張 帆，褚少微，吉娜燁

（浙江傳媒學(xué)院媒體工程學(xué)院，浙江杭州310018）

現(xiàn)行Braille點(diǎn)盲文編碼方法是一種應(yīng)用廣泛的盲文編碼方案，由法國人Braille 發(fā)明。該方法通過在盲文紙上標(biāo)記凸點(diǎn)（raised dot）來實(shí)現(xiàn)文字的編碼和摸讀。Braille盲文由3行2列的6個(gè)盲文點(diǎn)位（position of dot）組成，稱為一個(gè)盲文方，簡稱為方（cell）。

現(xiàn)行漢語盲文是以Braille盲文為基礎(chǔ)的拼音制盲文體系，其中聲母和韻母各采用1 個(gè)盲文方來表示。2018 年7 月1 日實(shí)施的《國家通用盲文方案》規(guī)定：通用盲文沿用現(xiàn)行盲文的聲母和韻母，增加聲調(diào)強(qiáng)制編碼，即一般采用3個(gè)盲文方編碼1個(gè)漢字。通用盲文方案摒棄了“一般不標(biāo)調(diào)”規(guī)則，解決了閱讀盲文時(shí)需猜測讀音的問題，提高了漢語盲文的表意功能，可為盲文信息化、盲文無障礙交流提供保障，從而大力促進(jìn)盲文教育、文化事業(yè)的發(fā)展［1-2］。

筆者擬提出3種基于可變摩擦力觸感的移動終端漢語盲文編碼方法。利用裝有可變摩擦力觸感裝置的移動終端，參考《國家通用盲文方案》，對漢語盲文進(jìn)行編碼設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)漢語盲文的觸感摸讀，并對盲文編碼方法進(jìn)行優(yōu)化，使它更適用于移動終端的盲文摸讀交互。

本文主要工作包括：

1）提出3種基于可變摩擦力觸感的移動終端通用漢語盲文編碼方法。

2）提出新的盲文觸感摸讀交互方式。

3）對所提出的3種編碼方法進(jìn)行摸讀效率、摸讀準(zhǔn)確率和用戶滿意度的可用性評估。

1 相關(guān)研究

在移動終端上表達(dá)盲文是一件具有深刻現(xiàn)實(shí)意義但又具有挑戰(zhàn)性的工作。目前，對盲文表達(dá)的研究主要集中在利用振動馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)不同盲文信息的編碼和交互方法上，如：

Al-Quadah等［3］提出了利用振動韻律對盲文進(jìn)行摩斯電碼編碼的方法，可使平均閱讀速度達(dá)到855 ms/字符。該方法的優(yōu)點(diǎn)是適用性強(qiáng)，可在帶有振動馬達(dá)的移動終端上應(yīng)用；但其不足之處在于摸讀準(zhǔn)確率只有71%，同時(shí)需要盲人熟悉摩斯電碼的編碼方式，學(xué)習(xí)難度較大，此外由于采用的是被動式觸覺感知方式，要求盲人對振動的頻率、時(shí)長和韻律等有較敏銳的判斷，且易產(chǎn)生觸感疲勞，用戶體驗(yàn)效果不佳。

褚少微等［4-5］提出了通過指尖在屏幕上左右滑動、向右滑動、向下滑動三種盲文觸感摸讀的交互方式，利用驅(qū)動振動馬達(dá)的振動對盲文進(jìn)行編碼，該方法將盲文的平均識別速度提高到3.62～4.09 s/漢字，3種方式的平均準(zhǔn)確率分別達(dá)到98.1%，98.1%和96.9%。但是，這些方法的編碼方式與現(xiàn)行盲文的空間分布樣式區(qū)別較大，需要用戶進(jìn)行較長時(shí)間的學(xué)習(xí)和適應(yīng)。

Jayant等［6］提出了V-Braille方法，該方法采用空間觸感編碼和振動馬達(dá)相結(jié)合的方式，通過對智能終端屏幕進(jìn)行區(qū)域劃分，實(shí)現(xiàn)與6點(diǎn)盲文空間位置一一對應(yīng)。用戶指尖在觸摸不同區(qū)域時(shí)，設(shè)備會根據(jù)盲文點(diǎn)位產(chǎn)生振動反饋，從而實(shí)現(xiàn)盲文的摸讀。該方法的編碼方式與現(xiàn)行盲文在空間分布上相同，而且是基于主動式的觸覺反饋，因此易于學(xué)習(xí)和摸讀。然而該方法的缺陷在于字符閱讀效率較低，平均需要4.2～26.6 s來感知一個(gè)盲文，而且由于只能產(chǎn)生振動和不振動兩種狀態(tài)，所以對于漢字音標(biāo)來說，需要用額外的盲文來表征。

