宮勇 霍發(fā)仁 沈法

摘要：為了考察認知屬性對圖標理解的影響以及圖標各認知屬性之間的相互關系，采用命名法和量表評定法，對270個圖標的視覺復雜性、熟悉性、語義距離、具體性及命名一致性進行了測試。結果發(fā)現(xiàn)圖標各項認知屬性之間存在著顯著的相關性。熟悉性與命名一致性以及概念一致性的相關度最高，表明熟悉性是影響圖標理解的最重要因素；語義距離和具體性也與命名一致性和概念一致性的相關度比較高，表明語義距離和具體性也對國標理解有較大影響。研究結果對圖標設計及選用具有重要意義。

關鍵詞：圖標 人機交互 認知屬性 用戶體驗

中圖分類號：J052 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2018）04-0054-03

一、研究背景

隨著交互技術的發(fā)展，人機交互界面從早期的命令行界面向圖形用戶界面（graphical user interface，GUI）、多媒體界面、虛擬現(xiàn)實以及多通道用戶界面方向發(fā)展Ⅲ，目前，GUI仍然是人機交互界面的主流形式。GUI中的圖標即可以表示文件、程序等對象或打印、復制/粘貼等操作，也可以表示顏色、漸變填充等對象屬性或關鍵的系統(tǒng)警告和錯誤等。圖標具有能夠跨越語言障礙、有效降低用戶的認知和記憶負擔、比文本更容易回想和識別、降低界面復雜度以及美化界面等優(yōu)點，因此成為GUI的重要組成部分。

圖標是用戶與包括計算機在內(nèi)的各種機器、系統(tǒng)進行交互的重要方式，其本質(zhì)功能是傳遞信息。因此，能否正確理解圖標的含義關系著人與機器或人與環(huán)境之間的信息交流能否順利實現(xiàn)。由于信息技術的快速發(fā)展，使得軟件產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度比較快，客觀上決定了圖標無法像公共信息標志一樣需要經(jīng)過嚴格的篩選和理解度測試。而長期以來，設計人員把圖標設計當作是純粹的圖形設計，往往過分追求圖標的美觀而忽視了其傳達信息的本質(zhì)，界面評估人員則用評價藝術設計作品的方式和理念來評價國標的優(yōu)劣。以上情況導致在實際使用過程中，用戶看不懂或找不到圖標的情況經(jīng)常發(fā)生，給用戶的交互過程帶來了極大的挫敗感，有時甚至會帶來錯誤的操作行為而導致嚴重后果。因此，研究影響圖標認知理解的相關因素，不僅能為設計師設計圖標提供相關的理論指導，也能為交互過程帶來更好的用戶體驗。

在認知心理學的相關研究中，圖片是一類典型的實驗刺激材料。大量研究證實，圖片本身的屬性會影響圖片的認知加工過程，這些屬性包括名稱一致性、概念熟悉性、表象一致性、視覺復雜性等。Snodgrass和Vanderwart最早對260幅圖片材料進行了量化研究，提出了在各種實驗任務中有較大影響的四個圖片特性是：命名一致性、熟悉性、表象一致性和視覺復雜性。此后，研究者針對不同語言對圖片的認知屬性進行了量化研究，主要包括法語嘲、西班牙語、意大利語、希臘語、荷蘭語以及日語等。在國內(nèi)，舒華等對Snodgrass和Vanderwart研究中的260幅圖片的認知屬性進行了量化研究，發(fā)現(xiàn)其中有235幅圖片在上述四項認知屬性上與國外研究結果較為一致，并建立了國內(nèi)首套圖片認知屬性的標準化資料。張清芳和楊玉芳通過測量311張圖片的H值、命名一致性百分數(shù)、概念一致性百分數(shù)、表象一致性、熟悉性、視覺復雜性、詞長以及圖片命名的時間來探索影響圖片命名潛伏期的因素，結果發(fā)現(xiàn)概念一致性、熟悉性、表象一致性以及詞頻是影響圖片命名時間的主要因素。陳永香和朱莉琪通過圖片命名和評定任務，獲取了265張動詞圖片的中文名稱、命名反應時、H值、命名一致性、熟悉性、視覺復雜性、表象一致性以及口語習得年齡等指標，通過影響動作圖片命名反應時的因素分析，發(fā)現(xiàn)H值、熟悉性和視覺復雜性三個變量可以解釋動詞圖片命名反應時72.4%的變異。同時結果也發(fā)現(xiàn)，與名詞圖片相比，動詞圖片的視覺復雜性更高、命名一致性更低、命名反應時更長。

