第三章交互設(shè)備（輸入、輸出、虛擬現(xiàn)實(shí)中交互設(shè)備）

1.輸入設(shè)備（文本輸入、圖像輸入、三維信息輸入、指點(diǎn)輸入）

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• 文本輸入（鍵盤、手寫設(shè)備、語音輸入設(shè)備）（第一版P33）

? ? ? 文本輸入是人與計(jì)算機(jī)交互的一個(gè)重要的組成部分，鍵盤是最常見和最主要的文本輸入方式。

? ? （1）鍵盤：文本輸入最重要的手段

? ? ? ????QWERT鍵盤、DUQRAK鍵盤、人體工程學(xué)鍵盤、多功能集成鍵盤

????（2）手寫設(shè)備：手寫筆板+手寫筆

?????? ????手寫筆分為：有線筆和無線筆；

???????????手寫板分為：電阻式壓力手寫板

???????????????????? ????????? ?電磁感應(yīng)手寫板 （主流產(chǎn)品）必須使用手寫筆

???????????????????? ???????????電容式觸控手寫板 用手指和筆都可以操作

???????????手寫板的評測指標(biāo)：壓感級數(shù)、精度、書寫面積、識別軟件

????（3）語音輸入設(shè)備：麥克風(fēng)和聲卡

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• 圖像輸入（掃描儀、數(shù)碼攝像頭）（第一版 P36）

????（1）掃描儀

????????????分類：平板式掃描儀（掃描效果最好）、手持式掃描儀、滾筒式掃描儀

????????????性能指標(biāo)：

????????????????????掃描速度：決定了掃描儀的工作效率

????????????????????分辨率：最高掃描精度，分辨率越高，圖像越精細(xì)

????????????????????受光學(xué)部分、硬件部分、軟件部分的共同影響，

??????? ????????????光學(xué)部分分辨率（400-600dpi）+軟硬件處理分析的分辨率=1200dpi

????（2）數(shù)碼攝像頭（視頻輸入設(shè)備）（第一版 P38）

?????????? 直接捕捉影像，通過計(jì)算機(jī)的串口、并口、USB接口傳送到計(jì)算機(jī)內(nèi)部，沒有存儲裝置和附加控制裝置。

????衡量指標(biāo)：

?????? ????感光元器件：電荷耦合器件CCD（圖像質(zhì)量高）、附加金屬氧化物半導(dǎo)體組件CMOS

?????? ????像素?cái)?shù)：

?????? ????解析度：照相解析度（高）、視頻解析度（與視頻速度成反比）

?????? ????鏡頭的優(yōu)劣

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• ?三維信息輸入（三維掃描儀、運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備）（第二版 P35）

????（1）三維掃描儀

????????????分類：

????????????????????接觸式：具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性；測量速度慢、費(fèi)用高、探頭容易磨損

????????????????????非接觸式：掃描速度塊、容易操作，對物體損傷少

????????????性能指標(biāo)：掃描速度、精度和范圍

????（2）運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備

????????????分類：機(jī)械式、電磁式、光學(xué)式（比較普及）

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• 指點(diǎn)輸入（第一版 P39）

????????（鼠標(biāo)、光筆、控制桿、觸摸屏、觸摸板、手寫液晶屏、眼動(dòng)跟蹤）

????????完成定位和選擇物體

????（1）鼠標(biāo)

????????????分類：機(jī)械式和光電式

????????????發(fā)展：機(jī)械式、光機(jī)式、光電式

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??串行接口（梯形9針接口）、PS/2接口、USB接口、紅外線信號

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?二鍵、三鍵、滾輪

????（2）光筆

????（3）控制桿 位移定位、壓力定位

????（4）觸摸板

????（5）觸摸屏：電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式、表面聲波式

????????????手機(jī)觸摸屏分為兩種：電阻屏和電容屏

????????????電阻屏手機(jī)采用壓力控制，不僅可以用手指任何部分按下操作還可以使用其它一些比如指甲、牙簽等只要可以對屏幕產(chǎn)? ? ? ? ?生擠壓的物品操作均可

? ? ? ? ? 電容屏只能通過手指來感應(yīng)，使用指甲或者其它相關(guān)物品操作就不起作用，這主要是因?yàn)椴捎玫氖庆o電感應(yīng)，只有導(dǎo)體接 ? ? ?觸才會(huì)有反應(yīng)。

