简介
随着科技发展，核心技术的运用开始普及，越来越多消费类电子产品进入市场，使得同类产品间功能上的差距化逐渐缩小。愉悦体验、审美体验、易用性以及情感表达等因素常常成为提高产品设计品质的重要切入点。消费类电子产品在形态上的设计需要更加符合用户视觉审美规律，使人机关系更加协调，最终提升用户的使用体验。本文介绍了通过采集并分析用户体验不同界面设计导航APP时的眼动数据，基于视觉认知原理对用户的使用效率进行测评，以达到优化界面元素特征设计从而提高智能移动终端用户的使用体验。
1. 引言
信息技术的发展使各式各样的电子产品进入人们的日常生活，成为生活中密不可分的"助手"。与此同时，人们对于电子产品的期望和使用要求也发生了显著性变化，传统的以技术为中心、仅注重功能和性能的产品开发方式已不能满足现代生活的需要，愉悦体验、审美体验、易用性以及情感表达等因素常常成为产品脱颖而出的关键亮点。在此背景下，用户体验 （UX，User Experience）的研究引起了广泛关注，并在近年取得了长足发展。
针对用户体验这一概念，不同组织、学者给出了多种定义和描述。国际标准化组织在ISO 9241-210 标准中将用户体验定义为"人们使用或预期使用某种产品、系统或服务而获取的感知和反应"，而维基百科将用户体验描述为"是一个测试产品满意度与使用度的词语，可能是基于西方产品设计理论中发展出来"。类似的表述还有很多，为了更准确地理解用户体验的概念和范畴，Law、Roto、Hassenzahl等学者收集了275位用户体验研究者的观点进行了统计分析，主要共识如下：（1）用户体验是一个动态的、基于情景的、主观的概念；（2）用户体验源于用户从产品中获取的潜在好处；（3）用户体验是一个新概念，属于人机交互 （HCI，Human-Computer Interaction）领域的一部分，基于以用户为中心的设计（UCD，User Centered Design）。从发展趋势看，用户体验已突破了可用性范畴， 涉及到用户情感、偏好、期望等多方面因素，在交互过程的各个阶段发生，目前针对这一话题仍在广泛探讨中。
而在人机系统中，人与机之间的信息交流和控制活动都发生在机器界面上，机器的信息通过用户的视觉和听觉感官输入大脑，并经过加工决策后由人脑作出反应，实现人机的信息传递。智能产品的特征在于产品系统内外部因素之间的交互过程即为产品存在的情境。用户在使用产品的过程中与环境和社会形成情境的动态关系，创造出互相制约和协调发展的生命共同体。用户选择智能产品的重要参考指标是基于理性需求的满足，其性能体验组成了智能产品的用户体验，通过多模态数据，以用户的生理信号、行为绩效以及主观感受为基础，定量化的地测评智能产品的设计，如界面设计的易理解性，响应速度快慢等，进而对移动智能产品的用户体验做出评价。
图1：智能终端人机交互
下面请阅读基于ErgoLAB V3.0人机环境同步平台对导航APP产品用户体验研究的应用案例。
2. 研究案例
题目：手机导航界面动态提示信息特征搜索实验研究
作者：刘楠，王菊
期刊：机电产品开发与创新
01 研究背景
随着导航系统功能升级迭代，手机导航在驾驶过程中成为不可或缺的使用工具，在行驶过程中导航可以提供精确的定位、路线导航服务与信息提示功能。导航界面的信息呈现关系到用户的驾驶安全和认知绩效。驾驶过程中手机导航的动态提示信息视觉搜索属于信息任务最为相关的目标，必须以安全驾驶为核心，定义优先级别。用于提示信息界面的语音系统，播报具有不定时性，操作的过程中导航播报的提示信息会有响应时间差。而手机导航提示信息时的信息呈现时间比语音系统久、判断的正确率高、其他干扰性小，因此导航界面的信息呈现就显得尤为重要，需要对导航界面提示信息进行优化设计，从而提高用户的认知效率和驾驶安全。
02 研究目的
本实验旨在通过眼动实验研究导航界面提示信息在信息布局、导航界面的位置与提示信息框的不同透明度对驾驶员认知效率的影响，并根据实验结果得出较优的导航界面提示信息的呈现形式，为导航界面提示信息的设计提供参考。
03 研究方法与流程
