宋武，李艷，陳楚玲，方祺祥，詹敏

（華僑大學(xué)，福建 廈門(mén) 361021）

信息計(jì)算技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)字界面的信息量也隨之逐漸增大，信息讀取的用戶(hù)體驗(yàn)問(wèn)題也愈發(fā)受到界面設(shè)計(jì)人員的重視。在數(shù)字界面信息高度復(fù)雜化背景下，如何通過(guò)界面可視化設(shè)計(jì)緩解用戶(hù)獲取信息的認(rèn)知負(fù)荷、提高用戶(hù)對(duì)界面信息的認(rèn)知效率，優(yōu)化數(shù)字界面信息讀取體驗(yàn)的效果、確保信息系統(tǒng)的高效運(yùn)行，是數(shù)字界面設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)重視的課題。數(shù)據(jù)的可視化研究是針對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)信息通過(guò)圖形圖像的視覺(jué)呈現(xiàn)技術(shù)，輔助用戶(hù)高效地獲取和理解數(shù)據(jù)信息的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。視覺(jué)是人的五感當(dāng)中獲取信息最重要的通路，有過(guò)半數(shù)的大腦功能被分配在視覺(jué)信息處理方面，包含視覺(jué)信息的理解、信息的處理和高層次的認(rèn)知加工。因此，數(shù)字界面信息可視化進(jìn)程的視覺(jué)認(rèn)知機(jī)制、腦認(rèn)知過(guò)程，以及心理認(rèn)知加工方面的研究是必要的基礎(chǔ)。同時(shí)，信息界面設(shè)計(jì)的空間布局、圖形圖標(biāo)形狀、色彩等審美要素對(duì)用戶(hù)注意力的影響，以及審美因素與信息界面視覺(jué)認(rèn)知規(guī)律和心理認(rèn)知過(guò)程的相關(guān)性問(wèn)題也逐漸受到關(guān)注。

1 數(shù)字界面信息獲取的認(rèn)知規(guī)律

數(shù)字界面信息獲取的認(rèn)知規(guī)律和認(rèn)知過(guò)程研究較多地體現(xiàn)在數(shù)字界面人機(jī)交互的可用性方面。研究使用者對(duì)數(shù)字界面信息認(rèn)知的機(jī)制有利于數(shù)據(jù)信息可視化探索的發(fā)展，既往研究者對(duì)信息可視化設(shè)計(jì)規(guī)則和評(píng)價(jià)模型進(jìn)行研究，也有學(xué)者運(yùn)用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃头抡姝h(huán)境對(duì)數(shù)字界面的可視化展現(xiàn)方式和界面設(shè)計(jì)要素展開(kāi)研究。研究者凱里·瑞達(dá)等運(yùn)用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)集成可擴(kuò)展數(shù)據(jù)視覺(jué)化的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究[1]；也有研究者針對(duì)多關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)的可視化問(wèn)題探究了以節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)的多視圖實(shí)現(xiàn)方式[2]；克里斯托弗·穆勒等以實(shí)現(xiàn)視覺(jué)相似性矩陣的可視化為目標(biāo)探討了圖形排序算法的實(shí)現(xiàn)路徑[3]。更有較多的學(xué)者關(guān)注界面認(rèn)知心理的研究，荷頓的理論認(rèn)為高質(zhì)量的圖標(biāo)信息比一般的文本呈現(xiàn)能讓用戶(hù)更為準(zhǔn)確高效地認(rèn)知，究其原因是人類(lèi)的視覺(jué)感知接收系統(tǒng)在接收?qǐng)D形信息時(shí)具有很強(qiáng)的辨識(shí)能力。迄今數(shù)據(jù)信息的視覺(jué)化設(shè)計(jì)就是遵照人的認(rèn)知規(guī)律的客觀需要所形成的規(guī)劃服務(wù)。吳曉莉等運(yùn)用生理實(shí)驗(yàn)法研究視覺(jué)界面設(shè)計(jì)因素的錯(cuò)誤感知原因[4]。陳叢哲等[5]運(yùn)用心理認(rèn)知方法提取信息界面的特征要素，力求實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動(dòng)態(tài)信息視覺(jué)化的快速理解。岳金星等[6]從降低認(rèn)知負(fù)荷出發(fā)，提出可視化設(shè)計(jì)策略。黃雅梅[7]利用認(rèn)知評(píng)價(jià)模型進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)用戶(hù)始終優(yōu)先依據(jù)色彩特征來(lái)進(jìn)行信息分類(lèi)。官睿從認(rèn)知心理學(xué)角度對(duì)可視化布局提出優(yōu)化建議，該研究發(fā)現(xiàn)布局優(yōu)良的界面在頂區(qū)的P300 潛伏期比布局較差界面的潛伏期遲延，其差異具有顯著性。優(yōu)良布局界面在頂區(qū)的N200 波幅值比較差布局界面的波幅值要小，且差異具有顯著性。優(yōu)良布局界面在頂區(qū)的N200 潛伏期，比較差布局界面的潛伏期遲延,同樣也具有顯著的差異，這項(xiàng)研究為界面的合理布局提供了一個(gè)新穎的思路[8]。邵將等[9]通過(guò)對(duì)用戶(hù)認(rèn)知過(guò)程的研究發(fā)現(xiàn)界面中不同的圖標(biāo)特征、圖像刺激的顯著性、用戶(hù)的動(dòng)機(jī)意圖和執(zhí)行任務(wù)的目標(biāo)都會(huì)影響用戶(hù)的信息搜索策略。汪海波等[10]以視覺(jué)搜索和信息加工為中心，提出基于從信息搜索的深度到廣度、內(nèi)斂度到發(fā)散度的信息界面認(rèn)知模型。李晶等[11]發(fā)現(xiàn)可以根據(jù)注意捕獲程度進(jìn)行視覺(jué)感知分層。這些研究體現(xiàn)出在數(shù)字界面的用戶(hù)信息獲取中，視覺(jué)認(rèn)知規(guī)律和心理認(rèn)知過(guò)程的重要性。

2 審美因素在界面信息可視化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

審美因素是影響信息界面用戶(hù)體驗(yàn)的重要因素之一，設(shè)計(jì)領(lǐng)域關(guān)于數(shù)字界面的審美規(guī)律問(wèn)題，已有一些學(xué)術(shù)積累和研究案例，亞當(dāng)斯曾提出“以用戶(hù)為中心”的模型，設(shè)計(jì)人員在采用視覺(jué)元素來(lái)設(shè)計(jì)信息界面時(shí)一定要符合用戶(hù)的心理預(yù)期、使用習(xí)慣和文化背景，這樣才能減少用戶(hù)在使用中產(chǎn)生茫然等負(fù)面體驗(yàn)情緒。數(shù)字界面審美問(wèn)題與傳統(tǒng)審美領(lǐng)域的不同在于對(duì)美有特殊的要求，其要求在于審美要素設(shè)計(jì)要緊密結(jié)合信息任務(wù)的認(rèn)知規(guī)律和視覺(jué)認(rèn)知的有用性。同時(shí)，有學(xué)者認(rèn)為數(shù)字界面設(shè)計(jì)在視覺(jué)認(rèn)知的有用性領(lǐng)域研究的延伸是有局限的，未來(lái)提升數(shù)據(jù)可視化體驗(yàn)的另一熱點(diǎn)研究方向是數(shù)字界面審美價(jià)值的挖掘與提升，由此來(lái)提高信息的易解性，增強(qiáng)復(fù)雜信息的視覺(jué)交互效率。目前，較為共識(shí)的數(shù)字界面審美價(jià)值的生成主要體現(xiàn)在如下幾方面：形式協(xié)調(diào)性；動(dòng)感節(jié)奏性；精致性；情境場(chǎng)景性；文化偏好性。大多數(shù)國(guó)內(nèi)外對(duì)數(shù)字交互界面審美性研究主要體現(xiàn)在界面圖形設(shè)計(jì)的整體把握方面，審美評(píng)估常被設(shè)計(jì)人員作為衡量信息界面設(shè)計(jì)優(yōu)劣的手段，設(shè)計(jì)師也會(huì)將具有較高審美度的圖標(biāo)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，也有許多關(guān)于圖標(biāo)視覺(jué)特征與視覺(jué)美感的研究[12]。功能與美學(xué)關(guān)系的研究一直是學(xué)術(shù)界比較關(guān)注的領(lǐng)域，學(xué)者袁園[13]認(rèn)為優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品需要完美地融合“技”與“美”。國(guó)外學(xué)者瑞帕的研究發(fā)現(xiàn)審美吸引力與圖標(biāo)的復(fù)雜性相互作用，顯著減少了復(fù)雜圖標(biāo)的搜索時(shí)間。在圖標(biāo)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)領(lǐng)域，對(duì)圖標(biāo)的審美認(rèn)知加工研究，和“技”與“美”相互關(guān)系的爭(zhēng)論，促進(jìn)了該領(lǐng)域?qū)嵶C研究的發(fā)展。界面圖標(biāo)是具有高度信息整合特征的社會(huì)通用語(yǔ)言，Zwaga 等（1983 年）認(rèn)為與文本語(yǔ)句相比，在相同的使用空間內(nèi)，圖標(biāo)可以為用戶(hù)提供更多的信息。學(xué)者維肯斯也認(rèn)為圖標(biāo)圖像比文本具有更高的通用性，這是因?yàn)楸绕鹫Z(yǔ)言文字在視覺(jué)認(rèn)知上圖標(biāo)界面面臨的障礙更少，因此，設(shè)計(jì)界非常重視圖標(biāo)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)優(yōu)良的圖標(biāo)相較于普通圖標(biāo)會(huì)具有更多的優(yōu)勢(shì)[14]。上述都反映出視覺(jué)審美要素的功能性作用，另外，審美要素與信息認(rèn)知可用性的關(guān)系也需要進(jìn)一步探究。

