Human Computer Interface 简明教程

学习本学科的目的是了解设计用户友好界面或交互的方式。基于这一点，我们将学习以下内容：

从执行批处理的早期计算机到以用户为中心的，以下是几个里程碑：

一些开创性的创作和图形交流设计师自 80 年代末开始对 HCI 领域表现出兴趣。其他人则通过设计 CD-ROM 标题的程序跨过了门槛。其中一些人通过为网络设计和提供计算机培训进入了该领域。

尽管印度在提供既定的 HCI 课程方面一直落后，但印度的设计师除了创造力和艺术表现外，还认为设计是一种解决问题的活动，并且更喜欢在需求尚未得到满足的领域工作。

这种对设计的渴望经常促使他们进入创新领域，并通过自学获得知识。后来，当 HCI 前景在印度出现时，设计师们采用了可用性评估、用户研究、软件原型设计等技术。

美国计算机科学家 Ben Shneiderman 巩固了一些关于设计的隐含事实，并提出了以下八条一般准则−

这些准则对普通设计师和界面设计师都有利。使用这八条准则，可以将好的界面设计与不好的界面设计区分开来。它们有利于在实验评估中识别更好的 GUI。

为了评估人与计算机之间的交互，唐纳德·诺曼于 1988 年提出了七项原则。他提出了七个阶段，可以用来转换困难的任务。以下是诺曼的七项原则−

启发式评估是一种检查用户界面可用性问题的系统方法。一旦在设计中检测到可用性问题，它们将作为持续设计过程的组成部分得到处理。启发式评估方法包括一些可用性原则，例如尼尔森的十项可用性原则。

本节介绍了一些更为重要的 HCI 设计准则。以下解释了 HCI 设计准则的三种类别：通用交互、信息显示和数据输入。

可用性工程是软件和系统进展中的一种方法，它包含了用户从流程开始时的贡献，并通过使用可用性需求和指标来确保产品的有效性。

因此，它指的是抽象、实施和测试硬件和软件产品的整个过程中可用性功能的特性。从需求收集阶段到产品的安装、营销和测试，都属于这个过程。

可用性有三个组成部分− 有效性、效率和满意度，用户使用这些组成部分在特定环境中实现他们的目标。让我们简要了解一下这些组成部分。

根据实验评估对人、产品和环境之间相互作用进行的系统研究。例如：心理学、行为科学等。

根据用户的需求、能力、前景、安全性和满意度对所述可用性参数进行科学评估称为可用性测试。

验收测试，又称用户验收测试（UAT），是由用户当做在供应商处签字之前的一个最终检查点执行的一项测试程序。让我们以手持条形码扫描仪为例。

软件工具是一种程序化软件，用于创建、维护或以其他方式支持其他程序和应用程序。HCI 中一些常用的软件工具如下 −

Software engineering 是设计、开发和维护软件的研究。它与 HCI 接触以使人机交互更加充满活力和互动性。

让我们看看软件工程中用于交互设计的以下模型。

原型设计是另一种可以使用投影系统的完整功能范围的软件工程模型。

在 HCI 中，原型设计是一种试验和部分设计，可帮助用户在不执行完整系统的情况下测试设计想法。

原型的例子可以是 Sketches 。交互式设计的草图稍后可以制作成图形界面。请参见下图。

上图可以看作是 Low Fidelity Prototype ，因为它使用了手动程序，如在纸上绘制草图。

Medium Fidelity Prototype 涉及系统的部分程序，但不是全部程序。例如，GUI 的第一个屏幕。

最后，[ Hi Fidelity Prototype 将系统的所有功能模拟设计中。此原型需要时间、金钱和劳动力。

从用户收集反馈来改进设计的过程被称为以用户为中心的设计或 UCD。

图形用户界面 (GUI) 是用户可以在计算机系统中操作程序、应用程序或设备的界面。用户在此处可以访问图标、菜单、窗口小部件、标签。

GUI 中的每一项都是以用户可以识别且赏心悦目的方式进行排列，这一点非常重要，它体现了 GUI 设计者的审美意识。GUI 美学为任何产品提供了特色和特性。

在过去的几年中，印度的大多数 IT 公司都在聘用设计师从事 HCI 相关活动。甚至跨国公司也开始在印度聘用 HCI 人员，因为印度设计师已证明他们在体系结构、视觉和交互设计方面的能力。因此，印度 HCI 设计师不仅在国内声名鹊起，而且在国外也表现突出。