圖標也是一類特殊的小圖片，分析研究圖標的認知屬性，對提高圖標的信息傳達質(zhì)量具有重要的設計指導意義。相對于一般圖片材料的大量研究而言，圖標的相關研究則非常少。僅有Mcdougall等對239個圖標的具體性、視覺復雜性、意義性、熟悉性、語義距離、命名一致性、概念一致性等進行了標準化評定，并發(fā)現(xiàn)圖標各項認知屬性之間存在著顯著的相關性。

目前，國內(nèi)尚無關于圖標認知屬性研究的標準化資料，本文將對圖標的認知屬性進行分析，并通過命名法和量表評定法對圖標各項認知屬性進行量化研究。通過對一般圖片材料和圖標認知屬性研究文獻的分析，本文研究的圖標認知屬性主要包括：熟悉性、視覺復雜性、語義距離、具體性以及命名一致性等。

二、研究方法

（一）實驗材料與方法

實驗收集了270個圖標，所有圖標均被處理成白底黑圖、大小相同的統(tǒng)一格式。圖標打印在白色A4紙上并裝訂成冊呈現(xiàn)給被試，每冊10頁，每頁27個圖標隨機打印。其中，命名一致性測試中，每個圖標下方畫有一條橫線，被試可以在橫線上寫下圖標的含義。其他屬性的測試中，每個圖標下方對應一個5點量表。冊子中每頁順序通過拉丁方設計排序，確保圖標呈現(xiàn)給每個被試的順序不同。冊子封面是關于圖標屬性和實驗過程說明。對圖標各項認知屬性的評定要求如下：

1.熟悉性

熟悉性主要指用戶對圖標或?qū)D標描繪的物體的經(jīng)驗。試驗中要求被試每看一個圖標后，在五點量表上評定對該圖標的熟悉程度。五點量表中，1為非常生疏，5為非常熟悉。

2.視覺復雜性

視覺復雜性是指圖標所包含的細節(jié)或曲折變化的線條的多少，細節(jié)和曲折變化的線條越多，圖標的視覺復雜度就越高，反之亦然。例如（圖1f）就具有較高的視覺復雜度，而（圖1g）的視覺復雜度則較低。要求被試在五點量表上評定其視覺復雜程度。五點量表中，1為非常簡單，5為非常復雜。

3.語義距離

語義距離指的是圖標本身與其表達的功能含義之間關系的遠近程度。（圖1a）所示，打印機與打印功能之間就是一種直接、緊密的對應關系。（圖1b）所示，加密是從鎖這一形象中推斷出的引申含義，因此二者之間的語義距離較遠。（圖1f）所示圖形與生物性危害含義之間沒有視覺上的聯(lián)系，只有在用戶學習了它們的含義之后，它們才有意義。實驗要求被試對圖標與其表達的含義之間的語義距離進行評定。五點量表中，1表示圖標與其表達的功能含義之間的語義距離非常遠，5表示圖標與其表達的功能含義之間的語義關系非常近。

4.具體性

具體性是指圖標形象與圖標所指對象在視覺上的關聯(lián)程度。具體圖標是對現(xiàn)實生活中事物的模仿性表達，圖標形象與圖標所指對象在視覺上存在較強聯(lián)系，（如圖1a）和（圖1d）。與之相對的是使用線條和箭頭等幾何圖形的抽象表達，圖標形象與圖標所指對象沒有視覺上的聯(lián)系，（如圖1c）和（圖1g）。實驗要求被試對圖標的具體性進行評定。五點量表中，1為非常抽象，5為非常具體。