3 神經(jīng)美學(xué)視角下的界面設(shè)計(jì)研究

20 世紀(jì)90 年代后期，“神經(jīng)美學(xué)之父”Zeki[15]發(fā)表了《內(nèi)在視覺(jué)：探索大腦和藝術(shù)的關(guān)系》，這標(biāo)志著認(rèn)知神經(jīng)學(xué)研究分支——認(rèn)知神經(jīng)美學(xué)發(fā)展的開(kāi)端。此外，Solso 和日本學(xué)者川端等相繼驗(yàn)證了藝術(shù)審美的認(rèn)知機(jī)制與普通認(rèn)知活動(dòng)不同，這些研究結(jié)論的提出促使實(shí)證美學(xué)進(jìn)入了相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者的視野?，F(xiàn)今，主流美學(xué)研究仍然是以抽象而主觀的概念思辨為主，提出的美學(xué)理論缺乏有形的實(shí)據(jù)佐證其信效度的高低，從而其公信力及預(yù)見(jiàn)力也隨之遭遇瓶頸。其間，基于認(rèn)知神經(jīng)學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法在美學(xué)研究中的應(yīng)用，使一般美學(xué)問(wèn)題的研究有了神經(jīng)生理數(shù)據(jù)解析技術(shù)的支持。在這種范式下，可以通過(guò)對(duì)審美神經(jīng)機(jī)制的探索來(lái)揭示美學(xué)的認(rèn)知生理學(xué)內(nèi)涵，從側(cè)面佐證一般美學(xué)理論的合理性，并給予細(xì)節(jié)上的補(bǔ)充[16]。這意味著從20 世紀(jì)末到現(xiàn)今，美學(xué)研究順勢(shì)逐漸呈現(xiàn)出了科學(xué)化探索的傾向，并融入認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，成為一個(gè)備受關(guān)注的新分支。至今為止，信息界面的視覺(jué)化呈現(xiàn)研究主要集中在兩個(gè)維度，一個(gè)是從認(rèn)知科學(xué)的維度入手，探究信息界面圖像的認(rèn)知規(guī)律，尋求適合于設(shè)計(jì)可用性的功能性圖像語(yǔ)言；而另一方面則是從美觀度層面描述歸納數(shù)字界面的設(shè)計(jì)規(guī)則。而從審美認(rèn)知加工，也就是神經(jīng)美學(xué)的角度探索數(shù)字界面設(shè)計(jì)及信息可視化的研究則少之又少。審美因素對(duì)數(shù)據(jù)可視化的影響研究可以考察審美認(rèn)知加工的認(rèn)知過(guò)程，運(yùn)用神經(jīng)美學(xué)的循證研究方法來(lái)分析界面圖形的審美認(rèn)知加工過(guò)程，對(duì)界面圖形各種表面現(xiàn)象背后的機(jī)制進(jìn)行深層次探索。具體的研究可以依據(jù)整個(gè)審美認(rèn)知活動(dòng)的兩個(gè)進(jìn)程展開(kāi)，即審美認(rèn)知與審美體驗(yàn)。一方面，從審美認(rèn)知的角度出發(fā)，深入研究與界面圖標(biāo)審美加工相關(guān)的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制，來(lái)進(jìn)一步剖析人的視覺(jué)認(rèn)知規(guī)律?？梢苑謩e對(duì)界面圖標(biāo)的審美感知，審美理解和審美判斷進(jìn)行研究。認(rèn)知注意是研究審美感知的重要研究指標(biāo)，而腦電事件相關(guān)電位（Event Related Potential，ERP）成分中N1 和P1 與視覺(jué)認(rèn)知的早期加工密切相關(guān)；認(rèn)知負(fù)荷則是研究認(rèn)知理解、認(rèn)知記憶與認(rèn)知判斷的有效手段，對(duì)于研究界面圖標(biāo)的審美理解和審美判斷起到至關(guān)重要的作用[17]。另一方面，審美體驗(yàn)是個(gè)體對(duì)于界面圖標(biāo)的主觀感受，相較于視覺(jué)認(rèn)知的角度，審美體驗(yàn)是一種更為主動(dòng)且積極的心理活動(dòng)過(guò)程，通過(guò)研究審美體驗(yàn)，能夠深入地研究人的心理活動(dòng)?？梢詮膶徝狼榫w與獎(jiǎng)賞的角度出發(fā)對(duì)界面圖形的審美體驗(yàn)進(jìn)行研究，因?yàn)閷徝荔w驗(yàn)是一種積極的帶有自我獎(jiǎng)賞性質(zhì)的情緒體驗(yàn)。既往有關(guān)獎(jiǎng)賞效應(yīng)的研究主要分為金錢(qián)獎(jiǎng)賞以及社會(huì)獎(jiǎng)賞兩個(gè)類(lèi)別，其中社會(huì)獎(jiǎng)賞在心理學(xué)及神經(jīng)管理科學(xué)領(lǐng)域已然成為研究熱點(diǎn)。界面審美可以依據(jù)現(xiàn)行研究的相關(guān)結(jié)論提出一種假設(shè)，即界面審美過(guò)程同樣也與獎(jiǎng)賞系統(tǒng)具有一定關(guān)聯(lián)，可以通過(guò)事件相關(guān)電位（ERP）層面對(duì)該假設(shè)進(jìn)行佐證。李艷等選取中國(guó)情緒圖片庫(kù)中的景色及傳統(tǒng)藝術(shù)品相關(guān)圖片作為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)效價(jià)以及喚醒度對(duì)材料進(jìn)行分類(lèi)，考察不同刺激材料所誘發(fā)的ERP 成分。結(jié)果表明審美活動(dòng)誘發(fā)了與社會(huì)獎(jiǎng)賞類(lèi)似的ERP 成分，并且相關(guān)腦區(qū)激活位置相仿，因此可從ERP 層面推斷審美活動(dòng)屬于是社會(huì)獎(jiǎng)賞的一種[16]。

4 數(shù)字界面審美要素的分類(lèi)及ERP評(píng)價(jià)指標(biāo)

