朱 偉，何 威

(中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所， 浙江 嘉興 314033)

基于眼動(dòng)追蹤技術(shù)的軟件界面評(píng)價(jià)方法

朱 偉，何 威

(中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所， 浙江 嘉興 314033)

軟件界面是人與計(jì)算機(jī)交互的重要組成部分，目前軟件界面普遍存在操作難的問題，使用過程中增加了用戶的操作失誤和認(rèn)知負(fù)擔(dān)，而科學(xué)合理的軟件界面設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法尚在探討之中。文中提出了基于眼動(dòng)追蹤技術(shù)的軟件界面評(píng)價(jià)方法，通過建立眼動(dòng)追蹤評(píng)價(jià)指標(biāo)，收集典型任務(wù)眼動(dòng)數(shù)據(jù)，并運(yùn)用數(shù)據(jù)分析軟件分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而發(fā)現(xiàn)軟件界面設(shè)計(jì)的缺陷與弊端，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件界面可用性水平的評(píng)價(jià)。

軟件界面；眼動(dòng)追蹤技術(shù)；可用性

引 言

眼睛是人體的重要器官，它是人獲得外界信息最主要的輸入渠道[1]。自1879年Emile Javal教授發(fā)現(xiàn)人們?cè)陂喿x印刷品時(shí)視線除進(jìn)行平滑掃視還存在短暫的停頓和跳動(dòng)后，人類就開始對(duì)閱讀過程中眼動(dòng)行為進(jìn)行研究。最新研究表明，人的眼動(dòng)行為基本分為注視、眼跳和平滑追隨運(yùn)動(dòng)3種模式[2]。

運(yùn)用眼動(dòng)追蹤技術(shù)獲取人的視覺注意力分布情況，已成為探索人體從視覺上獲取信息時(shí)如何進(jìn)行思維判斷的一種重要手段[3]。眼動(dòng)測量的研究自1898年起已經(jīng)有110多年的歷史。最初，人們只是通過觀察進(jìn)行主觀分析；后來開始采用機(jī)械記錄的方式測量眼動(dòng)情況；近幾年來，針對(duì)機(jī)械記錄操作復(fù)雜和測量結(jié)果準(zhǔn)確性低的缺點(diǎn)，研究者們創(chuàng)造出了一系列具有操作簡單、測量方便等優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)。主要有：腦電圖法、眼電圖法、探測線圈法、紅外光電反射法、紅外電視法等[4]。

本文通過眼動(dòng)追蹤實(shí)驗(yàn)對(duì)軟件界面進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以客觀、科學(xué)地評(píng)價(jià)軟件界面元素的可見性、意義性以及軟件界面的布局，揭示用戶在進(jìn)行操作時(shí)的思維活動(dòng)，從而評(píng)估軟件界面的可用性水平。

1 眼動(dòng)數(shù)據(jù)指標(biāo)

在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用眼動(dòng)追蹤技術(shù)時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)注意選擇與任務(wù)、認(rèn)知活動(dòng)相關(guān)的眼動(dòng)追蹤模型。眼動(dòng)數(shù)據(jù)指標(biāo)大致可分為搜索指標(biāo)、加工指標(biāo)和其他指標(biāo)3種，如圖1所示。

圖1 眼動(dòng)追蹤模型數(shù)據(jù)指標(biāo)

2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

以某導(dǎo)航軟件為例進(jìn)行眼動(dòng)追蹤實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)的目的是測試導(dǎo)航軟件界面的信息結(jié)構(gòu)、界面布局、界面元素表征含義對(duì)用戶的搜索速率及使用效率的影響，通過眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來描述和研究用戶行為，用實(shí)驗(yàn)研究得到的變量對(duì)被測試導(dǎo)航軟件的可用性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 實(shí)驗(yàn)方法

3.1 測試用戶

本實(shí)驗(yàn)的參與者共11人，6名男性，5名女性，年齡21～30歲之間。參與者中沒有使用導(dǎo)航儀或者導(dǎo)航軟件經(jīng)歷的為7人，有使用經(jīng)歷的為4人，其中1人是能夠熟練使用被測試導(dǎo)航軟件的專家用戶。

3.2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置為德國SensoMotoric儀器公司生產(chǎn)的SMI HED頭戴式眼動(dòng)儀，見圖2。該設(shè)備主要由頭戴式眼動(dòng)儀、一臺(tái)配套的移動(dòng)工作站及視頻采集軟件和眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析軟件組成。眼動(dòng)儀視頻采樣頻率為50 Hz。由BeGaze專用軟件完成對(duì)采樣視頻的眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析。

