視覺通道多通道交互時(shí)代的新視野

視覺通道多通道交互時(shí)代的新視野

1tobii眼動(dòng)儀測(cè)量原理隨著“隨時(shí)隨地計(jì)算”的概念深入設(shè)計(jì)和日常生活，對(duì)多通道智能交互的需求越來越大。視覺通道的開發(fā)成為首要關(guān)注點(diǎn)。眼動(dòng)技術(shù)(Eyemovementtechnology),作為收集視覺通道信息的主要方法,已在人機(jī)交互研究中起著重要作用,尤其視線跟蹤技術(shù)(Eyetracking)和視線控制技術(shù)(Eyecontrol)研究得到很大發(fā)展。在過去15年里,眼動(dòng)技術(shù)倍受關(guān)注,并在專業(yè)人機(jī)交互領(lǐng)域使用,可是由于軟硬件工具不適當(dāng),牽制了學(xué)術(shù)和商業(yè)上的研究。主要有三個(gè)問題:(1)由于硬件太復(fù)雜而使得數(shù)據(jù)收集十分困難;(2)結(jié)合刺激和眼動(dòng)數(shù)據(jù)的工作相當(dāng)繁瑣;(3)分析數(shù)據(jù)也相當(dāng)困難。而Tobii眼動(dòng)儀工具的研發(fā),克服了這些障礙,使研究者收集高質(zhì)量眼動(dòng)數(shù)據(jù)成為可能。Tobii眼動(dòng)儀提供了一個(gè)自然的使用環(huán)境,并同時(shí)收集多通道數(shù)據(jù),如語音、動(dòng)作等。其自帶ClearView數(shù)據(jù)分析軟件將眼動(dòng)數(shù)據(jù)和實(shí)際界面、聲音、用戶動(dòng)作錄像綜合進(jìn)行分析。它提供的典型分析方案有:(1)熱點(diǎn)圖(Hotspot),形象地分析注視點(diǎn)的集中趨勢(shì)、停留時(shí)間等;(2)視線掃描路徑(Scanpath),呈現(xiàn)注視點(diǎn)的路徑與直徑變化,用于分析單個(gè)用戶操作行為規(guī)律;(3)興趣區(qū)域(AreaofInterest,AOI),分析平均注視時(shí)間、回溯性眼跳、區(qū)域間轉(zhuǎn)移等指標(biāo),獲得特定區(qū)域上的具體數(shù)據(jù)。2tobii眼動(dòng)儀的應(yīng)用眼動(dòng)在人機(jī)交互中的應(yīng)用主要包括以下三方面的內(nèi)容:眼控;完善多通道交互;支持基于計(jì)算機(jī)的人人對(duì)話。過去由于技術(shù)局限,很多研究無法開展,而Tobii眼動(dòng)儀的出現(xiàn)拓寬了研究領(lǐng)域。從所能解決的問題角度上來劃分,可以分為:找出用戶中止任務(wù)的原因;確認(rèn)有效信息是否被用戶捕獲;考察視覺信息指引線索是否起作用;檢查用戶完成任務(wù)的效率。從應(yīng)用的領(lǐng)域上劃分,分為:網(wǎng)頁界面研究;軟件界面研究;交通安全研究;眼控研究。2.1tobii眼動(dòng)儀目前在網(wǎng)頁設(shè)計(jì)中的一個(gè)理念是根據(jù)用戶期望來設(shè)計(jì)界面。以此理念設(shè)計(jì)成的網(wǎng)頁是友好的,讓用戶感到滿意。但缺少有效的研究手段來落實(shí)這種想法,而Tobii眼動(dòng)儀就可以進(jìn)行這一類型研究。Bernard在2001年進(jìn)行的一項(xiàng)研究顯示,當(dāng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)是讓用戶排列他們預(yù)期的網(wǎng)頁對(duì)象時(shí),他發(fā)現(xiàn)大部分人都有一定規(guī)律,沒有專家和新手的區(qū)別。Terenzi等在2005年使用Tobii眼動(dòng)儀探求空間和位置信息對(duì)界面版式設(shè)計(jì)的影響時(shí),發(fā)現(xiàn):用戶安排網(wǎng)頁元素位置的預(yù)期,不僅基于對(duì)象的空間位置,同時(shí)還基于他們?cè)诜胖脮r(shí)的動(dòng)作。這些動(dòng)作提供用戶對(duì)網(wǎng)頁對(duì)象位置記憶的額外線索。這一結(jié)論在認(rèn)知心理學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)上都有支持。