葉镠勤 吳群

關鍵詞：視覺注意 界面設計 知識圖譜 可視化分析 CiteSpace

引言

視覺注意是人類視覺系統(tǒng)最基本的處理機制，人的視覺系統(tǒng)在面對大量外界信息的過程中，會對信息進行快速處理和選擇。通過視覺注意對大量外界信息進行處理，排除相對不重要的信息來將海量信息進行簡化和分解，從而篩選出少許重要信息[1]。正是如此，人的視覺系統(tǒng)才能在有限的的時間內，集中處理最關鍵和最顯著的信息。

自20世紀50年代興起以信息加工理論為基礎的認知心理學，出現(xiàn)大量關于注意理論方面的研究文獻，推動了有關注意理論方面的研究。在Webofscience核心數據庫中以“visualattention”為關鍵詞，檢索1985年至2010年的文獻，共檢索出14100篇文獻，可以發(fā)現(xiàn)尤其是進入20世紀90年代后涌現(xiàn)出了大量的相關研究文獻。在上述文獻中以“Attention+design”組合分別為關鍵詞共檢索出85143篇文獻。通過對文獻篩選、查閱，發(fā)現(xiàn)將注意理論引入到界面設計領域中的應用研究越來越多。

尤其是隨著互聯(lián)網的發(fā)展和智能終端的普及，界面設計的研究也越來越受到社會重視，一個優(yōu)秀的界面設計可以帶給用戶高效、愉悅的體驗感。界面設計作為人與機器之間傳遞和交換信息的媒介，主要通過視覺這一認知渠道來完成，因此將視覺注意理論引入界面設計中可以幫助我們更好地提高設計。視覺注意不僅是我們了解設計的重要途徑，同時也是設計師和消費者之間的溝通渠道。

一、設計研究

本研究采用科學計量學方法梳理了國內外學者對視覺注意在界面設計領域中的應用研究脈絡，希望可以為該領域研究發(fā)展提供方向性參考。通過采用視覺可視化的形式，基于CiteSpace軟件對2010至2020年期間Webofscience核心合集數據庫的文獻進行初步的數據分析，然后對其進行信息處理和圖形繪制。

本研究以“visualattention”“interaction”和“design”為關鍵詞進行主題檢索，檢索時間至2020年12月31日，去除部分重復文獻后，共檢索到1364篇有效文獻。將其導入CiteSpace軟件中作進一步分析，通過繪制知識圖譜來詳細闡述視覺注意在界面設計領域中的研究前沿、熱點及趨勢等方面。

二、視覺注意研究現(xiàn)狀

（一）視覺注意研究歷程

作為衡量研究領域發(fā)展的重要指標，文獻數量的分布變化對評價該領域所處發(fā)展階段、預測發(fā)展趨勢和動態(tài)具有重要意義[2]。因此，本研究繪制了2010-2020年視覺注意在界面設計領域中相關研究的年度文獻發(fā)表量變化趨勢圖。雖然在2011-2012年這個時間段中發(fā)文量有所下降，但從總體而言，該領域的研究文獻數量還是呈較為明顯的增長態(tài)勢。尤其是2012-2014年和2016-2018年這兩個時間段發(fā)文量呈激增狀態(tài)，截至2020年，該領域文獻發(fā)文量達到峰值，為196篇（見圖1）。從這近十年的文獻數量可以看出，有關視覺注意在界面設計領域中的應用正在逐漸受到重視，可以預見該領域未來將會產生更多的科研成果。

（二）國家/地區(qū)共現(xiàn)網絡分析

在CiteSpace中將有效文獻按“國家/地區(qū)”進行分類統(tǒng)計，圖中圓圈的大小反映國家/地區(qū)的發(fā)文數量，兩者成正比關系;圓圈的最外側一圈表示中心性，外圈越寬則表明中心性越大。由此可見在這十年間該領域以美國、中國、德國、英國這幾個國家為主導形成一些研究團隊來進行資源共享與研究創(chuàng)新，如圖2。

將上圖數據轉化為表2后可見，參與發(fā)表文獻數量較多的大多數集中在美國、德國、中國和英國，其中美國的發(fā)文量最多，總計232篇（占31.7%）遙遙領先于其他國家，其次是德國（182篇）、中國（171篇）、英國（159篇）。另外，從中介中心性方面來看，英國（0.28）持最高值，其次是美國（0.26）、德國（0.26），體現(xiàn)出這三個國家在該領域上實力強勁，并且輻射帶動作用突出。此外值得注意的是，雖然中國在該領域中發(fā)文量排名第3，但其中介中心性的排名卻降到了第5，這表明盡管針對視覺注意在界面設計領域中的應用研究于國內已獲得一定程度的重視，但在與其他國家的合作研究方面還有所欠缺，需要加強。

