交互设计融入艺术理念和艺术构思，从艺术的角度来思考交互设计下的新媒体艺术。

4界面动画设计的人机交互原理

人机交互（Human Computer Interaction）本质上就是人与计算机技术设备相交互，计算机系统接受和处理信息，然后其界面进行显示，将信息传递给人，人经过信息选择或者输入指令，在显示界面上操作传递给计算机，对于我们研究用户界面来说，这是一个很重要的领域。人机交互中的计算机部分包括大量的程序的编辑，最初的交互和程序都是由程序员来完成，程序人员擅长编辑程序，往往在功能性方面很全面，但是不清楚用户是否能很好的操作这些功能，交互设计上做的很粗糙，不方便使用，后来为了解决这个矛盾，把交互设计部分专门列为一个学科，其目的为了用户能更好的操作，简单易用。随着人机交互设计学科的逐渐发展，交换信息完成中人的因素，也就是关注用户作为核心开始得到重视。

交互设计是对产品强有力的支持和完善，在新媒体艺术中，用户界面一个可用性的设计环节就是有着科学合理的交互设计手段。人机交互的研究整个框架就是以自然科学为其方法学，以认知科学为其理论基础，从技术的角度来说是以信息技术作为技术支撑，从艺术角度来说，人机交互是以一种新的交流方式的艺术表达。所以说，人机交互是艺术、科技、文化、计算机技术以及网络技术的有效结合，它能够使得用户更好的体验界面设计中的新技术，是计算机技术与艺术相结合的重要标志，能够创造出更加优秀的艺术作品体验方式，所以说，人机交互在信息化交流的先进社会发展中具有重要的地位。

5界面动画设计与交互设计的相互发展

计算机技术自诞生之日起，人们就利用跳动的字符、字母式程序创造性的将世界联系起来，从符号发展到图形图像，再至社交网络，随着技术的不断进步，人们的交流方式也发生翻天覆地的变化，交互概念产生了，人与界面的交互也朝着人性化、体验化和友好化方向发展，为用户而设计成为界面设计的核心观念，在设计中把用户的心理、生理各项特征加入其中，让界面设计友好能与人分享，更好的服务于我们生活的方方面面，这是我们对未来界面动画设计的期望。

人机交互技术篇5

【关键词】体感交互技术；体感教育；幼儿教育

【中图分类号】G612 【文献标识码】A 【文章编号】1004-4604（2016）01/02-0035-04

近年来，体感交互技术、云计算、大数据、移动互联网等技术飞速发展，不仅推动了社会经济的巨大变革，也为教育的发展带来了重大机遇和挑战。在“互联网+”和信息技术高速发展的时代，幼儿教育如何接受这一轮技术变革浪潮的洗礼，是一个值得深入研究的课题。其中，体感交互技术在幼儿教育中的应用就是一个值得我们深入研究的问题。

一、体感交互技术的概念与发展：以Kinect为例

（一）体感交互技术的概念

体感交互技术（Motion Sensing Interaction Technology）是指人们能够直接运用手势、肢体动作、语音、眼球转动等方式与计算机及其相关设备进行互动的新型自然交互技术。体感交互技术强调创造性地运用手势、肢体动作、语音等方式与计算机进行交互，无需为实现人机互动而额外学习，从而减轻了人们学习鼠标、键盘等非自然操控方式的负担，使用户关注于任务本身。〔1〕体感交互技术的出现在人机交互（Human-computer Interaction，HCI）技术发展进程中具有里程碑意义。继键盘、鼠标和多点触摸人机交互方式之后，体感交互被称为“第三次人机交互革命”。

在体感交互技术发展过程中，Kinect的出现具有十分重要的意义。Kinect是微软公司开发的一款姿态传感输入设备。从词源上看，Kinect一词是Kinectics（动力学）和Connect（连接）的合成。〔2〕Kinect主要由一个彩色摄像头、一对深度传感器、一组麦克风及一个马达构成，作为XBOX360外接的3D体感摄影机和新一代体感设备，它具有即时动态捕捉、影像辨别、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能，能够捕捉使用者的动作、面部表情、语音等，从而让用户摆脱传统输入设备的束缚，实现直接通过自己的身体控制终端的目的。

Kinect体感交互技术是人机自然交互技术的重大发展， Kinect实现的“手势、深度和骨骼追踪”是人机自然交互技术最基础、最实用的内容。“手势、深度和骨骼追踪”的组合，对人体基本姿势进行了定义和匹配，从而实现了通过身体的自然交互控制计算机的目的。〔3〕与传统输入设备如键盘、鼠标等不同，Kinect直接通过用户的身体来控制终端，用一种最自然、最自由也是最柔软的方式与装置和环境产生交互，有效减少了硬件设备对用户的束缚，进而降低了用户的认知负荷，提高了用户的参与度，加深了用户的情感体验等。因此，Kinect具有巨大的应用潜力。〔4〕

基于Kinect体感交互技术的教育产品是一种情境化的、自然交互的学习工具，可以为学习者提供与现实世界相似的虚拟或仿真情境，让学习者 “身临其境”地获得拟真实的、鲜活的学习体验，真正实现寓教于乐、寓教于动。

（二）体感交互技术的发展和应用前景

2008年，在美国举行的国际消费电子展（CES）上，比尔・盖茨提出了自然用户界面（Natural User Interface，NUI）的概念，并预言人机交互将在未来几年内有很大的发展，键盘和鼠标将逐步被更自然的触摸式、视觉型以及语音控制等技术所代替。与此同时，“有机用户界面”（Organic User Interface）也悄然兴起，主要包括生物识别传感器、皮肤显示器等，实现大脑与计算机的直接对接。这些技术无疑会对人类生活产生重大影响。从比尔・盖茨提出NUI概念到现在不过短短几年，一系列人机交互新技术，包括第六感设备、增强现实、多点触摸、追影技术、虚拟现实、语音识别、体感操作和脑机接口等相继诞生，从二维空间扩展到三维空间，从接触式逐渐转变为非接触式。当前，体感交互（ Gestural Interaction）从众多自然人机交互技术中脱颖而出，成为最前沿的研究领域之一。〔5〕

目前体感交互技术的使用已非常广泛，涉及虚拟应用（如体感试衣）、3D建模、机械控制、虚拟乐器、虚拟娱乐、虚拟实验、游戏操控、康复训练等多个领域。〔6〕Kinect已被广泛用于教育及医疗康复领域。中国台湾地区的Chiang等人运用Kinect体感交互技术训练老年人的手眼协调能力；美国明尼苏达大学儿童发展研究所的研究人员借助Kinect体感交互技术收集和跟踪儿童的语言和行为，协助开展自闭症的相关研究。美国罗彻斯特理工学院的Darren Stanley通过Kinect体感交互技术收集被试在持续性操作测验中肢体和头部的姿势以及动作来测试其注意力水平。体感交互技术在教育上的应用是一个特别值得关注的问题。

