手持設(shè)備背后交互技術(shù)可用性研究.pdf

1、近年來，以智能手機(jī)為代表的手持設(shè)備在現(xiàn)代社會(huì)中迅速普及，成為輔助人們工作、學(xué)習(xí)、娛樂、出行等日常生活的隨身智能幫手。屏幕觸控技術(shù)憑借其操作直觀、自然、快捷等特性，已經(jīng)成為目前主流的手持設(shè)備交互技術(shù)。但是以正面屏幕觸控技術(shù)為主的手持設(shè)備交互仍舊存在交互空間受限、屏幕遮擋、長按操作低效等突出可用性問題。這些可用性問題是近年來人機(jī)交互界重點(diǎn)研究的課題，也是 CHI、UIST、MobileHCI等本領(lǐng)域國際頂級會(huì)議的熱點(diǎn)方向。手持設(shè)備背后交互（

2、Back-of-device Interaction，后文簡稱背后交互）就是為解決上述可用性問題應(yīng)運(yùn)而生的研究方向。背后交互利用設(shè)備背后閑置的可用區(qū)域和空間進(jìn)行交互，從而在保持手持設(shè)備尺寸緊湊的前提下拓展了人機(jī)交互的操作空間。當(dāng)作為獨(dú)立的交互技術(shù)使用時(shí)，背后交互能夠解決前端觸控交互存在的遮擋問題；當(dāng)與前端交互技術(shù)混合使用時(shí)，它可以輔助前端交互技術(shù)或被前端交互技術(shù)輔助，從而增強(qiáng)手持設(shè)備交互的易用性。Patrick Baudisch、Rav

3、in Balakrishnan、Brad Myers、Daniel Wigdor、Jacob Wobbrock等著名學(xué)者已經(jīng)開展的一系列開創(chuàng)性研究，直接推動(dòng)了背后交互研究的發(fā)展。
　　可用性是交互技術(shù)競爭力的核心，因此交互技術(shù)可用性研究是人機(jī)交互領(lǐng)域中最重要的研究內(nèi)容之一。盡管學(xué)術(shù)界已經(jīng)開始重視背后交互技術(shù)的研究，但是背后交互技術(shù)的可用性研究仍舊是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。本文針對背后交互技術(shù)的可用性，主要通過實(shí)驗(yàn)方法度量用戶使用若干背后交互

4、技術(shù)時(shí)的用戶績效，并在此基礎(chǔ)上利用重復(fù)測量方差分析（Repeated Measures ANOVA）等統(tǒng)計(jì)工具對收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較，進(jìn)而論證了背后交互技術(shù)的幾個(gè)關(guān)鍵可用性問題。論文的主要工作和貢獻(xiàn)包括以下三個(gè)方面：
　　1.研究基于視頻輸入的背后指點(diǎn)技術(shù)的用戶績效
　　在實(shí)際應(yīng)用中，用戶可以通過2種交互方式（移動(dòng)設(shè)備的交互方式和移動(dòng)物體的交互方式）進(jìn)行背后操控。盡管前人的研究涉及了人機(jī)交互研究的多個(gè)方面，卻未曾論證

5、一個(gè)重要的可用性問題：用戶使用哪一種交互方式操控背后指點(diǎn)技術(shù)（point-and-click technique）會(huì)取得更高的指點(diǎn)績效？本文以費(fèi)茨定律為理論基礎(chǔ)，以費(fèi)茨反復(fù)指點(diǎn)任務(wù)為實(shí)驗(yàn)任務(wù)，采用被試內(nèi)設(shè)計(jì)，定量地分析和比較了2種交互方式下3種基于視頻輸入的背后指點(diǎn)技術(shù)（設(shè)備反向技術(shù)、設(shè)備同向技術(shù)、移動(dòng)手指技術(shù)）的用戶績效，結(jié)果顯示移動(dòng)手指技術(shù)（屬于移動(dòng)物體的交互方式）在用戶績效上優(yōu)于基于移動(dòng)設(shè)備的交互方式的2種背后指點(diǎn)技術(shù)。因此，本文

6、首次得到如下結(jié)論：在手持設(shè)備上部署基于視頻輸入的背后指點(diǎn)技術(shù)時(shí)應(yīng)該優(yōu)先考慮使用移動(dòng)手指技術(shù)。此外，本文通過線性回歸分析構(gòu)建了上述3種指點(diǎn)技術(shù)的費(fèi)茨定律模型。
　　2.比較研究前端觸控技術(shù)和背后指點(diǎn)技術(shù)的用戶績效
　　已有研究表明單獨(dú)使用背后交互技術(shù)時(shí)能夠有效解決遮擋問題，提升用戶的視覺體驗(yàn)。那么，背后交互技術(shù)是否可以憑借此優(yōu)勢替代前端觸控技術(shù)呢？由于當(dāng)前手持設(shè)備用戶界面仍以圖形界面為主，因此本文以用戶指點(diǎn)績效作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)論證

7、了這個(gè)可用性問題。研究仍以費(fèi)茨定律為基礎(chǔ)，采用被試內(nèi)設(shè)計(jì)，定量分析和比較了用戶使用2種背后指點(diǎn)技術(shù)（背后視控技術(shù)和背后觸控技術(shù)）和前端觸控技術(shù)操作費(fèi)茨反復(fù)指點(diǎn)任務(wù)的用戶績效，并且通過線性回歸分析構(gòu)建了上述3種指點(diǎn)技術(shù)的費(fèi)茨定律模型。研究結(jié)果顯示前端觸控技術(shù)在任務(wù)完成時(shí)間指標(biāo)和績效指數(shù)指標(biāo)上顯著優(yōu)于2種背后指點(diǎn)技術(shù)，但在錯(cuò)誤率指標(biāo)上顯著高于背后觸控技術(shù)。因?yàn)橥ㄟ^有效寬度計(jì)算出的績效指數(shù)能夠同時(shí)反映指點(diǎn)技術(shù)的效率和準(zhǔn)確率，所以前端觸控技術(shù)在

8、用戶的綜合指點(diǎn)績效上顯著高于背后指點(diǎn)技術(shù)。因此，從用戶指點(diǎn)績效的角度考慮，本文的分析表明背后指點(diǎn)技術(shù)在一般使用的情況下不具備替代前端觸控技術(shù)的能力，但在特殊情況下（例如對指點(diǎn)操作準(zhǔn)確率有特殊要求或被指點(diǎn)控件尺寸大都較小的情況下）可以替代前端觸控技術(shù)。
　　3.研究一種基于背后交互的模式切換技術(shù)，并分析用戶績效
　　根據(jù)第2部分研究內(nèi)容，背后交互技術(shù)由于存在指點(diǎn)效率上的劣勢，在一般情況下不宜作為前端觸控技術(shù)的替代技術(shù)。于是本文