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摘要：目的研究晃动条件下触摸屏按键设计特征因素的可用性。方法根据人因实验与分析，采用晃动条件(3)x按键大小(4) x按键间距(2) x按键复杂度(4)四因子组内设计方式。受测者(N=24)在不同晃动条件下完成一系列离散和连续触屏按键输入任务。测量指标为触摸屏输入操作的可用性(包括输入绩效和感知任务难度)。实验数据采用重复测量的方差分析方法处理结果各晃动条件下输入绩效基本保持一致，晃动条件对感知任务难度有显著影响。
关键词：人因工程;交互;触摸屏;按键特征;晃动条件;界面;可用性
引言
随着移动设备的普及，越来越多的移动产品采用更加自然、高效的交互模式。其中,基于触控技术的手势操作已经成为人与移动设备的最主要的交互接口。触摸屏技术刚出现的时候，研究主要集中在通过改善识别算法来提高手势识别的精确度。在底层技术成熟之后，影响手势操作用户体验的不再是手势识别技术，而是手势的可用性。
1触屏手势可用性研究方法与指标
Huawei Tu( 2012)对触摸手势操作和触控笔操作的可用性进行了比较。该研究通过实验获得九个指标:时间、速度、大小比例、封闭手势起点和终点的间隔、划手势和点手势的角度、边角形状、对称性、比例形状、交点偏移，并通过这些指标的结果分析得出:触摸手势和触控笔手势在平均速度和大小比例上显著不同;两种手势方式在时间、角度、对称性、比例形状上类似:手势触发方式(手指VS笔)和手势目标大小和手势复杂度存在交互作用Alessandro Soro(2011年)讨论了测量触屏手势自然度的方法和提高触屏手势体验和效率的方法。该研究通过对比多点触控桌面和传统桌面的操作结果，展示了多点触控手势带来的操作绩效和操作体验上的提升，并强调了手势自然度在手势可用性方面的重要性。
2触屏手机手势交互设计存在的问题
2.1操作目标放置在易操作范围外
右手单手操作时,由于手部物理因素(手部尺寸、手指活动范围)的限制,触屏手机交互操作存在着“热区”，这个区域是右手拇指最容易进行操作的范围。同时,屏幕左上角和右下角由于不易被拇指触碰到，而被认为是操作的“死角”。若操作目标位置超出“热区”,甚至放置在操作“死角”之内,则此类操作不易完成或操作难度加大。
2.2操作目标尺寸影响用户操作体验
操作目标太小增加了用户的使用难度。为了精准定位,用户需要用指尖点击目标,但是将手指与屏幕接触点调整到指尖位置,增加了用户的操作时间。用户操作出错率随着目标尺寸减小而增大415,而手机屏幕大小有限,无法按照手指点击的最佳尺寸进行设计。主流手机生产商按照各自提出的关于触摸目标一般尺寸建议中的数据(见表2)进行设计,这些数据比一般的用户手指的外形尺寸小很多,导致出现操作触屏手机时用户目标定位不准确的问题。
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2.3文字输入的问题
文字输入是触屏手机的主要操作之一,而对于文字输人的研究又是手势交互研究的主要方向之一。输入效率成了衡量文字输人操作优劣的重要指标。对输人效率的影响因素有很多, 按键的大小只是其中的一方面。此外,输人的准确性也对输人的效率有很大的影响。触屏手机都设计为较大屏幕,相对地缩小或取消了实体键盘的位置,因此，虚拟键盘如何布局非常重要。26键键盘按照PC键盘布局，尽管PC键盘经由长期人机原理的研究确定为最佳的,但是那是针对双手操作PC键盘的人机工程学研究,并不适合手机虚拟键盘的操作。
3研究方法
3.1实验设计与变量
研究采用4因子组内设计方式，组内因子包括晃动条件按键大小、按键间距和按键复杂度。
3.2自变量
实验中的晃动条件分为3类:静止、轻微晃动和中度晃动。轻微晃动和中度晃动的具体设置参数根据中国船舶工业总公司部规定的船舰，设备环境实验与工程导则设定(26)(表1),其中我们将横摇、纵摇周期设为8 s、4 s,轻微晃动横摇、纵摇幅度分别设为为6 mm、5mm ,中度晃动横摇、纵摇幅度分别设为12mm、10mm,即中度晃动的幅度是轻微晃动幅度的两倍。静止状态为实验的对照组。考虑到较高程度的晃动可能会引起受测者身体的不适,并使其无法执行任何精确的任务,一般采用较低程度的不舒适振动程度来进行实验研究。因此,本研究中轻微和中度晃动中的加速度仍在ISO国际环境振动标准2631-1-1997中人体“稍微不舒服”状态内，适合进行涉及人员的晃动研究。根据前人研究[48),本研究按键大小因子分为4个水平，分别为10mm、15mm、20mm和25mm。按键间距因子分为2个水平，分别为1 mm、2 mm。按键复杂度因子分为4个水平，分别为2x2.3x3.4x4和5x5格按键的键盘。
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4讨论
目前，虽然针对触摸屏按键特征的相关研究较多 ,但针对晃动条件下触摸按键设计的研究却很少。鉴于此,本研究探索了晃动条件下多种触摸屏按键设计因素(按键复杂度、按键间距和按键大小)对人机交互操作可用性的影响。实验结果表明,输入绩效在实验中的各种晃动条件下基本保持一致。晃动似乎并不会影响人的输入绩效。Lin 等人的研究采用与我们的实验类似的晃动条件,但是他们的研究表明,晃动对用户的输人设备(如鼠标、轨迹球和触摸屏)操作绩效有显著影响。对比我们的实验,这似乎暗示晃动更倾向于影响不同肢体运动的操作(如利用各种输人设备对信息进行选择等)。Goode等人的研究也印证了这一推测,他们发现，晃动对触摸屏上的信息提取操作(如阅读坐标等)并无影响。另外,我们发现,晃动对感知任务难度有显著影响。这一结果与我们的预期一致。这表明,晃动会给受测者完成任务造成困难,晃动程度越大，受测者的感知任务难度越高，因而他们会需要调用更多的心理认知资源来应对因晃动带来的环境变化，从而保持稳定的绩效水平。
结语
本研究探究了晃动状态和3种触摸屏界面设计因素对触摸输人可用性的影响。研究表明，实验晃动条件下用户的输入绩效可以保持和静止状态一致。按键大小和按键复杂度仍然是影响晃动条件下触摸屏输人操作绩效的重要因素,而按键间距并不会影响晃动条件下的触摸输人操作。实验结果对晃动条件下触摸屏按键的设计具有重要的参考意义。
参考文献：
[1] Bajaj B.触摸屏技术推动消费电子产品增长[J].中国电子商情,2013 ,20(6) :38 -41.
[2] 王治国,夏春风.乒乓球智能捡球机触摸屏人机界面设计[J].机电工程技术,2018 ,47(1):18-21.