界面信息可視化要素的分類(lèi)首先要服從于認(rèn)知行為的本質(zhì)需求，人的認(rèn)知活動(dòng)本質(zhì)是從關(guān)系構(gòu)建的整體上去認(rèn)知和理解事物的。由于數(shù)字界面承載的信息量越來(lái)越大，內(nèi)容系統(tǒng)也愈加復(fù)雜，所以通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行構(gòu)造化整合才能實(shí)現(xiàn)順暢的視覺(jué)傳達(dá)。視覺(jué)信息構(gòu)造化設(shè)計(jì)有兩個(gè)層面，一是對(duì)界面內(nèi)容進(jìn)行分組，可通過(guò)顏色、線型、空間布局等達(dá)成界面的層次清晰、結(jié)構(gòu)明了、布局合理；另一個(gè)層面是對(duì)界面中的信息內(nèi)容、數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，使之結(jié)構(gòu)化呈現(xiàn)。有研究者把每個(gè)實(shí)體信息都劃分為類(lèi)別屬性、區(qū)間屬性和數(shù)值屬性的綜合體。文字、坐標(biāo)、表格、圖形、圖像等信息顯示要素都是信息屬性的外顯有形表達(dá)，結(jié)構(gòu)是信息的隱含和無(wú)形特征，能有效反映信息要素之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息屬性的整體認(rèn)知。有學(xué)者認(rèn)為，復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面視覺(jué)信息符號(hào)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)主要有3 點(diǎn)：確保用戶(hù)清晰地感知和理解信息，這是態(tài)勢(shì)感知的基礎(chǔ)；使用戶(hù)不費(fèi)力地直接感知信息，不需要耗費(fèi)大量認(rèn)知資源就能快速理解信息所表達(dá)的含義，有效降低用戶(hù)的外在認(rèn)知負(fù)荷；圖形符號(hào)能起到美化界面的作用。可見(jiàn)，視覺(jué)信息符號(hào)化設(shè)計(jì)集實(shí)用性和審美性于一體，能有效提高用戶(hù)使用的良好體驗(yàn)。文字和數(shù)字有自身嚴(yán)密的符號(hào)體系和規(guī)范的符號(hào)形式，在設(shè)計(jì)中容易把握。但圖形符號(hào)設(shè)計(jì)的自由度大，若設(shè)計(jì)結(jié)果與用戶(hù)的認(rèn)知圖式不符，就會(huì)耗費(fèi)使用者大量的認(rèn)知資源，增加其認(rèn)知負(fù)荷，甚至?xí)a(chǎn)生因信息誤導(dǎo)而引起的誤操作和系統(tǒng)事故。在復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面中，具象圖形符號(hào)和抽象圖形符號(hào)因其各自的價(jià)值和傳達(dá)信息的優(yōu)勢(shì)不同而被廣泛應(yīng)用。具象圖形符號(hào)的使用源于系統(tǒng)硬件算力的提升，通常采用寫(xiě)實(shí)、象征和隱喻的手法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，清晰明了地傳遞信息。而抽象圖形符號(hào)，可以通過(guò)形狀、尺寸、方向、顏色、紋理等元素的變化和組合編碼，有效地表達(dá)信息的形狀、維度、數(shù)量、程度、空間位置和方向等屬性，并能使數(shù)字界面呈現(xiàn)簡(jiǎn)潔、清晰、一致性好的特征，且占用系統(tǒng)硬件資源少，這既有助于提高用戶(hù)的認(rèn)知效率，又能提高系統(tǒng)自身的運(yùn)行速度。總體來(lái)講，抽象圖形符號(hào)通過(guò)形狀、尺寸、方向、顏色（色相/明度/純度）、紋理等元素編碼能有效地表達(dá)信息的三大屬性。一是表達(dá)信息實(shí)體類(lèi)別屬性，即以信息實(shí)體的某種屬性為依據(jù)，將信息實(shí)體進(jìn)行區(qū)分；二是反映信息實(shí)體的數(shù)值或程度屬性；三是體現(xiàn)信息實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)屬性。隨著研究的深入，如今已可以通過(guò)很多種分類(lèi)方法來(lái)對(duì)數(shù)字界面的視覺(jué)設(shè)計(jì)要素進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類(lèi)，從整體的層面，數(shù)字界面視覺(jué)元素可以被解構(gòu)為圖形、色彩、質(zhì)感以及交互。而界面視覺(jué)元素以具體的角度來(lái)解構(gòu)則可被分為圖標(biāo)、文字、色彩、導(dǎo)航、布局、控件以及交互。圖標(biāo)作為計(jì)算機(jī)圖形要素?fù)碛忻鞔_的語(yǔ)義，以簡(jiǎn)潔的圖標(biāo)或抽象的符號(hào)來(lái)指代信息，在圖標(biāo)的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要特別注意圖標(biāo)使用系統(tǒng)所在領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)性，以及語(yǔ)義重疊在系統(tǒng)中的運(yùn)用?？丶鳛閳D形用戶(hù)界面中構(gòu)件的總和，包括窗口、菜單、列表、按鈕、文本框、滾動(dòng)條等。在控件的設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意選擇合理的導(dǎo)航方式，用控制界面控件在視覺(jué)上的統(tǒng)一性來(lái)確?？丶挠行蛐?。布局是對(duì)數(shù)字界面上的視覺(jué)元素分布排列的設(shè)計(jì)過(guò)程，優(yōu)秀的布局設(shè)計(jì)可以降低用戶(hù)在交互過(guò)程中的認(rèn)知負(fù)荷，提高用戶(hù)滿(mǎn)意度。人機(jī)交互則是作為人與數(shù)字界面之間的一種互動(dòng)機(jī)制，使用戶(hù)在操作系統(tǒng)功能時(shí)高效且體驗(yàn)良好。在交互動(dòng)作的設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意3 個(gè)特性的把握：隱喻性，即交互要符合用戶(hù)的心智模型；高效性，即交互動(dòng)作必須能夠高效地完成信息傳遞；趣味性，即交互動(dòng)作與交互反饋應(yīng)在保證效率的前提下增加用戶(hù)的愉悅感。數(shù)字界面審美要素的評(píng)價(jià)指標(biāo)可以從視覺(jué)信息認(rèn)知可用性和審美認(rèn)知加工的兩個(gè)角度來(lái)考量。目前，ERP 腦電實(shí)驗(yàn)已成為在人機(jī)交互設(shè)計(jì)中分析用戶(hù)使用界面時(shí)的認(rèn)知負(fù)荷以及評(píng)價(jià)界面可用性的一種有效方法，事件相關(guān)電位（ERP）是人腦的高級(jí)功能電位，是從自發(fā)腦電（EEG）中經(jīng)過(guò)腦電波分析軟件計(jì)算分析而獲得的，是指與判斷、注意、感知、決策及工作記憶內(nèi)容等認(rèn)知過(guò)程相關(guān)聯(lián)的腦電位變化。事件相關(guān)電位的波幅和潛伏期被認(rèn)為是反映認(rèn)知負(fù)荷的非常重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，潛伏期可以分為峰潛期和峰間潛伏期。峰潛期指的是從刺激開(kāi)始到波峰之間的時(shí)間間隔，峰間潛伏期則指一個(gè)波峰到另一個(gè)波峰的時(shí)間間隔。波幅是波峰到波谷間的垂直高度，它表示的是腦電活動(dòng)的程度，又稱(chēng)振幅或電壓，一般以微伏為單位來(lái)表示。人機(jī)交互界面內(nèi)包含有大量的對(duì)用戶(hù)能產(chǎn)生視覺(jué)感官刺激的視覺(jué)元素，對(duì)用戶(hù)在進(jìn)行人機(jī)交互時(shí)的腦電波產(chǎn)生影響，所以對(duì)界面中所有視覺(jué)元素開(kāi)展分析和解構(gòu)分類(lèi)工作成為開(kāi)展數(shù)字界面腦電實(shí)驗(yàn)前一個(gè)不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在對(duì)視覺(jué)元素解構(gòu)完成之后就可對(duì)這些單獨(dú)的視覺(jué)元素開(kāi)展對(duì)應(yīng)相關(guān)的腦電實(shí)驗(yàn)。有研究顯示，事件相關(guān)電位的波幅、潛伏期可以用來(lái)評(píng)價(jià)界面可用性的生理指標(biāo)。沈擎陽(yáng)等[18]提出了一種基于ERP 閾值的數(shù)字界面設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方法。同時(shí)，ERP 也是數(shù)字界面審美要素認(rèn)知加工研究的重要指標(biāo)，李艷等運(yùn)用ERP 技術(shù)研究審美過(guò)程中產(chǎn)生的情緒效價(jià)與獎(jiǎng)賞的關(guān)系，驗(yàn)證了事件相關(guān)電位（ERP）也可以作為數(shù)字界面審美要素的評(píng)價(jià)指標(biāo)加以運(yùn)用。當(dāng)然，該領(lǐng)域的研究也要結(jié)合主觀測(cè)評(píng)、行為測(cè)試等數(shù)據(jù)定量地綜合評(píng)價(jià)界面審美要素對(duì)用戶(hù)的積極影響[16]。

