CHƯƠNG TRÌNH KC-01 ĐỀ TÀI MÃ SỐ KC 01-14
2002 — 2005
BAO CAO VE TAI LIEU PHUC VU
CONG TAC DAO TAO
CAP QUAN LLY: Nhà nước
CƠ QUAN CHỦ TRÌ : Viện cơng nghệ thơng tin, Đại học Quốc gia Hà nội
CO QUAN THUC HIEN :
Viện công nghệ thông tin, Đại học Quốc gia Hà nội
Trung tâm Công nghệ Hội tụ Đa phương tiện Viện Khoa học Giáo dục, Bộ Giáo dục và Đào tạo
Khoa Toán Cơ Tin học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên,
Đại học Quốc gia Hà nội
Bộ môn Y học hạt nhân, Đại học Y khoa Hà nội
Công ty AMEC
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI : PGS TSKH Nguyễn Cát Hồ
NHÁNH ĐỀ TÀI : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đa phương tiện nhằm nâng cao văn hóa truyền thống Việt nam
Hà nội, 12 / 2006
Trang 2LỜI CÁM ƠN
Xin chân thành cám ơn sự hỗ trợ về kinh phí nghiên cứu, về tư liệu để thực hiện để tài, về sự thúc đẩy về tinh thần đối với để tài nhánh KC-01-14-05 về “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đa phương tiện nhằm nâng cao văn hoá truyền thống Việt nam" của :
ä_ Ban chủ nhiệm chương trinh KC 01;
ö Vụ Khoa học công nghệ công nghiệp, Bộ Khoa học và Công nghệ;
ä Cơ quan chủ nhiệm dé tài KC-01-14, Viện Công nghệ thông tin, Đại học
Quốc gia Hà nội;
Trang 3MUC LUC
Giới thiệu về tài liệu “cơ sở dữ liệu đa phương tiện” Trích chương III Cấu trúc dữ liệu đa phương tiện
Giói thiệu về tài liệu “giao diện người-máy đa phương tiện” Trích chương | Về tương tác người-máy
Giới thiệu về tài liệu “Nhập môn đa phương tiện"
Trích chương IIi Quá trình sản xuất đa phương tiện
Trang 5
GIỚI THIỆU VỀ TÀI LIỆU CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN
Tài liệu về cơ sở dữ liệu đa phương tiện sẽ gồm các chủ để : Q a Q Q Q
Tổ chức dữ liệu đa phương tiện;
Một số khái niệm về đa phương tiện; Cơ sở dữ liệu về văn bản;
Cơ sở dữ liệu về hình ảnh; Cơ sở dữ liệu về video;
Cơ sở dữ liệu về âm thanh;
Cơ sở dữ liệu đa phương tiện;
Một số khía cạnh liên quan, được nêu trong phần phụ lục
Toàn bộ tài liệu có 135 trang A4, đã được sử dụng làm tài liệu cho các lớp đại học
và sau đại học về công nghệ thông tin -
Trong phần sau đây là trích chương iII, về cấu trúc dữ liệu đa phương tiện
Trang 6
CƠ SỞ DU LIEU DA PHUONG TIEN
CHƯƠNG III CẤU TRÚC DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN
Một điểm cần lưu ý trước tiên là dữ liệu đa phương tiện luôn mang khía cạnh (i)
không gian và (ii) thời gian Không gian đối với dữ liệu đa phương tiện thường nhiều chiều
Người ta quan tâm việc nhận thức các dữ liệu đa phương tiện, cách hình thức hoá
chúng Các khái niệm đa phương tiện cần được áp phương pháp hình thức để có thể phát
triển ứng dụng Hầu hết các dữ liệu n chiểu đều dùng cách thể hiện phân rã theo cây
thông tin
Để hình thức hoá, trừu tương hoá dữ liệu đa phương tiện, người ta cần đến các kĩ
thuật như cây k-chiều, cây tứ phân theo điểm, cây tứ phân, cây R Đồng thời còn phải quan tâm đến các phương pháp cài đặt các kĩ thuật này
| GIỚI THIỆU
Dạng tổ chức dữ liệu địa lí thông dụng như GIS, thể hiện ở dạng bản đồ, tức các
điểm Mỗi điểm không gian được thể hiện qua cấu trúc dữ liệu
Dữ liệu địa lí đa dạng, có thể thấy như điểm, đường thẳng, các đường cong, cắc
hình, các bản đồ, các dữ liệu gắn với bản đồ theo các tầng địa lí khác nhau Các thông tin này thay đổi theo thời gian
H CÂY K-D
Sử dụng cây k-d để lưu trữ các điểm của bản đồ lit Cấu trúc nút
Nút của cây k-d có cấu trúc
Trang 7Giả sử T là trỏ đến gốc cây k-d Nếu ÑN là nút cây thì người ta xác định thêm mức
(level) của nút N :
"Mite (N) = 0 nếu N là gốc cây; mức (P) + 1 khi N là nút con của nút cha P Định nghĩa : Cây 2-d là cây nhị phân thoả mãn :
1 Khi N là nút cây mức chẵn thì nút cây con trái M có M.XVAL < N.XVAL và
nút L bên phải có L.XVAL > N.XVAL;
2 Khi N là nút cây mức lẻ thì nút cây con trái M có M.YVAL < N.YVAL và nút L
bên phải có L.YVAL >Ñ.YVAL; XVAL = 10, YVAL = 20 N tại mức chắn M tại mức lẻ M.YVAL = 12
XVAL =8<N.XVAL XVAL = 12 >= N.XVA
YVAL = 8 < M.YVAL YVAL = 14 >= M.YVAL
Hình Qui định các giá trị X, Y của các nút con
II.2 Bổ sung và tìm kiếm trên cây 2-d
Yêu cầu thêm rút N vào cây đã có Cây này có trổ T, ngầm hiểu con trỏ trỏ đến nút T Người ta thấy có các khả năng ;
1 Nếu N=T thì hiển nhiên đã có nút N trên cây;
2 Ngược lại, người ta sang trái nếu N.XVAL < T.XVAL, do nút T la nut chan
(0, và sang phải nếu N.XVAL không nhỏ hơn;
3 Tại nút vừa đến P, nếu P = N thì đã xong, ngược lại do P là nút lẻ, nên căn
cứ vào giá trị YVAL để quyết định sang trái hay phải Nếu N.YVAI <
p.YVAL người ta sang trái; ngược lại sang phải
4 Tiếp tục từ bước 2, cho đến khi dừng hay đến nút là thì bổ sung nút N
Việc tìm kiếm nút N với giá trị XMAL và YVAL được thực hiện như dò tìm để bổ sung nút mới
Thí dụ :
Trang 8
Người ta có bản đồ với các điểm Hà nội (19, 45), Hải phòng (40, 50), Hà tây (38,
38), Hà đông (54, 40), và Hoà bình (4, 4) Nếu xuất phát từ Hà nội, người ta xây dựng được
cây thông tin
Dựa trên cây 2-d đã có, người ta có thể tiến hành (i) tìm kiếm; (ii) bể sung nút mới theo cách trên Hà nội (19, 45) Lee” — Hoà bình oe Hải phòng (4, 4) (40, 50) Ly Hà ty a (38, 38) — ee ng (54, 40) Hình Các nút trên cây 2-d II.3 Xoá nút trên cây 2-d -
Vấn đề đặt ra là : giả sử cây cần xoá nút có trỏ T; nút cần xoá có toa dé (x, y)