实验设备采用非接触式眼动跟踪设备Tobii Pro X3- 120进行眼动实验，利用 ErgoLAB人机环境同步平台V3.0进行数据搜集与整理。刺激呈现在分辨率为1920×1080像素的屏幕上，被试与屏幕中心的视距为550～600mm，实验在中国矿业大学智能交互实验室进行。实验材料选用手机某导航界面，其导航为多层界面交互，相同信息在不通显示区域，此实验为手机导航在汽车行驶中使用。实验采用 4×4×3的被试内实验设计，3个因素分别为提示信息布局、提示信息位置和提示信息框的透明度。变量下的11个水平分别为提示信息布局的4个水平：箭头＋数字＋详细文字描述方向道路、箭头＋数字＋语序描述习性文字、数字＋简短文字＋箭头、箭头＋数字＋简短文字；位置的 4 个水平：上方、下方、左方、右方；提示信息框透明度的3个水平：30%、60%、90%。实验图片随机呈现给被试者，被试人员分别进行48个试次。
图2 刺激材料呈现
在图2中，图2（a）为动态信息布局箭头+数字+文字形式，位置在上方，信息提示框透明度为30%；图2（b）为动态信息布局箭头+数字+文字简化版形式，位置在下方，信息提示框透明度为60%；图2（c）为动态信息布局数字+文字形式+箭头，位置在右方，信息提示框透明度为90%；图 2（d）为动态信息布局数字+箭头+文字的语言逻辑排列形式，位置在左方，信息提示框透明度为30%。
04 研究结果
4.1 眼动数据分析
对首次进入 AOI（兴趣区）时间进行统计，分析过程排除极端数据。运用 SPSS 软件对被试的首次进入AOI （兴趣区）时间进行方差分析（F 表示显著性差异水平，P 表示检验水平）表明，位置特征主效应（F=12.783，P= 0.000＜0.05）显著，提示信息框透明度特征（F=3.103，P= 0.039<0.05）主效应显著，说明动态提示信息位置和提示信息框透明度对首次进入 AOI（兴趣区）时间的影响显著；动态提示信息布局（F=0.100， P=0.959>0.05）主效应不显著，说明动态提示信息布局对首次进入AOI（兴趣区）时间的影响不显著。
表1 首次进入AOI(兴趣区)时间和兴趣区总注视时间的均值和标准差
对兴趣区总注视时间进行方差分析表明，位置特征主效应（F=3.201，P=0.022<0.05）显著，动态提示信息布局（F=2.259，P=0.015<0.05）主效应显著，说明提示信息位置和提示信息布局对兴趣区总注视时间的影响显著；提示信息框透明度特征（F=0.101，P=0.904>0.05）主效应不显著，说明提示信息框透明度对兴趣区总注视时间的影响不显著。可见，提示信息位置对首次进入AOI（兴趣区）时间和兴趣区总注视时间具有显著影响。
表2 首次进入AOI(兴趣区)时间和兴趣区总注视时间的方差分析结果
4.2 动态提示信息热点图及轨迹图分析
热点图可以反映注意力在刺激材料上的注意力分布情况，红色区域表示注视时间长，即用户在此区域对刺激材料的注意力分配较多，用户重点关注。通过对被试观看导航界面提示信息的注视时间进行累计统计，得到用户在导航界面的注视热点图，如图3所示。从热点图可以看出被试对文字信息的注视程度要高于方向指示箭头的注视程度，箭头和文字信息的位置对用户信息识别有细微区别。信息布局3中布局顺序符合汉语语序习惯，在阅读完文字后，对方向箭头的注视要低于布局4的情况，从注视平均时间也可以看出布局3（M=2.037s，SD=0.254）要低于布局 4（M=2.125s，SD=0.397）的情况。布局2（M=2.584s， SD=0.441）中文字和箭头信息相对分散，注视点也较为分散，有着较长的注视时间。
图3 注视热点图
结合图4轨迹图分析导航界面中提示信息的可被发现性，主要参考首次注意到设计元素的时间及轨迹图。由方差分析可知在首次进入AOI 时间上，信息框透明度主效应显著，现在重点研究信息框的透明度情况对信息的可被发现性的影响。信息框30%、60%和90%的首次进入兴趣区的平均时间分别为0.511，0.425s和0.616s，其中60%透明度特征有着较为优异的信息可被发现性，也意味着用户在使用导航时能有着较好的识别性。结合轨迹图分析，60%透明度特征时被试对整体信息的注视范围也较为全面，并且60%透明度相比90%，下方导航信息的可视性较高。