5 界面審美要素評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)研究

對(duì)于數(shù)字界面審美要素的評(píng)估除了質(zhì)性評(píng)價(jià)角度之外，也可以用實(shí)驗(yàn)研究法加以探究。前面談到界面審美要素包括圖形圖像、顏色、空間布置等形式內(nèi)容，所有要素中都包含形式感問(wèn)題，如圖標(biāo)圖像、空間布局、色塊組合中的均衡感或節(jié)奏感等。這些形式感是審美中的重要內(nèi)容，它直接影響到用戶(hù)體驗(yàn)的整體效果，對(duì)于吸引用戶(hù)的注意力，及增強(qiáng)用戶(hù)的記憶起到積極的作用。

5.1 均衡形式的視認(rèn)體驗(yàn)研究

均衡是形式美學(xué)法則中的重要內(nèi)容之一，通常給人以穩(wěn)定平和而不失律動(dòng)之感。數(shù)字界面設(shè)計(jì)既要保持整體性，又要兼顧態(tài)勢(shì)動(dòng)感，需要考慮各個(gè)視覺(jué)元素構(gòu)成之間的和諧性和節(jié)奏性，對(duì)此可以運(yùn)用均衡形式。均衡美也被一些視覺(jué)心理學(xué)家稱(chēng)為“好的構(gòu)圖”和“視覺(jué)正確”。許多前輩（藝術(shù)家、哲學(xué)家和批評(píng)家）也注意到藝術(shù)作品中有一些特定的視覺(jué)特征。格雷厄姆通過(guò)探索視覺(jué)藝術(shù)的傅里葉空間頻率（或幅度）光譜，發(fā)現(xiàn)早期視覺(jué)編碼策略對(duì)藝術(shù)創(chuàng)作有影響。我們可以看到，之前關(guān)于界面均衡的研究大多使用已有的藝術(shù)作品和繪畫(huà)以及它們的修改版本作為實(shí)驗(yàn)材料，并發(fā)現(xiàn)欣賞具有均衡美感的作品更令人感到愉悅。為了進(jìn)一步探索，針對(duì)均衡形式展開(kāi)了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)在環(huán)境安靜、標(biāo)準(zhǔn)照明亮度的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。對(duì)20 名健康的大學(xué)生（非美術(shù)或藝術(shù)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)），平均年齡23 歲，進(jìn)行了均衡美構(gòu)圖判斷的電生理實(shí)驗(yàn)。首先在E-Prime 程序中為被試者呈現(xiàn)13 張具有均衡形式美感的點(diǎn)構(gòu)圖圖片和13 張不具有均衡形式美感的點(diǎn)構(gòu)圖圖片，圖面內(nèi)容均由等大且圖面占比11.9%的10 個(gè)圓點(diǎn)構(gòu)成，均衡形式美圖片取自遼寧美術(shù)出版社出版的《構(gòu)成藝術(shù)》（趙殿澤，1978 年），無(wú)均衡形式美圖片由非美術(shù)專(zhuān)業(yè)人員將10 個(gè)圓點(diǎn)在方形畫(huà)框中隨機(jī)排列而成，各比例與均衡形式美圖片相同。實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。被試者需要在任務(wù)中，從構(gòu)圖的角度對(duì)其“美”或“不美”進(jìn)行按鍵分類(lèi)（左手食指“z”鍵、右手食指“/”鍵），任務(wù)執(zhí)行要求迅速和準(zhǔn)確。在實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行的同時(shí)，使用neurolab32 通道的腦電帽和Neuro-40 放大器采集腦電圖數(shù)據(jù)并進(jìn)行在線分析。分析方法采用單因素ANOVA 分析準(zhǔn)確率和反應(yīng)時(shí)（從顯示開(kāi)始計(jì)時(shí)）。多因素ANOVA 用于測(cè)量和分析各ERP 成分的振幅和潛伏期。對(duì)采集到的EEG 后期使用EEGLab 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，通過(guò)總疊加平均后獲得整體ERP 數(shù)據(jù)，并對(duì)各成分波形進(jìn)行獨(dú)立性分析。

圖1 點(diǎn)構(gòu)圖均衡美感評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)程序Fig.1 Experimental procedures for aesthetic evaluation of point composition balance

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：均衡與無(wú)均衡構(gòu)圖刺激在所有被試的腦區(qū)Cz 點(diǎn)位誘發(fā)的ERP 見(jiàn)圖2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中兩類(lèi)刺激均出現(xiàn)了顯著的P1 和N1 成分，但是兩類(lèi)型之間并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著性差異，由此我們推斷對(duì)于簡(jiǎn)單點(diǎn)構(gòu)圖的美感判斷并非出現(xiàn)于早期認(rèn)知的自動(dòng)加工階段。然而，兩類(lèi)型誘發(fā)的P3 與LPC 波形成分呈現(xiàn)出顯著的差異，因此可推斷對(duì)簡(jiǎn)單點(diǎn)構(gòu)圖的判斷更多地涉及到注意資源、情感的分配與后期神經(jīng)分類(lèi)加工。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示出，被試者判斷為均衡美的刺激材料，其P3 波形的潛伏期較無(wú)均衡美的圖片刺激更短，且波形峰值更大，這與本研究前面提出的假設(shè)相一致，同時(shí)也驗(yàn)證了先行研究的結(jié)果。只不過(guò)本研究使研究的美學(xué)問(wèn)題點(diǎn)更為單純化，具有更強(qiáng)的針對(duì)性。其意義在于可以通過(guò)神經(jīng)認(rèn)知學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明一個(gè)美學(xué)問(wèn)題，這即驗(yàn)證了均衡構(gòu)圖形式的圖像是更具有美感的，同時(shí)也驗(yàn)證了Polich 和Kok 等學(xué)者在相關(guān)研究課題中所提出的推斷結(jié)果：就是“具有均衡美感的圖像符合人的視覺(jué)認(rèn)知習(xí)慣，因此不需要?jiǎng)佑酶嗟淖⒁赓Y源（更大波峰和更短潛伏期的P3 波形），相反不具有均衡美感的圖像不符合人的視覺(jué)認(rèn)知規(guī)律，因此需要更多地注意資源（更小波峰和更長(zhǎng)潛伏期的P3 波形）”。另外，從ERP 的晚期正電位LPC 結(jié)果也可以看出，均衡美圖像誘發(fā)的LPC 幅值要大于無(wú)均衡美圖像。Humphrey 等人在1994 年的研究指出P300/LPC 組成與認(rèn)知加工后期評(píng)估和決策過(guò)程相關(guān)，由此可以推斷美感判斷可能是在晚期認(rèn)知加工階段進(jìn)行的。

圖2 在Fz、Cz、Pz、T5、T6 點(diǎn)位均衡美與無(wú)均衡美構(gòu)圖刺激誘發(fā)的ERP 疊加圖Fig.2 ERP overlay induced by the stimulus of balanced and unbalanced beauty composition at Fz, Cz, Pz, T5 and T6 points