1 Bước đầu tiên cần tìm ra nút (x, y), thoả mãn N.XVAL=x và N.YVAI=y Bước này khẳng định có nút N cần xoá, được thực hiện theo cách đã nêu trong
mục trước;
" 2 Nếu nút N là nút lá, người ta huỷ nút N bằng cách thay đổi con trổ của các
nút cha trỏ đến nút con N Gác trổ của nút cha sẽ là NIL;
3 Nếu N là nút trung gian, công việc phức tạp hơn
i Khi N.LLINK # NIL, tite N c6é cay con trai Ti, va N.RLINK z NIL, tức có cây
con phải Tr : cần tìm nút R trong TI hay Tr để thay thế N, và R bị xoá khỏi
cây cây {TI, Tr} Do vậy người ta thực hiện ba bước nhỏ sau :
» - Bước 1 Tìm nút R để thay thế (TI, Tr);
« - Bước 2, Thay trường nối LLINK, RLINK không rỗng của N vào các trường
nói của R;
» - Bước 3 Xoá R ra khỏi {TI, Tr}:
« - Quá trình này sẽ kết thúc do có Tỉ e {TI, Tr} với mức cao hơn;
Trang 9
i, Van dé d&t ra là bước thứ nhất tìm R thay thế {TI, Tr} cần có quan hệ không gian đối với tất cả các nút P trong {TI, Tr}, mà N sinh ra, cho đến nút P này,
Hình Chọn nút R thay thế N
« - Nếu P thuộc góc tây nam của N thì P là tây nam của R;
« - Nếu P là tây bắc của N thì P là tây bắc của R; e Điều này có nghĩa R thay thế có tính chất
a Mỗi M trong T¡ :M.XVAL < R.XVAL nếu N mức chắn; M.YVAL < R.YVAI nếu N mức lẻ; N đang ở mức chẩn ae ` HN ior \ Cây con trái TỊ a /
Hình Vị trí nút thay thế R khi N tại mức chẩn
b Mỗi M trong Tr thoả mãn : M.XVAL > R.XVAL nếu N mức chắn; ngược lại khi N mức lẻ
ii Khi Tr # NIL, xét trường hợp mức chẵn lẻ của N :
« _ Nếu N mức chắn thì bất kì nút nào trong Tr có giá trị XVAL nhỏ nhất là nút R
thay thế Chẳng hạn nút Hà nội bỏ đi thì nút Hà tây thay thế;
« - NếuN mức lẻ, nút thay thế trong Tr có YVAL bé nhất
iv Nhìn chung người ta thực hiện “tìm nút thay thế trong cây con trái chỉ với một
vài điều kiện”
» _ Nếu N ở mức chắn, nút phù hợp trong TI là nút có XVAL lớn nhất;
Trang 10
» - Nếu N mức lễ, người ta chọn nút có YVAL đạt cực đại;
v Vấn để đặt ra khi trong TI có nhiều nút đạt giá trị cực đại, tại XVAL hay
YVAL, thì điều (2) trong Định nghĩa cây 2-d sẽ bị vi phạm khi áp dụng ba
bước thực hiện trên Do vậy khi cần xoá nút N trung gian, nên tìm nút thay thế R trên cây con phải, bởi vì việc tác động vào cây con trái hay gây mất
bền vững cấu trúc cây;
vi Khi cây con phải Tr = NIL, người ta chọn R thay thế trong TI với giá trị x nhỏ
nhất trong TI khi N là nút tại mức chẵn, hay chọn R thay thế có y nhỏ nhất khi N mức lẻ; và trong ba bước thực hiện nhỏ trên, thay
« - Bước 2 Thay tất cả trường không rỗng của N bằng các trường của R Đặt
N.RLINK = N.LLINK, N.LLINK = NIL; NIL 7 NIL l Hình Cấu trúc nút II.4 Câu hỏi về phạm vĩ trong cấu trúc cây 2-d Vấn để là tìm các nút (x, y) trong phạm vi bán kính r từ (x0, y0) Sẽ có vòng tròn bán kính r với tâm là điểm (x0, y0) Hình Miền cần tìm khi có nút (19, 45)
Liên quan đến câu hỏi này, người ta thấy mỗi nút N có miền RN với bán kinh r
Vòng tròn tạo ra từ (x0, y0) không giao với vòng tròn RN thì không xét cây con của Ñ
Khái niệm về miền liên quan đến một nút, có 5 loại :
1 Xét nút Hà nội (19, 45), người ta tạo được miền Hà nội = {(x, y)};
Trang 11
vung :
3 4 5
Nút Hải phòng cho biết miền Hải phòng = {(x, y) | x > 19};
Nút Hà tây cho biết miền Hải tây = {(x, y) | x > 19, y < 50};
Nút Hà đông cho biết miền Hà đông = {(x, y) | x > 38, y < 50);
Nút Hoà bình cho biết miền Hoà bình = {(x, y) | x < 19)
Nhìn chung mỗi nút N có nhiều nhất 4 ràng buộc liên quan, gắn với việc xác định i Xác định biên dưới về X (XLB lower bound on x), có dạng x > c1;
ii _ Xác định biên trên về X (XUB upper bound on x), có dạng x< c2;
li Xác định biên dưới về Y (YLB lower bound ơn y), có dạng y > c3; v Xác định biên trên về Y (YUB upper bound on y), có dạng y< c4
Hình Xác định các biên
Do vậy cần mở rộng kiểu dữ liệu về nút, với tên là kiểu nút dữ liệu mới : ,Kiểu nút mới = record
INFO : kiểu thông tin;
XVAL, YVAL : real;
XLB, XUB, YLB, YUB : real U {-c0, +e); LLINK, RLLINK : † kiểu nút mới;
End;
Việc bổ sung các nút cần thực hiện :
1 Gốc cây nhận XLB := -~, YLB := -œ và XUB := +œ, YUB := +;
2 Nếu nút N có cha P và P tại mức chẩn, thì các giá trị phạm vỉ của N
được xác định theo P :
Trang 12
« - N.XLB = P.XLB nếu N là con trái của P; ngược lại N là con phải N.XLB =P.XVAL; * N.XUB = P.XVAL néu N Ia con trai cia P; ngugc lai N là con phai N.XLB =P.XUB; « N.YLB=P YLB; e N.YUB =P YUB; 3 Nếu N có cha là P và mức P là lẻ, thì : » _N.YLB = P.YLB nếu N là con trái của P; ngược lại N là con phải, N.YLB =P.YVAL; « N.YUB = P.YVAL nếu N là con trái của P; ngược lại N là con phải, N.YLB =P.YUB; « NXLB=P.XIB; e N.XUB = P XUB;
Đối với việc tìm kiếm vùng trên cây, người ta có nhận xét :
e _ Khi gốc T không giao, thì xét cây con trái, cây con phải;
« Với cây con không giao, có thể loại bổ trong quá trình tìm kiếm
II.5 Cây k-d tổng quát
Cây k-d tổng quát có k > 2
,Cây 2-d được dùng để thể hiện các nút trong không gian 2 chiều
Cay k-d với k > 2 được dùng cho không gian k chiều, chẳng hạn các diém (x, y, 2) sử dụng cây 3-d Đối với cây tổng quát, không thể sử dụng XVAL, YVAL để trỏ đến hai cây
con, mà dùng vecto VAL k chiều, ứng với bộ các con trỏ trỏ đến các cây con
Định nghĩa : Cây T có cấu trúc nút cây k-d nếu đối với nút N trên cây T, thì :
4 NútN có mức ¡ Mức này được tính ¡ = “mức thực sự" mod k;