Rentala等［7］首次提出了利用壓電傳感器和觸屏智能終端相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)盲文觸感摸讀，基于振動強(qiáng)度、頻率和韻律等對盲文點(diǎn)進(jìn)行編碼，用戶通過在屏幕上滑動手指來觸發(fā)屏幕振動，以達(dá)到摸讀盲文的目的。但此種方法需要對智能終端進(jìn)行特殊改造，設(shè)備成本較高，較難推廣，且其平均識別正確率只有70%。

Oliveira 等［8］和Southern 等［9］同樣采用屏幕空間劃分和振動馬達(dá)相結(jié)合的方式來進(jìn)行盲文摸讀研究，但他們主要關(guān)注的是盲文的輸入方式。

研究表明，高頻率條件下振幅可變的超聲震蕩波作用在物體表面上即可產(chǎn)生可變滑動摩擦力觸感［10-12］。Mullenbach［12-15］等將該原理運(yùn)用到移動終端的觸摸屏上，根據(jù)指尖在屏幕位置上的圖像紋理樣式動態(tài)調(diào)節(jié)超聲波振幅，從而改變指尖與屏幕接觸面的摩擦系數(shù)，實(shí)現(xiàn)可編程、可控的可變摩擦力滑動觸感的產(chǎn)生，并基于該技術(shù)設(shè)計(jì)了Tpad裝置，實(shí)驗(yàn)證明該裝置能表征很多觸感紋理樣式。與傳統(tǒng)振動馬達(dá)對比，Tpad裝置可為移動終端提供更豐富的紋理觸感，使得在移動終端上實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的信息觸感編碼。此外，Tpad裝置可作為移動終端的一個(gè)外接模塊，直接裝配在現(xiàn)有的智能手機(jī)上，通過Type-C 接口與智能手機(jī)直接進(jìn)行通信，不需要對手機(jī)進(jìn)行特殊改造。

可變摩擦力觸感通常采用可視化的觸感紋理來表征，一般情況下，用黑色觸感紋理表征最大強(qiáng)度的摩擦力觸感（即屏幕振動幅度為0），用白色觸感紋理表征最小強(qiáng)度的摩擦力觸感（即屏幕振動幅度最大），用灰度觸感紋理表征強(qiáng)度介于最大與最小之間的摩擦力觸感。如圖1所示，當(dāng)手指在屏幕上滑動時(shí)，可感知不同位置的滑動摩擦力。

圖1 觸感紋理感知Fig.1 Tactile texture perception

在文獻(xiàn)［16］中，摩擦力觸感紋理強(qiáng)度等級分為36個(gè)等級，摩擦力最強(qiáng)的等級為35級，摩擦力最小的等級為0級，若2種紋理的摩擦力觸感強(qiáng)度對應(yīng)的等級差超過15級，則它們較易被用戶區(qū)分。因此，挑選出具有高區(qū)分度的條形觸感紋理樣式，分別為純白色紋理和黑白條紋寬度為0.2，1.5 和3.2 mm 的條形觸感紋理，如圖2所示，其摩擦力觸感強(qiáng)度等級分別為0，33，16和4級。

圖2 4種區(qū)分度高的觸感紋理Fig.2 Four highly distinguishable tactile textures

文獻(xiàn)［17-18］利用上述條形觸感紋理對阿拉伯?dāng)?shù)字進(jìn)行了觸感編碼和相應(yīng)摸讀交互方法的研究，并提出了基于該技術(shù)的盲文編碼設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，結(jié)果表明利用TPad裝置可進(jìn)行信息編碼，但此種編碼方式與現(xiàn)行盲文的編碼方法區(qū)別較大，交互時(shí)間較長。因此，本文仍基于可變摩擦力觸感技術(shù)，但采用更貼近現(xiàn)行國家通用盲文編碼方案的編碼方式。