????（6）手寫液晶屏

????（7）眼動(dòng)跟蹤系統(tǒng)：允許用戶僅僅通過凝視的手段來控制計(jì)算機(jī)選擇物體

2.輸出設(shè)備（顯示器、數(shù)字紙、打印機(jī)、語音交互設(shè)備、三維打印機(jī)）

（1）顯示器（第二版 P42）

?????? 顯示器是計(jì)算機(jī)的重要輸出設(shè)備，是人機(jī)對話的重要工具。它的主要功能是接收主機(jī)發(fā)出的信息，經(jīng)過一系列的變換，最后以光的形式將文字和圖形顯示出來。

類型：陰極射線管顯示器（CRT）、液晶顯示器（LCD）、等離子顯示器

技術(shù)指標(biāo)：

?????? 掃描方式：逐行掃描、隔行掃描

?????? 刷新頻率：屏幕的刷新速度 75Hz以上可以基本消除閃爍

?????? 點(diǎn)距：點(diǎn)距越小，圖像越細(xì)膩

?????? 分辨率：水平和垂直方向顯示的點(diǎn)數(shù)，分辨率越高，圖像越清晰

?????? 最大亮度：顯示白色圖形時(shí)白塊的最大亮度

?????? 對比度：與屏幕背景底色的亮度之比，對比度越大，顯示越清晰

?????? 屏幕尺寸：顯像管的尺寸

顯卡

定義：顯示器必須依靠顯卡的提供的顯示信號才能顯示出字符和圖像，顯卡是連接顯示器和個(gè)人計(jì)算機(jī)主板的重要設(shè)備。

功能：根據(jù)CPU提供的指令和有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，并把結(jié)果轉(zhuǎn)換成顯示器能接受的文字和圖形顯示信號，通過屏幕顯示出來。

核心：圖形處理芯片（GPU）

（2）數(shù)字紙（第一版 P47）

?????? 數(shù)字紙是一種薄的，柔軟的介質(zhì)，如同一般的計(jì)算機(jī)屏幕一樣，可以利用電子儀器在上面書寫，不同的是，即使沒有了能量，也能保存已經(jīng)書寫的內(nèi)容。

（3）打印機(jī)（第二版 P47）

分類：

?????? 打印機(jī)是目前非常通用的一種輸出設(shè)備，常見有針式、噴墨、激光打印機(jī)。

性能指標(biāo)：

?????? 分辨率：橫向和縱向每英寸最多打印的點(diǎn)數(shù)

?????? 打印速度：打印機(jī)每分鐘打印輸出的紙張頁數(shù)

?????? 打印幅面：打印輸出的面積，A3，A4，B4等

?????? 最大打印能力：負(fù)擔(dān)的最高打印限度

（4）語音交互設(shè)備（耳機(jī)、麥克風(fēng)、聲卡）（第二版 P48）

耳機(jī)技術(shù)指標(biāo)：

?????? 耳機(jī)結(jié)構(gòu)：封閉式、開放式（目前流行）、半開放式

?????? 頻響范圍：頻帶寬度 人耳聽覺范圍（20Hz-20000Hz）

?????? 靈敏度：靈敏度越高，輸入功率越小，同樣音源輸出功率下聲音越大

?????? 耳機(jī)阻抗

?????? 諧波失音：失真越小，音質(zhì)越好

麥克風(fēng)：采用NCAT技術(shù)，消除背景噪音，強(qiáng)化單一方向聲音。

聲卡：是一種安裝在計(jì)算機(jī)中的最基本的聲音合成設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)聲波／數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的硬件，可把來自話筒、磁帶、光盤的原始聲音信號加以轉(zhuǎn)換，輸出到耳機(jī)、揚(yáng)聲器、擴(kuò)音機(jī)、錄音機(jī)等聲響設(shè)備，完成對聲音信息進(jìn)行錄制與回放。

主要指標(biāo)：聲音的采樣、聲道數(shù)和波表合成；聲道數(shù)從單聲道發(fā)展到目前的多聲道環(huán)繞立體聲，四聲道環(huán)繞音頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三維音效。

（5）三維打印機(jī)

