Komunikacja człowiek komputer. Dr inż. Agnieszka Szydłowska

Transkrypt

1 Komunikacja człowiek komputer Dr inż. Agnieszka Szydłowska

2 Urządzenia wskazujące, kontrolery Dr inż. Agnieszka Szydłowska

3 Geneza Zapotrzebowanie na urządzenia wskazujące GUI Graphical User Interface Rok 1973 Komputer ALTO Producent: XEROX PARC system graficzny okien graficzny wyświetlacz myszka z 3 przyciskami

4 Urządzenia wskazujące Klawiatury Pokrętła Mysz komputerowa / trackball Joystick Pióro świetlne Tablet graficzny / touchpad Gamepady VR Ekran dotykowy Tablice multimedialne Kierownice Dance maty

5 Klawiatury Klawiatura komputerowa uporządkowany zestaw klawiszy służący do ręcznego sterowania urządzeniem lub ręcznego wprowadzania danych. W zależności od spełnianej funkcji klawiatura zawiera różnego rodzaju klawisze alfabetyczne, cyfrowe, znaków specjalnych, funkcji specjalnych, o znaczeniu definiowanym przez użytkownika. Pierwszy komputer wyposażony w klawiaturę powstał w 1960 roku firma DEC (Digital Equipment Corporation) stworzyła komputer PDP 1, pierwszy komputer wyposażony w monitor i klawiaturę.

6 Klawiatury Na klawiaturze komputerowej każde naciśnięcie lub puszczenie klawisza powoduje wysłanie sygnału do komputera. Każdy klawisz ma przypisaną własną parę sygnałów, zwanych scancode. Połączenie klawiatury z komputerem realizowane jest przez łącze PS/2 lub USB. Na rynku dostępne są również klawiatury bezprzewodowe stosujące do komunikacji z komputerem podczerwień (musi być kontakt klawiatury z odbiornikiem sygnału) oraz fale radiowe (mogą to być znaczne odległości ok. 5 m). Najnowszym trendem jest łączenie klawiatur za pomocą standardu Bluetooth.

7 Klawiatury układy Układ znaków na klawiaturze klawiatury komputerowe odziedziczyły po klawiaturach mechanicznych maszyn do pisania występował tam problem blokujących się dźwigni podczas szybkiego pisania, który próbowano rozwiązać poprzez umieszczenie klawiszy z najczęściej powtarzającymi się sekwencjami liter w taki sposób, by leżały możliwie daleko od siebie.

8 Klawiatury układy Klawiatury wprowadzające znaki łacińskie występują najczęściej w układzie: QWERTY (od pierwszych liter w lewym, górnym rogu), QWERTZ (klawiatury niemieckie i polskie w tzw. układzie maszynistki), AZERTY (francuskie), Istnieją również inne układy klawiatur, między innymi klawiatura Dvoraka, której celem jest przyśpieszenie pisania.

9 Klawiatury QUERTY i AZERTY

10 Klawiatura Dvoraka

11 Klawiatury konstrukcja Mechaniczne, Stykowe, Bezsytkowe, Ekranowe.

12 Klawiatury mechaniczne historycznie najstarsze ruch klawisza za pomocą mniej lub bardziej skomplikowanego systemu dźwigni, cięgien itp. układów mechanicznych bezpośrednio wykonuje czynność użyteczną (np. napęd dźwigni w maszynie do pisania, przestawienie tarczy w arytmometrze mechanicznym).

13 Klawiatury stykowe Ruch klawisza powoduje zwarcie w układzie elektrycznym /elektronicznym: sprężynowa membranowa wykonana z kilku warstw: warstwa z nadrukiem graficznym wykonana z poliestru lub poliwęglanu, warstwa laminująca, warstwa poliestrowa z nadrukowanym obwodem drukowanym (technika druku sitodruk, farby przewodzące prąd) membrana oddzielająca obwody drukowane poza momentem, gdy naciskany jest przycisk kolejna warstwa z nadrukowanym obwodem drukowanym kolejna warstwa laminująca. z gumą przewodzącą (obecnie najbardziej rozpowszechnione) wciśnięcie klawisza powoduje dociśnięcie gumy przewodzącej do obwodu drukowanego i znaczne obniżenie rezystancji pomiędzy końcówkami pola stykowego.

