人机交互实验报告解读12038.pdf

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1、 中北大学 实 验 报 告 专 业 软件工程 课程名称 人机交互的软件工程方法 学 号 姓 名 辅导教师 常旭青 成绩 实验日期 2015 年 4 月 14 日 实验时间 16:10 17:50 1 实验名称：实验一：立体视觉 2、实验目的 掌握立体视觉的原理。3、实验要求 通过网络查询立体视觉相关知识。1、在虚拟环境是如何实现立体视觉.2、3D 和 4D 电影的工作原理。4、实验内容 1.在虚拟环境是如何实现立体视觉.虚拟现实（Virtual Reality，VR）就是借助于计算机技术及硬件设备，建立高度真实感的虚拟环境，使人们通过视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等感官在其中看、听、触、闻起来像

2、真实的，以产生身临其境的感觉的一种技术。虚拟现实技术有别于其他计算机应用技术的三个鲜明特征：真实感、沉浸感和交互性。其中，自然和谐的交互方式是虚拟现实技术的一个重要研究内容，其目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式与虚拟世界中的对象进行交互。人的两眼分开约 5 公分，两只眼睛除了瞄准正前方以外，看任何一样东西，两眼的角度都不会相同。虽然差距很小，但经视网膜传到大脑里，脑子就用这微小的差距，产生远近的深度，从而产生立体感，一只眼睛虽然能看到物体，但对物体远近的距离却不易分辨。根据这一原理，如果把同一景象，用两只眼睛视角的差距制造出两个影像，按后让两只眼睛一边一个，各看到自己一边的影像，透过视网

3、膜就可以使大脑产生景深的立体感了。各式各样的立体演示技术，也多是运用这原理，我们称其为“偏光原理”。在虚拟环境中要获取近乎真实的临场感受，除了大视景、立体视觉之外，最重要是要具备逼真的视觉图像。而实现视觉图像逼真感的重要途径就是增加虚拟场景中的细节。在已有地形数据的基础上实现虚拟地理环境的逼真感，需要对地形要素进行场景细节的进一步描述。例 如 虚拟地理环境中地面逼真感的实现方法，主要从陆地地面的地形要素入手，在原始地形数据的基础上，研究如何实时增加数据本身所不具备的细节来提高地形的复杂程度，以实现虚拟地面环境的语真感。实物虚化、虚物实化和高性能的计算处理技术是vr 技术的三个主要方面。实物虚化

4、是将现实世界的多维信息映射到计算机的数字空间生成相应的虚拟世界，为高性能的计算处理提供必要的信息数据。虚物实化通过各种计算和仿真技术使计算机生成的虚拟世界中的事物所产生的各种刺激以尽可能自然的方式反馈给用户。1）实物虚化主要包括基本模型构建、空间跟踪、声音定位、视觉跟踪和视点感应等关键技术，这些技术使得真实感虚拟世界的生成、虚拟环境对用户操作的检测和操作数据的获取成为可能。2）虚物实化确保用户在虚拟环境中获取视觉、听觉、力觉和触觉等感官认知的关键技术，是虚物实化的主要研究内容。3）虚拟现实是以计算机技术为核心的现代高新科技，高性能的计算处理技术是直接影响系统性能的关键所在。具有高计算速度，强处

5、理能力，大存储容量和强联网特性等特征的高性能计算处理技术主要包括以下研究内容：服务于实物虚化和虚物实化的数据转换和数据预处理；实时、逼真图形图像生成与显示技术；多种声音的合成与声音空间化技术；4）多维信息数据的融合、数据转换、数据压缩、数据标准化以及数据库的生成；5）模式识别。如命令识别、语音识别，以及手势和人的面部表情信息的检测、合成和识别；6）高级计算模型的研究。如专家系统、自组织神经网、遗传算法等；7）分布式与并行计算，以及高速、大规模的远程网络技术。2.3D 和 4D 电影的工作原理 3D 电影 3D 立体电影的制作有多种形式，其中较为广泛采用的是偏光眼镜法。它以人眼观察景物的方法，利

