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HCI 입문
What is HCI?
2005년 2학기
김창헌
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Graphics Lab. @ Korea University
Contents

KUCG
HMI / HCI
 Human
Machine/Computer Interface
인간공학 (Human Engineering)
 인지공학 (Cognitive Engineering)

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2
Graphics Lab. @ Korea University
인간과 컴퓨터의 HMI

HI (Human Interface)


인간에 관련된 모든 인터페이스
HMI


KUCG
그 중 기계와의 인터페이스
HCI

인간이 컴퓨터로부터 정보를 받아 이해, 판단하는 인지과정과
사고과정을 기계 내부에 있어서의 정보처리과정에 기초하여
인터페이스를 생각함

디스플레이의 색이나 크기, 키보드나 마우스의 키 배열과 같은
인간과 컴퓨터 사이의 물리적인 인터페이스에 한정
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Graphics Lab. @ Korea University
HCI의 중요성 (1 / 4)
KUCG

사용편이성 (Usability)

사용자의 수용도 (User Acceptability)

컴퓨터 사용 계층의 일반화

얼마나 쉽게 배울 수 있는가?

얼마나 신속하게 작업할 수 있는가?

조작오류를 줄일 수 있는가?

사용자가 주관적으로 만족하는가?

조작법을 오래 기억할 수 있는가?

인간 특성에 적합 / 안전한가?
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HCI의 중요성 (2 / 4)

KUCG
컴퓨터 사용환경의 다양화

실생활의 모든 분야에서 컴퓨터 이용

사용자 중심의 설계 (User-Centered Design)

예) 비디오 리모콘  신형일수록 한번의 조작으로
복잡한 기능이 바로 실행되도록 디자인
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HCI의 중요성 (3 / 4)

KUCG
매체의 다양화


정보의 표현매체가 Text 위주에서 SILK (Sound, Image,
Language, Knowledge)로 전이
예) 가상현실 (VR, Virtual Reality)
 시각을 비롯한 후각, 촉각 등 인간의 감각 인지과정에 대한
연구가 매체의 효율적인 응용에 있어서 중요
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HCI의 중요성 (4 / 4)

KUCG
기술 및 경제적 중요성

H/W는 매년 2배 이상의 성능으로 발전

HCI가 새로운 병목(Bottleneck)으로 등장

HCI의 정보 입출력 속도가 전체 시스템 속도에 크게 영향

사용편이성, 사용자의 수용도가 제품의 경쟁력에 매우
중요한 영향
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사용의 편이성 (Usability)
KUCG

특정 사용자가 주어진 환경에서 목표를 달성할
때의 효과, 효율, 만족 정도

효과


효율


목표를 달성했을 때의 정확함이나 완성도
목표를 달성하기 위해 소비한 자원의 양
만족

사용자가 시스템을 이용함으로써 영향받는 인간의
수용성
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HCI의 발전
KUCG
인간공학 측면
• User Interface
• Multi-modal
• Intelligent
• 제품, 시스템에 대한 문제 해결
• 컴퓨터 시스템에 대한 접근은 자연스러운
확장
S/W 공학적 측면
•
•
•
•
•
•
• 시스템 생산성 및 성능 향상을 위한
• 컴퓨터 H/W, S/W 기술 발전 시도
인지심리학 측면
• 인간 성능과 효율성의 문제
• 컴퓨터의 발달로 자연스러운 접근 시도
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Task Analysis
Usability
Engineering
Prototyping
Evaluation
Techniques
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HCI의 범위
KUCG

컴퓨터와 그에 관련된 기계의 물리적인 인터페이스

인간의 인지과정에 기초한 상호작용
이루고자 하는 목적, 일,
업무
물리적 인터페이스
표시
음
성
보기 쉽다
입력하기 쉽다
인지적 인터페이스
알기 쉽다
학습하기 쉽다
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음
성
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조작
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인간의 일반적인 특징