14 Klawiatury bezstykowe optoelektroniczna ruch klawisza powoduje wsunięcie lub wysunięcie przesłony do/z transoptora pojemnościowa obecnie stosowana rzadko klawisz połączony jest z elementem zmieniającym pojemność współpracującego kondensatora najczęściej poprzez wsunięcie się między okładziny kontaktronowa naciśnięcie klawisza powoduje przysunięcie magnesu do kontaktronu wymuszając zwarcie styków.

15 Klawiatury ekranowe dotykowa na ekranie wyświetlany jest układ klawiszy, dotknięcie zaznaczonego miejsca jest równoznaczne z wprowadzeniem znaku, konieczne jest posiadanie specjalnego monitora dotykowego klasyczna na ekranie wyświetlany jest układ klawiszy, kliknięcie myszką w wybranym miejscu jest równoznaczne z wybraniem znaku; wariant zbliżony do poprzedniego, ale nie wymaga specjalnego monitora. Zaletą klawiatur ekranowych w porównaniu z fizycznymi jest możliwość wizualnej prezentacji wielu zestawów znaków z różnych alfabetów.

16 Klawiatury zespół RSI Długotrwała praca na klawiaturze może prowadzić do zespołu RSI (ang. repetitive strain injury) czyli Zespołu urazów powstałych na skutek długotrwałego przeciążenia w wyniku rozłożonych w czasie, powtarzających się mikrourazów na linii dłoń bark. Przyjmuje się, że objawy RSI można zidentyfikować u co czwartego użytkownika komputera. Charakterystyczne dolegliwości ujawniają się najczęściej po 8 10 latach intensywnego użytkowania klawiatury lub myszy. Mimo tej statystyki w Polsce zespół ten nie został uznany za chorobę zawodową.

17 Pokrętła Pokrętło to kontroler zawierający pokrętło i często przycisk strzału. Kółko używane jest zwykle do poruszania bohatera lub obiektu w jednej osi. Pokrętła były pierwszymi analogowymi kontrolerami. Ten typ kontrolera odszedł w niepamięć, gdy gry typu "piłka i paletka" przestały być popularne.

18 Mysz komputerowa geneza Douglas C. Engelbart Amerykański naukowiec i wynalazca o norweskich korzeniach znany jako wynalazca myszy (1963) komputerowej wraz z Billem Englishem. Mysz na rynek trafia wraz z komputerem Xerox 8010 Star Information System dopiero w roku 1981.

19 Mysz komputerowa mechaniczna

20 Mysz komputerowa optyczna i laserowa

21 Trackball Trackball to, najprościej mówiąc, mysz komputerowa umieszczona do góry kółkiem trzymana w jednej ręce. Nad myszką ma ona przewagę w względzie potrzebnego miejsca i tego, że jest tak szybka, jak ręka użytkownika. Jest to zwykle szybszy sposób od ruszania myszką ze względu na wspomnianą małą powierzchnię zajętą przez urządzenie.

22 Slidepad Większa dokładność wskazań kursora za pomocą slidepada niż myszy z uwagi na większą rozdzielczość faktyczną (stała powierzchnia odczytu). Większa płynność i naturalność ruchu.

23 Touchpad Działają poprzez wyczuwanie pojemności elektrycznej palca (dlatego nie reaguje on np. na ołówek). Zmianę położenia palca odczytuje się jako przesunięcie punktu o określonej pojemności elektrycznej. Touchpady obrazują płaszczyznę względnie przesunięcie palca w określonym kierunku powoduje odpowiedni ruch kursora po ekranie. Pojedyncze uderzenie palcem w touchpad działa jak kliknięcie myszy. Po zaznaczeniu obiektu można stosować przemieszczenie metodą przeciągnij i upuść.