二、体感教育：体感交互技术在幼儿教育中的应用

（一）体感教育的概念

体感教育目前还没有统一的定义，本文尝试将其界定为：以体验式学习理论、情境化学习理论和具身认知理论为基础，将体感交互技术以及其他多媒体技术、3D技术和AR增强现实技术等应用于教育的过程。其中，幼儿教育中体感教育通常是指让幼儿通过各种身体动作，如挥手、伸展、奔跑、跳跃等操控三维场景中的人和物，并与三维场景中的人和物进行互动，将学习、体验、探索、运动和游戏融为一体。体感教育有一个特别的优势，它可以通过体感交互技术将幼儿原本无法直接体验的内容，如海底探索、太空旅行、火灾地震防范等，以接近真实的三维场景呈现给幼儿，让幼儿获得拟真实的体验。

体感交互技术给人们带来了全新的体验：拟真实的情境、身体的直接参与等。它有助于学习者（包括幼儿）获得更为丰富的认知和情感体验，帮助学习者开展深度浸入式的学习以及角色扮演式学习等，从而弥补学习者无法在真实情境中体验学习的缺憾。体感教育出现不过短短几年，已经引起了广泛关注。2011年美国弗罗里达科技教育峰会上，来自佐治亚州社区学校的教育学家Janice Sinclair分享了他将AR技术应用于幼儿教育的心得。他认为，在幼儿教育中运用3D产品颇受幼儿的欢迎。幼儿非常喜欢和拟真实的虚拟环境中的动物们交流、玩耍，乐此不疲，原本枯燥的学习变得非常有趣。卡内基梅隆大学人机交互研究所最新的一项研究显示， Kinect游戏是比手机游戏或平板电脑游戏更有效的学习方式。幼儿通过Kinect搭建积木比通过移动平台游戏的效果更好。他们在测试中分别给两组幼儿发放了平板电脑或笔记本电脑以及Kinect体感交互技术装置和专用的投影大屏幕，结果发现，使用Kinect体感交互技术装置的幼儿学习效率更高，搭建的作品更稳固，而且幼儿非常喜欢Kinect游戏。由此可以看到，游戏和拟真实情境的结合对提高幼儿的学习能力具有积极的作用。

（二）体感教育的特点

1.沉浸性

体感交互技术创造的拟真实情境，打破了幼儿和学习对象之间的隔阂， 幼儿被“嵌入”到游戏场景中，“身临其境”地获得真实体验。游戏过程中，幼儿所有的感觉器官和注意力被调动， 通过特定的角色扮演，完全投入到学习活动中，从而进入心理学家米哈里・齐克森米哈里 （Mihaly Csikszentmihalyi） 所说的“心流”状态。

2.交互性

体感交互技术条件下的人机互动，是使用者（幼儿）与计算机产生的3D虚拟环境的实时互动。此外，还包括虚拟环境中多人游戏时自发出现的同伴互动、师幼互动和亲子互动。

3.娱乐性

游戏是体感教育的主要途径，因此，体感教育具有较强的娱乐性和游戏性，对幼儿具有极强的吸引力，可以充分激发幼儿的兴趣并保持幼儿的注意力。

（三）体感教育的作用

首先，体感教育可以拓展幼儿体验和操作的范围。《3～6岁儿童学习与发展指南》指出，幼儿的学习以直接经验为基础，在游戏和日常生活中进行。成人应理解幼儿的学习方式和特点，珍视游戏和生活的独特价值，为幼儿创设丰富的教育环境，最大限度地支持和满足幼儿通过直接感知、实际操作和亲身体验获取经验的需要。然而，现实生活中，特别是在现代化城市生活条件下，幼儿能够直接感知体验的对象十分有限，而海底世界、航空航天、天文现象、水下探险、史前文明、恐龙时代等更不可能直接感知。体感教育可以创造出接近真实的三维场景，让幼儿化身宇航员遨游浩瀚的宇宙，穿上潜水服畅游神奇的海底世界，还可以用肢体动作操控猎豹在非洲大草原上捕猎。这种情景式、沉浸式的学习方式，打破了时间和空间的限制，能充分满足幼儿的好奇心和求知欲，培养他们的想象力、冒险精神和探索精神。

其次，体感教育可以成为幼儿开展运动、锻炼身体的有效途径。与电脑游戏、手机游戏相比，体感交互技术与运动高度关联。体感教育活动的设计也多将动作和运动嵌入到整个教育活动中。美国田纳西大学的一项研究表明，体感游戏将成为幼儿锻炼身体的绝佳途径。该大学健康饮食和体育实验室的哈利雷纳（Hollie Raynor）博士表示，体感游戏比缺乏科学指导的户外活动的锻炼强度大，锻炼效果也更佳。2010年10月，美国心脏协会对购买体感游戏设备的玩家进行调查后发现，体感游戏不但可以让玩家在游戏的同时进行运动，还能在无意中改变玩家非游戏时间的运动习惯。参加调查的2284名玩家中，有58%表示，他们现在不仅在游戏中运动，在平时生活中也增加了户外运动，例如慢跑、散步或打网球等；68%的玩家认为，他们每天应该进行更多的体力活动。〔7〕此外，体感教育也将改善由传统网络游戏带来的诸多问题，如网瘾、长期保持不变的坐姿和盯着屏幕看可能对躯体和眼睛带来的伤害等。

再次，体感教育可以使幼儿的科学教育“活”起来。体感交互设备可以使幼儿园的科学活动室真正“动”起来。一直以来，科学教育都令幼儿园教师头疼，因为缺乏相应的科学知识、科学教育资源以及专门的培训，幼儿园科学教育活动往往很难有效开展。许多幼儿园的科学活动室装修豪华，却几乎沦为摆设。体感交互设备的引入可以帮助幼儿园教师有效开展科学教育活动，例如，幼儿可以“穿上”潜水服在神奇的海底世界，与海豚、海龟、鲸鱼互动，也可以直观地了解地震、火灾等自然灾害，等等。体感交互设备能够大大提高幼儿园科学活动室的利用率，使幼儿园的科学教育落到实处。

最后，体感教育有助于幼儿园安全教育的有效开展。引入体感交互设备，幼儿园的安全教育不再仅仅停留在书面，教师可以让幼儿在虚拟的真实场景中体验特定的安全情境，自然地形成安全意识。如，“消防安全”体感课程就可以帮助幼儿学习如何灭火及逃离火场，“地震逃生”课程则可以帮助幼儿了解地震时正确的应对方法。

三、体感交互技术应用于幼儿教育的问题与展望

毫无疑问，和任何新生事物一样，体感交互技术应用于幼儿教育面临诸多质疑和挑战。“我们之所以需要人工物，是因为自然物不能满足我们的需要，人工情感的制造也是基于同样的理由。由此我们可以持这样一种态度，即人工情感如果实在对我们有用，能用它来解决我们的困难，产生出真实的人性的效果，其真假问题也就退居其次了。”〔8〕体感教育也同样如此。

体感交互技术不仅可以应用于幼儿教育，还可以广泛用于基础教育、特殊教育、职业教育以及康复训练等诸多领域。值得注意的是，体感交互技术仍处于发展初期，存在诸多有待解决的问题，如动作错误识别、过度识别、输入延迟等，这些都严重影响着人机交互的流畅性。〔9〕同时，现有的体感交互技术平台普遍缺乏触觉反馈体验，这是一个比较大的体验黑洞。〔10〕此外，现有的体感交互设备缺乏生理疲劳监测与反馈，〔11〕教师和家长无法有效监控幼儿的运动量。如何增强体感交互设备对幼儿动作敏感性的促进作用，如何让幼儿在利用体感交互设备游戏时实现钻、爬等复杂动作，如何增强体感教育活动的粘性，如何在同一时间增加更多玩家或满足多人操作需求等等，都是需要进一步探索的问题。体感教育活动的设计也面临实际困难和伦理风险，特别是在如何将教育、游戏和运动加以有机整合等方面仍面临诸多困难和挑战。

总之，体感交互技术以及体感教育还是刚刚出现的新生事物，它不是要取代幼儿在真实情境中的体验和操作，而是起到拓展、丰富和补充作用。我们相信，随着体感交互技术的进一步发展，体感教育将呈现出更大的活力和更为广阔的发展前景。

参考文献：

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〔3〕张诗潮，钱冬明.体感技术现状和发展研究〔J〕.华东师范大学学报：自然科学版，2014，（2）：40-49.