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KUCG
어떤 일을 금방 잊어버린다.
착각한다.
한번에 여러 일에 주의를 기울이지
못한다.
하나의 일에 집중하면 다른 일이 눈에
들어오지 않는다.
이론적으로 생각하는 것보다
구체적/전형적인 예를 더 좋아한다.
같은 것을 반복하면 금방 질린다.
귀찮은 것을 싫어한다.
지속적인 노력을 기울이지 못한다.
기타: 과거의 경험, 직업, 문화적 배경,
개인적인 취향에 따른 차이 존재
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인간과 컴퓨터의 정보처리 능력 비교
인간
항목
귀납적, 전체적 의미파악
사고의 특징
저속, 부정확
연속작업에 의한 능률저하
소용량, 부정확
연상
단순 반복은 잘 못함
동기부여에 의한 능력향상
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컴퓨터
연역적
알고리즘에 따라 의미를 이해
연산능력
고속, 정확
능률은 항상 일정
기억능력
대용량, 정확
위치에 따라 호출
기타
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KUCG
단순 반복이 특기
알고리즘을 개량하여 능률향상
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인간을 이해하기 위한 키워드
KUCG
인지공학
인지특성
-알기 쉬움
감정특성
-즐거움, 보람, 기쁨
-학습하기 쉬움
인지측면
인간공학
생리적 특성
-눈의 분해능력
형태적 특성
-판별하기 쉬움
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물리측면
-운동능력
-조작하기 쉬움
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Contents
KUCG

HMI / HCI

인간공학 (Human
Engineering)

인지공학 (Cognitive
Engineering)
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인간공학의 정의
KUCG

인간에 직접 관계되는 시스템을
인간의 여러 특성에 기초하여
설계/개선하기 위한 공학

인간-기계 속에 인간의 특성을
집어넣어 인간이 원하는 사용성,
쾌적성, 안전성, 피로의 경감, 경제성
등의 조건을 만족시키는 학문의 영역

의학, 공학, 디자인 등의 영역
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인간공학의 분야
KUCG

Human Factor

Human Factor Engineering

Ergonomics
 인간이 작업을 행하기 위한 환경과,
인간의 물리적 측면을 대상으로 하는
학문분야
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주요 3요소
KUCG
시각 HMI
청각 HMI
촉각 HMI
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표시의 인간공학
KUCG

인간의 시각 특성을 기반으로 표준화

예)

문자 크기(거리 50cm의 경우)



거리




한자 : 3.6~4.4mm
영문 : 2.6~3.2mm
디스플레이의 해상도에 의존하지 않고 문자
사이즈에만 의존
사이즈가 두 배가 되면 최적 거리 약 1.5배
미려함
색의 사용
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조작의 인간공학 (1 / 2)

인간


KUCG
도형과 같은 전체적인 의미 지각에 매우 강함
컴퓨터

1차원적인 부호열에 대한 해석에 강함
 인간이 컴퓨터에 명령을 전달하기 위한 HMI가 제한됨
 컴퓨터를 사용하기 어려운 가장 큰 요인
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Graphics Lab. @ Korea University
조작의 인간공학 (2 / 2)

KUCG
예) 키보드

1차원적인 문자열, 기호를 빠르고 정확하게 입력하기 위하여
오랜 시간에 걸쳐 생리적, 형태적 관점에서의 검토가 이루어짐

키 누르는 압력, 키 탑의 모양, 배열, 높이, 피드백 신호 등
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Graphics Lab. @ Korea University
Contents
KUCG

HMI / HCI

인간공학 (Human
Engineering)

인지공학 (Cognitive
Engineering)
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인지실험: 맥락효과 (1 / 2)
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KUCG
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인지실험: 맥락효과 (2 / 2)
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KUCG
Graphics Lab. @ Korea University
인지과학

KUCG
인지과학 (Cognitive Science)

인간의 인지구조와 그에 따라 인간이 어떻게 목표를
달성해가는가를 해명하고자 하는 분야

인간을 하나의 정보처리 시스템으로 파악
 인지공학에서는 사용이 쉬운 시스템 설계를
위해 인지과학 지식을 응용
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인간의 정보처리 과정
입력
정보
KUCG
입력정보의
지각처리
학습
기억
인
지
처
출력
(행동)
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출력생성
처리
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사고
리
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기억 2중 저장 모델 (1 / 2)
KUCG
지각 기억 저장고 (Sensory Memory)
 단기 기억 저장고 (Short-term Memory)
 장기 기억 저장고 (Long-term Memory)

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Graphics Lab. @ Korea University
기억 2중 저장 모델 (2 / 2)
KUCG
감정계
기억 제어, 관리 기구
리허설
지각기억
저장고
단기기억
저장고
장기기억
저장고
반응 발생계
지시
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인간 프로세서 모델