2 漢語盲文的編碼方法

利用屏幕分割方式，把1個(gè)盲文方呈現(xiàn)在一個(gè)屏幕上，即把裝有可變摩擦力觸感裝置的移動終端屏幕劃分為左右對稱的2 個(gè)等分區(qū)域（2 列），再把左右2個(gè)區(qū)域均等分為3行或4行。每個(gè)區(qū)域代表不同的盲文點(diǎn)位，有觸感紋理的區(qū)域代表盲文的凸點(diǎn)，白色紋理的區(qū)域代表盲文的凹點(diǎn)。具體交互方式為：用戶通過手指在屏幕的左側(cè)和右側(cè)滑動來感知屏幕紋理的觸感，實(shí)現(xiàn)盲文方的識別；當(dāng)識別完成一個(gè)盲文方后，在屏幕右側(cè)快速雙擊屏幕切換到下一個(gè)盲文方；上邊界和下邊界分別為屏幕的上邊框和下邊框，如需切換回上一個(gè)盲文方，則在屏幕左側(cè)快速雙擊屏幕。

提出3 種編碼方法：第1 種方法是按照《國家通用盲文方案》進(jìn)行編碼，第2種和第3種方法是對第1種方法的改進(jìn)。

2.1 通用盲文編碼方法

《國家通用盲文方案》規(guī)定，按照Braille 盲文的標(biāo)準(zhǔn)，漢字的聲母、韻母以及聲調(diào)各用1個(gè)盲文方（3行2列）表示。如圖3所示，在通用盲文編碼方法中，盲文凸點(diǎn)采用黑白相間條形觸感紋理表示，條紋寬度為0.2 mm，盲文凹點(diǎn)采用白色觸感紋理表示，其中圖3（a）為《國家通用盲文方案》中漢語拼音“bian”的編碼，圖3（b）為對應(yīng)漢語拼音在屏幕上的盲文觸感紋理編碼。

圖3 基于通用盲文編碼方法的“bian”的編碼Fig.3 Code of“bian”based on general Braille encoding method

2.2 聲調(diào)嵌入編碼方法

由于漢語拼音有4種音調(diào)，使用2個(gè)點(diǎn)位，共4種組合來進(jìn)行聲調(diào)編碼。由韻母的通用盲文編碼方案可知，1個(gè)韻母至少使用2個(gè)凸點(diǎn)，因此可把聲調(diào)（4種聲調(diào)）信息嵌入韻母位置上。陰平聲調(diào)采用寬度為0.2 mm 的黑白相間條形觸感紋理；陽平聲調(diào)采用寬度為1.5 mm 的黑白相間條形紋理，替代表示韻母的盲文方的第1 個(gè)凸點(diǎn)；上聲聲調(diào)采用寬度為1.5 mm的黑白相間條形觸感紋理，替代表示韻母的盲文方的第1 個(gè)凸點(diǎn)和第2 個(gè)凸點(diǎn)；去聲聲調(diào)采用寬度為3.2 mm的黑白相間條形觸感紋理，替代表示韻母的盲文方的第1個(gè)凸點(diǎn)。該編碼方式可將原來需要3個(gè)盲文方的拼音改用2個(gè)盲文方表示。以韻母“ian”為例，如圖4所示，從左至右分別表示“ian”的陰平、陽平、上聲和去聲四個(gè)聲調(diào)。

圖4 基于聲調(diào)嵌入編碼方法的“ian”的聲調(diào)編碼Fig.4 Tone code of“ian”based on tone embedding encoding method

2.3 4行2列編碼方法

把屏幕平均劃分為4 行2 列的8 個(gè)區(qū)域，前3 行代表標(biāo)準(zhǔn)的Braille 盲文編碼，觸感紋理仍采用寬度為0.2 mm 的黑白相間條形觸感紋理，最后一行的2個(gè)點(diǎn)位用于聲調(diào)編碼，采用寬度為1.5 mm 的黑白相間條形觸感紋理，稱之為聲調(diào)紋理。其中：陰平聲調(diào)是在2個(gè)聲調(diào)點(diǎn)位均放置白色紋理；陽平聲調(diào)是在第1 個(gè)聲調(diào)點(diǎn)位放置1 個(gè)聲調(diào)紋理，在第2 個(gè)聲調(diào)點(diǎn)位放置白色紋理；上聲聲調(diào)是在第1個(gè)聲調(diào)點(diǎn)位放置白色紋理，第2個(gè)聲調(diào)點(diǎn)位放置1個(gè)聲調(diào)紋理；去聲聲調(diào)是在2 個(gè)聲調(diào)點(diǎn)位各放置1 個(gè)聲調(diào)紋理。如圖5 所示，從左至右分別表示“ian”的陰平、陽平、上聲和去聲四個(gè)聲調(diào)。

