Bài giảng Tương tác với người máy - Chương 2: Máy tính - Đặng Lê Đình Trang

 Chương 2 
Máy tính 
 Company 
 LOGO  
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 1 
 Mục tiêu 
. Hiểu được vai trò của máy tính trong 
 tương tác người máy 
. Các thành phần cơ bản ảnh hưởng tới 
 quá trình tương tác 
. Ý nghĩa đối với người thiết kế phần mềm 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 2 
 Nội dung 
1. Tổng quan về máy tính và ý nghĩa trong tương 
 tác người máy 
2. Thiết bị nhập dữ liệu văn bản 
3. Thiết bị định vị, trỏ và vẽ 
4. Thiết bị hiển thị 
5. Thực tại ảo và tương tác 3D 
6. Điều khiển vật lý, cảm biến 
7. Bộ nhớ 
8. Xử lý và mạng thông tin 
9. Thảo luận 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 3 
 Tổng quan về máy tính và 
1 ý nghĩa trong tương tác 
 người máy 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 4 
 1. Máy tính 
. Hệ thống máy tính được tạo lên từ nhiều 
 thành phần 
. Mỗi thành phần trong đó đều ảnh hưởng 
 tới quá trình tương tác 
- Thiết bị nhập dữ liệu: ký tự và con trỏ 
- Thiết bị xuất dữ liệu: màn hình (to hay 
 nhỏ), bảng điện tử 
- Thực tại ảo: các tương tác đặc biêt và 
 các thiết bị hiển thị 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 5 
 Máy tính (tiếp) 
- Tương tác vật lý – vd: âm thanh, cảm 
 giác,  
- Giấy: đóng vai trò đầu ra dữ liệu (máy in) 
 và dữ liệu đầu vào (scan) 
- Bộ nhớ: RAM, ổ cứng,  ảnh hưởng tới 
 khả năng lưu trữ cũng như khả năng truy 
 cập 
- Bộ xử lý: tốc độ xử lý, tốc độ truyền thông 
 qua mạng 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 6 
 Tương tác với máy tính 
. Để hiểu được tương tác người máy, ta 
 phải hiểu về máy tính. 
 Thông tin ra, vào như thế nào? 
 Thiết bị, cảm biến,  
 Khả năng của máy tính? 
 Xử lý, bộ nhớ,  
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 7 
 Một hệ máy tính thông thường 
• Màn hình, hiển thị trên đó là các 
cửa sổ chương trình. 
•Bàn phím 
•Con chuột, hoặc touchpad 
• Có rất nhiều các hệ thống máy tính: 
Máy bàn, MTXT, Smartphone,  
Mỗi loại thiết bị sẽ quyết định 
kiểu (style) tương tác mà hệ thống 
hỗ trợ 
Với mỗi loại thiết bị khác nhau 
thì cần có những giao diện hỗ trợ 
một kiểu tương tác khác nhau 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 8 
 Máy tính ở đâu! 
Trong nhà bạn có bao Có máy tính trong túi xách 
nhiêu máy tính? của bạn không? 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 9 
 Sự tương tác? 
Các hệ thống cũ Hiện tại và tương lai 
. Xử lý theo gói (batch . Xử lý có tương tác 
 processing) (online) 
 “nhanh hơn = tốt hơn?” 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 10 
 Các loại hình tương tác 
• Các loại hình tương tác 
đa dạng, phát triển dựa 
trên sự ra đời của các 
loại thiết bị, cảm biến 
 • Camera 
 • Hiển thị 3D 
 • Thiết bị đọc suy nghĩ 
 (tương lai gần) 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 11 
2 Thiết bị nhập dữ liệu văn bản 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 12 
 Thiết bị nhập văn bản 
. Bàn phím 
  PC 
  Phone 
  Chord 
. Handwriting 
. Đồng bộ tiếng nói 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 13 
 Bàn phím 
. Thiết bị nhập văn 
 bản cơ bản và phổ 
 biến nhất 
. Cho phép nhập dữ 
 liệu với tốt độ cao, 
 ổn định. 