〔4〕赵洋帆，杜娜，等.用户运动信息反馈形式对体感操作用户体验的影响：一项基于Kinect的可用性研究〔J〕.应用心理学，2014，20（4）：367-374.

〔5〕〔9〕〔11〕庞小月，等.体感交互人因学研究回顾与展望〔J〕.应用心理学，2014，20（3）：243-251.

〔6〕李卉，王蔚.基于Kinect体感交互的儿童注意力测评系统〔J〕.现代教育技术，2014，24（7）：120-126.

人机交互技术篇6

[关键词]全息影像技术；交互理念；数字信息

中图分类号：TN26 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0285-01

1.交互概述

通常认为，交互是以人为主体，人与其他事物进行信息交流，并产生相互作用及影响。两者会产生一个信息交换的过程，可能是单方面反应，也有可能是双方面反应。客观上来说，交互蕴含了多层面及多维度属性，不同学术领域对于交互也表现了不同的观点。例如，传播学范畴内，交互被视作信息通道；而在计算机领域内，交互则视作是用户与计算机的一种交流机制，用户将信息传递于计算机，计算机根据用户需求信息作出反馈，从而形成一个双向交互过程[1-2]。在信息技术、计算机技术、虚拟技术、影像技术等不断更新的情况下，交互理念也在潜移默化地改变着，而交互理念的不断更新将扩充人们的思维，促使交互方式变得多元化。

2.全息影像技术发展概述

全息影像技术的发展经历了4个阶段，具体如下表所示：

在全息影像技术不断发展的过程中，新的交互理念也如萌芽般在不断成长、完善。目前，全息影像已经被广泛用于各种行业，并与其他学科产生了融合，形成了新的领域。全息影像应用于艺术设计，将能够极大程度上提升视觉冲击力，带来更好的艺术效果；通过全息无损检测对工业产品进行检验，可将产品的“瑕疵”显露出来，保证产品质量；全息影像智能显示技术还可用作飞机制造，将全息影像附于驾驶窗玻璃上，可为驾驶员空中环境信息。全息影像技术用于不同的领域，使其也变得愈来愈成熟。

3.全息影像技术的新交互理念特征分析

全息影像改变了以往受众被动观看的方式。通过全息影像，受众可进入到一个全新的情境当中，除了观看外，受众还可以从情境中感受，获得新的体验。这种“空间再造”的模式让交互主体直接占据了情境当中的主动地位[3]。全息影像让人机互动变得更为彻底，增进了产品与受众之间的交流，让受众能够更为深入地了解产品，奠定了产品与人之间的行为关系。与此同时，设计师借助全息影像，可以将设计理念及产品蕴藏的思想向受众表达，使受众产生思想共鸣。全息影像技术下的新交互理念包括了以下特征：（1）多样性。在人类感知周围环境的过程中，视觉与听觉具有相互弥补的作用。通常情况下，视觉较听觉更为优先，给人的感受也更为直接。但往往人听到的先是声音，然后才会由大脑引导视觉方向。相关研究表明，当只存在一种声源时，90%以上的认可将其与声源有效关联起来。由此可见，声音是反馈及命令传达的最有效方式[4]。通过语音交互可有效缓解用户的视觉疲劳，在语音技术不断发展的过程中，人工语音智能也愈来愈成熟。拟人态的语音可以增加用户的舒适度，并为用户提供便利性。全息影像技术则将语音与视觉充分融为一体，在语音交互的基础上让交互突破了2D的束缚，变革为立体化的3D交互[5]。甚至部分特殊交互媒介，在视觉、听觉的基础上，能为受众提供嗅觉、触觉、味觉等感受。多元化的感受使得交互效率更上一层楼。（2）直观化。虚拟化环境带给人多事听觉、视觉感受，由于缺乏了触觉感受，使其依然与现实感受存在一定差距，这也是虚拟化交互局限之一。将全息影像与力反馈关联起来，当用户触控到影像时，由专门的力反馈装置向用户反馈信息，让用户得到更为直观的感受。例如，苹果公司的最新产品iPhone6s便带来了这种启示。它所携带的Force touch功能改变了以往的x、y轴交互，通过力反馈层为用户提供了一个z轴交互，尽管这种交互方式并不成熟，但却扩充了交互维度，创造了一种新的交互方式。（3）信息量大。相对于传统媒介而言，全息影像承载了更大的信息量。一张全息感光板可通过多次曝光，可记录众多不同的影像。数字技术与全息影像技术相互结合，可直接利用电子元件将全息图像记录下来，避免了图像后期处理，提高了图像应用效率。以计算软件对数字图像进行精细化处理，可将图像强度与相位分布清晰反映出来，并可对多个全息图像进行叠加操作[6]，从而形成一个数字虚拟空间，其中承载了大量信息。也正是基于这些大容量信息，为受众带来了更为饱满的交互体验。（4）社会性。以社会学角度来看，每一个独立个体都存在于社会环境下，参与着社会活动，个体无法脱离社会环境而单独存在。不同个体之间的信息交流事实上就是交互，通过相互交流，传递思想并习惯于他人交往。换句话说，交互始终承载了社会属性，并不会由于交互理念的变革、交互方式的转变、交互技术的发展而改变，全息影像技术也不例外[7]。全息影像技术从一定程度上促进了个体交互水平的提升，满足了人类分享信息的本能。从更高层次的角度来看，人的思想并不是一成不变的，在不同时期，思想会随着社会发展、环境变化发生潜移默化的改变。因此，全息影像技术除了基本的交互功能外，还起到了调节、平衡社会活动的作用。全息影像技术不可能脱离社会环境基础，而是要融入于社会环境当中，方能充分发挥其作用。

4.结语

全息影像的出现从一定程度上改变了人们的固有观念，并带来了新的启示，其中蕴含了新的交互理念。目前，全息影像技术与其他领域技术已经产生了交集，从而衍生出了新的技术体系，这使得全息影像承载了更多的内容，并具备了更深远的影响力。未来全息影像将得到更大的应用空间，而人类的交互方式也将随之产生变革。

参考文献

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人机交互技术篇7

现代交互设计涉及视觉交互、听觉交互、触觉交互、行为交互等，它以产品与使用者建立有机联系为主要目的，致力于满足目标用户的期望，主要是为了提高产品的使用功能，使用户产生一种亲切感和参与感。交互设计能够使产品变得方便易用，也能使消费者获得更多的情感体验，被广泛应用于工业设计之中，有着情感化、人性化、个性化等特点。比如，用手机接打电话，数码相机、智能玩具、计算机、汽车导航、微波炉等，这些产品都与交互设计密切相关。随着现代技术的发展，各类工业产品的功能变得更加强大，但是各种技术功能的堆砌也使产品变得非常复杂，不利于用户的理解和运用，无法带给预期的操作体验，人们将这种现象称为“认知摩擦”。