2 v nút M trên cây con trái của N, M.VAL [i] < N VAL [i];
3 V nútP trên cây con phải của N, P VAL[i] = N.VAL [i]
Các thuật toán đã sử dụng cho cây 2-d được phát triển dùng cho cây k-d Khi k=T, người ta làm việc với cây nhị phân quen thuộc
IW CAY TU PHAN
Trang 13
Cây tứ phân (point quadtree), hay cây bốn phần, được dùng để thể hiện điểm
không gian 2 chiều Cây 2-d cũng có tác dụng như vậy Tuy nhiên điểm khác biệt là cây tứ phân chia miền thành 4 phần, trong khi cây 2-d cho phép tách miền ra hai phần Trục Y Trục Y | ==E—-~ =~- {N.XVAL, N.YVAL) INVER N.YVAL) | Truc X | : Truc X | Hình Vai trò của trục ngang và dọc khi chia các miền Phần tây bắc NW Phần đông bắc NE (N.XVAL, N.YVAL) Phần tây nam sw | | Phần đông nam | SE Hình Bốn phần so với một nút
Bốn phần ứng với bốn cây con trên cây tứ phân được gọi tên theo hướng đối với nút N: đông bắc (NE north east), tây bắc (NW north west), tây nam (SW south west), và đông
nam (SE south east)
Kiểu dữ liệu được mô tả là : Kiểu nút tứ phân = record
INFO : kiểu thông tin;
XVAL : real; YVAL : real;
NW, SW, NE, SE: Ÿ kiểu nút tứ phân;
End;
III.1 Tìm kiếm thông tin và bổ sung nút trên cây tứ phân
Khi có các giá trị điểm không gian, như trong thí dụ trước với bản đồ các điểm Hà
nội (19, 45), Hải phòng (40, 50), Hà tây (38, 38), Hà đông (54, 40), và Hoà bình (4, 4)
Trang 14
người ta có thể xây dựng được cây bằng cách phát triển dần các nút Chẳng hạn từ nút Hà
nội, người ta dùng 4 con trỏ đến các nút khác, theo vị trí tương đối so với nút Hà nội, : ứ ba Nat thứ hai † N Nút thứ nhất i Cấu trúc một nút trên ; cây tứ phân
Hình Nguyên tắc mô tả nút cây tứ phân Việc xây dựng cây được tiến hành theo :
1 Cây rỗng, người ta xác định nút đầu là Hà nội, toa dd (19, 45);
Trang 154 Với nút Hà đông : do đã có nút Hà tây tại SE của nút Hà nội, người ta nhận thấy
chính nút Hà tây cho phép tách không gian ra 4 phần, và nút Hà đông là NE
của nút Hà tây;
5 Việc bổ sung nút Hoà bình đơn giản
Nhìn chung, trong trường hợp xấu nhất, n nút tạo nên độ cao n-1 mức Lưu ý rằng
thời gian tìm kiếm nút , bổ sung nút được biểu diễn tuyến tính theo số nút n
III.2 Xoá một nút trên cây tứ phan
Khi nút N cần xoá là nút lá thì công việc đơn giản Nhưng khi N là nút trung gian,
việc tìm nút thay thế rất phức tạp, do :
« Mỗi nút gắn với miền, vùng của bản đồ, có cách xác định khác cây 2-d
Trong cây 2-d, người ta đã dùng các ràng buộc x > c1, x < c2, y > c3, và y < c4;
« _ Trong cây tứ phân, mô tả kiểu dữ liệu là Kiểu nút tứ phân = record
INFO : kiểu thông tin;
XVAL, YVAI : real;
XLB, YI.B, XUB, YUB : real (2 {-eo, +00}
NW, SW, NE, SE : † kiểu nút tứ phân;
End;
or
Việc xoá nút cần lưu ý đến việc bổ sung nút Việc bổ sung một nút N vào
cây có trỏ T được thực hiện :
Nếu N là gốc cây T, thì N.XLB = -œ, N.YLB = -œ, N.XUB = +z, N.YUB =
boo;
Néu P là nút cha của con n, thì việc gán giá trị theo tham chiếu đến bảng sau, tuỳ theo vị trí tương đối của con N đổi với P Trong bảng người
Trang 16N là con tây nam P.XLB P.XLB+w/2 |P.YLB P.YLB+h/2 Nlà con đôngbắc |P.XLB+w/2 | P.XUB P.YLB+h/2 |P.YUB N là con đông nam P.XLB+w/2 P.XUB P.YLB P.YLB+h/2
Hình Bảng tra cứu giá trị cận trên/ dưới cho các nút con
Trong quá trình tìm nút R thay thế N trong số các cây con, để xoá N, người ta nhận thấy trường hợp xấu nhất là phải tạo lại một số nút, mà N đã trỏ đến Việc này sẽ tránh công sức tạo lại các nút con của N
Với cấu trúc dữ liệu cây tứ phân MX, người ta có thể thực hiện việc xoá một nút dễ
dàng hơn
1II.3 Câu hỏi về phạm vi trên cây tứ phân
Việc hỏi dữ liệu trên cây tứ phân được thực hiện qua việc tìm dữ liệu trên cây, với qui trình như đối với cây 2-d
Có thể thể hiện việc hỏi dữ liệu này qua chương trình giả lập như sau : Proc Mién (T: kiểu dữ liệu nút tứ phân, C : hình tròn); Nếu miền (T) ¬ C = rỗng thì dừng; Ngược lại : Nếu (T.XVAL, T.YVAL) e € thì in (T.XVAL, T.YVAL); tự Ngược lại Mién (T, NW, C); Mién (T, SE, C); Mién (T, NE, C); Mién (T, SW, C); End Proc;
iv CAY TU PHAN MX
Trong hai cấu trúc dữ liệu cây vừa giới thiệu, là cây k-d và cây tứ phân, người ta
thấy hình dáng của cây lệ thuộc vào việc (ï) chọn nút nào là nút gốc; (ï) quá trình bổ sung
các nút Do vậy đôi khi cây có hình dạng tự do, và không cân đối, không tiện cho việc tổ
chức dữ liệu cũng như tìm kiếm dữ liệu trên cây
Trang 17
Việc chia miền với cấu trúc cây trên đã tuân theo số chấn miền, tức chia mat miền thành 2 miễn, thành 4 miền Tuy nhiên, người ta thấy tuỳ theo vị trí của nút N, có thể chia
miền thành số lẻ miền con Đó là tiếp cận của cây tứ phân MX
Mục đích sử dụng cây tứ phân MX là :
« - Đảm bảo hình dáng cây, hay độ cao, không lệ thuộc vào các nút có mặt
trên cây, cũng như thứ tự bổ sung, phát triển cây;
¢ Pam bảo xoá và tìm kiếm dữ liệu hiệu quả hơn
Người ta làm việc với cây tứ phân MX theo :
1 Giả sử bản đồ đã được chia thành lưới 2* X 2*, với k là số nguyên Người dùng tự do chọn k để tiện lợi cho họ rồi sau này sẽ cố định giá trị k;
2 Cây có cấu trúc nút như cây tứ phân, khác ở chỗ gốc cây mang các giá trị
XLB = 0; XUB = 2% YLB = 0; YUB = 2";
3 Chia miền tại giữa miền : nếu N là nút thì 4 nút con của N có thông số, trong đó w = N.XUB - N.XLB ở đây người ta không phân biệt độ rộng và độ cao;
Trường hợp XLB XUB YLB YUB
