手持設(shè)備背后交互技術(shù)可用性研究.pdf

1、近年來，以智能手機為代表的手持設(shè)備在現(xiàn)代社會中迅速普及，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交互界重點研究的課題，也是 CHI、UIST、MobileHCI等本領(lǐng)域國際頂級會議的熱點方向。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交互的操作空間。當(dāng)作為獨立的交互技術(shù)使用時，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，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，主要通過實驗方法度量用戶使用若干背后交互

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

5、一個重要的可用性問題：用戶使用哪一種交互方式操控背后指點技術(shù)（point-and-click technique）會取得更高的指點績效？本文以費茨定律為理論基礎(chǔ)，以費茨反復(fù)指點任務(wù)為實驗任務(wù)，采用被試內(nèi)設(shè)計，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技術(shù)（設(shè)備反向技術(shù)、設(shè)備同向技術(shù)、移動手指技術(shù)）的用戶績效，結(jié)果顯示移動手指技術(shù)（屬于移動物體的交互方式）在用戶績效上優(yōu)于基于移動設(shè)備的交互方式的2種背后指點技術(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技術(shù)時應(yīng)該優(yōu)先考慮使用移動手指技術(shù)。此外，本文通過線性回歸分析構(gòu)建了上述3種指點技術(shù)的費茨定律模型。
　　2.比較研究前端觸控技術(shù)和背后指點技術(shù)的用戶績效
　　已有研究表明單獨使用背后交互技術(shù)時能夠有效解決遮擋問題，提升用戶的視覺體驗。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績效作為評價標(biāo)準論證

7、了這個可用性問題。研究仍以費茨定律為基礎(chǔ)，采用被試內(nèi)設(shè)計，定量分析和比較了用戶使用2種背后指點技術(shù)（背后視控技術(shù)和背后觸控技術(shù)）和前端觸控技術(shù)操作費茨反復(fù)指點任務(wù)的用戶績效，并且通過線性回歸分析構(gòu)建了上述3種指點技術(shù)的費茨定律模型。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種背后指點技術(shù)，但在錯誤率指標(biāo)上顯著高于背后觸控技術(shù)。因為通過有效寬度計算出的績效指數(shù)能夠同時反映指點技術(shù)的效率和準確率，所以前端觸控技術(shù)在

8、用戶的綜合指點績效上顯著高于背后指點技術(shù)。因此，從用戶指點績效的角度考慮，本文的分析表明背后指點技術(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（例如對指點操作準確率有特殊要求或被指點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