圖5 基于4行2列編碼方法的“ian”的聲調(diào)編碼Fig.5 Tone code of“ian”based on four-lines two-columns encoding method

3 編碼方法可用性評估

對提出的3種盲文編碼方法進(jìn)行可用性評估，共開展2次系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)1，分別從摸讀效率、摸讀準(zhǔn)確率以及用戶滿意度三個(gè)方面對本文提出的3種盲文編碼方法進(jìn)行量化測試評估；實(shí)驗(yàn)2，挑選出實(shí)驗(yàn)1中綜合得分最高的方法，與褚少微等［4］提出的基于向右滑動摸讀方式的振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法進(jìn)行對比。

3.1 實(shí)驗(yàn)1

從摸讀效率、摸讀準(zhǔn)確率以及用戶滿意度三個(gè)方面對通用盲文方案編碼方法、聲調(diào)嵌入編碼方法和4行2列編碼方法進(jìn)行可用性量化測試評估。

3.1.1 實(shí)驗(yàn)1設(shè)備

實(shí)驗(yàn)采用客戶端/服務(wù)器（C/S）架構(gòu)，1 臺搭載Android系統(tǒng)的TPad移動終端作為客戶端（屏幕尺寸為4.7英寸（11.938 cm），分辨率為720×1 280像素），1臺Android平板電腦作為服務(wù)器端，客戶端和服務(wù)器端通過藍(lán)牙進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。

服務(wù)器端用于生成漢字對應(yīng)的盲文觸感紋理編號并發(fā)送到客戶端，客戶端根據(jù)觸感紋理編號生成相應(yīng)盲文觸感紋理并呈現(xiàn)在屏幕上，用戶用手指在TPad屏幕上滑動并感知相應(yīng)位置的紋理觸感。服務(wù)器端根據(jù)用戶在客戶端的摸讀時(shí)間，實(shí)時(shí)記錄每個(gè)漢字的識別時(shí)間。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)1受試者

邀請12 名盲人作為受試者，6 名為男性，6 名為女性，平均年齡為27.6歲（標(biāo)準(zhǔn)差為0.6歲）。所有受試者均有通用盲文摸讀經(jīng)驗(yàn)，但未使用過TPad設(shè)備。每位受試者將得到100元的報(bào)酬。

3.1.3 實(shí)驗(yàn)1過程

將12名受試者隨機(jī)劃分為3組，每個(gè)小組4人，每個(gè)小組均用3種方法進(jìn)行測試。為減小實(shí)驗(yàn)順序?qū)?shí)驗(yàn)的影響，采用拉丁方設(shè)計(jì)（Latin square design）平衡實(shí)驗(yàn)順序。

在實(shí)驗(yàn)開始前，實(shí)驗(yàn)人員先向受試者介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備、編碼方式以及實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，并讓受試者在TPad設(shè)備上感受和熟悉寬度分別為0.2，1.5，3.2 mm 的黑白相間條形紋理的觸感。在測試每種編碼方法前，允許受試者對相應(yīng)編碼方法進(jìn)行練習(xí)，熟悉每種編碼的觸感紋理，練習(xí)時(shí)間為10～15 min。

實(shí)驗(yàn)開始后，服務(wù)器端隨機(jī)生成漢語拼音的觸感紋理樣式（每種編碼方法隨機(jī)生成10個(gè)漢字，每個(gè)已選漢字在每種方法測試過程中隨機(jī)出現(xiàn)3次）并發(fā)送至客戶端，受試者用手指在TPad屏幕上滑動以感知盲文。在完成識別后，向?qū)嶒?yàn)人員讀出所識別的拼音，實(shí)驗(yàn)人員在服務(wù)器端屏幕上選擇正確與否，并將它記錄在服務(wù)器端的日志中。同時(shí)，當(dāng)受試者滑動屏幕進(jìn)行摸讀識別時(shí)，客戶端會記錄受試者開始摸讀的時(shí)間以及識別完成的時(shí)間，并發(fā)送至服務(wù)器端，保存在日志中，用于計(jì)算摸讀的交互時(shí)間。實(shí)驗(yàn)過程中始終保持周圍環(huán)境安靜，并為受試者戴上隔音耳機(jī)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場如圖6所示。