N là con tây bắc N.XLB N.XLB+w/2_ |N.YLB+w/2 |N.YLB+w Nhà con tâynam |N.XLB N.XLB+w/2 |NYLB N.YLB+w/2 Nlà con đông bắc | N.XLB+w/2 |N.XLB+w N.YLB +w/ 2 | N.YLB +w Nhà con đông nam |N.XLB+w/2_ |N.XLB+w N.YLB N.YLB +w/2
Hình Bảng tra cứu giá trị cận trên/ dưới cho các nút con
IV.1 Tìm kiếm và bổ sung trên cây tứ phân MX
Nguyên tắc tìm kiếm dữ liệu và bổ sung nút cây được thực hiện
Trang 18» _ Gốc cây thể hiện cả vùng; A thuộc vào miền NW của nó;
» - Do vậy gốc cây con NW ứng với miềm 2 x 2, với góc tráo thấp là điểm (0,
2);
* Athudc vao mién NE ctia mién nay;
* Adudc bổ sung vào mức 2 của cây, tức là mức k Nhìn chung các điểm luôn
được bổ sung vào lớp k của cây; \ Mién 2x 2 \ 2k, 2k; ' Phần NW t e ) ‡ Gốc 3 { Ww ‘ Ww 1 1 aN 2- a: i , cây con NW TT TT N N 1 1 Ld ‹ Ww E + Teen { _ ' 0) 4 1 2 3 —†—* A 0 4 2 3 ban đầu không gian được c hia thành 4 phần có thêm A (1,3), sinh ra cay con NW Hìn h Hình dáng miền cần phân chia khi bắt đầu bổ sung nút đầu tiên Thứ hai, bổ sung nút B (3, 3)
« - Xét trên cây vừa được tạo sau khi bổ sung nút A : từ nút gốc người ta thấy B ở vị trí NE của gốc, cần sinh ra nhánh NE;
er Gốc cây con NE tạo ra miền 2 x 2 với góc trái thấp là điểm toạ độ (2, 2);
Trang 19Thứ ba, bổ sung nút C (3, 1) Khi đã có hai miền NW và NE của gốc, người ta thấy C thuộc miền SE của gốc
© ˆ Do chưa có cây con SE, cần tạo cây con SE của gốc;
» _ Trong miền mới này, điểm € thuộc phần NE; Gốc rz ⁄ cây con SE
Hình Bổ sung nút C khi đã có A, B chia không gian ra 4 phần một cách tương đối Thứ tư, nút D (3, 0.5) có vị trí SE của gốc, thuộc cây con SE cùng với C
e - Cây con SE của gốc đã có;
e - NútD nằm tại miền SE của cây con này NTS Ww EVE cay con NE cay con NW cay con SE N] W Ww E
Hình Kết quả cuối cùng trên cây tứ phân MX khi bổ sung A, B, C và D
IV.2 Xoá một nút trên cây tứ phân MX
Người ta nhận thấy các nút dữ liệu đều là nút lá của cay | Do vậy việc xoá một nút trên cây tứ phân MX đơn giản
Trang 20
Lưu ý rằng nếu nút N là nút trung gian trong cây, có trỏ T trỏ đến gốc thì miền do N
thể hiện chứa ít nhất một điểm có nội dung trên cây Khi muốn xoá N (x, y) khỏi cây T, cần
đâm bảo tính chất các con trở đến N từ các nút cha sẽ thay bằng NIL
IV.3 Câu hỏi về miền trên cây tứ phân MX
Câu hỏi về miền đối với cây tứ phân MX được thể hiện như đối với cây tứ phân Một
chút khác nhau đối với cây tứ phân MX là :
s - Nội dung của XLB, XUB, YLB, YUB khác;
+ _ Do các điểm được lưu trữ tại mức lá, nên việc kiểm tra điểm nằm trong hình
tròn không được xác định theo nhu cầu hỏi đối với nút lá IV.4 Cây tứ phân PR
Cây tứ phân PR là một dạng khác của cây tứ phân MX
Với cây tứ phân MX, người ta nhận thấy các điểm dữ liệu đều được lưu tại mức lá
Do vậy với cây có số miền là 2* x 2*, quá trình tìm kiếm và bổ sung có độ phức tạp theo
O(k)
Với mỗi nút N trên cây tứ phân MX, người ta có một miền, chẳng hạn gọi là m(N)
Khi phát triển cấu trúc dữ liệu để lưu trữ các điểm, cần thay đổi quí luật tách cây tứ phân
MX để nút N được tách khi và chỉ khi m(N) chứa hai hay nhiều điểm Nếu N chỉ có một
điểm thì tự nút đó là nút lá và đại diện cho điểm Thay đổi này đối với cây tứ phân PR
nhằm giảm thời gian tìm kiếm và bổ sưng
V CÂY R
“oP
Cây miền chữ nhật được sinh ra nhằm nhằm cho phép sử dụng cấu trúc thể hiện
dữ liệu là các miền chữ nhật Người ta gọi nó là cây R Ngoài tác dụng trực quan trên, cây
R có ưu điểm cho phép tổ chức thông tin trên đĩa từ, tí ra là ưu điểm trong việc giảm số lần
truy cập đĩa từ
Mỗi cây R có một thứ tự đi kèm, được thể hiện qua số nguyên K Mỗi nút không
phải nút lá trên cây chứa một tập, nhiều nhất có K hình chữ nhật, ít nhất [K/2] hình Điều này dẫn đến các nút trung gian, không là nút lá hay nút gốc, chứa ít ra là một nửa số nút
Hình chữ nhật vừa nêu là hình chữ nhật thực, hay nhóm các hình chữ nhật Riêng
nút lá là nút với một hình chữ nhật thực; còn nút trung gian chứa một nhóm các hình Cấu trúc dữ liệu để mô tả một nút trên cây R :
Kiểu nút cây R = record
Trang 21
REC1, RECk : hình chữ nhật; P1, Pk : † kiểu nút cây R; End; ——————— các R4, f\5, R6, R7 các R1, R2, R3 R Ne a các R8, R9 miền ban đầu một nút khác
Hình Các hình chữ nhật được tạo nhằm chứa các điểm
V.1 Bổ sung, tìm kiếm nút trên cây R
Để bổ sung một nút mới vào cây R, chẳng hạn nút R10 vào cây hình trên, người ta
thực hiện các bước sau :
1 Xem xét các hình chữ nhật đang gắn với gốc, chọn hình chữ nhật cần nới
rộng ra ít nhất, tức diện tích miền nới ra ít, mà đảm bảo các hình có vị trí
tương đối tách biệt, rõ ràng với nhau Trong trường hợp hình trên, việc nới G1 là thuận lợi, do số diện tích phát triển để bao trùm R10 từ G1 ít hơn từ
G2 hay G3;
2 Bổ sung R10;
3 Giả sử cần bổ sung thêm R11 vào cây Do vị trí của R11, nới G2 là hợp lí
Tuy nhiên G2 đã đầy;
4 Cần xác định trong số các hình chữ nhật chưa đầy để bổ sung R11 Trong trường hợp này, cần nới G3 các RỊ,R2,R3 các R4, Hs, R6, R7 S61 ° Nut méi R10 cdc R8, RO miền ban đầu các R1, 2 R3 va R10 các R4, R5, R9, R7 ị Nút mới R11 Ì |
miễn ban đầu
Trang 22ag 22 các R4, R6, R6, R7 các R8, R9 và R11
miền ban đầu
Hình Các trường hợp của miền chung khi bổ sung nút mới R10 và R11 V.,2 Xoá nút trên cay