Habuchi等通過將網(wǎng)頁分成幾種功能區(qū)(如歡迎區(qū)、網(wǎng)址區(qū)和導(dǎo)航區(qū)等)來研究,考察自己以往提出的三項(xiàng)影響視線的因素:網(wǎng)頁分類、用戶經(jīng)驗(yàn)和功能區(qū)域。結(jié)果發(fā)現(xiàn),網(wǎng)頁視覺設(shè)計(jì)和習(xí)慣性偏好路徑都會(huì)對(duì)視線產(chǎn)生影響,網(wǎng)頁版式設(shè)計(jì)會(huì)影響用戶網(wǎng)頁瀏覽的模式,對(duì)網(wǎng)頁功能區(qū)域的理解則取決于用戶的經(jīng)驗(yàn)。Tobii眼動(dòng)儀在搜索引擎上的應(yīng)用也做了探索。2007年,Cutrell等的研究目標(biāo)是確定搜索結(jié)果中上下文片段的合適行數(shù)。分成導(dǎo)航和信息搜索兩個(gè)任務(wù)。通過使用Tobii眼動(dòng)儀,研究者采用新指標(biāo)(如,在選擇某對(duì)象之前用戶需要看多少內(nèi)容等)確認(rèn)了在不同任務(wù)下的合適行數(shù)。結(jié)果顯示,雖然信息任務(wù)比導(dǎo)航任務(wù)要花更多時(shí)間,但用戶卻花較少的時(shí)間去看信息任務(wù)的結(jié)果頁。于是提出:在搜索引擎上,導(dǎo)航和信息任務(wù)的權(quán)衡和搜索頁面上的注意分配問題,這對(duì)未來的UI信息反饋設(shè)計(jì)有很大啟發(fā)。2.2種新的視線跟蹤技術(shù)—軟件界面研究Bednarik等2004年用Tobii眼動(dòng)儀通過研究Java調(diào)試界面中子窗口之間的注意轉(zhuǎn)移,以確定程序員在調(diào)試程序時(shí)的策略。研究者采用了一種新的視線跟蹤技術(shù)——RFV(RestrictedFocusViewer),它清晰當(dāng)前工作區(qū),模糊其他區(qū)域。當(dāng)用戶要注視其他區(qū)域,只能用鼠標(biāo)移動(dòng)當(dāng)前清晰框,同時(shí)RFV紀(jì)錄下移動(dòng)過程。最后將眼動(dòng)數(shù)據(jù)(如注視區(qū)域)、總的調(diào)試(滯留)時(shí)間等,與鼠標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)合進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,用戶更大程度上在可視化操作子窗口徘徊,在不同子窗口上的轉(zhuǎn)移頻率有明顯不同。2.3重復(fù)認(rèn)識(shí)結(jié)果和方法2005年,Balk等用Tobii眼動(dòng)儀研究了模擬駕駛行為中手機(jī)使用對(duì)駕駛績(jī)效的影響。用視線運(yùn)動(dòng)軌跡定義駕駛員在駕駛過程中對(duì)目標(biāo)的觀察。如圖1顯示,在17寸顯示屏上呈現(xiàn)駕駛視覺的四通道低保真模型,并與主觀問卷報(bào)告相結(jié)合得出以下結(jié)果:未使用手機(jī)的用戶注意到了突發(fā)事件,并持續(xù)很久,而且更好地回憶了剛才發(fā)生的事;使用手機(jī)的用戶注意到刺激事件,但是并未準(zhǔn)確回憶,也很少正確回答問題,作者推測(cè)其原因是認(rèn)知負(fù)荷較高,或者覺得沒必要。Liu等用Tobii眼動(dòng)儀來考察出入境安全問題。任務(wù)是讓安檢人員用x射線檢查包裹中的潛在威脅任務(wù),記錄檢測(cè)績(jī)效。旨在探詢威脅和包裹特征之間的關(guān)系和被試感知圖像的過程。結(jié)果顯示,明確定義潛在威脅將增加搜索績(jī)效;包裹重疊度和復(fù)雜度將影響搜索績(jī)效;威脅的視覺復(fù)雜程度和顯著程度顯著影響進(jìn)入AOI的效率和停留的時(shí)間;檢查威脅的視線先定位于一個(gè)整體范圍,后定位于特定區(qū)域,這與大部分的視覺搜索規(guī)律類似。2.4其他系統(tǒng)的研究斯坦福大學(xué)HCI組的Kumar等于2007年提出一個(gè)新界面理念——視線改良的用戶界面設(shè)計(jì)(Gaze-enhancedUserInterfaceDesign,GUIDe)。