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移动端

1.1 引言

《实感交互:人工智能下的人机交互技术》本书将深入讲解基于触摸、手势、语音和视觉等自然人机交互领域的技术、应用和未来趋势。本节为引言。

作者:温秀颖 译来源:机械工业出版社|2019-02-03 19:13

第1章 交互式显示的感知、理解与自然人机界面

AchintyaKBhowmik

美国英特尔集团

1.1 引言 

如今,可视化显示设备已成为丰富多彩的电子产品中不可或缺的一部分。作为人与电脑、通信系统和娱乐系统交互的主要界面,其应用已经融入居家、工作或出行等生活的方方面面。无论是腕上的手表,还是随身装在口袋或钱包里的手机,抑或是用来网上冲浪、获取多媒体信息的平板电脑,再或者是工作的笔记本电脑或台式电脑,还有客厅中心的巨屏电视、商务会议使用的演示投影仪,可视化显示器都是这些设备面向我们用户的“颜面”。

这类显示器频繁应用于各种特定的公共场所,比如机场自助登机手续办理终端,零售店自助付款机、大型购物商场的广告牌以及博物馆的公共展示———用途不计其数。近十年来,巨大的应用潜力和市场需求促进了全球可视化显示技术的研发。从移动显示到巨屏显示,多样化的产品层出不穷[1-5]。

只要扫一眼可视化显示设备的市场规模,我们就能很快领会它给生活带来的影响。来自显示产业分析公司IHS的报告说明,近五年来,销往世界各地的平面显示设备总额高达170亿美元[6],年度出货量超过50%的增速也说明了这一技术的快速普及率。

总体来说,一台电子设备主要完成三项基本功能:接受用户指示,按照指示及所获信息执行某些处理功能,呈现输出或向用户报告处理结果。比如,当作者在笔记本电脑上进行本章的写作时,他首先用键盘和鼠标输入信息,然后微处理器就会执行文字处理软件,将敲击键盘和点击鼠标发出的命令转换成目标文本和格式,最后,电脑的液晶显示屏就会以可视化的输出实时显示文字。由此可见,设备里的显示子系统已经在向用户呈现信息方面发挥了至关重要的作用。除了某些特例之外,大多数近期生产的电子产品都配备了显示屏幕,唯一的目的就是为了显示视觉信息。

然而近几年来,人机互动和用户界面范式一直在经历着快速的演变和创新。我们与电脑交流的方式经过几十年的变革已经大不相同。在文本型的老式命令输入界面被淘汰以后,取而代之的是依靠鼠标和键盘输入的图形用户界面。随着更多自然用户界面的出现,下一场变革的帷幕正在我们的眼前拉开。未来,人机交流不但可以通过触摸、肢体动作、声音、表情和视线来实现,甚至还可以通过我们的思想!

我们正在不断研发高级传感器、系统、运算规则以及应用程序,以实现更为生动自然的互动体验。在这个过程中,运算装置除了能够把握交流意图之外,还能理解用户的表达与情感。这些兴起的界面技术和接踵而至的新型应用产品为显示技术乃至整个电子消费产业创造了振奋人心的机遇。随着自然用户界面的不断整合,显示设备也从以往视觉内容的单向显示转变成了可以接收用户输入的双向互动,这就推动了交互应用程序的2018送彩金的娱乐网站和沉浸式体验的实现。触摸屏和触控优化界面以及各类应用产品的激增又把这场变革蔓延到了移动显示设备,自然界面技术由于其交互性的强化而不断延展,必然会重新定义整个显示技术和显示系统的维度。

本书全面解析了促使高度交互显示与显示系统兴起的自然人机界面技术与应用。那么什么是“人机交互式显示”呢?我们将其定义为不仅可以在屏幕上显示可视信息,还可以感知和理解人类行为并接收用户的直接输入。一旦装配上类似自然人的感知和理解技术,一个“真实”的人机交互式显示器就能“感受”并探测到我们的触摸, “听到” 并回应我们的声音,“看到”并辨识出我们的面貌和表情, “理解” 并阐释通过移动手指或其他身体部位发出的肢体指令,甚至能够根据语境推理出我们的意图。

虽然这些目标看起来非常远大,但是正如图11所示,依靠简单直观的自然人机界面,多种形态因素和应用系统加之自然用户交互技术已经对市场带来了巨大的影响。本书的讨论也在不断揭示这种影响,我们在自然感知、推理技术、系统整合和应用发展方面取得的重大进步将为人机交互的全面创新打下坚实的基础。

图12描述了交互显示系统的通用功能模块及其流程。用户和显示系统的互动是受各个界面发出的指令支配的,也就是在开始和结束部分显示的输入和输出模块。输入模块由一组传感器组成,能够把用户输入的物理刺激转换成电子信号。而输出模块则以物理刺激的形式,让用户感知并理解系统反向回应用户的行为。中间的模块处理必要的信号并执行运算功能以促进交流。

本章首先综述了人类感知和理解的基本原则,特别关注了我们在与物理世界的日常互动中部署的机制和流程。以此为基础,我们随后概述了运用自然界面技术(包括触摸、声音、视觉感知和互动) 的人机互动过程,并简要梳理了史上最为成功的界面技术。接下来,我们将深入到每类输入与互动的模态细节,对技术原理及其在自然人机界面模式的应用,以及综合互动技术在实现直观的多感观、多模态互动方面的作用进行深入的探讨。本书最后一章总结了基本要求和技术发展现状,展望了未来有望实现的“真实”的3D交互式显示及其带来的真实的、沉浸式的互动体验。


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