Xoá đối tượng, gắn với hình chữ nhật, trên cây R có thể làm mất nút trong đối tượng đó Khi xoá một nút trong một hình chữ nhật cần đảm bảo điều kiện tối thiểu của cây R là
hình chữ nhật chứa ít nhất [K / 2] hình thực hay nhóm hình
Chẳng hạn cần xoá nút R9 trong cây R trên Nếu huỷ R9 trong hình G3, G3 chỉ còn R8, vào tình trạng dưới tải Điều này khiến người ta cần tổ chức lại cây R, tức tạo ra các nhóm logic mới Có thể đề xuất phương án R7 từ G2 chuyển sang G3 GTG 112 ctf RTRTR RTR 1Ị2|3]1 5 |14]5
Hình Cây chỉnh !í sau khi xoá nút R9 trong G3
VI SO SÁNH CÁC CẤU TRÚC DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN
Để lựa chọn cấu trúc dữ liệu phù hợp cho các đối tượng đa phương tiện, người ta cần xem xét nhiều mặt Tuy nhiên trong số một vài cấu trúc, người ta có thể so sánh để
chọn ra cấu trúc phù hợp với các thông số đã xem xét khác
Trong chương này, 4 kiểu cấu trúc đã được trình bày là (¡) cây k-d; (ii) cây tứ phân; (ii) cây tứ phân MX; và cây R Phân tích ưu nhược điểm các cấu trúc, người ta thấy :
1 Cây tứ phân dễ cài đặt Nhìn chung một điểm gồm k nút có độ cao k Điều này,
như đã nhận xét, làm tăng độ phức tạp tìm kiếm và bổ sung điểm mới, tới O(k)
* Méi so sánh cần được thực hiện với hai toa độ, chứ không chỉ một toạ độ;
Trang 23* C4u héi vé pham vi cần thời gian O(2 +(n)), trong đó n là số ban ghi trên cây;
Cây k-d cũng dễ cài đặt Tuy nhiên khi k lớn, việc cài đặt sẽ phức tạp hơn
* Thue té cho thấy đường đi từ gốc trong cây k-d dài hơn trên cây tứ phân, do cây k-d dựa theo cây nhị phân;
« - Việc tìm kiếm trên cây k-d có độ phức tạp O( n “"*) Khi k=2 thì độ phức
tạp là O(2 Ý(n)), giống như đối với cây tứ phân;
Cây tứ phân MX sẽ có độ cao theo định nghĩa, nhiều nhất là O(n) Miền được thể hiện qua 2" x 2" phần tử,
» _ Việc thêm, xoá hay tìm kiếm trên cây tứ phân MX có độ phức tạp O(n);
« - Việc tìm miền đữ liệu trên cây tứ phân MX tỏ ra hiệu quả, có độ phức tạp
O(N + 2"), trong đó N là số điểm cần trả lời, h là độ cao của cây;
Cây R có nhiều hình chữ nhật gắn với nút Do vậy số lần truy cập đĩa từ bên ngoài sẽ tỉ lệ với độ cao của cây Cây R là cấu trúc dữ liệu đa phương tiện được
sử dụng nhiều, do tính phổ dụng của nó; -
Cây R có nhược điểm về cấu trúc Các biên của miền chữ nhật có thể trùm lên nhau Điều này khiến việc tìm kiếm có thể lẫn sang miền khác, tức người ta có thể tìm kiếm theo nhiều đường khác nhau, nhất là các dữ liệu sát biên, hay dữ liệu nằm tại giao của các miền láng giềng;
._ Cây R tỏ ra tốt hơn cây k-d và cây tứ phân trong các ứng dụng đa phương tiện,
Ưu điểm này do cấu trúc dữ liệu cây R phù hợp với tổ chức thông tin trên bộ nhớ Tuy nhiên khi dùng chỉ số, cây tứ phân MX tỏ ra tốt hơn cả
Vil KET LUAN
TAI LIEU THAM KHAO
Trang 25GIGI THIEU VE TA! LIEU GIAO DIEN NGUOI-MAY ĐA PHƯƠNG TIEN
Chuyên để giao diện người máy nhằm cung cấp các kiến thức về mô hình tương tác
giữ người dùng và máy tính, để học viên tiếp cận các mẫu thiết kế giao diện, tự thiết kế giao diện phần mềm
Tài liệu giao diện người-máy và giao diện người-máy đa phương tiện gồm 200 trang A4 Tài liệu đã được dùng trong giảng dạy môn “Giao diện người-máy" cho học viên
đại học và sau đại học về công nghệ thông tin
Phần sau là trích chương | Giới thiệu về giao diện người-máy đa phương tiện Chuyên đề giao diện người-máy liên quan đến nhiều ngành khoa học Việc gắn chuyên đề với từng ngành để thiết kế, xây dựng giao diện cho từng ngành là cần thiết Do vậy, trong quá trình sử dụng tài liệu, người dùng nên bổ sung các thí dụ và đặc điểm riêng của chuyên ngành, để đạt hiệu quả, vừa đáp ứng phương châm giao diện người-máy thực
chất là giao diện giữa con người và con người
Trang 26
GIAO DIỆN NGƯỜI-MÁY ĐA PHƯƠNG TIEN
° CHƯƠNG I GIGI THIEU VE TUONG TAC NGUGI-MAY Giao diện người-máy (HCI) được những người làm công nghệ thông tin biết chính
thức vào 1985, nhân Hội nghị đầu tiên của IFIP! về giao diện hỏi-trả lời, tổ chức tại Rome,
ltaly Các thuật ngữ như HCI hay CHI (Human computer interface), tương tác người-máy,
hay giao diện thân thiện tương tác người dùng đầu cuốï? nhằm vào giao diện giữa con người và thiết bị
Việc khảo cứu HCI đã được đề cập trong chương trình khung HCI là ACM SIGHCI
1992, liên quan dén (i) công nghệ và thiết kế và phát triển giao diện; (ii) hiện tượng và lí thuyết tương tác người-máy
Trước khi bắt đầu các khía cạnh chỉ tiết về HƠI, người ta trao đổi với chuyên gia về
chuyên ngành này, ông Terry Winograd, được biết tương tác người-máy không nhằm tương tác người-máy mà con người với con người
Khi phát triển công nghệ thông tin, người ta mặc nhiên xem đã có HCI Tuy nhiên,
dù có thấy được vai trò của HCI hay không, người ta đều thấy sự lộn xộn nếu không có
tương tác người-máy :
ø Con người càng ngày càng thuận tiện với máy tính, truyền thông, tức là quá tiện nghỉ Tuy nhiên không tự mình thực hiện các chương trình như cách đây chục
năm;
s Con người không còn khả năng điều khiển máy, tức OS? và câu lệnh Để có các
‘ sáng tạo, ý tưởng nguyên sơ, cần đi lại từ đầu Do vậy có tài liệu về tương tác người-máy đề cập chỉ các nhược điểm của giao diện không tốt để tránh
HCI liên quan đến nhiều lĩnh vực, như tâm lí, xã hội học, và mô hình, hệ thống, thiết kế Việc nghiên cứu HCI có thể tiến hành theo :
1 Tổng quan về HCI;
2 Hoặc khía cạnh mang tính người/ hoặc khía cạnh kĩ thuật liên quan;