图4 眼动轨迹图
05 研究结论
本文以手机导航界面为研究载体，通过眼动实验探索了手机导航界面中提示信息位置、信息布局及信息框透明度对用户视觉认知的影响。研究发现提示信息位置对首次进入AOI（兴趣区）时间和兴趣区总注视时间具有显著影响；信息框透明度对用户首次注意到此次元素的时间有显著影响，实验中60%透明度水平较为适合作为导航界面的透明度数值；提示信息布局可尽量采用简单图形和文字组合，符合常用语序的顺序组合有较为明显的识别优势。
06 部分参考文献
【1】张磊，庄达民．人机显示界面中的文字和位置编码[J].北京航空航天大学学报，2011，2．
【2】李晶，郁舒兰，吴晓莉.人机界面形状特征编码对视觉认知绩效的影响[J].计算机辅助设计与图形学学报，2018，1.
【3】Debojyoti，Bodhisattwa，Tirthankar.etc. Selection of character/background colour combinations for onscreen searching tasks：An eye-movement，subjective and performance approach [J].Displays，2014，35（3）：101-109.
3. 研究拓展
在本文中，通过用户的眼动数据探究了使用不同APP界面的认知效果，测评了不同界面设计对用户使用效率的影响。在此基础上，通过ErgoLAB APP可以记录用户在使用不同APP产品时的交互行为，例如点击、拖动等行为。ErgoLAB V3.0人机环境同步平台中内置设计元素拾取功能，在通过其中的交互行为分析功能，可以定量化地对移动终端的可用性、易用性或者用户满意度等进行测评。
图5 智能家居原型的手指交互分析
4. 引申阅读
【1】Identification of usability problems and requirements of elderly Chinese users for smart TV interactions
**作者：**Dou, J., Qin, J., Wang, Q., & Zhao, Q. (2019)
**期刊：**Behaviour & Information Technology
DOI：\]10.1080/0144929X.2018.1551423 【2】Prediction of product design decision Making: An investigation of eye movements and EEG features **作者：**Yahui Wang, Suihuai Yu, Ning Ma， Jinlei Wang, Zhigang Hu, Zhuo Liu, Jibo He **期刊：**Advanced Engineering Informatics **DOI：** [https://doi.org/10.1016/j.aei.2020.101095](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//doi.org/10.1016/j.aei.2020.101095 "https://doi.org/10.1016/j.aei.2020.101095") 【3】Smart Enough for the Web? A Responsive Web Design Approach to Enhancing the User Web Browsing Experience on Smart TVs **作者：**Emmanuel Perakakis，Gheorghita Ghinea **期刊：**IEEE Transactions on Human-Machine Systems **DOI：**10.1109/THMS.2017.2726821 **本文仅用于学术交流，原文版权归原作者和原发刊所有。.**