此外，许多产品设计将目标定位于可用性之上，产品的易用性、用户体验等不尽人意，也使“认知摩擦”成了极为常见的现象。比如，许多手机进行短信输入时，需要用拼音或笔画输入，给用户带来许多不便。“认知摩擦”不仅与生产技术有关，还与产品设计理念有着密切联系，要解决产品使用中的“认知摩擦”最好就是运用“让机器更智能，让技术更人性化”的交互设计。因为交互设计可以对产品的功能、结构、形态、色彩、环境等设计要素进行整体优化，使人造产品更好地满足用户需求，从而为用户创造一种舒适、愉悦、富有美感的生活体验。

二、交互设计在产品设计中的运用

虽然交互设计被广泛应用于产品设计之中，但是许多工业产品仍缺乏“浓重的情感成分”和“个性完美的体验成分”，与人性化的产品设计尚有较大距离。可见，在产品设计中，应树立交互设计理念，将交互设计应用于产品设计领域，实现产品设计的人性化程度。

第一，触觉交互在产品设计中的运用。随着信息技术的发展，许多电子产品的功能变得越来越复杂与强大，如果要充分发挥电子产品的这些功能，就必须突破以交互设计来传统产品设计的局限性。触觉交互就是一种全新的交互设计模式，也是容易被直观理解与体验的交互形式。随着触摸技术的发展，触觉交互成了影响用户参与感、情感的重要方式，被广泛应用于计算机、手机、GPS、数码相机等电子产品设计之中，在电子产品设计领域流传着这样的说法，“得触摸屏技术着得未来天下”。比如，美国苹果公司推出基于多点触摸、图形界面、数字键盘的iPhone，带给了用户更直接、更丰富的人机交互体验，使手机成了有灵性的“生命体”，在全世界引起了强烈反响，从而开创了移动通信技术的新纪元。其实，iPhone并未创造出全新的技术或产品，不过是满足了用户的交互与体验愿望。此外，微软公司也开发了没有鼠标、键盘的平面计算机，可以通过人的手势、触摸、物品等与计算机发生交互，比如，将牛奶放到界面上，屏幕就会显示出牛奶的相关信息；将银行卡放到界面上，平面就会显示银行卡的相关信息；网上购物时，用手将商品“拖入”银行卡，就能够顺利完成支付。

第二，虚拟现实交互在产品设计中的运用。随着社会竞争和生活节奏的加快，人们的心理压力不断增加，总是缺少依赖感和归属感，于是，满足用户心理需要的电子宠物、虚拟网络等应运而生。虚拟现实交互技术以数字图像处理、计算机图形学、传感器技术等为基础，能生成视觉、听觉、触觉等虚拟环境的交互技术，用户可以借助设备与应拟环境中的对象发生交互，体验和感受真实的环境。比如，微软公司的“ProjectNatal”就是虚拟现实交互技术的典范，该产品设计将深度传感器、多点阵列麦克风、定制软件、RGB摄像头等技术融于一体，能以3D方式追踪身体动作，能够带给用户逼真的3D游戏界面体验，从而加强了产品与用户的情感互动。

人机交互技术篇8

关键词：虚拟现实技术；三维虚拟环境；人机交互；三维图形引擎；沉浸式

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）33-8066-03

伴随着制造企业信息化进程的不断发展，仿真建模在产品制造中的应用也由分散到集成，由局部到全局，并且更加注重可视化技术的应用和与用户之间的交互[1]。采用虚拟现实技术为相关装置构造虚拟环境可以摆脱传统仿真培训系统中所存在的一些不足，例如在软件仿真中，主要以图、图表、照片和现场录像等传统多媒体方式为表现手段，真实感和临场感都较为欠缺；而在物理仿真中，系统复杂、庞大难于实现，虚拟现实技术可以在很大程度上提高场景的沉浸感和真实感。

1　三维虚拟环境框架

虚拟环境的开发涉及了网络技术、并行处理技术、人工智能、高性能计算技术、模式识别、传感技术、计算机图形学、图像处理等技术，还涉及社会学、美学、气象、通信、物理、数学等学科，复杂程度可想而知。虚拟现实要达到实现自然实时交互和逼真的多种感觉的要求，其组成主要应包括几方面：虚拟环境生成系统，产生实时的图像；用以确定参与者位置和动作的定位跟踪系统；提供虚拟空间多用户协同交互功能的网络接口；含有CAVE、PowerWall、立体显示设备的沉浸式显示系统；提供立体声源和判定空间位置的音效系统；提供参与者感知力与压力的反馈的触觉和力反馈系统。

虚拟环境[2]框架的功能主要体现在：首先支持对象的属性和交互的订购，同时提供回调和事件的通知机制，支持HLA的各种时间管理策略，从而达到在全部联邦范围内的对象可以根据已给定的时序和消息传递关系来工作；其次是提供与各种对象定位、创建、删除等相关的服务，并且分类、统一组织管理不同功能和不同性质的仿真实体，即是对虚拟场景的结构和组织管理；最后还可以通过事件驱动和回调函数机制和场景对象组织、仿真对象管理功能集成，沉浸式人机交互设备和接口的集成。

根据软件模块[3]的分层结构，我们把系统分为三个层次，如图2所示，即用户界面层、交互层和数据服务，虚拟环境和仿真管理层。

界面层提供的用户界面输入可以接收用户对数据的访问请求，然后经环境和仿真层的相关转换成为对数据服务层的访问请求，然后数据服务层将其处理后通过中间层传送给界面层进行最终的输出。

实现虚拟场景的基础是三维图形引擎。现在，开发者较多使用可以提供功能强大模块的较为流行的绘制引擎，例如OpenGVS、CG2公司的Vtree和Multigen公司的Vega等，但是它们也存在很多不足：商业引擎开发缺乏灵活性，因为其一般都不提供底层开发接口，从而限制功能的扩展；商业引擎无法渲染出较为逼真的场景效果，浪费GPU的处理能力从而影响系统实时性；由于其功能繁多，产生冗余代码也多，影响其运行效率。

介于以上图形引擎的诸多不足，OpenSceneGraph（OSG）作为虚拟场景图形引擎，是一个跨平台的、开放源码的、高效的三维图形引擎，目前应用于高性能图形设计领域中，例如虚拟现实、游戏、仿真、科学可视化等。OSG不仅提供基于OpenGL的面向对象的框架，还有加快图形应用开发的附加功能模块和可扩展接口库。

2　基于情景上下文的虚拟交互

随着虚拟现实技术的不断发展以及人机交互在其中所占有的重要地位，虚拟环境和其参与者的人机交互作用赋予了新的内涵。沉浸式虚拟环境[4-5]让用户有一种“身临其境”的感觉，这也正是用户与对象之间进行交互的过程，其归根结底要解决如何操作和改造虚拟环境中的对象。