6、用两台并列安置的电影摄影机，分别代表人的左、右眼，同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。放映时，将两条电影影片分别装入左、右电影放映机，并在放映镜头前分别装置两个偏振轴互成90 度的偏振镜。两台放映机需同步运转，同时将画面投放在金属银幕上，形成左像右像双影。当观众戴上特制的偏光眼镜时，由于左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直，并与放映镜头前的偏振轴相一致；致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果。展现出一幅幅连贯的立体画面，使观众感到景物扑面而来、或进入银幕深凹处，能产生强烈的“身临其境”感。图 1 3D 电影效果 图

7、 2 3D 电影工作原理示意图 4D 电影 4D 影院是在 3D 立体电影的基础上加环境特效模拟仿真而组成的新型影视产品。所谓 4D 电影，也叫四维电影；即三维的立体电影和周围环境模拟组成四维空间。观众在看立体电影时，顺着影视内容的变化，可实时感受到风暴、雷电、下雨、撞击、喷洒水雾、拍腿等身边所发生与立体影象对应的事件,4D 的座椅具有喷水、喷气、振动、扫腿等功能，以气动为动力的。环境模拟仿真是指影院内安装有下雪、下雨、闪电、烟雾等特效设备，营造一种与影片内容相一致的环境。以上两类电影都有身临其境，惊险刺激的效果。这两项电影既有共性，也有个性。身临其镜、惊险刺激、感受科技是它们的共性；一个是在

8、运动中感受刺激、一个是在视觉中感受刺激，这是它们的个性。图 3 4D 电影效果 图 4 4D 电影工作原理示意图 5、心得（结论）通过本次实验,我深刻地体会到了人机交互就在我们身边，它在日常生活中有着十分广泛的应用，实验中的 3D 电影就是这样，只要留心观察，生活中很多地方都体现了人机交互的思想。同时我也明白了良好的人机交互在实际工作中的重要性，良好的人机交互有利于人高效的完成工作，减轻工作负担，还能提高生活品质。对于我们软件工程专业的学生更是如此,我们每天和计算机打交道，我们制作的软件是供用户使用的，如果不注重使用人机交互的思想开发软件，就不会开发出高质量的、受用户喜欢的软件，因此学好这门课

9、对于软件开发人员来说非常重要。辅导教师 常旭青 成绩 实验日期 2015 年 4 月 21 日 实验时间 16:10-17:50 1 实验名称：实验二：人机交互界面表示模型 2、实验目的 掌握人机交互界面表示模型中的 GOMS、LOTOS 和 UAN 的方法。3、实验要求 1、简述 GOMS 和 LOTOS 表示模型的方法。2、结合 GOMS 和 LOTOS 对任务“中国象棋对弈”进行描述。3、UAN 描述“文件拖入垃圾箱”。4、实验内容 1、简述 GOMS 和 LOTOS 表示模型的方法。GOMS（Goal,Operator,Method,Selection）目标操作方法和选择行为模型是在交

10、互系统中用来分析用户复杂性的建模技术，用于建立用户行为模型。它采用“分而治之”的思想，将一个任务进行多层次的细化，通过目标(Goal)、操作(Operator)、方法(Method)以及选择规则(Selection rule)四个元素来描述用户行为。LOTOS（Language Of Temporal Ordering Specification）时序关系说明语言是一种作为国际标准的形式描述语言，它提供了一种通用的形式语义，可保证描述不存在二义性，便于分析和一致性测试理论的研究。其基本思想是用一套形式化和严格的表示法来刻画系统外部可见行为之间的时序关系，系统由一系列进程组成，两个以上的进程在执

