人機互動技術

人機互動技術(又稱非接觸互動技術、人機介面；英文: Human Computer Interaction)，主要是利用「以人為本，電腦為輔」的非接觸體感偵測模式來控制電腦介面，讓使用者透過「非接觸式」介面，來控制系統，並讓電腦瞭解能替使用者做些什麼及處理資訊。而傳統人機互動模式著重於接觸硬體，如操作滑鼠、鍵盤、手寫板等輸入介面，但新一代人機互動追求「以人為本，電腦為輔」的非接觸體感偵測模式，除了雙手外，語音、肢體動作、生物特徵、生理訊號和情感都可以是輸入介面。電腦系統可在人工智慧、自然語言處理、多媒體系統等技術的輔助下，配合著使用者的習慣操作。

人機互動技術的發展領域非常廣泛，像是早期的電子寵物、機器人，還有近年來大家熟知的新世代遊戲機Xbox、PS、Switch的體感遊戲，都是透過語音、觸控或人體動作來與機器交談，讓吸引使用者能持續性的使用。

 

現階段市面上的介面主要分成兩大類：具體的(Concrete)或抽象的(Abstract)媒介，都是用來輔助使用者操作3C電子類產品(包含手機/電腦/車用電子等)。具體的介面部分，是透過可觸式(Tangile)、按鈕(Button)、旋鈕(Knob)或其他輸入設備來達到互動效果，而這些輸入設備之尺寸大小與角度設計，皆需符合使用者的人體工學，才能以便操作。而抽象部分的介面，適用於非接觸式(Intangible)的人機互動上，則強調結合使用者心理層面的認知，例如心智模式(Mental models)和基礎模式(Schema)，在設計介面的過程中需先研究此塊領域，藉以設計出操作便利的非接觸性使用介面。

 

(一)  人機互動的優勢

 

1.移動方便性：以iPhone和Android手機為例，使用者可在任何地方透過Wi-Fi或4G操作iPhone上網並雲端存取，未來可提供更高的移動性和便攜性。

2.多維空間：透過3D立體使用介面，讓螢幕資訊呈現更具真實感。

3.體感控制：早期玩遊戲都是透過搖桿或按鈕方式來控制遊戲角色，現階段最新的遊戲已經可以透過其他方式來達成。在遊戲機部分，是透過搖桿的加速度反應、2D影像捕捉技術、甚至透過3D影像捕捉技術，只要搖擺一下身體就可達到控制的目的。

4.擴增實境(Augmented Reality；AR)：AR透過實地計算攝影機影像的位置及角度，並加上相應圖像的技術，將虛擬世界套在現實世界並進行人機互動。

5.新式材質：例如電子紙，採用膽固醇液晶及反射技術，免背光源，不耗電即可顯示，具易使用、輕薄、可彎曲、抗摔、低耗電等優點。

 

人機互動技術在介面設計上，主要分為遠端遙控、觸控面板以及身體感測這三大方向：
1.遠端遙控(Romote Control):早期人機互動方式是必須透過實體控制裝置，來進行遠端控制，多半是運用2D互動控制運算技術。
2.觸控面板(Touch Panel): 貼附在映像管或液晶顯示器上的裝置，藉由手指或觸控筆輕壓顯示器面板上的選項，即可完成資料傳輸或閱讀螢幕上的訊息。
3.身體感測(Sensing body):就是利用人的肢體動作、聲音感測來讓使用者與機器進行互動的方式。而人機互動技術可運用在遊戲、網路社群互動應用，以及畫面選項控制，除此之外，也可搭配在硬體系統以PC與TV做為應用產品，結合3D運算控制模組，建構家庭當中非接觸式的人機互動介面。而此類應用所需求的技術將以手勢辨識以及臉部辨識為重點。

 

(二)人機互動的技術

 

(1)音源偵測:音源感測器常被使用在麥克風當中，是ㄧ種廣泛應用的感測器，其功能在於負責將聲音訊號轉成電訊號，當系統中有許多麥克風形成一個陣列時，功能除了可做為聲音訊感測外，亦可做為聲源方位的辨識。

(2)紅外線影像、熱能感應:紅外線影像主要是接收不可見光波段，可以在無亮度之環境下進行取像。而熱能感應是波長介乎微波與可見光之間的電磁波，其波長在760奈米（nm）至1毫米（mm）之間，是波長比紅光長的非可見光。

(3)3D深度感應: 3D深度感應器可檢測圖像深度，可以追踪用戶的運動和讀懂用戶的情緒。

(4)動態追焦:動態追焦是利用慢速快門追著移動主體同步拍攝，就能拍出極具動感的影像效果。

(5)投影:投影是將人的實體動作對投影機畫面的虛擬場景和虛擬物體之立體交互操作的系統。互動投影的目的在於將人的實體動作影響於投影機的顯示畫面中，使畫面如同真正的被人的實體動作“指點、踩踏、說話”所影響一樣。