英语原文共 17 页
关于有效控制智能手机中的图标设计和可触摸区域的研究
Youngjae Im,1 Taeil Kim,2 and Eui S. Jung1
1韩国大学工业管理工程学院，首尔，大韩民国
2.LCD TV UX集团，LG电子，首尔，大韩民国
摘要
随着全触摸屏在更智能的手机上实现，触摸图标的可控性需要被逐渐考虑。以前的研究集中在对绝对按键大小的提议上。然而，触摸界面上的触觉输入的大小并不完全等于图标的大小。本研究旨在确定合适的触觉面积，以提高触觉精度。此外，还考察了布局(3times;4、4times;5、5times;6和6times;8)和图标比(0.5、0.7和0.9)的效果。为了实现这些目标，40名参与者在智能手机上完成了一系列的任务。结果表明，布局和图标比例对用户响应具有统计学意义：输入偏移量、命中率、任务完成时间和偏好。3times;4和4times;5的布局具有较好的性能。图标比率0.9显示有更大的偏好。此外，还利用输入偏移的二元正态分布估计了可触摸区域的命中率(正确输入的比例)。命中率可能会有所变化，取决于可触摸区域的大小，可触摸区域是一个产生特定命中率的矩形。为了保证理想的命中率，提出了一种可触摸区域的推导方法。同时，中部地区的位置显示出垂直接触的模式，表现出较好的效果。当接近的边缘时，用户感到更困难。本研究的结果可用于移动设备的触摸界面设计。
关键词：智能手机设计;图标设计;可控性;可触摸区域;命中率
1.简介
随着第三代移动通信的发展，智能手机的出现成为全新的移动手机。智能手机的一个最醒目杰出的特点是它能够接通无线网络(Gerstheimer amp; Lupp, 2004)。此外，智能手机不仅仅是用于通信的设备，而是一种个性的表达(Castells, Fernandez- Ardevol, Qiu, amp; Sey, 2006)。智能手机可以方便地提供电子邮件、网页浏览和阅读电子书等服务。到2015年，全球智能手机市场预计将扩大到7亿台。此外，智能手机产生了一个主要影响在于用户对移动标准手机能力的期望(Han, Shin, amp; Jeong, 2008).
智能手机的一个主要特点是采用触摸屏，它广泛应用于各种移动设备。这是由于直觉的触摸，可以提供软件灵活性和节省空间（Colle amp; Hiszem, 2004）。这种界面是非常有益的，对于那些可能不熟悉移动界面的操作或者使用在使用软件在交互功能上会有操控上的局限的新手来说(Yao, 2004)。通过自然的指向的方便使复杂的学习最小化，通过触摸屏幕设备是一种通用的控制方法。触摸交互可以用来做出选择通过触摸动态的显示(Hardy amp; Rukzio, 2008)。
触摸图标是用于智能手机用户界面的标准元素。早在1998年，我们便提出了用手指操作移动设备和控制图标的概念(Kawachiya amp; Ishikawa, 1998)。直到现在，很少有适合图标大小的设计指南。此外，视觉任务上的图标尺寸可以从两个方面来理解：客观尺寸和主观尺寸(Gilinsky，1951；Watson，1981)。客观尺寸是通过测量图标的物理或几何尺寸以及对建立在对客观图标的尺寸的视觉知觉来定义的。另一方面，主观尺寸被定义为是一个椭圆形区域，为指示用户指纹输入的区域。主观尺寸反应的是当触碰触摸图标时用户个人的偏好。因此，需要从用户控制和反馈的结果来验证主观尺寸。
随着触摸屏的采用成为移动设备首要界面的标准，对这两个方面之间的差异的理解变得更加重要。图1描述了触摸图标和可触摸区域的大小。关于智能手机上的触摸控制，客观尺寸由图标的宽度和长度定义。主观尺寸被视为一个实际的可触摸区域，其中包括用户亲自选择触摸图标的指纹输入位置。视觉图标尺寸的考虑是决定可控性和触摸精度的一个重要因素(Gogel amp; Dasilva, 1987)。同时，主观尺寸被用于确定可触摸区域的大小。根据触摸输入的分布情况，可触摸区域被设计为矩形形状。因此，需要有更多的研究去理解客观尺寸、主观尺寸和可触摸面积之间的关系。
自20世纪80年代以来，为寻找合适的触控键尺寸进行了大量的研究。以前的研究建议，一个可用的触摸键大小应该大于9.2mm，以实现精确控制(Parhi, Karlson, amp; Benderson, 2006)。然而，由于实验是在大触摸屏幕环境下进行的，如自动柜员机，因此需要进行修改。其他相关研究评估了触摸键尺寸的影响(Beringer, 1990; Scott amp; Conzola, 1997; Sears, 1991)和触摸键之间的空隙(Beaton amp; Weiman, 1984; Martin, 1988)。伯林格(1990)发现30毫米正方形键的错误较少，花费更少的时间进入数字序列与10毫米正方形键相比较。比顿的研究魏曼(1984)决定空隙并没有对任务的表现行为有显著影响。此外佩里和奥尔凯德(2008)研究不同触摸键大小和位置的输入精度。他们检查了25个位置，其精度从76%到92%不等。佩里的研究的局限性在于，它假定研究对象的手只会向垂直方向移动，这与智能手机的实际使用不相符。更多近期的研究提供了一些建议，例如触摸的精确度性(Schibach amp; Rukzio, 2010; Xu, Yu, amp; Shi, 2011)、触摸识别区域(Henze, Shin, amp; Jeong, 2011; Karlson amp; Bederson, 2007, 2008)，触摸屏键盘的性能(Song, Ryu, Bhan, amp; Yun, 2011)。