即使可用性已经存在了很长时间，但在过去十年中，该职业也蓬勃发展。由于经常开发新产品，因此耐用性预后看起来也很不错。

根据对可用性专家的估计，印度只有 1,000 名专家。总体需求约为 60,000。在国内从事设计的所有设计师中，HCI 设计师约占 2.77%。

让我们来举一个每个人都能理解的著名类比。电影导演是凭借其经验从事剧本写作、表演、编辑和电影摄影的人。他/她可以被认为是影片所有创意阶段的唯一责任人。

类似地，HCI 可以被视为电影导演，其工作一部分具有创造性，一部分具有技术性。HCI 设计师对所有设计领域都有深入的了解。下图描述了该类比 −

几十年前就开始预测触摸屏概念，但是该平台直到最近才获取。现在有许多设备使用触摸屏。仔细选择这些设备后，开发者自定义其触摸屏体验。

制造触摸屏最便宜并且相对容易的方法是使用电极和电压关联的那些方法。除了硬件差异之外，即使使用相同的硬件，软件本身也能给一个触摸设备带来重大的差异。

随着创新的设计以及新的硬件和软件，触摸屏未来可能大大发展。可以通过使触摸与其他设备同步进行进一步开发。

在 HCI 中，触摸屏可被视为新的交互设备。

手势识别是语言技术中的一个科目，其目标是通过数学过程理解人类运动。手势识别目前是关注领域。此技术基于未来。

此新技术使人与计算机之间的关联更为高级，其中不使用机械设备。此新交互设备可能终止旧设备（例如键盘），而且在触摸屏等新设备中使用也十分繁重。

口语转换为书面文本的技术是语音识别。此类技术可用在许多设备的高级控制中，例如接通和关闭电器。对于完整的转录，只需要识别某些指令。然而，这对于大词汇量来说没有任何益处。

此 HCI 设备可帮助用户实现双手自由移动，并使基于指令的技术针对用户保持最新。

键盘可被视为我们今天所熟知的原始设备。键盘使用一组键/按钮，作为计算机的机械设备。键盘中的每个键都对应于一个书写符号或字符。

这是人与机器之间最有效、最古老的交互式设备，在提出更多交互式设备方面给出了想法，并且自身也取得了进步，如计算机和移动电话的软屏幕键盘。

响应时间是由设备响应请求所花费的时间。该请求可以是来自数据库查询到加载网页等任何内容。响应时间是服务时间和等待时间的总和。当响应必须通过网络传输时，传输时间将成为响应时间的一部分。

在现代 HCI 设备中，有多个已安装的应用程序，其中大多数应用程序可以同时运行，也可以根据用户的用法运行。这使得响应时间更加繁忙。响应时间的全部增加是由等待时间的增加造成的。等待时间是由于请求的运行及其后的请求队列造成的。

因此，设备的响应速度更快很重要，为此在现代设备中使用了高级处理器。

HCI 设计被认为是一个解决问题的过程，它具有计划使用、目标区域、资源、成本和可行性等组成部分。它决定了产品相似性的要求以平衡取舍。

以下几点是交互式设计的基本活动 −

以用户为中心的方法的三个原则 −

自创立以来，出现了各种方法论，它们概述了人机交互的技术。以下是一些设计方法论 −

参与式设计过程涉及设计过程中的所有利益相关者，以便最终结果满足他们渴望的需求。这种设计用于软件设计、建筑、景观建筑、产品设计、可持续性、平面设计、规划、城市设计甚至医学等各个领域。

