手機導(dǎo)航界面動態(tài)提示信息特征搜索實驗研究

劉 楠， 王 菊

（中國礦業(yè)大學(xué) 建筑與設(shè)計學(xué)院， 江蘇 徐州 221116）

0 引言

隨著導(dǎo)航系統(tǒng)功能升級迭代， 手機導(dǎo)航在駕駛過程中成為不可或缺的使用工具， 在行駛過程中導(dǎo)航可以提供精確的定位、路線導(dǎo)航服務(wù)與信息提示功能。導(dǎo)航界面的信息呈現(xiàn)關(guān)系到用戶的駕駛安全和認知績效。 駕駛過程中手機導(dǎo)航的動態(tài)提示信息視覺搜索屬于信息任務(wù)最為相關(guān)的目標(biāo)，必須以安全駕駛為核心，定義優(yōu)先級別。用于提示信息界面的語音系統(tǒng)，播報具有不定時性，操作的過程中導(dǎo)航播報的提示信息會有響應(yīng)時間差。 而手機導(dǎo)航提示信息時的信息呈現(xiàn)時間比語音系統(tǒng)久、 判斷的正確率高、其他干擾性小，因此導(dǎo)航界面的信息呈現(xiàn)就顯得尤為重要，需要對導(dǎo)航界面提示信息進行優(yōu)化設(shè)計，從而提高用戶的認知效率和駕駛安全。

提示信息的位置、 信息布局和提示信息框的透明度的設(shè)計，這3 組變量對認知效率有著重要的影響。識別提示信息并做出正確判斷是對路線正確預(yù)測的關(guān)鍵，也是對界面提示信息的功能設(shè)計整合的評價與剖析；導(dǎo)航界面的認知效率越來越成為用戶安全駕駛的重點環(huán)節(jié)，其搜索效率和正確率是衡量導(dǎo)航界面設(shè)計成功的重要指標(biāo)；其布局的合理性直接影響到信息傳遞的有效性， 進而影響用戶的搜索效率和正確導(dǎo)向。

1 基于視覺認知的界面元素特征編碼研究

1.1 視覺認知過程

圖1 視覺認知過程

近年來，認知心理學(xué)研究表明，視知覺是獲取外部世界信息的主要途徑，人的認知資源是有限的，隨著任務(wù)的復(fù)雜化，優(yōu)化視知覺分配的資源尤為重要。視覺認知理論以信息加工理論為核心，分為三個過程：過程一是視覺信息的輸入，包括信息的感知、注意及知覺識別等；過程二為視覺信息的編碼，包括信息存儲、短時記憶及長時記憶等；過程三為將信息編碼思維化。研究信息在記憶中的存儲和提取，思維通過判斷、抽象、聯(lián)想和想象等實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換，從而形成新的心理表征。用戶在對界面信息進行認知識別時，界面信息特征作為刺激物，引發(fā)用戶觀察與感知，后用戶對觀察到的刺激通過自身經(jīng)驗、聯(lián)想等方式分析，產(chǎn)生判斷依據(jù)，完成視知覺過程。

1.2 人機交互界面信息編碼研究

關(guān)于人機交互界面的國內(nèi)外研究主要針對界面的合理性與易讀性等研究。張磊等[1]通過測量被試完成作業(yè)任務(wù)的正確率和反應(yīng)時間，結(jié)合眼動儀測得的眼動數(shù)據(jù)，分析文字和位置編碼對信息辨識的影響。李晶等[2]通過形狀編碼有效地引導(dǎo)視覺注意的先后次序， 提高信息搜索和目標(biāo)認知效率，提出形狀突顯編碼方法。 Debojyoti[3]通過眼動記錄和主觀量表研究了字符背景顏色組合對屏幕搜索任務(wù)期間的認知表現(xiàn)的影響。 發(fā)現(xiàn)應(yīng)避免使用具有接近亮度值得兩種顏色組合，并且用藍色（作為背景或作為字符）進行設(shè)計總是良好的。 Fleetwood 等[4]通過眼球追蹤實驗研究了視覺搜索策略中圖標(biāo)大小和質(zhì)量的影響。 邵將等[5]針對圖標(biāo)的實心、40% 透明度、空心3 種特征進行搜索記憶任務(wù)的正確率和反應(yīng)時進行對比， 發(fā)現(xiàn)圖標(biāo)呈現(xiàn)區(qū)域和數(shù)量對目標(biāo)搜索和記憶有影響。