圖6 盲文摸讀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場Fig.6 Braille reading experiment site

每種編碼方法的測試總次數(shù)為10×3×12=360次，則3種方法共計(jì)測試360×3=1 080次。每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)過程共持續(xù)約50 min，每位受試者在每個(gè)方法測試結(jié)束后休息5 min。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后受試者在實(shí)驗(yàn)人員幫助下填寫5分制李克特量表（Likert scale）［19］，對3種編碼方法進(jìn)行主觀評價(jià)。

3.1.4 實(shí)驗(yàn)1結(jié)果

分別從摸讀效率、摸讀準(zhǔn)確率和用戶滿意度三個(gè)方面對3種編碼方法進(jìn)行可用性評估，其中：摸讀效率為每個(gè)受試者平均摸讀一個(gè)漢字所需時(shí)間；摸讀準(zhǔn)確率用于衡量每種編碼方法的平均識別正確率；用戶滿意度用于調(diào)查用戶對每種編碼方法的主觀滿意度，包括學(xué)習(xí)難易程度、易用性、舒適度以及整體評價(jià)。

1）摸讀效率。

圖7 所示為3 種編碼方法的摸讀效率，其中，通用盲文編碼方法的平均摸讀效率為8.82 s/漢字（標(biāo)準(zhǔn)差為2.31 s/漢字），聲調(diào)嵌入編碼方法的平均摸讀效率為4.91 s/漢字（標(biāo)準(zhǔn)差為1.23 s/漢字），4行2列編碼方法的平均摸讀效率為4.12 s/漢字（標(biāo)準(zhǔn)差為1.11 s/漢字）。根據(jù)方差分析結(jié)果可得，在摸讀效率上，通用盲文編碼方法與另外2種編碼方法存在顯著差異（p＜0.01）；聲調(diào)嵌入編碼方法和4行2列編碼方法沒有顯著差異（p＞0.05）。由此可得，通用盲文編碼方法的摸讀效率最低，其他2種方法的摸讀效率相當(dāng)。

2）摸讀準(zhǔn)確率。

圖8所示為3種編碼方法的摸讀準(zhǔn)確率，由圖可知3種方法都具有較高的平均摸讀準(zhǔn)確率，分別為：通用盲文編碼方法為98.6%（標(biāo)準(zhǔn)差為10.21%），聲調(diào)嵌入編碼方法為96.8%（標(biāo)準(zhǔn)差為12.42%），4行2列編碼方法為98.6%（標(biāo)準(zhǔn)差為7.21%）。方差分析得出聲調(diào)嵌入編碼方法與其他2種方法的摸讀準(zhǔn)確率存在顯著差異（p＜0.05），即聲調(diào)嵌入編碼方法的準(zhǔn)確率較其他2種方法要低。

圖7 3種編碼方法的摸讀效率Fig.7 Reading efficiency of three encoding methods

圖8 3種編碼方法的摸讀準(zhǔn)確率Fig.8 Reading accuracy of three encoding methods

3）用戶滿意度。

利用5 分制李克特量表對3 種編碼方法進(jìn)行主觀評價(jià)，結(jié)果如圖9所示。

圖9 3種編碼方法的用戶滿意度Fig.9 User satisfaction of three encoding methods

由圖9可知：

①學(xué)習(xí)難易程度方面。通用盲文編碼方法的得分均值為4.7 分，標(biāo)準(zhǔn)差為0.41 分；聲調(diào)嵌入編碼方法的得分均值為3.2分，標(biāo)準(zhǔn)差為0.73分；4行2列編碼方法的得分均值為4.2分，標(biāo)準(zhǔn)差為0.52分。方差分析結(jié)果表明通用盲文編碼方法與其他2種編碼方法在學(xué)習(xí)難易程度上存在顯著差異（p＜0.01），即通用盲文編碼方法的學(xué)習(xí)難度最低。