（三）機構共現(xiàn)網絡分析

圖3為2010-2020年該領域的機構共現(xiàn)知識圖譜，如圖所示，各研究機構之間盡管有連線關系，但整體分布松散，網絡密度較低，多數機構間鮮少有合作關系（連線）。合作關系較為緊密的機構大多都集中于英國的機構，中國雖然發(fā)文量較高（見表3），但尚未形成高影響力來帶動視覺注意在界面設計領域的進一步發(fā)展和研究。綜合表3和圖3可知，研究該領域的主要研究機構多集中于各個高校，且分布較散，各機構間的合作較少，說明各研究機構關于該領域的探索還有待深入。

（三）關鍵詞的共現(xiàn)網絡分析

關鍵詞作為文章核心內容的總結及提煉，對其進行共現(xiàn)分析可以幫助研究者了解該領域的研究熱點。為獲取歷年來視覺注意在界面設計上應用的研究主題以及未來研究方向，選擇“關鍵詞”作為節(jié)點類型在CiteSpace中進行可視化分析，設置時間切片為1年，閥值選擇TOP30。如圖4所示，每一個十字型節(jié)點都代表著一個關鍵詞，每個節(jié)點的大小于關鍵詞的共現(xiàn)頻率成正比，對應著每一年時間里切片中關鍵詞的出現(xiàn)頻率。

表4 列出了前1 0 個高頻的關鍵詞，除與檢索相關的關鍵詞v i s u a l a t t e n t i o n外，文獻中關鍵詞出現(xiàn)頻次較高且中心性較高的關鍵詞有注意力（at tention）、洞察（perception）、模型（model）、眼動（eyemovement）、表現(xiàn)（performance）。其中注意力（attention）出現(xiàn)的頻率最高為256次，然后依次是洞察力（perception）167次、模型（model）141次、眼動（eyemovement）130次。中介中間心性方面，自頂向下（topdown）最高為0.10，其次是自閉癥（autism）0.09，在一定程度上這些關鍵詞代表了視覺注意在界面設計領域中的研究熱點。

從上表中可以發(fā)現(xiàn)視覺注意在界面設計中的研究人群多集中于一些特殊人群，如自閉癥、兒童等。因為隨著互聯(lián)網的發(fā)展與成熟，交互界面的使用群體不僅僅只局限于普通用戶，還有一些特殊群體更需要被社會關注。

而這些特殊用戶對交互界面的體驗要求往往更高，比如有的用戶可能在視覺方面有欠缺（如色盲），分辨不清顏色;有的用戶計算機使用經驗很初級，對于復雜一點的操作會感到費力。因此界面設計要考慮到不同用戶之間的差別，針對他們的需求、目標和偏好等進行設計。而目前關于界面設計較多的研究還是從最基礎的問卷調查、語義匹配及觀察訪談等方面展開，但這些研究方法往往不適用于一些特殊群體，因此以視覺注意的角度切入，從客觀層面上進行研究，可以在滿足界面功能需求的基礎上，提高特殊群體對界面的可操作性，從而増強他們與交互界面的互動性。

三、視覺注意發(fā)展趨勢

（一）文獻共被引聚類分析

為獲取該領域的研究前沿，通過對文獻引用軌跡的挖掘，分析出當前研究領域的基礎知識參考來源[3]。借助citespace軟件將近十年檢索到的文獻進行可視化分析，如圖5所示，關鍵詞共現(xiàn)網絡聚成了一個個不規(guī)則區(qū)域，每一個區(qū)域都對應著一個標簽。標簽前面的數字根據聚類中包含的關鍵詞多少進行排序，值越小則關鍵詞越多，多個緊密相關的詞組成一個大的聚類。

通過citespace里的LLR算法對共被引文獻進行聚類，得到七大研究熱點及每個熱點中頻率最高的5個關鍵詞。對相關代表文獻分析歸類，發(fā)現(xiàn)關于該領域的幾個子主題，從可視化（0#、1#、3#、）、視覺搜索（5#、8#）、顯著性檢測（2#、7#）這三方面對該領域研究熱點進行解讀。

（1）可視化：為了提高用戶獲取消息的效率，界面設計的視覺語言要求盡可能可視化，以一目了然地表達形式來促進與用戶的交流，避免因信息傳達不直觀、視覺表現(xiàn)不清晰及視覺流向不明確等問題增加用戶的閱讀理解負擔[4]。利用視覺注意自下而上和自上而下的特點與界面設計相結合，對界面進行合理的設計以傳達信息。

GiovannaCastellano[5]等為了在有限的屏幕空間上，呈現(xiàn)海量數據的可視化信息，提出層次信息可視化方法。HsuanLin[6]從視覺注意的角度出發(fā)比較了6種圖標呈現(xiàn)形式對手機用戶的影響，發(fā)現(xiàn)面性圖標比線性的圖標更具有吸引力。

