数字媒体导论第2章 数字编创设备.docx

三维用户界面下的输入输出设备 1 3DUI输入设备 通常，有三种重要的特性用来描述输入设备： 第一个也是最重要的一个特性是输入设备所提供的自由度（DOF）。自由度是物体在空间移动的一个特殊的、独立的描述方式。例如跟踪器的设备一般捕获三个位置值和三个方向值，总共6个DOF。对于大部分而言，设备的DOF表示出设备的复杂性和它适应各种交互技术的能力。 第二个特性是输入类型和生成数据（即报告）的频率。数据报告包括离散构件、连续构件、或者由二者组合。离散输入设备构件通常根据用户的动作生成一个简单的数值（如布尔值或者一个集合中的元素）。它们通常用来改变应用的模式，如更改桌面3D建模应用的绘制模式，或者表示用户想要开始某个动作，如初始化漫游技术。连续的输入设备构件通常根据用户的行为生成多个数据（如实数值、坐标值等），在很多情况下，忽略用户正在做的事情（跟踪系统和弯曲度感知手套就是这样的例子）。在很多应用中，输入设备将离散和连续构件融合在一起，提供一个大范围的设备到交互技术映射。 第三个特性是基于使用这个设备需要多少物理交互来描述。比如分为主动式输入设备和被动式的输入设备。主动式输入设备在产生数据前需要用户实际执行一些物理动作，输入设备本身不会产生任何信息给举算机。被动式输入设备不需要任何物理动作来运行设备，设备甚至在不被碰触的情况下也能持续的生成数据。 1.1 桌面输入设备 1.1.1 键盘 键盘是经典的传统桌面输入设备，它包含一组离散构件（一组按键）。它们普遍被用在从建模到计算机游戏等很多桌面3D应用中。例如，箭头键常在第一人称射击的计算机游戏中用作简单漫游技术的输入。但是，将标准键盘应用到更加沉浸式的3D环境中是不现实的，此时用户穿戴HMD或处在环屏显示环境中，而用户通常是站立着的。由于输入文字数字字符对于很多使用HMD和环屏显示器的沉浸式3D应用也是非常重要的，所以这些环境需要其它一些非传统设备。在此需求上，研究者们基于键盘隐喻，开发了基于键盘的交互技术包括： （1）微型键盘 优点：能够保留熟悉的QWERTY布局，使得用户不必重新学习键的位置??比常规的键盘体积小，便于携带或者穿戴。 缺点：小键盘的大小不足以允许触摸式打字（或10个指头打字），所以用户必须用一个或两个指头，无法利用多年使用键盘养成的肌肉记忆。 （2）键数量少的键盘 ◆ 基于电话的普通文本输入技术 优点：精确而易学。将a, b和c映射到数字按键2上，d, e和f映射到数字按键3上等等，用户使用想要的字母来按键，通过多次按键来区分字母。 缺点：效率非常低。当映射到同一个键的两个字母需要顺序输入时，采用这种技术的速度可能特别慢。例如，按下“2”键三次可能解释为aaa，ab，ba或c。为了使意义明确，系统强迫用户在使用同一个键输入另一个字母之前等一定的时间。 改进的T9文本输入系统 优点：仅需要每个键敲击一次。为了确定每次按键是哪个字母，系统使用一个字典，并试图将一系列按键匹配成已知的单词。在系统对当前的单词有一个猜测时，单词被显示，用户能够接受单词或继续打字。 缺点：输入名字、稀有单词或非单词很困难 （3）和弦键盘（chord keyboard，用户同时按下多个键来产生一些符号，被按下的按键集合一起被称为一个和弦） 优点：用户只用一只手进行符号输入，可用在移动计算和可穿戴计算环境下 缺点：性能、错误数和用户喜好程度都不高 （4）掐捏键盘（Pinch Keyboard） 它使用掐捏手套（Pinch Glove），用套在每个指尖的可传导的布料做成的轻量手套，在两个或多个手指接触时产生感应。 优点：手套穿戴舒适，并且由于它们开/关自然，对用户的动作没有二义性。并使用了标准的QWERTY键盘布局，以便用户能够利用已有的打字技能。容易学习，令人满意，并且用起来舒适。 缺点：由于受跟踪器的精度限制，需要大范围的运动来改变行或者选择内侧键，降低了操作效率。打字速度很慢，性能较差，需要大量的训练。 （4）软键盘（用户按虚拟键来代替物理键输入符号） 优点：容易为不同布局或字符集重新配置，以及它们不需要一个专门的输入设备。 缺点：单点输入的限制（一次只有一个手指或一支笔），以及缺少主动和被动触觉反馈。 1.1.2 2D鼠标和轨迹球 鼠标和轨迹球是相对设备，它们报告移动了多远而不是在哪儿。和键盘一样，它们被广泛运用到很多不同的3D应用中，并且提供了将交互技术映射到应用任务的多种不同的选择。但是，鼠标和轨迹球具有与键盘同样问题，它们不是为更加沉浸式的3D环境设计的。由于鼠标需要放在一个2D平面上来实现定位功能，所以在这些显示器中很难使用。而轨迹球可以一手拿着而用另一手操纵，所以可以用在沉浸式3D环境中，且它已经成功的引入到使用工作台显示器的3D界面中。 1.1.3