將眼動(dòng)和鼠標(biāo)一起作為交互方式,其中眼動(dòng)作為主要的輸入設(shè)備而鍵盤鼠標(biāo)作為補(bǔ)充。Tobii眼動(dòng)儀屏幕邊緣的裝置接受視線數(shù)據(jù),通過它對(duì)文件進(jìn)行導(dǎo)航和控制,并用閱讀速率確定翻頁時(shí)機(jī)。結(jié)果顯示,用戶瀏覽網(wǎng)頁的能力與視覺通道吸收的信息量有關(guān)。所以,研究者預(yù)計(jì)沒有一種方式是普適的,所以還需要開發(fā)不同的系統(tǒng)。同年,Kumar等另一項(xiàng)關(guān)于眼控的研究把焦點(diǎn)投向視線選擇上。使用Tobii眼控技術(shù),首先研究普通鼠標(biāo)的活動(dòng)方式,然后比較眼控方式與標(biāo)準(zhǔn)鼠標(biāo)在點(diǎn)擊操作上的異同。該研究中的眼動(dòng)成為鼠標(biāo)操作的輔助,將整一過程定義為:注視-點(diǎn)擊-確認(rèn)-釋放。以往研究關(guān)注直接操作性質(zhì)的用戶界面,而通過Tobii眼動(dòng)儀使得研究范圍拓展到一個(gè)新領(lǐng)域——人機(jī)對(duì)話。眼控革新了人機(jī)對(duì)話的意義,以用戶的AOI建立對(duì)話,比如在地圖上,信息可根據(jù)視線所指做出即時(shí)反饋。Qvarfordt等建立了一個(gè)城市旅行規(guī)劃系統(tǒng)——iTorist。該旅行軟件只基于用戶的眼動(dòng)進(jìn)行交互。用Tobii眼動(dòng)儀對(duì)這項(xiàng)新開發(fā)的眼控界面原型進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示,以用戶的AOI來管理計(jì)算機(jī)信息輸入是有可能的。在未來的多通道人機(jī)對(duì)話中,研究者相信眼動(dòng)將扮演一個(gè)重要角色。2005年,Josson在其碩士學(xué)位論文中提供了一項(xiàng)用Tobii眼動(dòng)儀來控制游戲,與語音識(shí)別、電子槍、頭部跟蹤儀一起提高游戲仿真度和玩游戲沉浸度的研究。游戲圖像可隨著玩家的視線不斷變換,游戲的恐怖程度根據(jù)眼睛閃爍程度和Tobii記錄的恐懼表情進(jìn)行調(diào)整。在RPG游戲中通過視線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),或讓怪物出現(xiàn)在不常注意區(qū)域,或讓故事情節(jié)按照用戶感興趣的對(duì)象發(fā)展下去等途徑增加游戲可玩性。但由于DirectX還不能兼容,所以還需要硬件升級(jí)后的眼控游戲才會(huì)比較成熟。同時(shí)也面臨眼動(dòng)研究的通用問題,實(shí)驗(yàn)前需要對(duì)被試眼睛標(biāo)度進(jìn)行預(yù)調(diào),這將直接影響眼控界面的使用體驗(yàn)。因而,開發(fā)一項(xiàng)成熟的眼控游戲產(chǎn)品將會(huì)是一個(gè)革新也是一個(gè)挑戰(zhàn)。3與前后的關(guān)系上可做多通道性技術(shù)一未來人機(jī)交互研究將得益于Tobii眼動(dòng)儀的加入。Russell于2006年的研究認(rèn)為,AOI眼動(dòng)跟蹤可以在一個(gè)網(wǎng)站的不同頁面上廣泛使用(如,對(duì)于同一網(wǎng)站不同版本的重復(fù)研究,以及對(duì)不同網(wǎng)站的對(duì)照研究),在可用性測(cè)試時(shí)也可以進(jìn)行不同階段的比較。Cutrell等的研究中提到將URL放在上下文片段的頂端將會(huì)增加導(dǎo)航任務(wù)上的績(jī)效,并且可將其推廣至企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫和個(gè)人筆記本電腦的索引等等。斯坦福大學(xué)HCI組認(rèn)為未來的GUIDe將會(huì)和視線翻頁技術(shù)結(jié)合做比較研究,與文本上的額外信息(文本圖片的位置,文本大小,欄目結(jié)構(gòu)等等)整合,創(chuàng)造新的、對(duì)任務(wù)反應(yīng)迅速的視線翻頁技術(shù)。而人