②易用性方面。通用盲文編碼方法的得分均值為3.2 分，標(biāo)準(zhǔn)差為0.62 分；聲調(diào)嵌入編碼方法的得分均值為2.9分，標(biāo)準(zhǔn)差為1.13分；4行2列編碼方法的得分均值為4.8分，標(biāo)準(zhǔn)差為0.81分。方差分析結(jié)果表明，4 行2 列編碼方法與其他2 種編碼方法在易用性上存在顯著差異（p＜0.01）。因此，4 行2 列編碼方法的易用性最高。

③舒適度方面。通用盲文編碼方法的得分均值為4.6 分，標(biāo)準(zhǔn)差為0.91 分；聲調(diào)嵌入編碼方法的得分均值為3.8分，標(biāo)準(zhǔn)差為1.12分；4行2列編碼方法的得分均值為4.8分，標(biāo)準(zhǔn)差為0.70分。方差分析結(jié)果表明聲調(diào)嵌入編碼方法與其他2種方法在舒適度上存在顯著差異（p＜0.01）。因此，聲調(diào)嵌入編碼方法的舒適度最低。

④整體評價(jià)方面。通用盲文編碼方法的得分均值為3.1 分，標(biāo)準(zhǔn)差為0.82 分；聲調(diào)嵌入編碼方法的得分均值為2.9分，標(biāo)準(zhǔn)差為1.23分；4行2列編碼方法的得分均值為4.8分，標(biāo)準(zhǔn)差為0.61分。方差分析結(jié)果表明，4 行2 列編碼方法與其他2 種方法存在顯著差異（p＜0.01）。由此可以看出，受試者對4行2列編碼方法的整體評價(jià)優(yōu)于其他2種方法。

3.1.5 實(shí)驗(yàn)1結(jié)果討論

實(shí)驗(yàn)1結(jié)果表明：通用盲文編碼方法的摸讀準(zhǔn)確率高，學(xué)習(xí)難度最低，但其摸讀效率最低；聲調(diào)嵌入編碼方法的摸讀效率高，但其摸讀準(zhǔn)確率、易用性、舒適性和整體評價(jià)偏低，且學(xué)習(xí)難度較大；4行2列編碼方法的摸讀效率、摸讀準(zhǔn)確率、易用性和整體評價(jià)最高。

大多數(shù)受試者（11/12）認(rèn)為，通用盲文編碼方法的編碼方式與現(xiàn)行通用盲文規(guī)范一致，學(xué)習(xí)難度較低，但需要連續(xù)摸讀3個(gè)盲文方，識別效率較低；對于聲調(diào)嵌入編碼方法，需要先熟悉新的編碼方式，在同時(shí)識別盲文和聲調(diào)對應(yīng)的觸感紋理的過程中容易混淆，導(dǎo)致舒適度和準(zhǔn)確率低；對于4行2列編碼方法，雖然它與現(xiàn)行通用盲文規(guī)范有所區(qū)別，但這種新的編碼方式很容易掌握，摸讀準(zhǔn)確率和舒適度較高。

3.2 實(shí)驗(yàn)2

根據(jù)實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果挑選出綜合得分最高的4行2列編碼方法，與基于向右滑動摸讀方式的振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法進(jìn)行摸讀效率、摸讀準(zhǔn)確率和用戶滿意度的比較。如圖10所示，基于向右滑動摸讀方式的振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法把屏幕劃分為3行2列（左側(cè)列：盲文點(diǎn)位1，2和3；右側(cè)列：盲文點(diǎn)位4，5和6），每行盲文用一個(gè)二等分屏幕觸感紋理進(jìn)行表征；若盲文點(diǎn)位為凸點(diǎn)，則手機(jī)產(chǎn)生振動觸覺反饋，若該點(diǎn)位為凹點(diǎn)，則手機(jī)不產(chǎn)生振動反饋。用戶手指在屏幕上從左到右滑動感知第1行至第3行盲文點(diǎn)位的振動反饋。由此可知，在該方法中，1個(gè)盲文需要3個(gè)觸感紋理來表征，同時(shí)需進(jìn)行3次從左到右的滑動摸讀操作。