KUCG
인간의 인지 시스템

입력된 이미지를 상징화된 정보로 받아들인 다음,
장기 기억 저장고의 정보를 활용하여 입력된 정보를
어떻게 해석/반응할 것인지를 결정
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Graphics Lab. @ Korea University
인지계층모델
기능베이스행동
특징
추출
지각정보
시간, 공간에
대한 정보
자동화된
감각조직
패턴
조작
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KUCG
규칙베이스행동
상태
인식
상태와
작업의
대응
저장된
작업규칙
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지식베이스행동
상태
인식
작업의
결정
목표
순서
계획
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감성공학 (Aesthetic Engineering)

감성

외부의 물리적 자극에 의해 감각, 지각으로부터
인간의 내부에 야기되는 심리적 체험


KUCG
쾌적함, 고급감, 불쾌감, 불편함 등의 복합적인 감정
감성공학

인간의 감성을 정성, 정량적으로 측정, 평가


제품이나 환경 설계에 응용
보다 편리하고 안락하며 안전하게 하고 더 나아가
인간의 삶을 쾌적하게 하고자 하는 기술
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감성 요소의 반영

KUCG
사용자가 느끼는 감성




만족감 (Satisfaction)
쾌적감 (Comfortablity)
사용 편의성 (Usability)
학습 용이성 (Learnability)
사회적 문화적 요소 추출 반영
 정신적 심리적 요소 추출 반영
 조직적 집단적 요소 추출 반영

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Graphics Lab. @ Korea University
감성공학 요소기술
KUCG

인간공학/인지공학

센서기술

산업디자인 기술

Fuzzy-Neural Network

인공현실감 기술

사용성평가 기술

생체역학 기술
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Graphics Lab. @ Korea University
HCI Special Organizations
KUCG

The ACM Special Group on Computer Human Interface

The British Computer Society Specialist Group on HCI

The IFIP Technical Committee on HCI

The Human Factors Society Computer Systems
Technical Group

The European Association for Cognitive Ergonomics
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Graphics Lab. @ Korea University
HCI Special Journals
KUCG

Human-Computer Interaction

International Journal of Man-Machine
Studies

Behavior and Information Technology

International Journal of HCI

Interacting with Computers
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HCI 입문
HCI 시스템 구성
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New Paradigm for HCI
KUCG
Computer
World
Conventional Computer
Virtual
World
VR-Based Computer
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Human-Computer Interface

Visual channel

Auditory channel

Position tracking

Haptic channel
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KUCG
Graphics Lab. @ Korea University
HCI: Visual Channel

Visual display

HMD (Head-mounted Display)




KUCG
Very useful
Ergonomic problem
OHD (Off-Head Display)
Research issues
Ergonomics
 Wireless
 Improvement of resolution and FOV (Field of
View)
 Integration of visual, auditory, and position
tracking

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Visual Channel Devices
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KUCG
Graphics Lab. @ Korea University
HCI: Auditory Channel (1 / 2)

Model  Synthesis of signal  Spatialization of
sound


KUCG
Current hardware is adequate
Research issues

Perceptual issues




Similar to the visual channel
Use for sensory substitution (for visual, haptic)
Auditory scene analysis
Hear-through display
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Graphics Lab. @ Korea University
HCI: Auditory Channel (2 / 2)

KUCG
3D virtual sound
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Graphics Lab. @ Korea University
HCI: Position Tracking

Position tracking


Finding a 3D surface with the points
Tracking mechanisms





Finding a point
Position mapping


KUCG
Mechanical linkage
Magnetic
Optical
Acoustic
Eye tracking
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Graphics Lab. @ Korea University
HCI: Haptic Channel (1 / 3)

KUCG
Haptic channel in Tele-operation
Haptic
Devices
Operator Module
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Workside Module
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HCI: Haptic Channel (2 / 3)
KUCG
Force, pressure, tactile feedback
 Manipulation + Sensing
 Mechanism

Body-based: Dataglove
 Ground-based: Joystick

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Graphics Lab. @ Korea University
HCI: Haptic Channel (3 / 3)

KUCG
Research issues

Haptic science: Study on the human haptics

Bio-mechanical, psychophysical, cognitive

Interaction effects of haptic and vision

Tool-hand system

Takes its metaphor from real tools

Haptic illusion

Texture, temperature devices
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HCI – Other Types of Interfaces
KUCG
Olfactory (smell)
 Gustatory (taste)


Heat, wind, humidity

Speech

Direct physiological sensing and control
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