2.1　语义对象与交互行为

“信息透镜”概念指的是界面对象通过视图的不同缩放比例来显示相对应的外观信息，这是Jazz在可伸缩用户界面中提出的早期语义对象的概念；再如“按需提供细节（the　mantra　of　detail.on.demand）”的技术[6]是Ben　Shneiderman在信息可视化系统中提出的。

语义对象的定义可以从实现面向语义的高层交互隐喻的目标这个角度来诠释，一个语义对象由交互构件（interaction　component）、图形构件（graphics　component）、规则构件（rule　component）、和应用构件（application　component）　行为构件（behavior　componen0构成.在虚拟环境中的虚拟对象，它的语义一般包括一系列行为状态和规则事件。换句话说，存在于虚拟环境中为用户所感知的对象或者物体（包含其交互上下文的语义信息和外观几何信息）按照相应的规则反馈和相应所发生的交互事件，继而完成相应任务。

通过我们分析观察的上文所提及的事件，　在人机交互中多由用户所触发，一般分为虚拟场景中用户化身的位置变化即化身位置感应（PositionRps）和用户在虚拟对象[7]上进行各种交互操作的用户手势操作（GestOpt）。语义模型可以很好的解决场景图处理不好交互语义的问题，它是具有特定应用含义和组织形式的场景构成模式，达到易于操作处理用户界面的目的。

在实际操作中，我们一般会遇到的例如对象在化身可操作范围内时处于“可操作”状态，离开操作范围后变为“不可操作”状态，或者鼠标的各项操作和三维手势等。

1）规则构件[8]：在我们的现实世界里，有很多操作都会有特定的先后顺序，比如先倒水再喝水，在虚拟世界中我们把它看作是是否响应事件和如何响应事件，规则构件则表达了虚拟对象的交互规则和约束。另外，在现实世界里某些对象具有特定的供给属性，比方说人可以在水里游泳却不可以在陆地上，这就说明了水具有可以游泳的供给，而陆地不具备，所以规则构件还含有某些特定的供给属性，这也同时决定了某些对象的交互特性。

2）图形构件：在某些情况下，当我们需要对图形构件进行更进一步的抽象来实现高层交互语义时，接收的输入内容含有复杂的交互行为指令，这时图形构件就发挥了作用。它包含了虚拟对象的诸如纹理、颜色、材质、形状等属性、语音信息以及动态特征等，方便同一层次中的交互行为。

3）应用构件：当用户和虚拟环境发生交互时，当图形构件提供相应的视听觉方面的线索于反馈时，应用构件表达与之相关的应用任务，并由交互构件触发执行。

4）交互构件：交互构件可以处理基本的交互事件如点击和拖拽等，还可以处理完成给复杂的例如三维手势的交互性操作。它主要做了处理接收和交互分发的工作，处理接收转化用户的交互操作以及语义对象能够相应的交互事件，将其发送给行为构件来执行。为实现复杂的交互操作，分析和推理交互事件通过调用规则构件来进行。

5）行为构件：行为构件反应了虚拟环境中相应对象的各种行为，在人机交互的过程当中，通过调用图形构件的功能来实现执行对象的行为。这些行为描述了语义对象对对象状态变化和语义对象对用户交互动作的响应。行为构件接收交互构件所发来的查询命令，将反馈状态的信息发送给交互构件，交互构件因此来分析判断最终决定执行何种交互行为。

语义对象体系结构[9]中的各个构件之间通过查询规则状态、反馈对象的行为规则及状态或者功能调用来实现它们之间的通信，实现从输入“事件”到输出“反馈”的流程。在虚拟环境中，通过加入交互语义IS=来识别虚拟对象需要执行的交互任务。交互对象为Object，用谓词逻辑演算表达式来描述的触发交互行为的规则为rule，参与者和相应的交互对象所产生的动作为action，交互结果即所执行的交互任务为task，交互产后后的多感知通道级视听觉和触觉等的反馈为feedback。

综上所述，我们通过一张图来说明语义对象解析和响应交互事件的过程：首先，经过系统的分析整合，用户的实际操作封装成交互事件传递给正在交互的虚拟对象；其次，语义动作的生成，通过查询该虚拟对象的语义规则然后将交互事件附上特定的语义属性；最后，系统判断做动作反馈还是进行导航，还是选择、操作或者控制任务，如果是反馈，则包括纹理、材质或颜色等可视化表达信息和旋转平移等几何变换。

如何让用户根据实际感知来和虚拟环境进行交互？通过人机接口系统将虚拟环境中的压力、音响、图像等信息传送到这个封闭回路系统中的重要角色用户的感官，并及时的将用户的行为反应通过传感器进行测试来调整生成的序列。

所以，随着技术的日益完善，人已不再是被动的接受者于虚拟现实系统相对立，而是一个不可或缺的关键角色，这种观念引导着更加和谐的人与虚拟环境的关系，也让人机交互更加的人性化、真实化。

3　结束语

虚拟现实主要通过使用计算机及其外部设备生成虚拟环境，并且能够实现对其中的实体进行控制和交互操作。操作者能够很好地融入到虚拟环境中，达到一种身临其境的感觉。

它是集传感器技术、计算机图形学、计算机仿真、人工智能、人机接口等多种高科技为一体的人机交互技术。作为一种高级的人机交互技术，虚拟现实的研究主要围绕着提高系统的构想性、沉浸感、交互性来进行。随着对人类感知系统的不断深入研究，三维图形技术和多传感器技术的不断发展，虚拟现实作为一项实用技术，广泛的应用于很多领域，例如娱乐、训练、产品原型设计、教育、医疗、遥控操作等。

虚拟现实研究的热点也是重要的研究领域为虚拟环境，它是通过计算机生成听、视、触觉等感觉作用于用户，使用户产生“身临其境”感觉的交互式视景仿真系统。该文所构建的仿真虚拟环境的沉浸感还不足，可以通过结合虚拟现实技术中的传感器技术、人工智能等技术来加强，考虑逐步增加其它交互通道。

参考文献：

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人机交互技术篇9

数据双向流动本来应该是一个最基本的信息传输方式、理论上应该每根数据线都应该双向传输数据，但在电视技术领域却不是这样。由于播出的特性和信噪比的原因使得无论在无线广播还是有线电视网络中，技术总是侧重于单向的向用户传输数据而几乎步考虑用户对播出方的数据传输。在电视一统天下的时候，用户对此还是可以接受的。但互联网络产生后，用户开始认识到相互交流信息的重要性。超文本文件传输协议的出现使用户可以便利地和网络交互信息，共享网络资源。用户可以自由地在网络上浏览文字，图像，声音甚至视频，这种数据双向流动技术给传统的电视业者带来危机感并产生对电视未来的迷惑。

为了对抗这种迷惑，电视技术领域引入了一个诱人的概念：视频点播。当这个概念被提出时，所有人都双手赞成，认为通过这种技术，我们可以改变电视领域的未来。但事实却不尽如人意，时间过去很久了，真正的视频点播依然还是一个概念。我们现在知道依靠现有的电视广播平台，实现广泛的视频点播无论是从技术角度或是从商业角度考虑都有很大的难度。而Internet却依靠其平台优势和利用流媒体技术率先实现了一些具有视频点播特性的功能，我们可以利用流行的流媒体格式,如Microsoft Windows Media和Real Media及相应的RTSP、MMS等传输协议在互联网上实现视频点播，但其从本质上来看并不能算是真正的视频点播。