24 Tablet Tablet składa się ze specjalnej podkładki oraz wskaźnika zwanego piórkiem (rysikiem), zwykle w kształcie długopisu. Tablety pobierają absolutne współrzędne ruchu. Powierzchnia tabletu stanowi dokładne odwzorowanie ekranu (czy np. okna programu graficznego. Dotknięcia rysikiem poszczególnych rogów podkładki przenoszą kursor natychmiast w narożniki ekranu. Bardziej złożone konstrukcje rejestrują również nachylenie i obrót (wokół własnej osi i względem powierzchni tabletu) celem odwzorowania tego ruchu przy np. dokładnej imitacji smugi farby z pędzla.

25 Joystick Joystick w podstawowej wersji zbudowany z wychylnego drążka zamocowanego na podstawce. Przechylanie drążka w odpowiednim kierunku na dwuwymiarowej płaszczyźnie powoduje stosowną reakcję sterowanego obiektu. Istnieją dwa główne typy joysticków: analogowy: pozwalający na wskazanie dowolnego azymutu (kierunku) 360 stopni oraz określenie stopnia wychylenia; cyfrowy: pozwalający wybrać tylko osiem kierunków: pionowe, poziome i ukosy.

26 Joystick zastosowania sterowanie robotami, sterowanie elektrycznymi wózkami inwalidzkimi, sterowanie kursorem w komputerach, sterowanie w grach ruchem obiektów, manipulacja i tworzenie obiektów trójwymiarowych CAD oraz 3D, w syntezatorach, elektronicznych instrumentach muzycznych umożliwia dodatkowe, płynne kształtowanie cech dźwięku (ich zastępnikami są m.in. rolki i suwaki).

27 Gamepad (joypad) Gamepadto typ kontrolera gier trzymany w obu dłoniach. W celu głównej kontroli gry używane są kciuki. Dodatkowo w gamepadach na środku oraz po bokach znajdują się przyciski uruchamiane przez palce wskazujące i środkowe oraz umieszczony w środku silnik, wprowadzający do gamepada force feedback.

28 Kierownice Kierownice są tpowymi kontrolerami do gier wyścigowych. Wiele z nich ma wmontowany system force feedback, który potęguje uczucie realizmu. Zwykle kierownice sprzedawane są razem z pedałami gazu i hamulca. Zmiana biegu może być wykonywana za pomocą mniejszego pokrętła lub za pomocą prostej dźwigni poruszanej do przodu lub do tyłu. Coraz częściej spotyka się dźwignie imitujące skrzynie biegów z prawdziwych samochodów, które mogą również robić użytek ze sprzęgła. 28

29 Maty taneczne Maty taneczne siatka dużych płaskich przycisków gamepada, rozmieszczonych tak, aby można było na nie naciskać piętą odniosły niemały sukces dzięki popularności gier dźwiękowych, takich jak Dance Dance Revolution. Pierwsza mata taneczna była, nazwana "Exus Foot Craz", była sprzedawana do konsoli Atari 2600 (1977). Nintendo później kupiło podobną technologię od firmy Bandai i zastosowało ją w swoje macie "Power Pad".

30 Kontrolery VR (Virtual Reality)

31 Tablice multimedialne Tablica interaktywna to urządzenie, które przypomina dużą białą tablicę i umożliwia współdziałanie z podłączonym do niej komputerem oraz projektorem multimedialnym. Jej działanie polega na przekazywaniu do komputera przez moduł elektroniczny danych na temat położenia względem osi X i Y tablicy specjalnego pisaka. Dane te są następnie obrazowane w postaci położenia kursora myszy na tablicy. Zajęcia można wcześniej zaplanować i zapisać w komputerze. Oprogramowanie tablicy obejmuje specjalnie opracowany zestaw elementów graficznych oraz szablonów.

32 Ekran dotykowy Ekran dotykowy (ang. Touchscreen) ekran, który reaguje na dotyk. Stosowany jest w tableatch, smartphonach, laptopach. Pierwszy ekran dotykowy został opisany w 1965 r przez E.A.Johnsona.

33 Ekran dotykowy W konstrukcji ekranów dotykowych stosuje się cztery techniki wykorzystujące: przerwanie na skutek dotyku strumienia światła podczerwonego emitowanego przez sieć diod LED, usytuowanych na krawędziach ekranu (ang: infrared) CarrollTouch; zaburzenia na skutek dotyku fali akustycznej propagującej się po powierzchni ekranu Acoustic Pulse Recognition (APR), IntelliTouch Plus, itouch; zmiany pojemności elektrycznej dotykanego ekranu Projected Capacitive, Surface Capacitive; zmiany oporu elektrycznego między przezroczystymi elektrodami wtopionymi w ekran AccuTouch.