另外，還有一點(diǎn)值得注意的發(fā)現(xiàn)，就是均衡美的刺激誘發(fā)了N4-like 成分的出現(xiàn)[18]，這揭示了被試者在進(jìn)行美的判斷時(shí)，伴隨有相當(dāng)程度的語(yǔ)義加工。同時(shí)也有可能是因?yàn)楸辉噷?duì)圖像刺激所對(duì)應(yīng)的美的語(yǔ)義產(chǎn)生了新奇性效應(yīng)。學(xué)者Opitz[20]的一項(xiàng)研究表明，在有意義的新奇事件下，可以推斷概念性的語(yǔ)義陳述引起了異常P3 之后的負(fù)ERP 成分，并且大腦的前額區(qū)有較大程度的參與，這些既往研究與本研究的結(jié)果相一致，特別是在前額區(qū)出現(xiàn)了極為明顯的N4-Like 成分。新奇性處理涉及的子過(guò)程探索需要通過(guò)毫秒級(jí)的高時(shí)間分辨率神經(jīng)探測(cè)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此無(wú)法用僅具備高空間分辨率的神經(jīng)成像方法來(lái)探測(cè)，如功能性近紅外光譜成像技術(shù)（fNIRS）。本研究應(yīng)用的ERP 實(shí)驗(yàn)方法是可以靈敏地捕獲到這一特殊反應(yīng)的。是何原因?qū)е卤辉囋趯?duì)美的圖像刺激進(jìn)行正確判斷時(shí)出現(xiàn)新奇性處理呢？我們的推斷是被試者在對(duì)圖像進(jìn)行美感判斷時(shí)并非主觀認(rèn)為這就是美的圖像，因?yàn)榭刂谱兞康脑?，我們將圖像刺激簡(jiǎn)化為由十個(gè)等大的圓點(diǎn)構(gòu)成的單純構(gòu)圖，其實(shí)它們并不能直觀提供完全意義上的美感體驗(yàn)，或者說(shuō)不能達(dá)到被試者對(duì)于美感的預(yù)期。但P3 的峰值在實(shí)驗(yàn)設(shè)定的美與不美刺激間的明顯差異，顯示出符合均衡構(gòu)圖形式的圖像和不符合均衡形式的圖像相比，的確提供了更多的美感體驗(yàn)。研究討論：為了研究均衡美感認(rèn)知的時(shí)間進(jìn)程，我們分析了由單純的點(diǎn)構(gòu)圖引發(fā)的ERP。發(fā)現(xiàn)參與者對(duì)均衡美構(gòu)圖的分類(lèi)比無(wú)均衡美更慢，這表明判斷出具有均衡美感的簡(jiǎn)單點(diǎn)構(gòu)圖的難度較高。對(duì)于ERP 的發(fā)現(xiàn)，無(wú)論峰值潛伏期或振幅如何，P1 和N1 都不受刺激類(lèi)型的影響。重要的是，與本研究中的無(wú)均衡美感圖片相比，均衡美圖片能夠引起較大的P3 和 LPC 成分，這意味著均衡美圖像的分類(lèi)發(fā)生在視覺(jué)信息處理的感知后階段。根據(jù)參與者對(duì)具有或不具有均衡美感的圖片進(jìn)行分類(lèi)的表現(xiàn)（通過(guò)判斷它是美的還是不美的），我們發(fā)現(xiàn)被試正確分類(lèi)具有均衡美感的圖片所用時(shí)間更長(zhǎng)，但兩者的準(zhǔn)確性相似。然而，我們不十分確定這是因?yàn)閷?duì)具有均衡構(gòu)圖美感的圖像進(jìn)行分類(lèi)需要神經(jīng)學(xué)上更多的注意力資源。在得到行為研究結(jié)果之后，根據(jù)驗(yàn)證的準(zhǔn)確性，可以得出具有均衡美構(gòu)成的單純點(diǎn)組合物比相反的更美觀的結(jié)論，也證實(shí)了構(gòu)圖均衡原則對(duì)美感有一定的貢獻(xiàn)。此外，行為任務(wù)幫助我們定性地肯定了實(shí)驗(yàn)材料的合理性。P1 和N1 的結(jié)果與Jacobsen 等[21]的研究結(jié)果相似，兩種條件下（均衡美，無(wú)均衡美）的ERP 顯示出相同、有序的P1 和N1，可以肯定P1 和N1 不受均衡美感判斷的影響，因此，均衡美感認(rèn)知可能發(fā)生在后感知階段。Jacobsen 等[21]發(fā)現(xiàn)刺激開(kāi)始后約250 ms 后波形開(kāi)始變化，與我們的研究相似。此外，Sbriscia 發(fā)現(xiàn)，在畫(huà)作筆法認(rèn)知的研究中，P1 和N1 沒(méi)有顯著差異，但是一旦刺激開(kāi)始后260 到328ms 之間的負(fù)波形具有了顯著差異。H?fel 等[22]發(fā)現(xiàn)，審美對(duì)美的欣賞似乎是特意的，而不是自發(fā)的。因此在這項(xiàng)研究中，對(duì)均衡美感的認(rèn)知可能與審美欣賞在特性認(rèn)知上相似，不是自發(fā)的，而是需要特意而生。在該研究中，均衡美構(gòu)圖誘發(fā)的P3 和LPC 成分都比無(wú)均衡美構(gòu)圖大。均衡美構(gòu)圖誘發(fā)的P3 潛伏期更短，波幅更大，與前人的研究結(jié)果一致[23]。尤其P3 的腦區(qū)分布遵循經(jīng)典的Pz＞Cz＞Fz 模式，正如Polich 所總結(jié)的那樣。此外，我們發(fā)現(xiàn)Stimulus*Site 的雙向交互是顯著的，就像Else 等[24]的研究表明，藝術(shù)類(lèi)型和腦半球之間以及藝術(shù)類(lèi)型和位置之間存在顯著的相互作用。并且P300 的結(jié)果也符合我們的預(yù)測(cè)，即對(duì)均衡美感的視覺(jué)認(rèn)知相對(duì)無(wú)均衡美感需要較少的注意力資源。我們推斷這是因?yàn)榫鈽?gòu)圖更容易適應(yīng)參與者的視覺(jué)認(rèn)知習(xí)慣，而他們應(yīng)該使用更多的注意力資源來(lái)適應(yīng)沒(méi)有均衡構(gòu)圖的圖像。結(jié)合 Johnston 等[25]和Schacht 等[23]的研究基礎(chǔ)可以認(rèn)為，均衡構(gòu)圖對(duì)被試的吸引力大于非均衡構(gòu)圖[18]。

5.2 對(duì)稱(chēng)形式的視認(rèn)體驗(yàn)研究

所謂對(duì)稱(chēng)是指同樣的元素以同等的間距從一個(gè)中心點(diǎn)（或線）向外側(cè)放射或向內(nèi)集束所形成等距排列關(guān)系的“圖式”，從屬于均齊。具有強(qiáng)烈規(guī)律性和裝飾性的對(duì)稱(chēng)，有著嚴(yán)格的格式與規(guī)則，給人們帶來(lái)穩(wěn)定和平衡的視感。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的對(duì)稱(chēng)性來(lái)說(shuō)，對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)會(huì)給人一種整齊有序的印象，使產(chǎn)品功能更明確、更容易使用。然而，Murdoch 和Flurscheim 研究發(fā)現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)可能更符合人機(jī)工學(xué)，并且可能會(huì)提高其易用性，因?yàn)椴粚?duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)可以更好地將功能區(qū)分開(kāi)來(lái)。在產(chǎn)品的偏好性研究方面，Veryzer 等[26]發(fā)現(xiàn)人們通常喜歡復(fù)雜度較低且對(duì)稱(chēng)性較高的產(chǎn)品。Creusen 等[27]通過(guò)對(duì)錄像機(jī)產(chǎn)品的研究，設(shè)計(jì)了8 種在對(duì)稱(chēng)性與復(fù)雜性方面存在差異的產(chǎn)品，被試者分別對(duì)這8 種產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估，分析產(chǎn)品在功能、美學(xué)價(jià)值方面的偏好。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)審美價(jià)值起重要作用時(shí)，被試者喜歡低復(fù)雜度和高對(duì)稱(chēng)性的產(chǎn)品；當(dāng)被試者更多地關(guān)注產(chǎn)品功能時(shí)，他們傾向于設(shè)計(jì)復(fù)雜的產(chǎn)品；當(dāng)被試者更多地關(guān)注易用性時(shí)，對(duì)稱(chēng)性的效用就會(huì)降低。這說(shuō)明對(duì)于注重易用性的用戶(hù)而言，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的低對(duì)稱(chēng)性和低復(fù)雜性同樣重要。