视频点播无疑是数据双向流动技术在电视技术领域内应用的一种，但数据交互技术决不仅仅等同于视频点播。本文将就在电视技术领域内各种数据的应用形式以及数据交互技术在电视技术和其它媒体技术之间相互交流所起到的作用进行探讨。

下面我们将分别讨论在电视技术领域和互联网技术领域建立联系的数据交互技术和所谓得交互电视技术,进而讨论在一个跨平台的界面上使用数据交互技术。从而分析数据双向流动技术在电视技术领域内的应用及前景。

电视技术领域和互联网络数据交互的几种数据手段

现在电视网络和计算机互联网络相互渗透。这种渗透体现在两个方面：一、用户通过传统的电视设备浏览互联网络的内容，二、互联网用户通过现有的电视广播传播系统对互联网络进行访问。这两种方式看起来是相近的，但是无论从概念上到具体技术细节上却存在着很大的差别。

一、 用户通过传统的电视设备浏览互联网络的内容。

这对ISP(互联网络服务提供商)来讲当然是一个很好的思路，它可以使得现有的电视用户成为互联网络用户。于是以微软公司为代表的计算机业界的巨头们率先步入了这个领域，提出了WEBTV（网页电视）的概念。这个概念的引入基于用户使用现有的电视机设备访问互联网，收发电子邮件，而无需购置价格相对比较昂贵的计算机系统。而传统的电视机设备对信息是没有处理能力的，所以利用现有的电视机设备访问互联网络就必须在电视机设备上加装机顶盒（Set-Box）。

其结构示意图如图-1所示：

机顶盒内内置调制解调器（MEDOM）和处理芯片，用户可以通过控制机顶盒在电视机设备上选择收看有线电视节目还是浏览互联网络。当用户选择浏览互联网络的时候。机顶盒通过电话线或双绞线与互联网络服务提供商（ISP）进行连接，在电视机设备上显示用户所点取的网页。ISP同时还提供电子邮件服务，用户可以通过机顶盒的遥控装置或外设（如键盘）来书写和发送基于文本的电子邮件。

这种工作方式意图提供给电视用户提供一个廉价的互连网络接入方案，其本质上使用相对较为廉价的机顶盒代替计算机的处理系统，用传统的电视机设备替代计算机系统的现实设备。但在实际应用中这种方式的一些技术缺陷却阻碍的它的广泛推广。

不同的推广商在采用这种交互手段时，在技术细节上可能有所不同，但是其基本架构均是如图1所示的机顶盒与ISP连接的结构。这种交互方式其本质实际上是将用户的电视机设备添加外设来作为互联网络（INTERNET）的终端来使用。

二、 互联网用户通过现有的电视广播传播系统对互联网络进行访问。

这种方式是用户利用现有的广播电视网络作为途径访问互联网络，这种途径可以是有线网络，也可以是无线网络、微波或是卫星通信方式。

目前应用的比较广泛的是基于有线电视网络的Cable Modem系统，其基本架构如图-2所示：

如图-2所示，有线电视网络通过Cable Modem终端系统（CMTS-Cable Modem Termination System）与互联网络连接。用户通过二路分离器将从CMTS得到的信号分为两路，一路直接接到用户的电视机中用于用户观看有线电视节目，另一路连接到用户的Cable Modem上，通过Cable Modem调制解调与用户的计算机连接，用户可以使用计算机通过Cable Modem浏览互联网络。

在这种工作模式下，Cable Modem通过正交调幅（QAM）的方式调制解调信号，通过有线电视同轴电缆上和下载数据。这种技术实际上是从有线电视同轴电缆的模拟信号带宽中分离出6MHz作为载频建立下行通道。根据采用的调制方式的不同以不同的速度传输数据。Cable Modem一般采用的是64-QAM和256-QAM两种调制方式，其特性如表-1。

同样，为了抑制上行的噪声积累，一般采用16-QAM或者QPSK ( Quadrature Phase Shift Keying ) 调制方式。其特性如表-2所示：

由此可以看出这种工作模式其本质就是利用现有的有线网络带宽来传递互联网络数据。

在这种模式下工作时，Cable Modem终端系统（CMTS

）在整个系统中起到非常重要的作用，它不但是Cable Modem的控制中心，而且它还是有线电视网络与互联网络的接口部分。用户通过CMTS与互连网络交换数据。

CMTS结构如图-3所示：

它其实与一般的互联网接入方案没有太大的区别，系统包括路由器、以太网交换机、用户账号管理服务器、数据缓存服务器。但与一般的互联网接入方案不同的是，它增加了Cable modem控制服务器和将与互联网络交互的数据转为RF信号并嵌入有线电视信号的部分。

这种工作方式所带来的好处是显而易见的，有线电视用户不用铺设新的数据通道，利用现有的有线电视线路，即可以与互连网络交互数据。并且根据表-1所示，用户使用时的数据下载速率和现有的DSL、LAN等宽带接入方案不相上下。用户甚至可以无需缴纳网络使用费用，当然这要取决于有线电视网络服务商是否愿意提供这项服务。

但这种工作方式的缺点正如表-2所示，由于信噪比的原因，数据上行的速度就远远慢于数据下行的速度。这从以浏览为主的用户而言并不是什么问题，但对一些需要大量上传数据的用户而言这种接入方式就不是很理想了。

图-4所示为应用卫星系统传输数据的系统结构图。用户和互联网络服务提供商采用廉价的电信线路（例如电话线、无线电）连接，用户利用此线路通过互联网络服务提供商向INTERNET发出请求。INTERNET响应后，通过互联网络服务提供商将数据经过调制后传输给卫星信号发射设备。卫星信号通过通讯卫星传输给用户端的卫星信号接收设备。调制解调设备将接收到的卫星信号解调后得到数据再传送给请求数据的用户使用。利用卫星信号，可以给用户提供宽带的接入方式。

在这种工作模式中，可以明显看出上行数据速度和下行数据速度是不平衡的，我们甚至可以认为这只是一个单向下行的接入方式，而且这种工作模式占用卫星线路的资源。但是这种工作方式非常适用于地形条件恶劣的地区，如山区、极地等不适合铺设高速数据线路的地区。另外，它还适用于海上作业等许多的移动目标接收数据。如果我们将数据嵌入卫星转播的电视信号之中，在用户卫星信号接收解码后使用类似于Cable Modem 的调制解调设备接收数据。那么它对于卫星电视用户来说将更加节省资源。

利用微波系统传输INTERNET网络数据的方式与上面介绍的利用卫星系统的方式基本相同，只是使用微波发射接收设备替代卫星信号发送接收设备。二者的工作原理是完全一致的。

以上介绍了在电视技术领域和互联网络技术领域数据交互的几种技术，下面我们要介绍在电视技术领域内的数据交互技术，即所谓的交互电视。但通过分析我们将会看到上面介绍的这几种技术在交互电视技术领域中所起到的作用。

交互电视技术

交互电视（Interactive Television）技术已经不是一个概念了，许多基于这种技术的产品已经在现实中得以应用。在美国基于交互电视技术有线网络服务商已经拥有上百万的用户。国内有些电视台也开始在这个方面发展。