11、行同一个外部可见的行为时会发生交互，进行数据交换、信息传递、协调同步等操作。2、结合 GOMS 和 LOTOS 对任务“中国象棋对弈”进行描述。Task：中国象棋对弈 GOAL：中国象棋 :GOAL:运行|:*GOAL:走棋 ACTION:自动记录棋谱 ：GOAL:当前方走 ：OPRATOR:收拾棋子 OPRATOR:放置棋子 GOAL：对弈方走 OPRATOR:收拾棋子 OPRATOR:放置棋子 *GOAL：打谱 :OPRATOR:加速 OPRATOR:减速 OPRATOR:暂停 OPRATOR:恢复 GOAL:退出 3、UAN 描述“文件拖入垃圾箱”。任务：drag and drop a

12、file to the recycle bin 用户行为 界面反馈 界面状态 mouse_down(x,y)if intersect(icon,x,y)icon=selected drag_icon(x,y)then highlight(icon)show_outline(icon)then highlight(bin)if intersect(bin,x,y)mouse_up(x,y)then hide(icon)show_bin_full()if intersect(bin,x,y)5、心得（结论）通过此次实验，我掌握了人机交互界面表示模型（G-U-L 模型）及其表示方法。并且理解了三种描

13、述语言之间的区别与联系。GMOS LOTOS UAN 名称 目标操作方法和 选择行为模型 时序关系说明语言 用户行为标注 描述问题 分析用户复杂性 描述解决并行、交互、反馈、不确定性等问题 描述用户的行为序列以及在执行任务时所用的界面 采用思想 分而治之 用一套形式化和严格的表示法来刻画系统外部可见行为之间的时序关系 局限性 错误处理能力低下 形式化的记法艰涩难懂，让人望而却步 在精确刻画各成分之间的各种平行和串行的时序关系方面尚显不足 三者结合 GMOS、LOTOS 和 UAN 模型三者各有自己的特点，同时也有自身的局限性，将三者结合起来可以构成预测性行为模型（G-U-L 模型）。G-U-L

14、 运用 GOMS 原理为基础进行任务分解，建立基本的行为模型，原子操作由 UAN 模型描述，在此基础上，运用 LOTOS 运算符表示任务之间的时序关系。辅导教师 常旭青 成绩 实验日期 2015 年 4 月 28 日 实验时间 16:10-17:50 1 实验名称：实验三：移动界面设计 2、实验目的 掌握移动界面设计的原则。3、实验要求 比较移动界面设计与 WEB 界面设计有什么相同和不同。4、实验内容 1、移动界面设计原则与 Web界面设计原则的对比：移动界面设计原则 Web界面设计原则 设计 原则 1.简单直观 2.个性化设计 3.易于检索 4.界面风格一致 5.避免不必要的文本输入 6.

15、根据用户要求使服务个性化 7.最大限度的避免用户出错 8.文本信息应当本地化 1.以用户为中心 2.一致性 3.简洁与明确 4.体现特色 5.兼顾不同的浏览器 6.明确的导航设计 相同点 使用者都是用户；都要求简洁明快，易于检索；设计的界面都要求人性化；都要保证其一致性；不同点 个性化设计；避免不必要的文本输入；根据用户的要求使服务个性化；以用户为中心；体现特色；兼顾不同的浏览器；最大限度地避免用户出错；文本信息应当本地化；由于移动设备功能的局限性，无法达到一些复杂要求；需要考虑交互方式；明确的导航设计；可以适当使用一些复杂的功能；交互方式比较广泛；5、心得（结论）要学习掌握移动界面设计的原则

16、，移动界面设计主要用于移动终端设备包括手机等，Web 界面主要用于固定的电子设备等。对不同的界面设计有不同的原则跟方法，要学会分开利用，注意使用者的思想，心情等因素。辅导教师 常旭青 成绩 实验日期 2015 年 5 月 5 日 实验时间 16:10-17:50 1 实验名称：实验四：可用性分析与评估 2、实验目的 掌握可用性分析与评估的方法。3、实验要求 对某个网上银行进行可用性分析与评估（银行自定）。4、实验内容 1.可用性评估指标体系的建立 根据网站的特点及服务人群，在参考其它关于网站可用性定义的基础上，提出网站可用性为内容、效率和满意度。具体描述为：1.内容/服务 2.效率 3.满意度