為了檢驗(yàn)對(duì)稱(chēng)形式的視認(rèn)體驗(yàn)，我們進(jìn)行了一組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)采用圖-詞干擾范式（Picture-Word Interference Paradigm，PWI）進(jìn)行“任務(wù)（判斷詞性，判斷背景）×背景（對(duì)稱(chēng)，隨機(jī)）×詞性（積極，消極）”三因素兩水平被試內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將詞匯鑲嵌在圖片之中的方式同時(shí)呈現(xiàn)。分為兩個(gè)任務(wù)，分別是“判斷詞性”任務(wù)和“判斷背景”任務(wù)。在“判斷詞性”任務(wù)中，要求被試忽略背景的干擾，準(zhǔn)確判斷出詞性的積極或消極；在“判斷背景”任務(wù)中，要求被試忽略詞性的干擾，準(zhǔn)確判斷出背景的對(duì)稱(chēng)或隨機(jī)。圖-詞干擾范式是Stroop 效應(yīng)的經(jīng)典范式之一[28]，它要求被試對(duì)鑲嵌有一定干擾詞的圖案進(jìn)行判斷，干擾詞可以和圖案同時(shí)呈現(xiàn)，也可以在圖案呈現(xiàn)一定時(shí)間之前或之后再呈現(xiàn)。被試應(yīng)忽略干擾詞的影響，盡量快速而準(zhǔn)確地對(duì)圖案作出判斷，考察被試在判斷過(guò)程中的心理認(rèn)知變化。任務(wù)中圖案一般稱(chēng)為目標(biāo)，如果干擾詞和目標(biāo)同屬于一個(gè)范疇，則兩者關(guān)聯(lián)（如貓的圖片和“狗”）；如果干擾詞和目標(biāo)不屬于一個(gè)范疇，則兩者無(wú)關(guān)聯(lián)（如貓的圖片和“船”）。在圖詞干擾任務(wù)中，鑲嵌有干擾詞的圖案信息維度和干擾詞語(yǔ)義信息維度發(fā)生相互干擾，語(yǔ)義相關(guān)干擾詞的干擾效應(yīng)大于語(yǔ)義無(wú)關(guān)干擾詞的干擾效應(yīng)。這個(gè)過(guò)程中同樣發(fā)生了自動(dòng)加工機(jī)制，是無(wú)意識(shí)的、不可避免的，并且加工速度很快，不消耗注意力能量的狀態(tài)。與內(nèi)隱聯(lián)系測(cè)試IAT 范式相比，該范式可以結(jié)合其他成像手段，如腦電圖、腦磁圖、近紅外光譜成像和眼球追蹤等技術(shù)進(jìn)行研究。所以我們采用了這種范式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖3。

圖3 圖-詞干擾范式實(shí)驗(yàn)流程Fig.3 Figure-Experimental process of word interference paradigm

研究需要對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行預(yù)處理，原因是為加強(qiáng)圖形的視覺(jué)注意，使被試對(duì)圖形形成整體知覺(jué)。張坤等[29]對(duì)安全標(biāo)志邊框形狀及顏色進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)注意程度從大到小地排序?yàn)閳A形、正方形、斜杠圓形、三角形?；藢?duì)刺激材料進(jìn)行修改，為了使圖形整體更穩(wěn)定，選用了圓形和方形組合的邊框模式，并用馬賽克風(fēng)格對(duì)抽象刺激材料進(jìn)行簡(jiǎn)化，實(shí)驗(yàn)材料見(jiàn)圖3。情感詞匯選自標(biāo)準(zhǔn)英語(yǔ)情感詞匯庫(kù)Affective Norms for English Words（ANEW）。選取8 個(gè)積極詞：喜悅、愛(ài)、和平、美妙、愉悅、光榮、歡笑、快樂(lè)（PLEASURE，LOVE，PEACE，WONDERFUL，PLEASURE，HONOUR，LAUGH，CHEERFUL）；8 個(gè)消極詞：傷害、失敗、可怕、邪惡、骯臟、恐怖、糟糕、苦惱（HARM，F(xiàn)AIL，DERADFUL，VICIOUS，DIRTY，HORRIABLE，TERRIABLE，DISTRESSED）。這些詞是在平均出現(xiàn)頻率和情緒喚醒度上進(jìn)行過(guò)篩選的。刺激有4 種可能的組合：對(duì)稱(chēng)背景下的積極詞、隨機(jī)背景下的消極詞（一致組）；對(duì)稱(chēng)背景下的消極詞、隨機(jī)背景下的積極詞（不一致組）。實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作包括提前招募被試，確定實(shí)驗(yàn)時(shí)間；告知被試保持充足休息，不進(jìn)行劇烈活動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中維持注意力集中；實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前讓被試者填寫(xiě)知情同意書(shū)和被試信息調(diào)查表。實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)備階段主試為被試戴電極帽定位；打腦電膏等作業(yè)。同時(shí)，向被試者講解事件相關(guān)電位的記錄，讓被試者了解實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和無(wú)損傷性；向被試講解實(shí)驗(yàn)操作的具體流程和注意事項(xiàng)，完成準(zhǔn)備工作后開(kāi)始練習(xí)實(shí)驗(yàn)，待被試完全熟悉實(shí)驗(yàn)的具體流程后開(kāi)始正式實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)篩選了30 名（其中男生19 名，女生11名）華僑大學(xué)在校的大學(xué)本科生和研究生（非美術(shù)或藝術(shù)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)）做被試者，排除腦電記錄中偽跡過(guò)多和沒(méi)有堅(jiān)持完成腦電實(shí)驗(yàn)的被試，最終有效被試17人，其中男生8 人，女生9 人，年齡范圍20～27 歲，平均年齡24.2 歲。所有被試均為右利手，視力或矯正視力正常，且未參加過(guò)類(lèi)似心理學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后給予適量被試費(fèi)。實(shí)驗(yàn)在安靜、普通照明亮度的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行的同時(shí)，使用Neuroscan腦電64-256 導(dǎo)采集系統(tǒng)進(jìn)行在線分析。刺激序列使用E-prime3.0 軟件生成并在顯示器大小為58.42 cm，分辨率1 920×1 080，亮度12 cd/m2，刷新率60 Hz的臺(tái)式電腦上呈現(xiàn)。主實(shí)驗(yàn)分成兩個(gè)階段：第1 部分，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語(yǔ)頁(yè)面和練習(xí)實(shí)驗(yàn)。被試坐在眼睛距離屏幕約60 cm 的地方。腦電帽電極連接后，告知被試者在實(shí)驗(yàn)期間注視屏幕上顯示的十字注視點(diǎn)，使用鍵盤(pán)的“F”和“J”鍵進(jìn)行判斷。每個(gè)測(cè)試均以可變的實(shí)驗(yàn)間隔（1.5～2 s）開(kāi)始出現(xiàn)十字注視點(diǎn)，之后呈現(xiàn)上面鑲嵌有詞匯的黑白圖案，并在屏幕上停留2 s，隨后呈現(xiàn)有提示語(yǔ)的判斷界面。在測(cè)試指導(dǎo)語(yǔ)頁(yè)面中，向被試簡(jiǎn)要介紹即將進(jìn)行的測(cè)試任務(wù)，并要求被試注意在鑲嵌有詞匯的黑白圖案刺激呈現(xiàn)后出現(xiàn)的提示語(yǔ)界面進(jìn)行判斷，練習(xí)實(shí)驗(yàn)一共20 個(gè)試次。第2 部分的正式實(shí)驗(yàn)分為4 個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)都含有30 個(gè)試次。在“判斷背景”任務(wù)中，每個(gè)刺激界面結(jié)束時(shí)，判斷界面都要求被試判斷圖案的規(guī)律性（“對(duì)稱(chēng)-隨機(jī)”或“隨機(jī)-對(duì)稱(chēng)”）。在“判斷詞性”任務(wù)中，被試的任務(wù)相似，判斷該詞性的正負(fù)（“積極-消極”或“消極-積極”）。判斷界面上提示詞的左右位置在不同試次之間所有不同，并且該位置指示出要按下的按鍵方位。正式實(shí)驗(yàn)4 個(gè)任務(wù)一共120 個(gè)試次，在每個(gè)任務(wù)之間，被試者可以進(jìn)行短暫休息。腦電數(shù)據(jù)采集軟件是Neuroscan 公司的Curry8.0，傳導(dǎo)介質(zhì)采用國(guó)際腦電記錄10—20 系統(tǒng)的64 導(dǎo)電極帽。統(tǒng)計(jì)分析確定成分的觀測(cè)時(shí)間窗口和觀測(cè)電極為：P1(100～130 ms)、N1(170～200 ms)、SPN(250～1 000 ms)、EPN(200～300 ms)、LPP(500～800 ms)。其中P1、N1、SPN、EPN的觀測(cè)電極相同，均為在右半球的3 個(gè)枕葉電極（P6、P8、PO8）和左半球相應(yīng)位置的電極（P5、P7、PO7）。LPP 的觀測(cè)電極在中心頂葉的4 個(gè)電極（Pz、P1、P2、POz）中。對(duì)于每個(gè)時(shí)間窗口，首先使用2 個(gè)內(nèi)部因子進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析，任務(wù)（判斷詞性，判斷背景）×一致性（一致，不一致）。接下來(lái)分析了一致和不一致性試驗(yàn)下的子條件，任務(wù)（判斷詞性，判斷背景）×背景（對(duì)稱(chēng)，隨機(jī)）×詞性（積極，消極）。