此外，也有相关的研究证明了在手持触摸设备上激活图标的指南(Lewis, 1993a, 1993b; Lewis, Commar- ford, Kennedy, amp; Sadowski, 2008; Lewis, Lalomia, amp; Kennedy, 1999)。 Lewis(1993b)提到触摸屏可以多种方式识别用户输入。根据指导方针，设计师应该使用最后接触触摸策略.此策略提供用户在手指离开触摸屏时所接触到的激活区域。Lewis等人(2008)还揭示，建议合适的按钮大小至少为20毫米，以提高触摸屏的有用性。
在本研究中，触摸图标设计方法的显著不同之处在于存在一个最大的可触摸区域，即布局尺寸。以前的功能手机的物理按钮的尺寸等于用户的输入区域。然而，智能手机的图标尺寸通常小于布局尺寸。尽管客观尺寸是一个恒定的，但主观尺寸存在个体差异。林德伯格和纳萨宁(2003)定义了触控界面的激活区域被放置在2times;2布局内。激活区域表示了由用户触摸输入组成的椭圆形轮廓。这也可以解释为主观尺寸。然后，触控精度直接受激活面积尺寸的影响。
显然有必要对触摸区域进行研究，以提高触控性能。以往研究的实验环境仅限于大触摸屏或简单的触键。因此，先前的研究结果是较为困难的将其直接应用于智能手机等小屏幕上。这项研究试图补充这些局限并对智能手机的有效控制提出了切实可行的建议。本研究的主要目的是：1)通过对输入偏移量的描述性统计，根据图标设计来识别可触摸区域的特征；2)分析布局(显示上的图标列数和图标行数)和图标比(图标的宽度与布局尺寸的宽度之比)根据触摸表现和使用者偏好，3) 建议合适的可触摸区域，根据设计者的意图确定的命中率。
为了达到基本目标，通过主实验收集了用户的输入数据。图标设计的评价包括客观表现性能与主观评估之间的比较。我们将为触控图标的设计提供建议，并为触控区域提供合适的尺寸指南。这项研究的结果将建立以实验为依据的证明，以评估使用食指的触摸交互性。这些结果应用于评估和为今后更小的触摸屏设备界面的设计研究提供信息。此外，当设计师在触摸屏上布置和修改移动应用程序时，可以将这项研究作为基本数据。
2.方法
2.1 研究对象
共有40人(35男性和5女性)自愿参加这项实验。首先，问卷给予参与者以收集用户的信息(年龄，利手以及使用经验)。参与者的年龄在22至36岁之间不等，平均年龄27.5岁。31名参与者是右利手的，9人是左利手的。所有的参与者有正常视力，都没有使用触摸界面的困难。他们平均拥有17.7个月的移动触摸屏设备和8.8个月的智能手机体验。他们还将使用智能手机的熟悉程度或能力评级为1(1(最差)至9(最佳)，平均为5.9。此外，还测量了每个参与者的手长。被试手长为156~197 mm不等，平均为179.5 mm，标准差9.5mm。
2.2 实验设计
布局-矩阵形式中的图标数量-被选择为自变量之一。进行了一项初步研究，以确定主要实验的布局水平。总共六种不同的布局被评价(2times;3，3times;4，4times;5，5times;6，6times;8和7times;9)在易用性和搜索方便性上。所有的选择都包括更多的垂直方向的图标，而不是水平方向上的，体现在显示的宽度与长度的比率。在初步测试的结果中表明，2times;3和7times;9布局的不满意程度较高。在易于控制方面，2times;3布局表现不佳。同时，7times;9布局的搜索便利性由于复杂性而受到限制。因此，这两种选择最终被排除在主要实验之外.主要实验的布局水平是对4种不同的结构的处理：3times;4，4times;5，5times;6，6times;8。图2描述了矩阵形式中布局的结构。布局大小-最大可触摸区域-然后根据显示大小和显示中图标的数量来确定。
在初步测试期间，8名8名和8名女性参与者是为了平衡性别的影响而招募的。进行一个t测验，以验证男性和女性群体之间的平均差异。结果表明，性别效应不具有统计学意义显着性就任务完成时间而言(t= minus;0.706,P=.492)和偏好(t= minus;0.887,P=.390)。因此，在主屏幕上执行索引输入时，没有出现性别效应。
图标比率是另一个自变量，在0.5、0.7和0.9三个水平上变化。图标比率被定义为图标宽度的比率(Wi)到布局尺寸的宽度(Wl)如图2所示。图标比率的水平的确定，反映了五款商用智能手机的实际范围。现有智能手机的图标比率范围为0.6至0.9。表1总结了所选择的实验变量。布局和图标尺寸是通过选择因素级的水平确定的，如表1所示。主实验采用被试内设计.
