第三章交互設備（輸入、輸出、虛擬現實中交互設備）

1.輸入設備（文本輸入、圖像輸入、三維信息輸入、指點輸入）

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• 文本輸入（鍵盤、手寫設備、語音輸入設備）（第一版P33）

? ? ? 文本輸入是人與計算機交互的一個重要的組成部分，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、人體工程學鍵盤、多功能集成鍵盤

????（2）手寫設備：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

???????????????????? ????????? ?電磁感應手寫板 （主流產品）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：壓感級數、精度、書寫面積、識別軟件

????（3）語音輸入設備：麥克風和聲卡

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• 圖像輸入（掃描儀、數碼攝像頭）（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：

????????????????????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

????????????????????受光學部分、硬件部分、軟件部分的共同影響，

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

????（2）數碼攝像頭（視頻輸入設備）（第一版 P38）

?????????? 直接捕捉影像，通過計算機的串口、并口、USB接口傳送到計算機內部，沒有存儲裝置和附加控制裝置。

????衡量指標：

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

?????? ????像素數：

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

?????? ????鏡頭的優劣

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• ?三維信息輸入（三維掃描儀、運動捕捉設備）（第二版 P35）

????（1）三維掃描儀

????????????分類：

????????????????????接觸式：具有較高的準確性和可靠性；測量速度慢、費用高、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：掃描速度、精度和范圍

????（2）運動捕捉設備

????????????分類：機械式、電磁式、光學式（比較普及）

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• 指點輸入（第一版 P39）

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

????????完成定位和選擇物體

????（1）鼠標

????????????分類：機械式和光電式

????????????發展：機械式、光機式、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、電容感應式、紅外線式、表面聲波式

????????????手機觸摸屏分為兩種：電阻屏和電容屏

????????????電阻屏手機采用壓力控制，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? ? ? ? ?生擠壓的物品操作均可

? ? ? ? ? 電容屏只能通過手指來感應，使用指甲或者其它相關物品操作就不起作用，這主要是因為采用的是靜電感應，只有導體接 ? ? ?觸才會有反應。

????（6）手寫液晶屏

????（7）眼動跟蹤系統：允許用戶僅僅通過凝視的手段來控制計算機選擇物體

2.輸出設備（顯示器、數字紙、打印機、語音交互設備、三維打印機）

（1）顯示器（第二版 P42）

?????? 顯示器是計算機的重要輸出設備，是人機對話的重要工具。它的主要功能是接收主機發出的信息，經過一系列的變換，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

技術指標：

?????? 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

?????? 點距：點距越小，圖像越細膩

?????? 分辨率：水平和垂直方向顯示的點數，分辨率越高，圖像越清晰

?????? 最大亮度：顯示白色圖形時白塊的最大亮度

?????? 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人計算機主板的重要設備。

功能：根據CPU提供的指令和有關數據進行相應的處理，并把結果轉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）數字紙（第一版 P47）

?????? 數字紙是一種薄的，柔軟的介質，如同一般的計算機屏幕一樣，可以利用電子儀器在上面書寫，不同的是，即使沒有了能量，也能保存已經書寫的內容。

（3）打印機（第二版 P47）

分類：

?????? 打印機是目前非常通用的一種輸出設備，常見有針式、噴墨、激光打印機。

性能指標：

?????? 分辨率：橫向和縱向每英寸最多打印的點數

?????? 打印速度：打印機每分鐘打印輸出的紙張頁數

?????? 打印幅面：打印輸出的面積，A3，A4，B4等

?????? 最大打印能力：負擔的最高打印限度

（4）語音交互設備（耳機、麥克風、聲卡）（第二版 P48）

耳機技術指標：

?????? 耳機結構：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

?????? 耳機阻抗

?????? 諧波失音：失真越小，音質越好

麥克風：采用NCAT技術，消除背景噪音，強化單一方向聲音。

聲卡：是一種安裝在計算機中的最基本的聲音合成設備，是實現聲波／數字信號相互轉換的硬件，可把來自話筒、磁帶、光盤的原始聲音信號加以轉換，輸出到耳機、揚聲器、擴音機、錄音機等聲響設備，完成對聲音信息進行錄制與回放。

主要指標：聲音的采樣、聲道數和波表合成；聲道數從單聲道發展到目前的多聲道環繞立體聲，四聲道環繞音頻技術實現了三維音效。

（5）三維打印機

?????? 三維打印機是快速成型（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，把液態光敏樹脂材料、熔融的塑料絲、石膏粉等材料通過噴射粘結劑或擠出等方式實現層層堆積疊加形成三維實體。

3.虛擬現實中的交互設備（三維空間定位、沉浸感顯示設備）

（1）三維空間定位設備（第一版P50）

●空間跟蹤定位器：實時監測物體空間運動，可以得到六個自由度的位移。

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

??? 分類：低頻磁場傳感器（安裝在數據手套和頭盔顯示器）、超聲式傳感器

??? 關鍵問題：減少顫抖、漂移和噪音

●數據手套：捕捉手指和手腕的相對運動，結合跟蹤器跟蹤實際位置和方向

●三維鼠標：感受在六個自由度上的運動，包括三個平移參數和三個旋轉參數

●觸覺和力反饋器

?????? 目前已經有一些關于力學反饋手套、力學反饋操縱桿、力學反饋筆、力學反饋表面等裝置的研究；手指觸覺反饋器的實現主要通過視覺、氣壓感、振動觸覺、電子觸覺和神經肌肉模擬等方法；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觸感式的反饋器。

（2）沉浸感顯示設備（立體視覺、立體顯示系統、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：

??? 主動式立體模式：左右眼影像順序交替顯示，產生高質量的立體效果

??? 被動式立體模式：兩臺投影機分別對左右眼進行投影

●立體顯示系統

?????? 頭盔顯示器（Head Mounted Display HMD）:一種立體圖形顯示設備，可單獨與主機相連以接受來自主機的三維虛擬現實場景信息;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液晶顯示器，左邊的液晶屏顯示來自主控計算機生成的左眼圖像，右邊的液晶顯示屏顯示來自主控計算機生成的右眼圖像;頭盔式顯示器使用方式為頭戴式,兩個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算機所生成的圖像，沉浸感極強。

?????? 吊桿式雙筒全方位監視器（BOOM）

?????? 洞穴式顯示環境（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微差異來感知深度，將畫面分割成左右眼觀看的兩個不同角度的影像，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，是一種能夠實現360度視角觀察的三維顯示技術，是現實景物的最真實的再現，顯示技術包括了掃描體顯示和固態體顯示。

總結

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

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