（2）視覺搜索：在視覺搜索中，具有視覺吸引力的目標通常受到更多的注視，相對應的眼動行為指標包括注視點位置、注視潛伏時間和首次注視時間[7]。

通過視覺搜索對界面設計進行研究可以進一步優(yōu)化界面結構，在用戶的意圖和操作之間建立自然的匹配以達到良好的人機交互體驗，保證用戶對界面信息有高效的視覺認讀效率。通過眼動研究，Pettersson[8]證實人們的注意力可以被圖像元素所吸引，不同類型的圖像導致不同形式的注視時間、智力和視覺學習。D.Weller[9]發(fā)現(xiàn)在數字界面中文本的整體信息密度越大，搜索時間越長，但局部密度大小對搜索效率沒有影響。

（3）顯著性檢測：人類對視覺系統(tǒng)信息處理的能力是有限的，無法同時處理所有的視覺信息，因此在界面設計中引入視覺注意機制可以幫助用戶有效地篩選信息，使用戶主動注意到某些顯著的、重要的信息，從而提高界面的使用效率。Luo和Zhou[10]通過主客觀角度對人的視覺注意力進行探究，發(fā)現(xiàn)智能手機圖標的背景形狀能夠顯著地影響用戶的主觀偏好。王寧[11]等人依據形狀特性對視覺顯著性影響程度進行分析，對于人機交互界面內典型形狀進行視覺顯著程度的計算與評估。

（二）文獻共被引引文突發(fā)分析引文突發(fā)（Citationburst）是通過檢測引文在某一段時間內引用頻率的突發(fā)強度來找出該領域研究熱點的新興趨勢[12]。在citespace軟件中點擊Burstness，在562個節(jié)點中有20篇文獻出現(xiàn)引文突發(fā)現(xiàn)象，其中被引頻次激增的年份通過較高的色塊表現(xiàn)（見表6）。

如表6所示，根據引文突發(fā)的起始時間對文獻進行排序，這些具有代表性的文獻，從不同的年份開始突發(fā)，反映了那一時期的研究傾向，代表了不同時期中視覺注意在界面設計領域應用的新興趨勢。FrischenAlexandra（2010）[13]發(fā)表的文獻，突發(fā)時間最早且突發(fā)強度較高，就注視行為的感知及其對觀察者的影響提供過去和當前研究的全面概述，促進了視覺注意機制在界面設計領域的發(fā)展。

MarisaCarrasco（2013）[14]發(fā)表的這篇文獻，突發(fā)強度最大且突發(fā)時間也最長，該文獻重點介紹了過去25年有關視覺注意的研究，為當前視覺注意在界面設計中的應用提供方向。而近期突發(fā)頻次較高的則是NoarSethM（2018）[15]發(fā)表的文獻，該文獻從視覺顯著性方面進行探究，發(fā)現(xiàn)相比于純文字而言圖形更能引起人們的關注與注意。

綜合分析這些研究文獻可以看出，注意理論在界面設計領域逐漸得到廣泛關注和研究。結合視覺注意的自下而上和自上而下的特點，界面設計需要遵循以下幾個原則：一是可識別性：在整體風格保持一致的情況下，設計師需要對文字、色塊、方向和距離等方面進行差異化設計，突出重要信息，弱化次要信息，使信息得以清晰、準確、有力地傳達;二是易搜索性：人的視覺注意軌跡路徑為F形，因此設計師需要順應用戶的自然視覺習慣，創(chuàng)建具有良好視覺層級結構的設計來引導用戶。清晰的層次結構不僅可以帶給用戶舒適感，而且可以幫助其關注到重要內容;三是易理解性：由于不同用戶間的知識水平和文化背景等各方面都具有差異，因此界面設計應客觀化的體現(xiàn)信息，使用元素要盡量簡潔明了，使用戶可以快速理解其含義與功能，不會引起誤解。整個交互流程要有層次，避免由于信息量過剩的導致用戶注意疲勞和分散的問題。

結論

本研究借助Citespace軟件對SCI核心數據庫的相關文獻進行研究，研究結果發(fā)現(xiàn)：（1）隨著計算機的發(fā)展，“注意力”“模型”“眼動”等逐漸成為當下視覺注意在界面設計領域中的主要熱點，并且研究人群開始更多地聚焦于一些特殊群體。由此可見該研究領域開始更加注重人的心理需求與體驗，以用戶為中心。（2）國內外目前對于視覺注意在界面設計領域方面的應用已取得一定的成果，研究主要集中于可視化、視覺搜索、顯著性檢測這三個方面上。在界面設計中要利用有限的視覺空間和設計元素，遵循用戶視覺注意和視覺搜索的一般規(guī)律，引導用戶對界面信息的視覺認讀習慣，有效提高人機交互的效率。（3）綜合分析研究文獻，結合視覺注意的特點總結出界面設計需要遵循可識別性、易搜索性、易理解性這三個設計原則，才能達到簡潔、易理解、高效傳達信息的要求，值得注意的是，本研究在數據選擇樣本與選用主題詞語表達上可能還不夠全面，其結果或存一定偏差，會影響研究的準確度和全面性。因此希望在后續(xù)研究中可以進一步擴展數據集，從更全面、更系統(tǒng)的角度為該領域的后續(xù)研究帶來更多啟示。