参与式设计不是一种风格，而是专注于设计的过程和程序。它被视为一种由设计者取消设计问责制和起源的方法。

任务分析在用户需求分析中起着重要作用。

任务分析是了解用户和抽象框架、工作流中使用的模式以及与 GUI 交互的按时间顺序实施的过程。它分析用户划分任务和对任务进行排序的方式。

与分层任务分析不同的是，工程任务模型可以正式指定，而且用途更广。

CTT 是一种用于对任务进行建模的工程方法，它由任务和操作员组成。CTT 中的操作员用于描述任务之间的顺序关联。以下是 CTT 的主要特征：

为了表示对话，我们需要使用可用于以下两个目的的形式化技术 -

有许多我们可用来表示对话的形式化技术。在本章中，我们将讨论其中三种形式化技术，即 -

视觉材料以绘画、素描、地图、图表、照片等形式帮助人们进行交流的过程已经存在了很长时间。在当今世界，随着科技的发明和进一步发展，视觉信息提供了新的可能性，例如思考和推理。根据研究，在人机交互 (HCI) 设计中对视觉思维的掌握尚未完全被发现。因此，让我们学习支持 HCI 设计中感官活动中视觉思维的理论。

最初发现了一个关于视觉思维的术语，其中包括视觉直接性、视觉推动力、视觉阻抗以及视觉比喻、类比和联想等概念，这些概念在网络的信息设计中得到了应用。

因此，此设计过程在设计过程中作为一种逻辑且协作的方法非常合适。让我们简要地分别讨论这些概念。

直接操作已被公认为一种良好的界面设计形式，并且受到用户的欢迎。此类流程使用许多源来获取输入，并最终使用内置工具和程序将它们转换为用户所需的输出。

“直接性”被认为是一种对操作编程有重要贡献的现象。它有以下两个方面。

在人机交互中，可以根据任务或应用程序要求来计划呈现顺序。应注意菜单中项目的自然顺序。呈现顺序中的主要因素有：

当没有与任务相关的安排时，设计者必须选择以下前景之一：

应当为以下组件定义一致性准则−

适合多次输入数据字段−

用户必须熟悉−

表单填写设计准则−

数据库查询是用于从数据库中检索信息的原理机制。它包含数据库问题的预定义格式。许多数据库管理系统都使用结构化查询语言 (SQL) 标准查询格式。

以下是主要的媒体文档搜索类别：

信息可视化是概念数据交互式视觉插图，它增强了人们的理解。它源于人机交互领域的研究，并且作为一个关键组件应用于各个领域。它使用户能够一次查看、发现和理解大量的信息。

信息可视化也是一种假设结构，通常采用统计假设检验等形式化检查。

以下是高级筛选过程：

超文本可以定义为具有可以立即访问超链接的引用的文本。任何提供对另一个文本的引用的文本都可以理解为带有构成链接的引用的两个信息节点。在超文本中，所有链接都是活动的，并且在单击时会打开新内容。

另一方面，超媒体是一种信息媒介，它包含不同类型的媒体（例如视频、CD 等）以及超链接。

因此，超文本和超媒体都指的是链接信息系统。文本可指向可能有视觉效果或媒体的链接。因此，超文本可用作通用术语来表示文档，而该文档实际上可能分布在多个媒体中。

对象动作接口 (OAI) 可被视为图形用户界面 (GUI) 的下一步。此模型重点关注对象高于操作的优先级。

面向对象的编程范式在人机界面中起着重要作用。它具有不同的组件，这些组件采用现实世界的对象并对它们执行操作，从而使人机之间产生实时交互。以下是 OOP 的组件 −

现实世界中的对象有两种特征——它们都有状态和行为。让我们看看以下图片示例以了解对象。

在上面的图表中，对象“狗”同时具有状态和行为。

对象将信息存储在属性中，并通过方法披露其行为。现在让我们简要讨论面向对象编程的不同组件。

面向对象界面将用户与用于设计目的的真实世界操纵软件对象结合起来。让我们看下图表。

界面设计努力通过交互任务和操纵来帮助用户成功实现目标。

在创建用于界面设计的 OOM 时，首先会对用户需求进行分析。设计指定了每个对话框所需的结构和组件。然后，根据用例开发和测试界面。例如——个人银行应用。

然后，分析每个用例记录的流程序列，以找出关键对象。这会生成对象模型。关键对象称为分析对象，显示这些对象之间的关系的任何图表称为对象图。