* Hội tin học thế giới
? End-user Friendship interactive interface
3 hệ thống điều hành máy tính
Trang 27
3 Các phương pháp;
- 4 Các trợ giúp;
5 Đánh giá về HCI
I TONG QUAN VE HCI
Mục đích của việc xem xét các khía cạnh về HCI là :
1 Mô tả HCI;
2 Trao đổi để thấy HCI là quan trọng trong công nghệ đã phát triển trong 30 năm
qua;
3 Mô tả HCI trong việc cải thiện năng suất và thiết kế hệ thống an toàn;
4 Cách thức HCI phát triển, tính đến các loại người dùng đa dạng khi thiết kế hệ thống,
5 Mô tả HCI trong hệ thống gay can
Máy tính lần đầu vào 1950 khó sử dụng, chỉ dùng riêng cho những nhà khoa học,
do (i) may [én và dat; (ii) chỉ dùng cho những chuyên gia; (ii) ít người biết ácch làm cho ˆ máy tính dễ dùng hơn Sau này, vào 1970, khi có máy vi tính, tương tác người-máy khác
hẳn
11 Nhu cầu thiết kế HCI hhi thay đổi công nghệ
Để bán được nhiều, máy tính cần được thiết kế tốt hơn nữa : (i) tien dung; (ii) có tr
thức
Các nhà tâm lí, xã hội học nhất trí rằng khi nghĩ đến tính phức tạp ở hầu hết các máy tính thì càng thấy giao diện còn quá nghèo nàn D Norman‘ (1992) cho rang hai
nguyên tắc đảm bảo giao diện tốt là : 1 Hiển hiện;
2 Tác động Tính tác động được là tính tự đề xuất các chức năng đã có
Việc sản xuất máy tính chỉ nhằm sử dụng có nghĩa người thiết kế hệ thống chỉ nghĩ đến khả năng hệ thống Cần nghĩ thêm đến tương tác người-máy giữa những năm 70, Moran xác định MMI như là khía cạnh của hệ thống để người dùng tiếp xúc
* Gs Về HCI, Đại học Caliornia, San Diego, Mi
Trang 28
Các công ty máy tính được báo trước về khía cạnh vật lí của giao diện để chiếm thị
trường Những người nghiên cứu hàn lâm cũng xét đến khả năng hạn chế của người trong
tương tác, đề cập tâm lí sử dụng Giữa những năm 80, HCI được mô tả như nghiên cứu
mới, với định nghĩa đơn sơ : tập những quá trình, hội thoại, và hoạt động mà thông qua đó con người sử dụng và tương tác với may Gần đây có định nghĩa đặc trưng hơn : tương tác
người-máy là lĩnh vực liên quan đến thiết kế, đánh giá và cài đặt những hệ thống máy tính
tương tác cho việc sử dụng của người và liên quan đến việc nghiên cứu các hiện tượng
quanh nó
1.2 Thách thức của HCT
Trong chục năm qua, với kiến thức hạn chế người ta vẫn cảm thấy có nhiều yêu cầu đối với thiết kế giao diện hiệu quả Thiết kế HCI là thách thức do (¡} nền công nghệ phát triển nhanh; (li) tốc độ phát minh; (ii) môi trường mang, mạng tích hợp số ISDN Hai
thách thức quan trọng là :
1 Cách tồn tại chung với thay đổi của công nghệ;
2 Cách đầm bảo thiết kế cho ra HCI tốt như là nền cho các công nghệ mới
Người ta lấy nhu cầu về giao diện tốt như quá trình tương tác với máy điện thoại;
các thao tác nối đường, chuyển thông tin, ngắt đường truyền Người ta cũng dùng máy
đọc video để cho thấy giao diện là quan trọng Hành độn da = os người dùng GF Phản hồi của Chua cé hé théng chuông Hànhđộng của người dùng 2
Hình Giao diện giữa người với điện thoại
Không thể phủ nhận điều các hệ thống máy tính đã được trang bị giao diện tổi Vấn đề không phải ở chỗ các chức năng máy tính tăng nhanh dến nỗi giao diện không phù hợp, mà ở chỗ thiết kế tồi Người ta thấy ô tô tăng trên 100 điều khiển, gấp 10 lần đối với radio
? man machine interface
Trang 29
1.3 Đích nghiên cứu cha HCI
- Đích của việc nghiên cứu HCI là cho ra hệ thống dùng được và an toàn; có thể tóm tắt như là phát triển hay cải thiện tính an toàn, tiện dụng và hiệu quả của hệ thống có máy
tính; trong đó hệ thống có nghĩa gồm cả môi trường trong lí thuyết hệ thống, chứ không chỉ
nhằm phần cứng/ phần mềm máy tính
Tính tiện ích nhằm vào các chức năng của hệ thống, là những điều có thể làm được Việc cải thiện tính hiệu quả là yếu tố tự thân
Để có giao diện sử dụng tốt, đặc tả HCI cần :
1 Hiểu hết các nhân tố, như tâm lí, thực tiễn, tổ chức và nhân tố xã hội Điều này
cho phép xác định cách thao tác và tạo điều kiện cho công nghệ có hiệu quả;
2 Phát triển các công cụ và kĩ thuật để người thiết kế đảm bảo hệ thống máy tính
phù hợp với các hoạt động của con người dùng máy;
3 Đạt được tương tác an toàn, hiệu quả cả về thuật ngữ tương tác người-máy và
tương tác nhóm 1.4 Tiến hoá của HCI
Nhiều lĩnh vực liên quan đến HCI Tất cả HCI đều có vị trí trong tổ chức và xã hội
Tri thức và khả năng con người rất quan trọng trong giao diện Tuy tương tác người-máy
Trang 30Tang 30
wa
Các hệ thống néi bat dau tién la (i) Dynabook ctia Xerox; (ii) trạm làm việc Star cho
ca nhan; va (iii) Apple Lisa 1980, la tién than ctia Apple Macintosh Khai niệm vé GUI,
WYSIWYG thong dung dan
5 Quan trong cia HCI la nang suất
Minh hoa sinh động về HCI là ứng dụng tài chính, tiền mặt, tiết kiệm để rõ ràng
và dễ hiểu Thí dụ khác là xử lí văn bản, trong bằng tính điện tử tự động hoá văn phòng
nhiên
Về khía cạnh tổ chức : trong xã hội luôn có tương tác giữ nhóm người theo cách tự Nếu hệ thống đạt được các nhu cầu của tổ chức và hợp với phát triển của công nghệ thì đạt hiệu quả, như nêu trong hình vẽ góp ph ree * Hướng re giả phần mầm chị phí vẽ tổ chức 1970 1980 1990 Hình Về chỉ phí cho việc tổ chức
Tuy nhiên không phải tất cả các hệ thống đều đạt được thành công Một vài cách ần thay đổi kết quả áp dụng công nghệ mới :
Nội dung công việc được mô tả ai làm gì, khi nào, ra sao và bao nhiêu ?