厂商的宣传往往是含有水分的，正如我们在前言中所起提到的，视频点播（VOD）技术是交互技术的一种，但视频点播决不等同于交互电视技术，交互电视技术在电视技术领域内有着各式各样的应用。

首先我们可以给出一个最简单的交互技术的例子，实际上国内的很多电视台已经在使用它。如下图所示：

这样的通过电话点播的结构其实已经属于交互电视技术的范畴，用户在拨通点播电话之后使用电话上的按键对电视屏幕上的选项进行选择。信号转换单元将用户给出的信号转变为点播控制服务器可以接受的指令发送给点播控制服务器。由点播控制服务器控制视频服务器播放用户所选取的节目片断。

这其实上就是一个交互的过程，只不过用户是使用电话作为反向数据传输手段来实现这个交互的过程的。

图6

图-6所示的工作方式本质上与图-5所示的工作方式完全相同，只不过用户不用通过电信网络，而是直接利用有线网络反向传递指令信号。用户利用这种工作方式的时候和打电话点播没有太大的区别，任务依然只能面对单一对象。但是这种工作模式下，如果节目播出方面愿意给用户权限，那么在节目播出的过程中给用户一些控制节目的权力，包括节目的中止、慢放等。

上述这两种工作方式虽然也属于交互电视技术的一种，但是从商业角度来应用价值不大。

另外有一种技术看起来比上面介绍的交互方式更吸引人一些，用户加装机顶盒后，电视屏幕上出现字幕画面等选项提供选择，用户可以通过遥控器在屏幕上进行选择所要收看的节目或信息。

这种工作方式如下图所示：

这种体系的工作方式是利用数字压缩技术，将若干路视频、字幕和图像等信息压缩调制到一路信号通道上，用户的机顶盒内包含处理芯片和解码器。用户可以通过机顶盒来选择想要收看的信息，机顶盒中的解码器负责将用户选择的内容显示在电视屏幕上。在这个意义上而言机顶盒其实是一个选择开关。用户并不反向传递控制信息给节目提供方，用户只是使用遥控器来控制并行接收的众多数据中自己感兴趣的节目信息或视频信号。

而这些信息中有的信息数据量非常小，而且利用存储和在互联网络比较成熟的技术（如Flash技术等）可以使这些信息的传输流量更小。比如本地交通状况，天气预报，股票行情等等，使用图片或字幕显示，只要定时更新就可以了。而大量这样的信息提供给观众选择却能给观众一种交互的感觉。这是很多厂商的卖点，而且这样的工作模式从商业角度来看比前两种工作模式更加的具有吸引力.

这种工作模式的优势在于它不用对现有的有线电视网络线路进行改造，不用考虑信噪比对反向传输数据的影响，节目提供方只需要在播出部分和用户方加以改造便可以投入使用。而且节目提供方不需要为了迁就某一个孤僻的用户而降低收视率。

从严格的意义来讲这种工作方式其实已经不能算是交互技术，它应该算是数字电视技术的一种应用。当然厂商是不会承认这一点的。但它在商业上的应用价值却使得它首先在交互电视技术领域投入应用。因为它提供了媒体发展最本质的东西--信息量的增加。现在，欧洲和美国已经拥有大量采用这种方式的电视用户，而且正在逐步增加中。基于这种工作原理的电视设备厂商也已经开始进入中国

市场，有些电视台已经开始提供类似的服务。 但是国外的交互电视服务提供商并不满足于单单提供信息和多路视频给用户，比如美国的Meta TV等交互电视服务提供商还提供给用户其它的一些服务，如电视购物、查询个人信息、电子商务服务等。这些行为确实是用户与提供商在进行交互，但它涉及到下面我们要谈到的问题--跨平台。

跨平台

上面所提到交互电视服务提供商所提供的电子商务等服务其实是在一个跨平台(Cross-Platform)的技术平面上实现的。如下图所示：

图8

交互电视网络服务提供商接收从用户方反向传递的信息，经过处理系统进行处理后跨平台的传输给互联网络Internet或合作的服务提供商（比如银行、证券交易所）等等。并将这些服务提供商的应答信息反馈给用户。

进一步了解这种模式，我们会发现其实上它和图-2所示的Cable Modem工作方式在原理上是相同的。只不过图-2中由Cable Modem终端系统（CMTS）提供的跨平台服务被图-8中的交互电视服务提供商所替代。而图-8中的机顶盒起到了的图-2中Cable Modem的作用。

这种方式下交互电视服务提供商其实已经同时成为了互联网络服务提供商（ISP）。利用其它的一些非视频领域内的信息传输交流手段，提供一些服务给电视用户从而提高用户数量和增加服务收费。

交互电视服务商可以通过加密等手段将信息反馈给用户，但这并不是真正安全的，因为依旧是所有的用户都可以收到该信息，只是不能解码罢了。在这种工作模式下，点对点传递数据依然无法真正的实现。因为它有一项关键的障碍-用户寻址的技术。

寻址技术是互联网络的关键技术，每一个互联网络的用户都有一个IP地址来表明自己的身份，所以在互联网络上可以实现视频点播技术，只要视频点播播放端的处理能力够强，网路带宽足够（如使用DSL等宽带手段），就可以支持相当多的用户采用点对点的视频点播方式。而有线电视用户却没有自己的地址标识，节目提供方并不知道要把特定的节目送到哪一个用户的电视上，并且使用单一的线路（同轴电缆、广播、卫星、微波等）的带宽无法适应同时传输所有用户点播的节目数据。

要真正的在电视领域内实现视频点播，则必须要将互联网络的数据传输交换技术引入电视技术领域。电视技术不能再局限于自己的领域，跨平台的数据传输方式必将主导未来的交互电视领域。互联网络数据可以利用有线电视网络传播，电视节目也可以通过其它的网络形式进行传播。

我们可以从MPEG-4在传输方面所提供的手段看出这种趋势。在MPEG-4标准中定义了DMIF（Delivery Multimedia Integration Framework 多媒体综合传输架构）。DMIF在MPEG-4体系中是一个非常重要的架构，它体现了MPEG-4对于传输方式的概念改变。与MPEG-1和MPEG-2不同的是，应用DMIF的MPEG-4可以通过DMIF层来利用其它的传输格式实现数据传输的功能。

图9

如图-9所示，MPEG-4定义了一个FlexMux的工具来实现传输，从上图我们可以看出来：MPEG-4通过DMIF提供的FlexMux工具可以使得MPEG-4标准下的应用采用其它格式的传输方式来传输数据，比如可以利用MPEG-2的传输格式，可以利用ATM的传输格式，也可以利用UDP(IP)的传输格式。在这个意义上看来，基于MPEG-4的应用可以在跨平台的多种传输网络中交互数据，这也正是它最重要得优势之一。

我们不能说MPEG-4这样的标准代表着电视技术领域的未来，但我们可以从中看出电视技术领域的发展方向。未来的电视技术领域一定是多种平台并存，多种传输手段相互交织的技术领域。那时我们对交互电视的要求就不仅仅是可以在电视上收看即时的天气预报和交通状况了。人们将会得到全方位的交互服务。