圖2 SMI HED頭戴式眼動(dòng)儀

3.3 實(shí)驗(yàn)任務(wù)

測試用戶的實(shí)驗(yàn)任務(wù)按照指定的典型任務(wù)進(jìn)行操作，具體典型任務(wù)：(1)打開導(dǎo)航軟件，搜索最近的“加油站”，并設(shè)為目的地，開始“導(dǎo)航”。(2)取消“導(dǎo)航”，選擇保存路線“踐線1”，開始“導(dǎo)航”。(3)取消“導(dǎo)航”，關(guān)閉導(dǎo)航儀軟件。

3.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

實(shí)驗(yàn)選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)為注視時(shí)間和注視點(diǎn)數(shù)。

(1)注視時(shí)間

注視時(shí)間是指測試用戶開始操作后直至完成典型任務(wù)的界面注視時(shí)間。某一典型任務(wù)中注視時(shí)間越長表明測試用戶在完成該典型任務(wù)過程中從軟件界面中提取信息越為困難。測試用戶操作失敗的任務(wù)，注視時(shí)間不納入統(tǒng)計(jì)。任務(wù)操作失敗包括：測試用戶在90 s內(nèi)沒有完成某一典型任務(wù)操作；測試用戶沒有按要求結(jié)束典型任務(wù)的操作。

(2)注視點(diǎn)數(shù)

注視點(diǎn)數(shù)是指測試用戶開始操作后直至完成典型任務(wù)的界面注視點(diǎn)數(shù)。某一典型任務(wù)中總的注視點(diǎn)個(gè)數(shù)反映了測試用戶完成該典型任務(wù)的搜索績效，相同任務(wù)注視點(diǎn)數(shù)量越多的用戶其搜索績效越低。測試用戶操作失敗的任務(wù)，注視點(diǎn)數(shù)不納入統(tǒng)計(jì)。

3.5 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)流程分為準(zhǔn)備階段和測試階段[5]。

(1)準(zhǔn)備階段

1)實(shí)驗(yàn)人員檢查實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及測試用戶的準(zhǔn)備情況。

2)實(shí)驗(yàn)人員記錄測試用戶的相關(guān)信息，講解實(shí)驗(yàn)主要流程和注意事項(xiàng)。

3)將導(dǎo)航軟件設(shè)置到初始界面。確保測試用戶坐姿舒適，能以最優(yōu)視線注視計(jì)算機(jī)顯示屏，且方便操控鼠標(biāo)。實(shí)驗(yàn)人員調(diào)整頭戴式眼動(dòng)儀到最佳狀態(tài)，使測試用戶的視線能夠透過鏡片觀察到整個(gè)軟件界面。

(2)測試階段

1)測試用戶熟悉導(dǎo)航軟件界面1 min。

2)測試用戶明確第一個(gè)典型任務(wù)后，實(shí)驗(yàn)人員說“實(shí)驗(yàn)開始”，并點(diǎn)擊記錄開關(guān)，測試用戶開始進(jìn)行操作，眼動(dòng)儀記錄測試用戶的視線活動(dòng)。當(dāng)測試用戶完成該典型任務(wù)或操作時(shí)間超過90 s時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員點(diǎn)擊記錄開關(guān)，關(guān)閉記錄并保存實(shí)驗(yàn)視頻，第一個(gè)典型任務(wù)完成。實(shí)驗(yàn)人員將導(dǎo)航軟件設(shè)置到下一典型任務(wù)初始界面。

3)重復(fù)測試階段步驟2，完成其他2個(gè)典型任務(wù)。

4)第一名測試用戶完成所有典型任務(wù)后，對(duì)第二名測試用戶進(jìn)行測試。調(diào)整測試用戶坐姿及眼動(dòng)儀設(shè)備，重復(fù)測試階段步驟1～3。11名測試用戶全部完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

圖3為測試用戶正在進(jìn)行典型任務(wù)眼動(dòng)視頻采集，圖4為典型任務(wù)注視點(diǎn)分布視頻截圖。

圖3 測試用戶進(jìn)行眼動(dòng)視頻采集

圖4 注視點(diǎn)分布

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過BeGaze眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)所采集的典型任務(wù)眼動(dòng)視頻進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而獲得實(shí)驗(yàn)中測試用戶的注視時(shí)間、注視點(diǎn)數(shù)等眼動(dòng)視頻數(shù)據(jù)，見圖5。