. Kết nối có dây hoặc 
 không dây với máy 
 tính trong phạm vi 
 gần 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 14 
 Bàn phím - Các kiểu bố trí 
. Kiểu bố trí (layout) QWERTY là chuẩn bố 
 trí bàn phím phổ biến nhất hiện nay, tuy 
 nhiên: 
  QWERTY được thiết kế cho tiếng anh là một 
 ngôn ngữ không có dấu cần các scripts 
 thay thế 
  QWERTY không phải kiểu bố trí tốt ưu cho 
 đánh máy, nó “thuận tay trái” 
. Mặc dù có những kiểu bố trí khác tối ưu 
 hơn nhưng lịch sử khó thay đổi. 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 15 
 Bàn phím - Các kiểu bố trí 
Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 16 
 Các kiểu bố trí khác 
. Alphabetic 
  Kiểu bố trí bàn phím 
 theo thứ tự bảng chữ 
 cái 
  Chậm, khó sử dụng 
. Dvorak 
  Tăng tốc độ gõ nhờ 
 giảm chuyển động 
 của ngón tay 
  Được tất cả các HĐH 
 hỗ trợ 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 17 
 Các kiểu bố trí khác 
. Bàn phím đặc biệt 
. Thiết kế để giảm thiểu 
 mệt mỏi do RSI (chấn 
 thương do các căng 
 thẳng lặp đi lặp lại) 
. Sử dụng 1 tay hoặc 2 
 tay 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 18 
 Bàn phím Chord 
 . Chỉ có một vài phím – 4 hoặc 
 5. 
 . Các ký tự hoặc lệnh được 
 nhập vào dựa trên tổ hợp 
 các phím được bấm 
 . Kích thước nhỏ gọn 
 Dành cho các thiết bị 
 chuyên dụng, ứng dụng 
 chuyên biệt. 
Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 19 
 Bàn phím điện thoại 
. Sử dụng các phím số 
 với nhiều lần nhấn để 
 thay đổi ký tự cần nhập 
 So sánh với bàn phìm 
 QWERTY, 
 nhanh/chậm? 
. Kiểu nhập liệu T9 – bộ 
 tiên đoán từ 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 20 
 Bàn phím số 
. Dùng để nhập dữ liệu số: 
  calculator, PC keyboard 
. Điện thoại 
 1 2 3 7 8 9 
Không giống nhau!! 4 5 6 4 5 6 
 7 8 9 1 2 3 
 0 # 0 . = 
ATM giống ĐT * 
 telephone calculator 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 21 
 Nhận dạng chữ viết tay 
. Ký tự có thể được nhập bằng cách sử 
 dụng bút và bảng điện tử (bảng cảm ứng) 
 Kiểu tương tác tự nhiên 
. Tuy nhiên, ta gặp phải các vấn đề về kỹ 
 thuật: 
  Việc nắm bắt các thông tin hữu ích – sự ngắt 
 nghỉ, lực nhấn,  một cách tự nhiên. 
  Phân chia các đoạn viết tay thành các ký tự 
  Nhận dạng từng ký tự 
  Phân biệt các phong cách viết khác nhau 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 22 
 Nhận dạng chữ viêt tay 
Không còn bàn phím  
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 23 
 Nhận dạng giọng nói 
. Hướng nghiên cứu đang phát triển mạnh 
. Đã có những thành công nhất định 
  Một người sử dụng – quá trình học, nhận 
 dạng ban đầu 
  Hệ thống lệnh có giới hạn 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 24 
 Nhận dạng giọng nói 
. Các vấn đề cần giải quyết: 
  Nhiễu ồn 
  Phát âm không chính xác 
  Số lượng từ vựng khổng lồ 
  Các chất giọng khác nhau 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 25 
3 Thiết bị định vị, trỏ và vẽ 
 Mouse, touchpad, 
 trackballs, joysticks,  
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 26 
 Con trỏ chuột 
. Thiết bị điều khiển con trỏ 
  Tiện dụng 
  Phổ biến 
. Có 2 đặc điểm chính: 
  Di chuyển trên mặt phẳng 
  Thường có 2 hoặc 3 phím 
 (bấm, cuộn) 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 27 
 Con trỏ chuột (tiếp) 
. Mouse được đặt trên mặt 
 phẳng (bàn) 
. Chuyển động tương đối của 
 con chuột được liên hệ với 
 con trỏ trên màn hình máy 
 tính 
. Dạng giao tiếp gián tiếp 
  Bản thân thiết bị không che 
 khuất màn hình 
  Vấn đề phối hợp tay, mắt với 
 người dùng mớiĐặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 28 
 Con trỏ chuột (tiếp) 
Cách thức làm việc của con chuột? 
Có 2 phương pháp xác định di chuyển: 
. Cơ học: Sử dụng quả bóng biết di chuyển 
 tự do trên mặt phẳng thành các xung thể 
 hiện sự di chuyển trên 2 trục XY 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 29 
 Con trỏ chuột (tiếp) 
. Quang học: 
  Sử dụng đèn led, dựa trên sự thay đổi về 
 cường độ sáng để xác định chuyển động trên 
 mặt XY 
  Ít bị ảnh hưởng của bụi bẩn. 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 30 
 Touchpad 
. Dạng bàn cảm ứng nhỏ, chạm để di 
 chuyển con trỏ chuột. 