Chính sách nhân sự có thể là kết quả của nội dung công việc (thí dụ tin cậy,
có thong tin );
Thoả mãn công tác nhằm thúc đẩy, điều khiển, học thêm kĩ năng mới; Chính quyền và ảnh hưởng có thể tác động đến cá nhân, nhóm;
Môi trường làm việc thay đổi không gian và vị trí thiết bị,
Trang 31N Tổchức D> :hệ thống k thuật Sử dụng hệ thống kĩ thuật để Sử dụng hệ thống kĩ th uật điều khiển như công cụ { Không cần kĩ năng hông cần kĩ Có kĩ năng Cần có cấu trúc Không cần cấu trúc Bị giám sát Được tự do ˆ Cô lập { Có liên tương tác xã hội
Không thoả mãn Được thoải mái
Bị căng thẳng Không bị căng
Ủ _1
Năng suất cao hơn | Năng suất bình thường
Có cơ chế điều khiển Cần chú ý chất lượng
Cứng nhắc Mềm dẻo
Hình Tác động của công nghệ thông tin đối với công việc
1.6 Khi có sai sót uề HCI
Để người khác thấy được ích lợi của HCI, người ta thường dẫn ra các thí dụ sai sót khi không đảm bảo HCI tốt Qua dẫn chứng của thảm hoạ hạt nhân, do (¡) đèn báo van đóng không sáng; (ii) đèn chỉ thị có sự cố khi cần điều khiển; (iii) hệ thống báo động không hoạt động chỉ bởi mất thông tin
Một số sai sót về thiết kế HCl được người ta thống kê :
Trang 32
Hinh
Trang 33
Hình Người dùng không rõ cách mở cửa ra vào
1I CÁC THÀNH PHẦN CỦA HCI
Mục đích phần này là xem xét bản chất đa lĩnh vực của HCI và quá trình thiết kế
HCI, và ;
e Mô tả các thành phần của HCI theo cách thiết kế HCI;
« Tài sản của các lĩnh vực khác trong HCi;
« Cần đến kĩ năng và các lĩnh vực để thiết kế HCI tốt; e Dùng các tiến bộ trong thiết kế HCI
T1 HƠI thuộc đa lĩnh uực
Nhận tổ về tổ thức “Nhân tổ về rúõi trườn
tu Đào tạo, chính sách, eos 7 Fees:
` thiết kế công tác Tiếng ồn, nhiệt độ, —== ©
[LINhan t6 vé anton, ste knoe] [
"Nhân tố về tiện nghỉ - |
căng thẳn g, ốm đau, “ Nhân thức ce ee
bénh tat & Năng động Thiết bị, phòng ốc a _ Thoải mái — Cá tính Kinh nghiệm Thiết bị nhập Thiết bị xuất
Stas pa ; Hỗ trợ đa phương tên E2)
Cấu trúc hội thoại củ , : é The 3 Sa ` Ngôn ngữ tự nhiên ÌÌ J 86 hoa, 30 <a
Nhân tổ về công việc Nhân tố về năng suất - AX Dễ khó, đơn điệu, tăng chất lương
‘at fa khéo léo, phản công tăng sẵn phẩm phát mình
Giảm thời gian
Hình Các nhân tố trong HCI
Thí dụ về giao diện trên giấy của Xerox PARC : nhà nghiên cứu của hãng đã dùng
giao diện này để liên kết các ưu điểm của giấy do máy tính đặt bàn cho phép, như khả
Trang 34
năng xử lí, liên lạc, xử lí file và thông tin (theo Johnson 1993) Dac tính của giao diện này : (I) người dùng có thể tương tác với hệ thống qua giấy, hay điện tử, (ii) sử dụng khuôn dạng như trong hình để nêu vấn đề một cách chỉ tiết; (ii) dùng được nhiều chức năng Logo đơn vị tựa chọn : Khuôn dạng cần điền thứ nhất thứ hai thứ ba tên địa chỉ Hình Trang giấy giao diện 13 Các lĩnh uực hỗ trợ HCI
Triết học Tâm lí học xã hội và tổ c hức Ngôn ngữ học Nhân tố con người và tư ơng tác
Trí tuệ nhân tạo Công nghệ
Công nghệ thông tin Thiết kế
Tâm lí học nhận thức Nhân chủng học
Xã hội học
Hình Các lĩnh vực phục vụ HCI
1 Khoa hoc máy tính Câu hỏi đặt ra trong khoa học này là "tự động hoá được gì ?”
Nó giúp HCI hiểu được trị thức và khả năng của công nghệ và ý tưởng về tiềm năng Trong các năm qua đã có ngôn ngữ thế hệ 4, hệ thống quản lí giao diện đồ
hoa UIMS
2 Tâm li học nhận biết Ngành này cho phép hiểu hành vi con người, theo cách xử lí thông tin như nghe, cảm thấy, học, nghĩ, nếm, ngửi Ngoài ra còn có nhận biết phan tan :
3 Tâm lí học tổ chức và xã hội Năm 1990 Vaske va Grantham xac định 4 vấn đề
mà tâm lí học xã hội liên quan đến việc nghiên cứu bản chất và kết quả của hành vi con người : (¡) ảnh hưởng của cá nhân đến thái độ và hành vi của người khác;
(ii) tác động của một nhóm lên thái độ và hành vi của các thnàh viên; (ii) tác
động của một thành viên lên các hoạt động và cấu trúc của nhóm; (iv) mối quan
hệ giữa cấu trúc và các hoạt động của các nhóm khác nhau Vai trò của tâm lí
Trang 35
học tổ chức và xã hội cho phép người thiết kế hiểu được các cấu trúc xã hội và cách đưa máy tính vào ra sao
4 Động thái hay nhân tố con người Nó được phát triển dựa trên nhiều lĩnh vực từ sau đại chiến thế giới II, có mục đích xác định và thiết kế các công cụ và các tác
động đa dạng đối với công việc, môi trường, giải trí khác nhau, để phù hợp với khả năng của người dùng Vai trò của động thái học là chuyển các thông tin từ
các khoa học nêu trên sang ngữ cảnh của thiết kế, với mục đích là hiệu năng, an
toàn, hiệu quả Người ta đã nghiên cứu ảnh hưởng của phần cứng/ phần mầm với
khả năng thu nhận thông tin của người
5 Ngôn ngữ học Theo Lyons 1970, ngôn ngữ học là khoa học nghiên cứu về ngôn
ngữ, thuận lợi cho HCI về lí thuyết và về hiểu biết ˆ
6 Trí tuệ nhân tạo AI liên quan đến thiết kế chương trình máy tính thông minh, mô
phỏng khía cạnh khác nhau của hành vi thông minh của con người Với HCI, AI
giúp thể hiện cấu trúc của tri thức dùng trong giải vấn đề Các tri thức, phương pháp AI được dùng để phát triển hệ thống học và hệ chuyên gia với giao diện
thông minh
7 Triết học, xã hội học và nhân chủng học Do các khoa học này là mềm dẻo, mà máy tính là cứng nhắc, nên HCI cần sử dụng Việc dùng phương pháp xã hội nhằm chính xác hoá tương tác người-máy
8 Công nghệ và thiết kế Công nghệ là khoa học ứng dụng, liên quan đến xây dựng
mô hình và kiểm tra Công nghệ dùng cho việc phát hiện và ứng dụng Thiết kế
dùng cho kĩ năng sáng tạo Người ta dùng thiết kế 2D, 3D trong hệ thống máy
tính
T13 Mô hình khái niệm của HCT
Vai trò của HCI trong thiết kế hệ thống là tăng cường chất lượng tương tác giữa con người và hệ thống máy tính Cần dùng tri thức về mục đích của con người, khả năng con người, hạn chế của con người đối với tri thức về khả năng và hạn chế cửa máy tính Có nhiều dạng tương tác và cần biết khả năng của thiết bị và công nghệ Mô hình vé HCI thé
hiện các vai trò : (¡) con người; (1Ì) cơng việc, tức các hoạt động; (ii) môi trường liên quan đến khía cạnh tổ chức, xã hội, vật lí; (iv) công nghệ Mô hình được nhìn theo các mức : () mức người dùng tương tác với máy tính để đạt được công việc cụ thể; (i) công việc; (1l) mức cho thấy vai trò của công việc trong môi trường
Trang 36
Môi trường bền ngoài
Hình Mô hình HCI, Eason, 1991
Mỗi thành phần của HCI tương tác với nhau, tác động đến khía cạnh khác của hệ thống, như cách thức làm việc của con người Để thiết kế hệ thống tốt hơn, cần hiểu về
những nhiệm vụ của con người thực hiện hay mong muốn; kiến thức này có được do quan
sát trực tiếp, coi như bản chất ngầm định của quá trình thiết kế các yêu cầu Các khả năng Hình Vòng đời nhiệm vụ với nhiệm vụ nhỏ, theo Carrol, 1990 11.4 Thiết kế HCT
Do máy tính phức tạp, quá trình thiết kế hệ thống cần dài lâu và phức tạp, tuỳ thuộc
vào nhóm thiết kế Hãng thiết kế hệ thống lớn gồm nhiều chuyên gia và bao quát nhiều lĩnh vực đa dạng Trước khi thiết kế chỉ tiết, cần trả lời :
ä_ Thiết kế HCI là gì ? phân biệt với công nghệ phần mềm theo “mô hình thác
nước”?