圖10 基于向右滑動摸讀方式的振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法Fig.10 Vibration motor tactile feedback encoding method based on right-sliding touch reading mode

3.2.1 實(shí)驗(yàn)2設(shè)備

測試4行2列編碼方法時(shí)采用實(shí)驗(yàn)1中的設(shè)備；測試振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法時(shí)使用搭載Android 4.0操作系統(tǒng)，內(nèi)置柱狀振動馬達(dá)傳感器，屏幕大小為4.7 英寸，分辨率為1 280×720 像素的智能手機(jī)HTCS720e。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)2受試者

受試者為實(shí)驗(yàn)1的12名受試者。每位受試者將得到100元的報(bào)酬。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)2過程

受試者分別用2種方法進(jìn)行摸讀測試。為減小實(shí)驗(yàn)順序的影響，將受試者分為2組，每組各6位。第1 組先進(jìn)行4 行2 列編碼方法的測試，再進(jìn)行振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法測試；第2組與第1組的測試順序相反。

由于受試者已經(jīng)熟悉4行2列編碼方法，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員只需向受試者介紹振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法，并給予10～15min的練習(xí)時(shí)間，以熟悉該方法的編碼方式和摸讀方式。

采用客戶端-服務(wù)器端架構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開始后，服務(wù)器端隨機(jī)生成漢字并發(fā)送至客戶端，客戶端根據(jù)服務(wù)器端生成的漢字進(jìn)行觸感編碼。受試者在識別完成后，向?qū)嶒?yàn)人員讀出所識別的拼音，實(shí)驗(yàn)人員在服務(wù)器端上選擇正確與否，并記錄在日志中。同時(shí)，當(dāng)受試者滑動屏幕進(jìn)行摸讀識別時(shí)，客戶端記錄受試者開始摸讀的時(shí)間以及識別完成的時(shí)間，并發(fā)送到服務(wù)器端，保存在日志中，用于計(jì)算摸讀的交互時(shí)間。實(shí)驗(yàn)過程中始終保持周圍環(huán)境安靜，并為受試者戴上隔音耳機(jī)。

本實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)每次實(shí)驗(yàn)共生成10個(gè)漢字，每個(gè)漢字在每種方法的測試過程中隨機(jī)出現(xiàn)3次，因此每種方法的測試總次數(shù)為10×3×12=360次。每位受試者測試2種編碼方法的實(shí)驗(yàn)過程共持續(xù)約30 min，每位受試者在每個(gè)方法測試結(jié)束后休息5 min。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，受試者在實(shí)驗(yàn)人員幫助下填寫5分制李克特量表，對2種編碼方法進(jìn)行主觀評價(jià)。

3.2.4 實(shí)驗(yàn)2結(jié)果

1）摸讀效率。

4行2列編碼方法的平均摸讀效率為4.05 s/漢字（標(biāo)準(zhǔn)差為1.20 s/漢字），振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法的平均摸讀效率為4.93 s/漢字（標(biāo)準(zhǔn)差為1.82 s/漢字）。方差分析結(jié)果表明2種編碼方法的摸讀效率存在顯著差異（p＜0.05）。因此，4 行2 列編碼方法比振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法具有更高的摸讀效率。

2）摸讀準(zhǔn)確率。

4 行2 列編碼方法的平均摸讀準(zhǔn)確率為98.2%（標(biāo)準(zhǔn)差為6.57%），振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法的平均摸讀準(zhǔn)確率為98.3%（標(biāo)準(zhǔn)差為13.2%）。方差分析結(jié)果表明，2種編碼方法在摸讀準(zhǔn)確率上不存在顯著差異（p=0.65 ＞0.05）。因此，這2種方法的摸讀準(zhǔn)確率都比較高，但從穩(wěn)定性上看，4行2列編碼方法的穩(wěn)定性更高。

3）用戶滿意度。

①學(xué)習(xí)難易程度方面。4行2列編碼方法的得分均值為4.3分（標(biāo)準(zhǔn)差為0.76分），振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法的得分均值為3.8 分（標(biāo)準(zhǔn)差為0.54 分）。方差分析結(jié)果表明2種編碼方法在學(xué)習(xí)難易程度上存在顯著差異（p＜0.01）。因此，4 行2 列編碼方法的學(xué)習(xí)難度較低。據(jù)受試者反映，振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法與傳統(tǒng)盲文編碼方法區(qū)別較大，需要一定的時(shí)間來學(xué)習(xí)和熟悉。