17、 将上述 3 个评估因数进一步细分，得到下表 帮助用户识别、诊断及从错误中恢复具备帮助和文档内容的相关性界面使用的语言简单明了、被用户所熟悉媒体的使用信息的深度信息的广度网站的内容实时性个性化社交页面下载时间不能过长提供有效的站内搜索网页设计符合用户习惯及最小化原则信息组织、导航系统简洁、合理、清晰、固定连接的文字或图片标签要易于识别区分已访问和未访问的连接的颜色尽量避免错误及时地反馈网站一致性和标准化系统状态的可视性让用户享有控制权与自由权各项功能简单好用、符合人们逻辑思维对网站的总体满意程度内容/服务可用性效率用户满意度内容服务交互效率易用性容错性满意度 2.评估实例 对建设网上银行可用性

18、分析：根据 ISO 9241-11建立可用性评价指标体系，从有效性、效率、用户满意度三个方面对此网银可用性进行综合评价根据调查得出下表：建行 工行 招行 有效性 任务完成率 出错频率 求助频率 100%26 8 100%40 4 100%61 15 效率 任务完成时间(s)效率 528.732 0.001891 600.763 0.001665 785.971 0.001234 满意度 用户满意平均得分 3.30 3.67 3.05 三家网上银行的 Web界面：从可用性评价的三个指标中有效性和效率可以从数据看出。工行和建行从总体来看可用性性能相当，招行可用性最差。从满意度来看工行性能最优，建行

19、次之，招行最差。综合评价，在三个银行中建行可用性还是不错的。可用性问题的发现及改善：1、登录方式：目前国内登录方式分为注册用户名登陆、有效证件号码登录、银行卡卡号登陆以及三种混合登录。经调查，用户普遍偏向混合登录，因为这样的记忆负担最小。这样体现了高效性。2、密码管理：建行为了增加密码的安全性使用了密码输入器，据调查 40%测试用户非常不喜欢建行的密码输入器，对其增加安全性的能力表示怀疑，同时认为它降低了使用速度。建议在安全性和可用性冲突时从用户角度出发，采用更高级别的安全措施。3、系统界面：系统界面指登录以后用户面对的界面。经调查有半数以上人对系统界面不满意。其中图片 flash过多，导航（

20、菜单）设置、版面编排方面的问题是用户反映的集中点。4、业务模块：业务名称过于专业化，难以理解；业务描述不清；文字与数字提示不明显。总结：由于网上银行具有组建成本低、交易成本低、不受时空限制和客户化的服务内容等优势，已成为时代发展的必然。怎样优化网上银行服务从而争取到更多用户，使每一家商业银行必须要考虑的问题。5、心得（结论）通过实验，我了解到可用性分析和评估方法和一些基本的分析、评估过程，充分认识到了各种网上银行可用性的优劣，以及发现了网上银行在各个方面的优势和不足，体会到了它对交互系统的重要性。读书的好处 1、行万里路，读万卷书。2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。3、读书破万卷，下笔如有神

21、。4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。达尔文 5、少壮不努力，老大徒悲伤。6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。颜真卿 7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。8、读书要三到：心到、眼到、口到 9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。10、一日无书，百事荒废。陈寿 11、书是人类进步的阶梯。12、一日不读口生，一日不写手生。13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。高尔基 14、书到用时方恨少、事非经过不知难。陆游 15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈歌德 16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。笛卡儿 17、学习永远不晚。高尔基 18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。刘向 19、学而不思则惘，思而不学则殆。孔子 20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。培根