5.命名一致性

反映了圖標與表達圖標含義的詞語之間的匹配程度，命名一致性越高，表明認為該圖標表達同一個含義的人數(shù)就越多，因此，命名一致性在某種意義上也反映了對圖標的理解程度。要求被試看到一個圖標后，在相應的橫線上寫下該圖標的名稱，如果寫不出名稱記“N”，不認識記“O”。

被試為在校大學生，共150人。其中，視覺復雜性、熟悉性、語義距離、具體性以及命名一致性測試各30人，每個被試只參加其中一項認知屬性的測試，所有被試均為自愿參加實驗，且無相關實驗經(jīng)驗。全部測試完成之后，對所有被試的數(shù)據(jù)進行整理和分析。

（二）各項認知屬性的計算

命名一致性的計算，主要參考舒華等研究中采用的方法，主要包括名稱一致百分數(shù)、H值以及概念一致百分數(shù)三項指標。名稱一致百分數(shù)只計算給出該圖標最集中的一個名稱的被試比例，并嚴格要求名稱中的每一個字都完全相同才計算在內(nèi)。H值的計算利用了信息論中不確定性的計算，其公式為：

其中k為所有被試對同一個圖標給出的不同名稱的種類數(shù)，Pi表示每種名稱所占的比例。對于不認識圖標或叫不出圖標名稱的情況均不包含在H值的計算中，H值反映了被試對圖標命名的不確定性程度。對同一個圖標，如果所有被試用同一名稱命名，表明對該圖標命名的不確定性最小，命名一致性最好，此時，H值為0。如果被試對同一個圖標命名的名稱種類增多，表明對該圖標命名的不確定性增加，命名一致程度降低，H值也相應增大。H值考慮了被試給出的各種名稱的分布，比名稱一致百分數(shù)更為精確地反映了命名一致性的情況。

概念一致百分數(shù)是指那些給出概念相同，而字組成不完全相同的名稱所占全部名稱的比例，如“行李手推車”、“行李搬運車”、“行李拖車”、“行李推車”，它們在名稱上是不一致的，但表達的概念是一致的。因此，概念一致百分數(shù)反映的是把圖標歸為同一指涉概念的被試的百分比，其中包含了記“N”和“O”的被試。視覺復雜性、熟悉性、語義距離以及具體性的計算則依據(jù)每個被試的量表打分，計算所有被試的平均值得到。

三、結果分析

（一）總體結果

（表1）顯示了圖標各項指標的統(tǒng)計值，Q1是25%點的對應值，Q3是75%點的對應值，Q1和Q3反映了各變量的離散分布情況?？傮w來看，H值的平均值較高，而命名一致百分數(shù)和概念一致百分數(shù)較低，表明被試對這套圖標的命名比較分散，概念一致性較低。熟悉性較高，表明多數(shù)圖標是中國被試熟悉的。視覺復雜性較低，表明一般被試認為這套圖標較為簡單。具體性評定的平均數(shù)呈現(xiàn)以3為中心的分布，與圖標的實際情況相吻合。

（二）各項認知屬性之間的相關性分析

對270個圖標的視覺復雜性、熟悉型、語義距離、具體性、H值、概念一致百分數(shù)以及命名一致百分數(shù)的平均數(shù)進行相關分析，發(fā)現(xiàn)圖標各項認知屬性之間存在著一定的關系（見表2）。熟悉性與視覺復雜性顯著負相關（r₁₂=-.510，p<0.001），表明被試認為較熟悉的圖標具有更低的視覺復雜性。熟悉性與語義距離之間存在顯著正相關（r₁₃=.560，p<0.001），表明對較為熟悉的圖標，被試認為其與表達的含義之間的語義距離更近。熟悉性與具體性之間有顯著正相關（n₁₄=.513，p<0.001），表明被試認為較熟悉的圖標更加具體。熟悉性與H值之間存在負相關（r₁₅=-.133，p=0.028），而與名稱一致百分數(shù)存在顯著正相關（n7=.707，p<0.001），表明被試對較熟悉的圖標往往命名更加一致。熟悉性與概念一致百分數(shù)顯著正相關（r₁₆=.812，p<0.001），表明被試對較熟悉的圖標表達的概念更加一致。