. Thường thấy ở laptop 
. Cần chú ý tới điều chỉnh tốc độ đáp ứng 
  Tốc độ chạm nhanh 
 . Con trỏ di chuyển dài 
 . Việc di chuyển tới đối tượng nhanh hơn 
  Tốc độ chạm chậm 
 . Con trỏ di chuyển ngắn 
 . Cho các ứng dụng đòi hỏi chính xác 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 31 
 Trackball, thumbwheels 
. Trackball 
  Quả bóng quay bên trong 
 vỏ cố định 
  Ứng dụng tương tác với 
 không gian đồ họa 3D, độ 
 chính xác cao 
  Đôi khi sử dụng trên các 
 thiết bị di động 
. Thumbwheel ? 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 32 
 Màn cảm ứng 
. Xác định trỏ tay hoặc bút trên màn hình 
. Có nhiều loại màn cảm ứng khác nhau: 
 điện trở, điện dung, sóng cơ bề mặt  
 đơn và đa điểm. 
. Ưu điểm 
. Nhược điểm 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 33 
 Các thiết bị khác 
. Light pen 
. Joystick 
. Keyboard nipple 
. Digitizing table 
. Eyegaze (điều khiển con trỏ bằng mắt) 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 34 
4 Thiết bị hiển thị 
 Màn hình, giấy điện tử, 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 35 
 Hiển thị điểm ảnh 
. Hình ảnh được tạo lên từ các điểm ảnh 
 nhỏ 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 36 
 Hiển thị điểm ảnh (tiếp) 
. Độ phân giải: 
  Số điểm ảnh trên màn hình 
  Mật độ điểm ảnh (pixel or dot per inch) 
. Tỷ lệ độ rộng và độ dài khung hình 
. Độ sâu của màu: 
  Số màu khác nhau mà màn hình có thể hiển 
 thị 
  Số bit màu: 8 bits, 24 bits,  
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 37 
 Hiển thị điểm ảnh (tiếp) 
. Hiện tượng răng cưa – Đường chéo bị 
 ngắt gãy do việc xử lý quét theo chiều 
 ngang 
. Chống răng cưa - mềm hóa các góc cạnh 
 bằng cách sử dụng phương pháp bóng 
 mờ 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 38 
 Hiển thị điểm ảnh (tiếp) 
. Cathode ray tube (CRT) 
. Liquid crystal displays (LCD) 
. Các loại màn hình lớn 
  Sử dụng cho trình chiếu, hội nghị 
  Plasma, video wall, projecter,  
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 39 
 Hiển thị công cộng 
. Các thiết bị hiển thị hình ảnh được đặt tại 
 các địa điểm công cộng 
  To hoặc nhỏ 
  Cho một nhóm nhỏ hoặc đám đông 
. Chỉ hiển thị hay có tương tác 
  Màn hình quảng cáo, tuyên truyền 
  Màn hình các thiết bị công cộng (ATM, ) 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 40 
 Giấy điện tử (EPD) 
. Hiển thị dựa trên nguyên tắc phản xạ ánh 
 sáng (giống như giấy) 
. Cảm giác giống như đọc trên giấy thật 
. Bị giới hạn về nội dung hiển thị (màu sắc, 
 tốc độ) 
. Mềm dẻo linh hoạt (vật lý) 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 41 
5 Thực tại ảo và tương tác 3D 
 Định vị trong không gian 
 3 chiều 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 42 
 Định vị trong KG 3D 
. Buồng lái và điều khiển 
 giả lập 
. Con chuột 3D – chuyển 
 động 6 chiều: x,y,z + roll, 
 pitch and yaw 
. Data glove 
. VR helmets – xác định 
 chuyển động của đầu, 
 mắt 
. Định vị toàn bộ cơ thể 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 43 
 Chuyển động 6 chiều 
 yaw 
 roll 
pitch 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 44 
 Hiển thị 3D 
. Có 3 loại hiển thị 3D: 
  3D trong không gian phẳng: hiệu ứng 3D nhờ 
 các khối hình lập thể, chuyển động trên màn 
 hình phẳng 
  Trường nhìn 3D: sự thay đổi góc nhìn theo 
 góc quay của đầu, mắt tạo cảm giác về không 
 gian 3D 
  Ảnh nổi: tạo hiệu ứng 3D dựa trên sự chênh 
 lệch góc nhìn giữa 2 mắt 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 45 
 Hiển thị 3D (tiếp) 
Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 46 
 Điều khiển vật lý, cảm biến, 
6  
 Hiển thị chuyên dụng, đồng hồ 
 Âm thanh, cảm giác, mùi 
 Môi trường điều khiển vật lý và 
 cảm biến 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 47 
 Hiển thị chuyên dụng 
. Hiển thị tương tự: quay số, đồng hồ, đèn, 
. Hiển thị số: Màn hình LCD nhỏ, đèn LED,.. 