結(jié)果與分析：實(shí)驗(yàn)運(yùn)用ERP 技術(shù)研究了圖形和詞匯情感之間聯(lián)系的強(qiáng)度，相同喚醒度水平的積極和消極詞被鑲嵌在黑白抽象對(duì)稱(chēng)和隨機(jī)圖形中，被試者分別進(jìn)行了“判斷背景”和“判斷詞匯”任務(wù)。在“判斷詞性”任務(wù)中，要求被試忽略背景的干擾，準(zhǔn)確判斷出詞性的積極或消極；在“判斷背景”任務(wù)中，要求被試忽略詞性的干擾，準(zhǔn)確判斷出背景的對(duì)稱(chēng)或隨機(jī)。行為數(shù)據(jù)結(jié)果表明，一致組（對(duì)稱(chēng)背景下的積極詞和隨機(jī)背景下的消極詞）比不一致組（對(duì)稱(chēng)背景下的消極詞和隨機(jī)背景下的積極詞）的反應(yīng)時(shí)更短，正確率更高。這與基于行為學(xué)的對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)認(rèn)知研究中的IAT 測(cè)試結(jié)果一致。即相對(duì)于不相容組任務(wù)，相容組任務(wù)的反應(yīng)時(shí)更短，正確率更高。和對(duì)稱(chēng)IAT 測(cè)試不同的是，圖-詞干擾范式的圖片和背景是同時(shí)呈現(xiàn)的。在同時(shí)呈現(xiàn)的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明積極詞的加工速度比消極詞快，對(duì)稱(chēng)圖形的加工速度也比隨機(jī)圖形快。對(duì)ERP 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（見(jiàn)圖4），發(fā)現(xiàn)了在“判斷詞性”任務(wù)中一致性試次誘發(fā)的SPN 差異波比不一致性試次誘發(fā)的差異波更大，在“判斷背景”任務(wù)中則沒(méi)有這種發(fā)現(xiàn)。分別分析了SPN(200～300 ms)成分和EPN(250～1 000 ms)成分，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谒幸蛩叵碌娘@著性效應(yīng)相同，因此將這兩個(gè)成分在一起分析?！芭袛嘣~性”任務(wù)中的一致性效應(yīng)不僅在EPN 的潛伏期內(nèi)發(fā)生，而是在整個(gè)SPN 時(shí)間窗內(nèi)都存在。在“判斷背景”任務(wù)中，對(duì)稱(chēng)背景誘發(fā)的SPN 成分其幅值顯著小于隨機(jī)背景。在“判斷詞性”任務(wù)中，SPN 成分在對(duì)稱(chēng)和隨機(jī)背景下的差異仍然存在，但比“判斷背景”任務(wù)中的差異值要小。由于在“判斷詞性”任務(wù)中，被試的注意力集中在中心詞上，并沒(méi)有主動(dòng)注意其背景圖形，該結(jié)果表明，對(duì)稱(chēng)背景即使不被主動(dòng)關(guān)注也可以被加工處理，并且其他研究也表明了在被動(dòng)注意下的SPN[22]。藉此，說(shuō)明在“判斷詞性”任務(wù)中也自發(fā)地評(píng)估了背景，從而注意到了背景圖形和詞匯之間的關(guān)系，因此在“判斷詞性”任務(wù)中發(fā)現(xiàn)了圖-詞一致性效應(yīng)。而“判斷背景”任務(wù)中的情況有所不同，沒(méi)有一致性效應(yīng)產(chǎn)生（分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～3）。通過(guò)分析表明，在“判斷背景”任務(wù)中背景主導(dǎo)了早期的視覺(jué)加工處理，注意力資源都集中在處理背景規(guī)律性上，因此被試者沒(méi)有注意到中心詞，中心詞作為次要任務(wù)，也就沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行加工處理[30]。對(duì)稱(chēng)背景下的積極詞在“判斷詞性”任務(wù)中出現(xiàn)了獨(dú)特的波形，一種解釋是背景和詞匯的目標(biāo)不同。在行為分析中發(fā)現(xiàn)，對(duì)稱(chēng)背景比隨機(jī)背景的識(shí)別速度更快。因此對(duì)稱(chēng)背景被視為目標(biāo)，而隨機(jī)背景被視為非目標(biāo)[31]。同樣，積極詞比消極詞的識(shí)別速度更快，因此，積極詞也可能成為目標(biāo)[32]。這意味著在對(duì)稱(chēng)背景與積極詞相結(jié)合的試次中，會(huì)同時(shí)顯示兩個(gè)目標(biāo)刺激。這可以解釋為在“判斷詞性”任務(wù)中，對(duì)稱(chēng)背景下的積極詞的波形不同于其它組合的原因。對(duì)LPP 的分析表明，總體消極詞比積極詞誘發(fā)的波幅更大。與任務(wù)沒(méi)有交互效應(yīng)的情況表明，在“判斷背景”任務(wù)中，詞性沒(méi)有被完全忽略，但是對(duì)于情感詞匯的注意也會(huì)影響背景圖形的認(rèn)知加工[33]。在“判斷詞性”任務(wù)中，對(duì)稱(chēng)背景下的積極詞的波形類(lèi)似于不加中心詞情況下對(duì)稱(chēng)圖案的ERP 波形，而對(duì)稱(chēng)背景下的消極詞的波形類(lèi)似于不加中心詞情況下隨機(jī)圖案的ERP 波形。當(dāng)對(duì)稱(chēng)背景中心呈現(xiàn)積極詞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)與對(duì)稱(chēng)性相關(guān)的SPN，但是當(dāng)呈現(xiàn)消極詞時(shí)，則不會(huì)出現(xiàn)與對(duì)稱(chēng)性相關(guān)的SPN。這是因?yàn)榕c消極詞相比，處理積極詞所需要的持續(xù)注意較少，因此可以釋放視覺(jué)資源來(lái)判斷背景圖案的規(guī)律性，并觀察到與對(duì)稱(chēng)相關(guān)的SPN 成分。研究發(fā)現(xiàn)，消極詞會(huì)阻礙對(duì)稱(chēng)性的認(rèn)知加工。消極詞在視覺(jué)層妨礙對(duì)稱(chēng)的感知，加工消極詞和對(duì)稱(chēng)性都涉及到右半球腦區(qū)更大的激活。因?yàn)榍楦械纳窠?jīng)基礎(chǔ)是右半球（Borod 等[34]的右半球假說(shuō)），這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果可以與既往ERP 研究中的對(duì)稱(chēng)性評(píng)估進(jìn)行對(duì)比。H?Fel 等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有明確的審美評(píng)估指示，ERP 便沒(méi)有主觀上的美和丑的區(qū)別。類(lèi)似地，功能性核磁共振成像研究表明，只有當(dāng)被試者將對(duì)稱(chēng)/隨機(jī)圖案分類(lèi)為“美的”或“不美的”時(shí)才顯示出“美感”信號(hào)的增強(qiáng)[35]。既往研究者得出的結(jié)論是，對(duì)抽象圖案的美學(xué)評(píng)估是有意的，而不是自發(fā)的過(guò)程。但是，在本次實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)了自發(fā)性評(píng)價(jià)的證據(jù)，就是在進(jìn)行詞匯評(píng)估任務(wù)時(shí)會(huì)同時(shí)評(píng)價(jià)背景圖形。上述ERP 實(shí)驗(yàn)研究表明對(duì)稱(chēng)可以被大腦自動(dòng)地檢測(cè)到，對(duì)稱(chēng)圖形的美學(xué)評(píng)估是無(wú)意識(shí)的,自發(fā)的過(guò)程。對(duì)稱(chēng)的審美反應(yīng)涉及積極情緒,并且這些情緒反應(yīng)源于對(duì)稱(chēng)感知的加工簡(jiǎn)單性,這與審美愉悅加工流暢性理論相符。