現(xiàn)代手機導(dǎo)航應(yīng)用中， 道路變化會出現(xiàn)多次的動態(tài)提示信息。提示信息的布局、位置和提示信息透明度直接影響駕駛者的視覺認知，做出正確的判斷，更多地基于視覺認知角度利用眼動技術(shù)進行研究優(yōu)化了導(dǎo)航提示信息的設(shè)計[6]。 針對手機導(dǎo)航界面的相關(guān)研究，大多基于界面信息的文字、圖像、圖標(biāo)和交互動作的集合等來完成其交互任務(wù)[7]，也會通過多次循環(huán)來理解信息的內(nèi)容，便于用戶在駕駛過程中對提示信息的讀取和操作的流暢性[8，9]。 在駕駛過程中，手機導(dǎo)航的運用會涉及到的動態(tài)提示信息的布局、 提示信息出現(xiàn)的位置并且由于提示信息框的時間有限性和視覺的角度偏差會涉及其透明度的改變。 信息的方位和信息特征如顏色、形狀、大小、布局等對視覺搜索都有顯著的影響[10，11]。本研究主要從視覺認知的角度出發(fā)，對導(dǎo)航界面的動態(tài)提示信息進行眼動研究，通過分析用戶搜索提示信息的眼動數(shù)據(jù)， 探討目前導(dǎo)航動態(tài)提示信息的布局設(shè)計、 提示信息位置以及提示框的透明度是否更加符合用戶的搜索習(xí)慣， 從而為手機導(dǎo)航界面的動態(tài)提示信息提出一些合理化建議。

2 手機導(dǎo)航界面提示信息的認知實驗

2.1 實驗?zāi)康?/h3>

本實驗旨在通過眼動實驗研究導(dǎo)航界面提示信息在信息布局、 導(dǎo)航界面的位置與提示信息框的不同透明度對駕駛員認知效率的影響， 并根據(jù)實驗結(jié)果得出較優(yōu)的導(dǎo)航界面提示信息的呈現(xiàn)形式， 為導(dǎo)航界面提示信息的設(shè)計提供參考。

2.2 實驗材料與實驗設(shè)計

實驗材料選用手機某導(dǎo)航界面， 其導(dǎo)航為多層界面交互，相同信息在不通顯示區(qū)域，此實驗為手機導(dǎo)航在汽車行駛中使用。

實驗采用4×4×3 的被試內(nèi)實驗設(shè)計，3 個因素分別為提示信息布局、提示信息位置和提示信息框的透明度。變量下的11 個水平分別為提示信息布局的4 個水平：箭頭＋數(shù)字＋詳細文字描述方向道路、 箭頭＋數(shù)字＋語序描述習(xí)性文字、數(shù)字＋簡短文字＋箭頭、箭頭＋數(shù)字＋簡短文字；位置的4 個水平：上方、下方、左方、右方；提示信息框透明度的3 個水平：30%、60%、90%。 實驗圖片隨機呈現(xiàn)給被試者，被試人員分別進行48 個試次。

圖2 實驗材料示例

在圖2 中，圖2（a）為動態(tài)信息布局箭頭+數(shù)字+文字形式，位置在上方，信息提示框透明度為30%；圖2（b）為動態(tài)信息布局箭頭+數(shù)字+文字簡化版形式，位置在下方，信息提示框透明度為60%；圖2（c）為動態(tài)信息布局數(shù)字+文字形式+箭頭，位置在右方，信息提示框透明度為90%；圖2（d）為動態(tài)信息布局數(shù)字+箭頭+文字的語言邏輯排列形式，位置在左方，信息提示框透明度為30%。

2.3 實驗被試

本文選取12 人， 男性6 人 （mage=27）， 女性8 人（mage=25） 進行導(dǎo)航界面多個提示信息認知效率的眼動實驗。12 名被試視力或矯正視力均正常，無色盲色弱等眼部疾病患者。 各被試者具備2 年以上的駕駛經(jīng)驗，駕駛車輛手機導(dǎo)航系統(tǒng)使用率高， 導(dǎo)航界面信息提示的操作熟練，有過根據(jù)導(dǎo)航提示駕駛錯誤路線的經(jīng)歷。

2.4 實驗設(shè)備與程序

實驗設(shè)備采用非接觸式眼動跟蹤設(shè)備Tobii Pro X3-120 進行眼動實驗， 利用ErgoLAB 人機環(huán)境同步平臺進行數(shù)據(jù)搜集與整理。 刺激呈現(xiàn)在分辨率為1920×1080 像素的電腦上，被試與屏幕中心的視距為550～600mm，實驗在中國礦業(yè)大學(xué)智能交互實驗室進行。

首先向被試介紹整體的實驗流程與注意事項， 實驗正式開始后， 要求被試者在帶有搜索目標(biāo)任務(wù)下對汽車導(dǎo)航界面提示信息進行瀏覽，并完成四項操作。 第一，對汽車導(dǎo)航界面中所出現(xiàn)的提示信息進行搜索；第二，定位到導(dǎo)航界面所出現(xiàn)的提示信息；第三，第一時間把所出現(xiàn)的信息讀取出來；第四，點擊進入下一張?zhí)崾拘畔⒔缑妗?/p>