我们不妨大胆设想一下跨平台的数据交互方式如何实现：

图10

如图-10所示的交互网络中，每个用户或基于一个社区的用户拥有一个自己的地址，用户通过数据接口与小区服务器相联接，服务器具有大容量缓存并提供服务（包括视频、电子商务和其它各种的服务）在小区服务器不能提供服务的情况下通过多种网络交互的平台向（视频/数据）服务提供商提出要求并获得服务。服务提供商同时也通过多种网络交互平台连接其它的服务提供商。这种工作方式可以分级减缓用户对数据源的压力，使得每个用户都可以真正得到数据交互。

这种大一统的方式在目前技术及商业条件下显得并不现实，但技术的进步将使这种网络格局逐步形成，比如说交互电视的下一步很可能就是采用分布式的视频服务器，应用流媒体的相关技术使用户可以实现真正点对点的视频点播或其他服务。而多种网络平台的交互技术将使得我们区别不出谁是有线电视服务提供商，谁是交互电视服务提供商，谁是互联网络服务提供商。

人机交互技术篇10

关键词:交互式电子白板 技术性考察

一、引言

近几年,交互式电子白板在中小学的配备和应用成为了一个研究与实践的热点,经历了从好奇尝试、肯定赞扬,再到今天研究反思的过程。在调研大量文献的基础上,并结合笔者的研究与实践,本文重点从教学适用性角度考察交互式电子白板,试图用简短的篇幅去归纳交互式电子白板技术的利弊、描述其本质特点与核心价值。

二、从教学适用性角度考察交互式电子白板的优点和缺点

我国主要使用黑板,采用黑板与粉笔书写的方式,有粉尘污染问题。国外发达国家主要使用书写白板。我国也有些学校使用,虽没有粉尘的问题,但是一直都不能完全取代传统黑板与粉笔的主流教学书写方式。究其原因,除了习惯难改的问题,也有白板本身的问题:白板总会有不同程度的反光,影响学生视线;白板需要专用书写笔,成本较贵,并且书写后要及时擦除,否则过后就很难擦干净;书写笔要及时套上笔套,否则书写液容易因挥发而导致最终不能书写。

教师在黑板或者白板上可以写字,画图,还可以随时进行必要的修改和擦除。但是两者都不能引入图片,除非自己画,这样又比较费时,而且还不一定能画好。更不能引入声音、动画和视频,这就造成了课堂教学方法的局限性。为了克服黑板或者白板的这些技术局限性,现在大多数课堂的主要模式是黑板或者白板+计算机多媒体。这样仍然存在两个很大的问题:一是教师需要不断从黑板或者白板以及讲台上的计算机切换教学位置,割裂了长期以来形成的教学内容应聚焦于黑板上的教学和学习习惯,学生的注意力也容易分散;二是计算机多媒体的交互功能还满足不了教学现场随时可能发生的新的师生交流。预置的高度结构化和固化的多媒体与网络课程课件并不能代替在多重交互环境中灵活应对的活生生的课堂教学,信息技术必须与教学有效地整合才能真正促进教学的发展。

交互式电子白板可以与计算机进行信息通讯,将电子白板连接到计算机,并利用投影机将计算机中的内容投影到电子白板屏幕上,在专门的应用程序的支持下,可以构造一个大屏幕、交互式的教学环境。利用特定的定位笔代替鼠标在白板上进行操作,可以运行应用程序,可以对文件进行编辑、注释、保存等在计算机上利用键盘及鼠标可以实现的任何操作。从技术上讲,交互式电子白板的本质特点与核心价值就在于,它能够将现代先进的信息技术与传统教学中最可贵的师生面对面的互动结合起来,教师脱离了鼠标、键盘的束缚,使得教师的个人魅力在神圣的讲台上更加璀璨。为解决教育界所面临的一个大难题,即技术与人的割裂,提供了一个可行的技术解决方案。

交互式电子白板尚未能取代教室中的黑板,也并非人们的习惯定势,很大的一个原因也在于该技术解决方案上尚不完善,需要使用者采取各种变通方法加以解决。艾伦教授曾利用人机工程学分析了交互式电子白板突出的利弊。为了配合教师上课板书,电子白板便不能像投影幕一样挂得很高,于是就出现了所谓“够得着”与“看得见”之间的矛盾,即照顾了教师的板书,安装位置就不能过高,而照顾了学生的观看,安装位置就要高些,又会影响教师的书写。由于受到投影机4:3投影比例的限制,电子白板不能像黑板一样做得窄而长。如果希望电子白板尽可能长一些,就需要将投影机离电子白板远一些,但这样,老师转过身子、回过头来面对学生讲授的时候,来自投影机的强光又直刺双眼。解决这个矛盾的方法是选用短焦投影机,在电子白板的正上方进行短距离的投射,不仅不会造成投射光线的遮挡,而且来自投影机的强光也不会照射到眼睛,还能够投射80英寸以上的面积。

采用电子白板而又不同时使用短焦距投影机,总是会有遗憾与无法避免的不足。但目前短焦投影机还太贵,不适宜大规模普及。还有一个好的趋势是,不再依托投影机作为显示硬件载体,而依托平板电视、液晶电视作为显示载体的电子白板产品也已经出现。2009年北京Infocomm china展会现场,赛普、博瑞等企业展示了最大采用82英寸液晶显示器(16:9)的白板产品。以液晶等平板技术为显示载体的白板产品,可以很好的解决由于采用投影机显示技术形成的工程安装瓶颈和灯泡耗材的有效寿命成本问题。但目前看来,两种方案都受到价格高的制约,还要等一段时间,从信息技术的发展趋势看,应该不用等较长时间价格就能降下来。

除了硬件技术解决方案尚不完善以外,相关软件平台和教育软件资源也存在不兼容和不够丰富的现象。交互式电子白板研究尽管已经开展了几年,但是我们在网络上搜索交互式电子白板课件或资源库,发现还是比较匮乏。交互式电子白板课件或资源库不丰富的原因主要是由于不兼容造成的。目前交互式电子白板品牌各有各的软件平台,各有各的资源格式,多不兼容,有的软件平台还需要硬件识别才能启动。同一个课件,这个交互式电子白板环境下能正常使用,但在另一个交互式电子白板环境下就可能不能使用,这给我们的应用、交流与共享带来了障碍。如果兼容的问题解决了,资源的共享和丰富将会逐步解决。

交互式电子白板不仅可以实现它和计算机之间的交互操作,将计算机的内容投到交互式电子白板上,而且还能把交互式电子白板上的内容显示和存储在计算机上,实现完美的交互。如果交互式电子白板能够继承已有多媒体教学软件的优点,适应已经有的教学习惯,将更有助于其推广和发展。

三、结束语

美国学者赵勇曾提出过这样一个观点:技术的本质使得技术进入每一个教育环节,真正成为教育的一部分之后就“消亡”了。就好像现在的技术是处于前景的状态,是人们的热门话题,“消亡”之后的技术就退居背景,成为教育的一部分了。作为一种简单的技术,黑板和粉笔在教学中的应用经历了这一过程,目前已经很少有人专门研究这种教学手段了。我们相信,当交互式电子白板不断完善演化、广泛应用,真正能够发挥信息技术的优势并与先进的教学形式紧密结合时,交互式电子白板就会成为教育必不可少的组成部分而对其的研究会自然“消亡”,我们期待这一天的来临。

参考文献

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[4]人称债鬼的blog.电子白板技术的优缺点[EB/OL]. ( 2009-9-26 )