圖4 判斷詞性和判斷背景任務(wù)各條件下枕部電極的ERP 平均波形圖與地形圖Fig.4 ERP average waveform and topographic map of occipital electrodes under various conditions of judging part of speech and background tasks

表1 不同條件下不同成分波形峰值Tab.1 Waveform peaks of different components under different conditions

表2 P 1 和N 1 在三個(gè)因素下的主效應(yīng)及交互效應(yīng)Tab.2 Main effect and interaction effect of P 1 and N 1 under three factors

表3 EPN 和SPN 在三個(gè)因素下的主效應(yīng)及交互效應(yīng)Tab.3 Main effect and interaction effect of EPN and SPN under three factors

研究討論，將ERP 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與對(duì)稱(chēng)-隨機(jī)的內(nèi)隱聯(lián)系測(cè)試范式（Implicit Association Test，IAT）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，使用內(nèi)隱聯(lián)系測(cè)試對(duì)圖案和詞性進(jìn)行分類(lèi)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一致效應(yīng)，與不一致試次（對(duì)稱(chēng)和消極詞、隨機(jī)和積極詞同一按鍵判斷）相比，一致的試次（對(duì)稱(chēng)和積極詞、隨機(jī)和消極詞同一按鍵判斷）分類(lèi)會(huì)更快。對(duì)稱(chēng)-隨機(jī)IAT 實(shí)驗(yàn)的刺激在空間和時(shí)間上沒(méi)有重疊，但是，有可能在刺激呈現(xiàn)250 ms 之后，對(duì)稱(chēng)性的持續(xù)反應(yīng)仍然存在，因此當(dāng)呈現(xiàn)詞匯時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)仍然可能會(huì)對(duì)對(duì)稱(chēng)或隨機(jī)圖案進(jìn)行處理，不是直接地對(duì)圖案規(guī)律性進(jìn)行加工，而是與詞性相互作用共同加工。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)從認(rèn)知神經(jīng)學(xué)角度出發(fā)，采用圖-詞干擾范式（PWI）對(duì)對(duì)稱(chēng)性認(rèn)知加工機(jī)制進(jìn)一步探討，總的發(fā)現(xiàn)，對(duì)稱(chēng)可以被大腦自動(dòng)地檢測(cè)到，對(duì)稱(chēng)圖形的美學(xué)評(píng)估是無(wú)意識(shí)的，自發(fā)過(guò)程。積極詞可以更容易并且更快地評(píng)估，從而有充分時(shí)間和資源來(lái)處理背景圖形信息；而消極詞會(huì)妨礙對(duì)稱(chēng)的感知，是因?yàn)橄麡O詞和對(duì)稱(chēng)背景都涉及右腦半球激活，這兩個(gè)維度共享了同一神經(jīng)基質(zhì)。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)從基礎(chǔ)研究出發(fā)，研究形式美法則中對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)與視覺(jué)認(rèn)知規(guī)律之間的關(guān)系，運(yùn)用內(nèi)隱性神經(jīng)探測(cè)技術(shù)手段來(lái)探究設(shè)計(jì)要素與視覺(jué)認(rèn)知之間的客觀聯(lián)系，為審美因素在界面信息可視化設(shè)計(jì)中的研究探索出一條循證之路。

6 結(jié)語(yǔ)

審美因素對(duì)數(shù)字界面信息可視化體驗(yàn)影響的神經(jīng)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究才剛剛起步，針對(duì)復(fù)雜多樣要素的研究有待開(kāi)展。本文首先從整體視角對(duì)數(shù)字界面用戶(hù)信息獲取的既往研究進(jìn)行梳理，通過(guò)對(duì)界面信息視覺(jué)認(rèn)知的可用性，以及界面審美因素分類(lèi)和評(píng)價(jià)方法問(wèn)題的綜述，引出界面審美因素與界面信息獲取可用性的關(guān)系問(wèn)題，并提出可以通過(guò)神經(jīng)認(rèn)知科學(xué)中—神經(jīng)美學(xué)的理論和方法來(lái)探索數(shù)字界面審美因素對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)影響機(jī)制的研究思路，并通過(guò)兩個(gè)審美要素分解實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步論證該路線的可行性。實(shí)驗(yàn)研究成果主要有兩點(diǎn)，一是發(fā)現(xiàn)了均衡形式具有后期神經(jīng)分類(lèi)加工的特征，涉及注意資源，能夠激發(fā)愉悅情緒，提升審美體驗(yàn)的效果；而對(duì)稱(chēng)形式是無(wú)意識(shí)自動(dòng)加工，出現(xiàn)在認(rèn)知早期，會(huì)降低認(rèn)知負(fù)荷，提高認(rèn)知體驗(yàn)的效率。這個(gè)研究成果可以進(jìn)一步解釋形式美法則中“對(duì)稱(chēng)-均衡”這一對(duì)形式美的認(rèn)知機(jī)理。二是研究成果就是證明了神經(jīng)認(rèn)知學(xué)-神經(jīng)美學(xué)的循證研究方法可以運(yùn)用在審美因素影響界面信息可視化體驗(yàn)的研究當(dāng)中，未來(lái)可以繼續(xù)運(yùn)用該理論和方法進(jìn)行其他審美要素影響用戶(hù)體驗(yàn)的研究?？傮w來(lái)講，數(shù)字界面信息可視化體驗(yàn)的優(yōu)劣是需要實(shí)踐來(lái)證明的，但本文所強(qiáng)調(diào)的是在數(shù)字界面信息可視化設(shè)計(jì)研究中，要充分關(guān)注用戶(hù)的視覺(jué)認(rèn)知規(guī)律，重視審美要素在神經(jīng)認(rèn)知機(jī)制方面的研究，這樣才能更好地處理越來(lái)越復(fù)雜的數(shù)字界面用戶(hù)信息獲取的效率和體驗(yàn)問(wèn)題。符合審美認(rèn)知規(guī)律的界面設(shè)計(jì)會(huì)增強(qiáng)用戶(hù)的良好體驗(yàn)，重視視覺(jué)信息認(rèn)知的可用性和審美認(rèn)知規(guī)律的融合，能使用戶(hù)產(chǎn)生愉悅情緒、降低認(rèn)知負(fù)荷、利于數(shù)據(jù)信息的傳達(dá)，可有效地保障良好的界面信息可視化體驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)。