②易用性方面。4行2列編碼方法的得分均值為4.78分（標(biāo)準(zhǔn)差為0.77分），振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法的得分均值為4.69分（標(biāo)準(zhǔn)差為0.69分）。方差分析結(jié)果表明2種編碼方法在易用性上不存在顯著差異（p＞0.05）。因此，這2種方法都有較高的易用性。

③舒適度方面。4行2列編碼方法的得分均值為4.8分（標(biāo)準(zhǔn)差為0.91分），振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法的得分均值為4.05 分（標(biāo)準(zhǔn)差為1.2 分）。方差分析結(jié)果表明2種編碼方法在舒適度上存在顯著差異（p＜0.01）。因此，4行2列編碼方法的舒適度較高。

④整體評價(jià)方面。4行2列編碼方法的得分均值為4.8分（標(biāo)準(zhǔn)差為0.58分），振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法的得分均值為3.56分（標(biāo)準(zhǔn)差為1.02分）。方差分析結(jié)果表明2種編碼方法在整體評價(jià)上存在顯著差異（p＜0.01）。因此，4 行2 列編碼方法的整體評價(jià)較高。據(jù)受試者反饋，相較于4行2列編碼方法，振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法與傳統(tǒng)盲文編碼方法的區(qū)別較大，需要一定時(shí)間適應(yīng)，且在識別時(shí)需要進(jìn)行語義轉(zhuǎn)換。

3.2.5 實(shí)驗(yàn)2結(jié)果討論

實(shí)驗(yàn)2結(jié)果顯示：在摸讀效率上，與振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法相比，4行2列編碼方法具有較高的摸讀效率；在摸讀準(zhǔn)確率上，2 種編碼方法都有很高的準(zhǔn)確率，但4行2列編碼方法具有更高的穩(wěn)定性；在用戶滿意度上，4行2列編碼方法的學(xué)習(xí)難易程度比振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法低，當(dāng)用戶熟悉2種方法之后，其易用程度相當(dāng)，但用戶更傾向于使用4行2列編碼方法，這是因?yàn)檎駝玉R達(dá)觸覺反饋編碼方法與傳統(tǒng)盲文編碼方法的區(qū)別較大，需要一定時(shí)間適應(yīng)，且在識別時(shí)需要進(jìn)行語義轉(zhuǎn)換。

綜上所述，相比于基于向右滑動摸讀方式的振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法，4行2列編碼方法具有更強(qiáng)的實(shí)用性。

5 結(jié) 語

提出了3種基于可變摩擦力觸感的移動終端漢語盲文編碼方法，分別為通用盲文方案編碼方法、聲調(diào)嵌入編碼方法及4行2列編碼方法。在裝有可變摩擦力觸感裝置的移動終端上，參考Braille 盲文標(biāo)準(zhǔn)和《國家通用盲文規(guī)范》，把觸感屏幕劃分為3行2列（或4行2列）等分區(qū)域，每個(gè)區(qū)域采用不同的觸感紋理來表征盲文的凹凸點(diǎn)。結(jié)果表明3種編碼方法的平均摸讀效率分別為8.82，4.91，4.12 s/漢字；3種編碼方法都具有較高的準(zhǔn)確率，平均準(zhǔn)確率分別為98.6%，96.8%，98.6%；用戶對4 行2 列編碼方法的整體評價(jià)較高。對比4行2列編碼方法與基于向右滑動摸讀方式的振動馬達(dá)觸覺反饋編碼方法發(fā)現(xiàn)，4行2列編碼方法更優(yōu)。綜上所述，4行2列編碼方法更適用于裝有可變摩擦力觸感裝置的移動終端。

但用戶反映，此種設(shè)備觸感偏弱，屏幕尺寸稍大，因此在下一步的工作中將通過優(yōu)化觸感硬件設(shè)備來提升觸感反饋；同時(shí)，將采用尺寸較小的屏幕來提高摸讀效率。此外，在今后的研究中，將嘗試完成數(shù)字、英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號、詞語、語句等的編碼方法設(shè)計(jì)和可用性評估。