?????? 三維打印機(jī)是快速成型（Rapid Prototyping,RP）的一種工藝，采用層層堆積的方式分層制作出三維模型，把液態(tài)光敏樹脂材料、熔融的塑料絲、石膏粉等材料通過噴射粘結(jié)劑或擠出等方式實(shí)現(xiàn)層層堆積疊加形成三維實(shí)體。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)中的交互設(shè)備（三維空間定位、沉浸感顯示設(shè)備）

（1）三維空間定位設(shè)備（第一版P50）

●空間跟蹤定位器：實(shí)時(shí)監(jiān)測物體空間運(yùn)動(dòng)，可以得到六個(gè)自由度的位移。

??? 性能指標(biāo)：定位精度（與實(shí)際差異）、分辨率（最小位置變化）、位置修改速率、延時(shí)

??? 分類：低頻磁場傳感器（安裝在數(shù)據(jù)手套和頭盔顯示器）、超聲式傳感器

??? 關(guān)鍵問題：減少顫抖、漂移和噪音

●數(shù)據(jù)手套：捕捉手指和手腕的相對運(yùn)動(dòng)，結(jié)合跟蹤器跟蹤實(shí)際位置和方向

●三維鼠標(biāo)：感受在六個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)，包括三個(gè)平移參數(shù)和三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)

●觸覺和力反饋器

?????? 目前已經(jīng)有一些關(guān)于力學(xué)反饋手套、力學(xué)反饋操縱桿、力學(xué)反饋筆、力學(xué)反饋表面等裝置的研究；手指觸覺反饋器的實(shí)現(xiàn)主要通過視覺、氣壓感、振動(dòng)觸覺、電子觸覺和神經(jīng)肌肉模擬等方法；電子觸覺反饋器是向皮膚反饋寬度和頻率可變的電脈沖，而神經(jīng)肌肉模擬反饋是直接刺激皮層，這些方法都很不安全，較安全的方法是氣壓式和振動(dòng)觸感式的反饋器。

（2）沉浸感顯示設(shè)備（立體視覺、立體顯示系統(tǒng)、裸眼立體顯示、真三維）（第二版P52）

●立體視覺

??? 人是通過有眼和左眼所看到物體的細(xì)微差異來感知物體深度，從而識別出立體圖像。立體影像生成技術(shù)：

??? 主動(dòng)式立體模式：左右眼影像順序交替顯示，產(chǎn)生高質(zhì)量的立體效果

??? 被動(dòng)式立體模式：兩臺投影機(jī)分別對左右眼進(jìn)行投影

●立體顯示系統(tǒng)

?????? 頭盔顯示器（Head Mounted Display HMD）:一種立體圖形顯示設(shè)備，可單獨(dú)與主機(jī)相連以接受來自主機(jī)的三維虛擬現(xiàn)實(shí)場景信息;頭盔分單通道和雙通道兩種,單通道的頭盔顯示器上裝有一個(gè)液晶顯示器并顯示同一幅圖像；雙通道的頭盔顯示器上裝有兩個(gè)液晶顯示器，左邊的液晶屏顯示來自主控計(jì)算機(jī)生成的左眼圖像，右邊的液晶顯示屏顯示來自主控計(jì)算機(jī)生成的右眼圖像;頭盔式顯示器使用方式為頭戴式,兩個(gè)顯示屏幕處于用戶佩戴的頭盔中，分別覆蓋用戶雙眼的視野，使得用戶只能夠感知來自計(jì)算機(jī)所生成的圖像，沉浸感極強(qiáng)。

?????? 吊桿式雙筒全方位監(jiān)視器（BOOM）

?????? 洞穴式顯示環(huán)境（CAVE）：四面沉浸式

●裸眼立體顯示器

利用了立體視覺原理，使用戶通過左右眼觀察到物體的細(xì)微差異來感知深度，將畫面分割成左右眼觀看的兩個(gè)不同角度的影像，再利用視覺暫留原理，在人腦形成立體畫面。分為視覺屏障方法和柱狀透鏡方法。

●真三維顯示

?????? 真三維顯示是三維顯示的最終目標(biāo)，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)360度視角觀察的三維顯示技術(shù)，是現(xiàn)實(shí)景物的最真實(shí)的再現(xiàn)，顯示技術(shù)包括了掃描體顯示和固態(tài)體顯示。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《 人机交互技术》第三章 交互设备的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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