a_ Ai tham gia vào thiết kế ?
_ Thiết kế có sáng tạo là gì ?
Thiết kế theo mô hình thác nước như trong hình là hoàn toàn tuyến tính, ngầm định rằng các yêu cầu cho hệ thống được thu thập từ đầu, thông tin được xử lí rồi chuyển cho thiết kế, được mã hoá và kiểm tra Còn thiết kế HCI tuân theo các giả thuyết :
Trang 37
Mỗi trường bên ngoài
Hình Mô hình HCI, Eason, 1991
Mỗi thành phần của HC! tương tác với nhau, tác động đến khía cạnh khác của hệ
thống, như cách thức làm việc của con người Để thiết kế hệ thống tốt hơn, cần hiểu về
những nhiệm vụ của con người thực hiện hay mong muốn; kiến thức này có được do quan
sát trực tiếp, coi như bản chất ngầm định của quá trình thiết kế các yêu cầu Các khả năng Hình Vòng đời nhiệm vụ với nhiệm vụ nhỏ, theo Carrol, 1990 II.4 Thiết kế HCT
Do máy tính phức tạp, quá trình thiết kế hệ thống cần dài lâu và phức tạp, tuỳ thuộc vào nhóm thiết kế Hãng thiết kế hệ thống lớn gồm nhiều chuyên gia và bao quát nhiều lĩnh vực đa dạng Trước khi thiết kế chỉ tiết, cần tra Idi:
a Thiết kế HCI là gì ? phân biệt với công nghệ phần mềm theo “mô hình thác
nước”?
a Aitham gia vào thiết kế ?
ä_ Thiết kế có sáng tạo là gì ?
Thiết kế theo mô hình thác nước như trong hình là hoàn toàn tuyến tính, ngầm định rằng các yêu cầu cho hệ thống được thu thập từ đầu, thông tin được xử lí rồi chuyển cho thiết kế, được mã hoá và kiểm tra Còn thiết kế HCI tuân theo các giả thuyết :
Trang 38
a_ Con người là trung tâm và cần đến người dùng để họ ảnh hưởng đến giao diện; œ_ Tích hợp trí thức và kiến thức chuyên gia từ nhiều lĩnh vực, dùng cho thiết kế HCI; Q L&p nhiều lần để kiểm tra tốt, để đáp ứng yêu cầu người dùng tích hợp và thử hệ thống , Hình Mô hình thác nước Một số quan tâm :
1 Cần đến người dùng Việc này nhằm thu được yêu cầu người dùng thông
qua thực tiễn của họ Phương pháp, kĩ thuật thu thập dữ liệu một cách tâm lí được
dùng Người dùng là ai ? họ được coi là người dùng công nghệ, và là người quản
lí, tiếp thị, người lập trình Người thiết kế đồ hoạ xác định đồ hoạ thích hợp trong
HCI
2 Tích hợp các tri thức khác nhau Cô ba nguồn tri thức chuyên gia (¡) trực tiếp từ nguồn trí thức; (ij) từ các công cụ do: người nghiên cứu hay nhà tư vấn phát
Trang 39Hình Những đối tượng cần thiết trong vòng đời thiết kế
3 Lặp lại quá trình thiết kế Lặp lại có tác dụng lấy thêm tri thức người dùng
Người ta có thể dùng mô hình 1993 của Hix và Hartson, gọi là “vòng đời hình sao”, Nhấn mạnh rằng trung tâm của mô hình này là đánh giá, xảy ra ở mọi giai
đoạn, chứ không ở giai đoạn cuối như mô hình thác nước Hình Vòng đời hình sao
Các hoạt động thiết kế sau được coi là quan trọng :
° Phân tích người dùng, công việc và môi trường Cần đến phân tích yêu cầu theo khía cạnh con người;
° Phân tích kĩ thuật, nhằm khớp yêu cầu người dùng với công nghệ; ° Đặc tả các yêu cầu;
e Thiết kế và thể hiện thiết kế, gồm cả viết chương trình;
° Đặt mẫu và dùng các công cụ, kĩ thuật trợ giúp khác; ° Chương trình hoá và cài đặt
Mô hình hình sao được dùng nhiều trong tài liệu này, và thiết kế HCI là quá trình lặp các trị thức phù hợp, công cụ, phương pháp Chính xác ai sẽ tham gia vào giai đoạn nào
của thiết kế chưa xác định được Schon (1991) dựa trên nhiều quan sát, mô tả cách "người tham gia tự để lộ khả năng phản ánh hiểu biết trực giác vào giữa lúc hành động” Vậy bằng cách lặp lại sẽ có cơ hội phân ánh kết quả thiết kế
II KẾT LUẬN
Một số khái niệm ban đầu cho thấy giao diện người-máy liên quan đến nhiều ngành
khoa học Việc nghiên cứu giao diện người-máy không hẳn là công việc của những người
công nghệ thông tìn, mà của nhiều người nghiên cứu khác
Trang 40
Để điểm lại vài vấn đề quan trọng, có vài câu hỏi sau :
._ Thuật ngữ giao diện người dùng và tương tác người-máy khác nhau 6 dau ? Khi thiết kế hệ thống máy tính, người ta gặp phải xung đột nào 2
._ HGI tốt lệ thuộc vào người thiết kế và nhóm thiết kế có kiến thức rộng về con ngườ
và công nghệ không ?
._ Nhắc lại các nhân tố quan trọng của HCI khi phân tích một vấn đề về HCI
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 C Faulkner, The essence of Human-computer interaction Ed Prentice Hall,
1998
2, J Preece et al., Human-computer interaction Ed Addison Wesley, 1994 3 J Raskin, The Human interface Ed Addison Wesley, 2000
4 D R Olsen Jr., User interface management systems : models and
algorithms Ed Morgan Kaufman Publishers, 1992
5 D, Bental, Conceptual Modeling for User Interface Development Ed Springer, 1999
6 Alain Cooper, The essential of user interface design, Ed IDG books