人机交互试验报告

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1610 – 1750 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. 1. 在虚拟环境是如何实现立体视觉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. 3D2. 3D 和和 4D4D 电影的工作原理电影的工作原理 3D3D 电影电影 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 13D 电影效果 图 23D 电影工作原理示意图 4D4D 电影电影 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 34D 电影效果 图 44D 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1610-1750 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, , Selection ） 目标操作方法和选择行为模型是在交互系统中用来分析用户复杂性复杂性的建模技 术，用于建立用户行为模型。它采用 “分而治之”“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 以及选择规则 Selection rule 四个元素来描述用户行为。 