圖5 眼動(dòng)視頻統(tǒng)計(jì)表

(1)注視時(shí)間

表2為典型任務(wù)注視時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表2 典型任務(wù)注視時(shí)間 s

用戶任務(wù)1任務(wù)2任務(wù)3專家用戶12104測試用戶152877測試用戶2737410測試用戶364—9測試用戶4——9測試用戶5——11測試用戶682—8測試用戶7686910測試用戶853—8測試用戶9——7測試用戶1084—11

注：“—”表示該任務(wù)未完成。

由表2可見，測試用戶在完成任務(wù)3時(shí)與專家用戶相比注視時(shí)間略微增加，但在完成任務(wù)1和任務(wù)2時(shí)，注視時(shí)間增加明顯，并且在這兩個(gè)典型任務(wù)中均存在測試用戶在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無法完成任務(wù)的情況。這表明被測試導(dǎo)航軟件中與這兩個(gè)任務(wù)相關(guān)的界面元素的表征含義以及界面布局存在著很大的設(shè)計(jì)弊端。

(2)注視點(diǎn)數(shù)

表3為典型任務(wù)注視點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表3 典型任務(wù)注視點(diǎn)數(shù) 個(gè)

用戶任務(wù)1任務(wù)2任務(wù)3專家用戶33229測試用戶110116018測試用戶214614221測試用戶3127—17測試用戶4——18測試用戶5——24測試用戶6167—15測試用戶714014314測試用戶8110—17測試用戶9——15測試用戶10166—20

由表3可見，測試用戶在完成任務(wù)3時(shí)與專家用戶相比注視點(diǎn)數(shù)略微增加，但在完成任務(wù)1和任務(wù)2時(shí)，注視點(diǎn)數(shù)增加明顯。這表明測試用戶在完成這兩個(gè)任務(wù)時(shí)所涉及的軟件界面存在著較大的設(shè)計(jì)缺陷，嚴(yán)重影響了測試用戶的搜索績效。

5 結(jié)束語

隨著人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，軟件界面的重要性日益突出，軟件界面的評(píng)價(jià)也日益重要。本文主要運(yùn)用眼動(dòng)追蹤技術(shù)對(duì)軟件界面進(jìn)行評(píng)價(jià)，以最終的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)來反映使用者對(duì)軟件界面操作的適應(yīng)性，能夠較好地評(píng)估軟件界面的可用性水平，具有可靠性高、易操作的特點(diǎn)，為后續(xù)軟件界面的設(shè)計(jì)研究工作提供了一種有效的評(píng)估方法。

[1] 孫遠(yuǎn)波, 李敏, 石磊. 人因工程基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)[M]. 北京: 北京理工大學(xué)出版社, 2010: 168-169.

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[3] 劉青, 薛澄岐, HOEHN F. 基于眼動(dòng)跟蹤技術(shù)的界面可用性評(píng)估[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2010, 40(2): 331-334.

[4] YOUNG L R, SHEENA D. Survey of eye movement recording methods[J]. Behavior Research Methods and Instrumentation, 1975, 7(5): 397-429.

[5] 安順鈺. 基于眼動(dòng)追蹤的手機(jī)界面可用性評(píng)估研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2008.

朱 偉(1986-)，男，工程師，主要從事電子設(shè)備人因工程設(shè)計(jì)工作。

何 威(1988-)，男，工程師，主要從事電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)工作。

Method of Software Interface Evaluation Based on Eye-tracking Technology

ZHU Wei，HE Wei

(The36thResearchInstituteofCETC，Jiaxing314033,China)

Software interface is an important part for human-computer interaction. Currently, software interfaces are commonly difficult to operate, thus increasing user′s operation errors and cognitive burden. A scientific and reasonable evaluation method of software interface design quality is still in research．In this article, the method of software interface evaluation based on eye-tracking technology is given. By establishing the evaluation index of eye-tracking, collecting the data of eye-moving in typical tasks and analyzing the experimental results using data analysis software, the limitation and shortage about the design of software interface are thus found. Finally, the evaluation about the usability level of software interface is realized.

software interface; eye-tracking technology; usability

2013-05-23

TP31

A

1008-5300(2013)04-0062-03