34 Inne kontrolery Na mniejszą skalę wydane zostały takie kontrolery, jak deska rozdzielcza pociągu (dostępny od czasu wydania Microsoft Train Simulator), kontrolery pinballi, lecz używali ich jedynie najzagorzalsi fani danego gatunku. Gry dźwiękowe z kontrolerami przypominającymi instrumenty muzyczne m.in. gitarę (Guitar Hero), perkusję (Donkey Konga) czy grzechotki (Samba de Amigo) również znalazły uznanie pośród automatów do gier i konsol gier wideo. Jako kontroler gier wykorzystywana również bywa kamera podłączona do komputera lub konsoli. W takiej sytuacji, użytkownik wpływa na przebieg gry poprzez wykonywanie ruchów przed kamerą.

35 Nowość Xbox Kinect PlayStation 3 Move

36 Komunikacja głosowa Rozpoznawanie mowy technologia pozwalająca komputerowi lub innemu urządzeniu interpretować mowę ludzką, na przykład do celów transkrypcji lub jako alternatywną metodę interakcji Fonetograf Drayfusa Grafa, maszyna zapisująca fonemy; 1956 AUDREY firma Bell maszyna rozpoznająca cyfry; 1976 CMU Harpy, słownik ok wyrazów, pierwsze użycie algorytmu BeamSearch, rozpoznawanie mowy łączonej; lata 1990 pierwsze produkty masowej produkcji; rok 2010 Siri wprowadzona przez Apple aplikacja do komunikacji rok 2011 słownik Google dla języka angielskiego: około miliona różnych słów, model języka trenowany setkami miliardów zapytań.

37 Komunikacja głosowa podział Pod względem segmentacji rozpoznawanej wypowiedzi: rozpoznawanie pojedynczych fonemów, rozpoznawanie izolowanych słów system wymaga znacznych pauz między wypowiadanymi wyrazami), rozpoznawanie łączonych słów wymagane bardzo krótkie odstępy między wyrazami), rozpoznawanie mowy ciągłej wymagane zachowanie pewnej stylistyki wypowiedzi, rozpoznawanie mowy spontanicznej mowa z różnymi naturalnymi cechami jak różnorodna prędkość, głośność wypowiedzi, brak odstępów między wyrazami.

38 Komunikacja głosowa podział Pod względem czasu odpowiedzi: rozpoznawanie mowy w czasie rzeczywistym system podaje wyniki niemal równolegle z pobieraniem, danych wejściowych, za pomocą urządzenia do próbkowania dźwięku (np. karty dźwiękowej z mikrofonem), transkrypcja zasobów akustycznych, uprzednio zdigitalizowanych do plików, np. celem indeksowania/przeszukiwania.

39 Komunikacja głosowa problemy Trudności implementacyjne i wdrożeniowe duża przestrzeń przeszukiwania (z powodu znacznego rozmiaru niezbędnych danych); odporność na silną zmienność sygnału wejściowego, w wielu wymiarach (np. zmienność mówcy: płeć, akcent, emocje); rozumienie mowy, reprezentacja wiedzy; uwzględnianie wielu kontekstów np. mowy ciała; rozwiązywanie problemu niejednoznaczności językowych na wielu poziomach; segmentacja mowy, rozpoznawanie mowy ciągłej; pomijanie zakłóceń sygnału.

40 Komunikacja głosowa problemy Problemy/limity wdrożeniowe zmęczenie użytkownika ciągłym używaniem głosu; wzajemne przeszkadzanie sobie w pomieszczeniu wypełnionym mówiącymi do swoich komputerów, urządzeń; proces myślenia dla wielu ludzi jest blisko związany z mową więc trudne jest mówienie/słuchanie i rozwiązywanie problemów w tym samym czasie; mówienie i aktywność fizyczna np. chodzenie są kompatybilne.

41 Dziękuję za uwagę