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 眼動數(shù)據(jù)分析

對首次進入AOI（興趣區(qū)）時間進行統(tǒng)計，分析過程排除極端數(shù)據(jù)。 運用SPSS 軟件對被試的首次進入AOI（興趣區(qū)）時間進行方差分析（F 表示顯著性差異水平，P表示檢驗水平） 表明， 位置特征主效應(yīng) （F=12.783，P=0.000＜0.05）顯著，提示信息框透明度特征（F=3.103，P=0.039＜0.05）主效應(yīng)顯著，說明動態(tài)提示信息位置和提示信息框透明度對首次進入AOI （興趣區(qū)） 時間的影響顯著；動態(tài)提示信息布局（F=0.100， P=0.959＞0.05）主效應(yīng)不顯著，說明動態(tài)提示信息布局對首次進入AOI（興趣區(qū)）時間的影響不顯著。

對興趣區(qū)總注視時間進行方差分析表明， 位置特征主效應(yīng)（F=3.201，P=0.022＜0.05）顯著，動態(tài)提示信息布局（F=2.259，P=0.015＜0.05）主效應(yīng)顯著，說明提示信息位置和提示信息布局對興趣區(qū)總注視時間的影響顯著； 提示信息框透明度特征（F=0.101，P=0.904＞0.05）主效應(yīng)不顯著， 說明提示信息框透明度對興趣區(qū)總注視時間的影響不顯著。 可見，提示信息位置對首次進入AOI（興趣區(qū)）時間和興趣區(qū)總注視時間具有顯著影響。

表1 首次進入AOI（興趣區(qū)）時間和興趣區(qū)總注視時間的均值和標(biāo)準差

表2 首次進入AOI（興趣區(qū)）時間和興趣區(qū)總注視時間的方差分析結(jié)果

3.2 動態(tài)提示信息熱點圖及軌跡圖分析

熱點圖可以反映注意力在刺激材料上的注意力分布情況，紅色區(qū)域表示注視時間長，即用戶在此區(qū)域?qū)Υ碳げ牧系淖⒁饬Ψ峙漭^多，用戶重點關(guān)注。通過對被試觀看導(dǎo)航界面提示信息的注視時間進行累計統(tǒng)計， 得到用戶在導(dǎo)航界面的注視熱點圖，如圖3 所示。從熱點圖可以看出被試對文字信息的注視程度要高于方向指示箭頭的注視程度， 箭頭和文字信息的位置對用戶信息識別有細微區(qū)別。信息布局3 中布局順序符合漢語語序習(xí)慣，在閱讀完文字后，對方向箭頭的注視要低于布局4 的情況，從注視平均時間也可以看出布局3（M=2.037s，SD=0.254）要低于布局4（M=2.125s，SD=0.397）的情況。布局2（M=2.584s，SD=0.441）中文字和箭頭信息相對分散，注視點也較為分散，有著較長的注視時間。

圖3 不同信息布局特征下導(dǎo)航界面熱點圖

結(jié)合圖3 軌跡圖分析導(dǎo)航界面中提示信息的可被發(fā)現(xiàn)性，主要參考首次注意到設(shè)計元素的時間及軌跡圖。由方差分析可知在首次進入AOI 時間上， 信息框透明度主效應(yīng)顯著， 現(xiàn)在重點研究信息框的透明度情況對信息的可被發(fā)現(xiàn)性的影響。 信息框30%、60%和90%的首次進入興趣區(qū)的平均時間分別為0.511，0.425s 和0.616s， 其中60%透明度特征有著較為優(yōu)異的信息可被發(fā)現(xiàn)性， 也意味著用戶在使用導(dǎo)航時能有著較好的識別性。 結(jié)合軌跡圖分析，60%透明度特征時被試對整體信息的注視范圍也較為全面，并且60%透明度相比90%，下方導(dǎo)航信息的可視性較高。

圖4 不同透明度特征界面軌跡圖

4 結(jié)論

本文以手機導(dǎo)航界面為研究載體， 通過眼動實驗探索了手機導(dǎo)航界面中提示信息位置、 信息布局及信息框透明度對用戶視覺認知的影響。 研究發(fā)現(xiàn)提示信息位置對首次進入AOI（興趣區(qū)）時間和興趣區(qū)總注視時間具有顯著影響； 信息框透明度對用戶首次注意到此次元素的時間有顯著影響， 實驗中60%透明度水平較為適合作為導(dǎo)航界面的透明度數(shù)值； 提示信息布局可盡量采用簡單圖形和文字組合， 符合常用語序的順序組合有較為明顯的識別優(yōu)勢。