. Head-up display 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 48 
 Âm thanh 
. Các loại âm thanh báo hiệu: bíp, hú,  
 -> Thường dùng để thông báo lỗi, cảnh 
 báo,  
. Âm thanh để phản hồi các hành động của 
 người dùng: bấm phím, kích chuột,  
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 49 
 Cảm giác, mùi 
. Cảm nhận thông qua kênh xúc giác 
 thường được sử dụng trong các hệ mô 
 phỏng, game 
. Mùi hay vị giác còn rất hạn chế. 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 50 
 BMW iDrive 
. Menu 
. Điều khiển mức 
. Dễ dàng lựa chọn các thông số thông qua 
 cảm giác 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 51 
 Môi trường và cảm biến 
. Cảm biến ở khắp mọi nơi, được sử dụng 
 rộng rãi, phổ biến. 
. Sự dụng để thu nhận các thông số môi 
 trường cũng như con người 
  Nhiệt độ 
  Ánh sáng 
  Màu sắc 
  Nhịp tim 
   
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 52 
7 Bộ xử lý và Bộ nhớ 
 Bộ nhớ ngắn hạn, dài hạn, tốc 
 độ truy cập, dung lượng, định 
 dạng. 
 Tốc độ xử lý, xử lý song song 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 53 
 Bộ nhớ ngắn hạn - RAM 
. Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên 
  Tốc độ truy cập nhanh 
  Dữ liệu bị mất khi mất điện 
  Băng thông lớn 
. Một vài loại bộ nhớ là non-volatile dùng để 
 lưu các thông tin cấu hình 
  EEPROM 
  Flash 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 54 
 Bộ nhớ dài hạn - Đĩa 
. Đĩa từ 
  Đĩa mềm 
  Đĩa cứng (HDD) 
. Đĩa quang (DVD, CD, ) 
. Ranh giới giữa bộ nhớ ngắn hạn và bộ 
 nhớ dài hạn dần bị xóa nhòa! 
  FRAM 
  SSD (Flash memory) 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 55 
 Tốc độ và dung lượng 
Phần Phần 
cứng mềm 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 56 
 Tốc độ xử lý 
. Tốc độ xử lý chỉ phụ thuộc vào tốc độ 
 xung nhịp của bộ vi xử lý? 
. Các tập lệnh hỗ trợ đặc biệt 
  Xử lý tín hiệu 
  Điều khiển bộ nhớ 
. Cơ chế xử lý lệnh 
  Tiền xử lý 
  Pipeline 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 57 
 Xử lý song song 
. Các nhà phát triển chương trình cũng cần 
 quan tâm tới khả năng xử lý song song, 
 đa luồng 
  GPU 
  Multithread 
 Tất cả đều ảnh hưởng tới chất lượng 
 tương tác. 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 58 
8 Mạng 
 Khả năng truy cập 
 Tương tác nội dung 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 59 
 Mạng máy tính 
. Cấu hình mạng 
  P2P 
  LAN 
  WAN 
. Băng thông, phương thức kết nối 
. Môi trường (đối tượng) sử dụng mạng 
  Số lượng 
  Nhu cầu 
  Khả năng 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 60 
 Mạng máy tính (tiếp) 
. Một số vấn đề về kỹ thuật cần quan tâm: 
  Độ trễ mạng – phản hồi chậm 
  Xung đột truy cập – quá nhiều đối tượng truy 
 cập 
  Các yếu tố không dự đoán được – sự cố 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 61 
 Mạng và tính tương tác 
. Không chỉ là tương tác đơn thuần giữa 1 
 người sử dụng và máy tính 
. Đó là “đa tương tác” 
  Đối tượng 
  Thiết bị 
  Nội dung 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 62 
9 Thảo luận 
 Bạn cần tìm hiểu gì? 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 63 
 Câu hỏi thảo luận 
1. Sự ảnh hưởng của các thiết bị nhập dữ 
 liệu tới thiết kế phần mềm như thế nào? 
2. Giao diện của một chương trình quan hệ 
 thế nào với thiết bị hiển thị? 
3. Sự khác nhau giữa tương tác online và 
 tương tác offline? 
4. Bạn hiểu thế nào về tính đa tương tác khi 
 thiết kế chương trình trên môi trường 
 mạng? 
 Đặng Lê Đình Trang - IS.FIT.MTA 64