視覺復雜性和語義距離以及具體性之間不存在任何顯著的相關，表明視覺復雜性和語義距離以及具體性之間不會產(chǎn)生相互影響。視覺復雜性和H值之間存在顯著正相關（r₂₅=.210，p=0.001），和名稱一致百分數(shù)之間存在顯著負相關（r₂₇=-.371，p<0.001），表明被試對視覺復雜性較高的圖標往往命名更加一致。視覺復雜性和概念一致百分數(shù)之間存在顯著負相關（r₂₆=-.348，p<0.001），表明被試對視覺復雜性較高的圖標表達的概念更加一致。

語義距離和具體性之間顯著正相關（r₃₄=.712，p<0.001），表明越具體的圖標指涉的對象范圍就越小，表達的含義也更加具體，圖標與其含義之間的語義距離也越小，反之依然。H值和語義距離以及具體性之間不存在任何顯著相關性。但名稱一致百分數(shù)與語義距離（r₃₇=.521，p<0.001）以及具體性（r₄₇=.468，p<0.001）之間存在顯著正相關，表明對語義距離越近、越具體的圖標，被試對其命名更趨于一致。概念一致百分數(shù)與語義距離（r₃₆=.565，p<0.001）以及具體性（r₄₆=.505，p<0.001）之間存在顯著正相關，表明對語義距離越近、越具體的圖標，被試對其概念的表達更一致。

四、結果討論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，圖標各項認知屬性的確會影響圖標理解，并且各項認知屬性之間存在著顯著的相關性，研究結果對圖標設計中如何提高圖標的理解程度具有以下幾個方面的意義：

首先，熟悉性是影響圖標理解的最重要因素之一。圖標承擔著虛擬世界與真實世界之間的映射關系，把現(xiàn)實世界中人們已知的、熟悉的事物、概念、經(jīng)驗或行為映射到虛擬的信息世界，將抽象的、無視覺特征的交互信息表現(xiàn)為用戶熟悉的、體驗過的、可感知的視覺形象，不僅降低了用戶的識別難度，也減輕了用戶思維、學習和記憶的負擔。但是在圖標設計中，僅僅采用熟悉的事物形象是不夠的，在實際對象和系統(tǒng)對象之間必須有一個真實的關聯(lián)，一個熟悉的圖像與對象的功能聯(lián)系較少會導致用戶對他們之間的關聯(lián)提出疑問，并且使得圖像的含義難以學習和記憶。

其次，設計師必須要考慮圖標內(nèi)容和表達的交互信息之間的語義距離，如打印機是生活中常見的、熟悉的事物，如果用打印機形象表示“回收站”的功能，則會讓用戶摸不著頭腦，尤其是在用戶學習新圖標時，需要建立圖標和圖標表達的交互信息之間的對應關系，語義距離對新圖標的可用性有著決定性的影響。

再次，在圖標設計中選用具體的事物形象同樣有助于用戶理解圖標表達的含義，尤其是對于陌生圖標的識別，具體性是決定圖標可用性最重要的因素，但具體化效果會因為用戶對圖標的熟悉而逐漸消退，很多抽象圖標，當用戶熟悉了之后，往往比具體圖標的識別性更高。

最后，本文研究結果表明視覺復雜性與圖標理解負相關，即圖標視覺復雜性越低，圖標的理解程度就越高。視覺復雜性對圖標認知理解存在正面影響還是負面影響，目前仍然存在較大分歧。一些研究認為，圖標認知需要一定的細節(jié)，詳細地描畫現(xiàn)實物體能讓使用者通過已有的知識來迅速推斷圖標含義；然而另一些研究則認為，過分的細節(jié)可能會導致圖標認知性能的退化，因此，在圖標設計中，保持必要的細節(jié)使得圖標能夠被識別就足夠了。

結語

本文通過命名法和量表評定法對一組圖標的認知屬性進行了量化研究和分析。研究結果證實了影響圖標理解的各項認知屬性之間的確存在相關性，對圖標設計及選用具有重要意義。在后續(xù)研究中將不斷擴充并完善圖標庫，不僅能為其他相關研究提供基礎資料，也有利于不同研究結果之間進行對比。