因变量分为触觉性能和主观评价两类。触摸性能包括三项测量 (输入偏移量、命中率和任务完成时间)，主观测量被评定为偏好得分。输入偏移量是执行给定任务时按压最高的点。输入偏移量还表示从图标中心到X和Y型触觉输入轴。因此，两种类型的输入偏移量，X和Y偏移，被收集在本研究中。图标触摸的命中率是指正确输入的数量在试验总数中所占的比例。正确的输入包括触点在图标的一侧.此外，任务完成时间被定义为从释放开始按钮到一套系列任务的完成。偏好分数代表了被试对目标图标易于触摸和控制的感知。为了测量偏好得分，小组成员被要求在一张纸上标记与他们对容易程度的感觉相匹配的数字。这种偏好的范围从0到100，其中100是具有最高的易感性。
2.3 任务
在这个实验中使用的图标是一个方形，在方形里面显示了一个功能图像。这些功能的优先级是基于智能手机用户的频繁使用性。根据对频繁使用情况的调查，最流行的应用程序是AppStore、Books、Calendar、Mobile、Photo、SMS和Weather。这项研究的图标需要有简单的图像和明确的意义，而不是复杂的触摸输入的性能。然后在一套系列任务中选择AppStore、Books、Mobile和SMS等图标，如图3所示。被试被告知如何使用这些功能，尽管所有的受试者都已经熟悉这些功能。在分析当前智能手机使用模式的基础上，对几个重要的特征进行了考虑。用户任务的典型行为是选择特定的应用程序或功能菜单。此外，识别形状或颜色的差异是识别视觉对象的重要方面之一(Fantz，1961)。
主要实验的任务是找到目标图标，并在智能手机的主屏幕上执行正确的功能。因此，实施一套系列任务需要通过3次选择目标图标在一系列里。图3(A)显示了目标图标存是被试在布局里寻找和触摸在它和背景图标之间。此外，图3(B)和图3(C)分别描述了以正确的形状或颜色找到目标图标的任务。在每一次试验中，对一套系列任务的顺序进行随机化处理。
2.4 仪器
研究中使用的智能手机是HTC desire高清，带有4.3英寸的触摸屏显示器。智能手机的长度、宽度和厚度分别为123.5、68和11.8mm。它有一个彩色液晶显示器，显示分辨率为480times;800像素，每像素0.18mm。此外，它也是采用Android操作系统的智能手机之一。界面和触摸控制软件是通过Java语言开发的，被广泛应用于许多Web或移动应用程序的开发中。每次测试的输入偏移量、命中率和任务完成时间都是根据实验智能手机中保存的记录计算出来的。
2.5 实验程序
这个实验是在一个安静的实验室里进行的。要求每个参与者单独执行任务，没有其他参与者。给予被试关于的研究目标、实验任务以及如何使用原型功能的指导语。另外，给予用户对智能手机的熟练程度和熟悉程度的测试，在主要实验中没有排除任何被试。然后，他们对实验者做出认同，并在主要任务之前进行了5分钟的练习。人体测量的数据是根据滑动指南针测量手和手指大小。被试对利手和对触摸环境的看法作出评论。参与者尽可能自然地完成任务，有利于准确性和速度。在这个实验中，参与者用一只手拿着一部智能手机，用另一只手的食指进行触摸输入。
在准备过程中，如图4(A)所示，受试者选择了一个关于实验水平的选项，并通过点击按钮执行开始任务。然后被试执行主要任务，计时器也同时进入到如图4(B)所示的实施行为的计时中。在主要实验中，在每个位置重复测试了四个水平的布局和三个水平的图标比率。共对40名受试者进行了3，456项(12项实验条件times;3组任务times;
资料编号：[5090]
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