隔空手勢交互的設(shè)計要素范文
本站小編為你精心準(zhǔn)備了隔空手勢交互的設(shè)計要素參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。
《包裝工程雜志》2015年第八期
手勢交互事件由主體（人）和客體（產(chǎn)品）參與，開始于主體行為（手勢）結(jié)束于客體作用。主體行為的定義一般來源于引導(dǎo)，并依靠反饋對作用與否進(jìn)行判斷。心智模型則在行為和作用之間建立聯(lián)系，并使之在交互過程中不斷強(qiáng)化，完成手勢交互的構(gòu)建。
1.1引導(dǎo)在人與系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)行手勢交互時，因?yàn)槿狈︻愃朴谌伺c人之間進(jìn)行手勢交流時對所表達(dá)語意的共識，需要建立良好的引導(dǎo)，具體方式有4類：（1）示范，利用圖形或動畫展示手勢的操作過程；（2）任務(wù)，讓用戶在完成一系列示范任務(wù)的過程中了解手勢的操作步驟；（3）隱喻，利用具有隱喻性的圖形或效果，如光影效果、慣性效果等，暗示手勢的操作方式；（4）定義，支持用戶自主選擇或設(shè)計手勢[7]。
1.2反饋在手勢交互中，手勢識別會在很大程度上受到技術(shù)的限制。加之用戶與產(chǎn)品缺乏物理接觸，很難精確地確定手勢的輸入值，用戶容易對操作缺乏信心，因此，建立良好的反饋機(jī)制十分重要[8]。反饋的形式可以是提示音、指示燈，也可以是作用本身，或者由可穿戴設(shè)備、遙控器等外部設(shè)備提供。反饋一般有3種類型：狀態(tài)的反饋，當(dāng)前是否處于可以進(jìn)行手勢操作的狀態(tài)；識別的反饋，手勢是否被成功識別；作用的反饋，操作是否成功。
1.3心智模型心智模型的概念最初來源于認(rèn)知心理學(xué)，而后被應(yīng)用于人機(jī)交互領(lǐng)域。它是個體基于內(nèi)心對自身及外界事物的理解與認(rèn)知所構(gòu)建出的知識結(jié)構(gòu)，受學(xué)習(xí)過程與外界因素的影響會動態(tài)變化。心智模型是自然人機(jī)交互的基礎(chǔ)，在手勢交互的設(shè)計中考慮心智模型時，可以從心智模型與交互機(jī)制的匹配度和不同手勢之間心智模型的差異兩方面入手。當(dāng)手勢的設(shè)計與用戶心智模型匹配度高時，用戶能夠很快地掌握并不斷強(qiáng)化這種關(guān)系，提升手勢的可用性。當(dāng)其匹配度低時，應(yīng)有意地利用引導(dǎo)和反饋刺激用戶，使其修正或重新建立新的心智模型，否則會使用戶出現(xiàn)困惑，導(dǎo)致操作失誤[9]。在設(shè)計時可以利用不同手勢之間心智模型的細(xì)微差異來得到更多的操作指令。例如，當(dāng)一個頁面和其中的控件同時具備移動的功能時，傳統(tǒng)圖形界面利用有效操作區(qū)域來進(jìn)行區(qū)分，而這一方式在手勢交互中極易引發(fā)誤操作。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在用戶的心智模型中，習(xí)慣用基于手掌和手指的操控來區(qū)分兩者，因此，只要在交互中增加手形的參數(shù)就能獲得兩種不同的操作指令。
2手勢交互的類型
在對不同類型的產(chǎn)品進(jìn)行手勢操控時，從手勢在交互過程中產(chǎn)生作用的方式，可以將其分為映射型手勢、操作型手勢和對話型手勢。
2.1映射型手勢在映射型手勢中，用戶的手勢動作對應(yīng)界面中的動作并與被操控物體的移動直接對應(yīng)，手勢特征即作用特征，其主要應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)[10]、互動裝置或游戲中。交互特點(diǎn)：（1）手翻轉(zhuǎn)或擺動的幅度、方向會直接映射到界面的操控中去；（2）大多數(shù)是動態(tài)的手勢，對識別精度要求不高，只需收集手的位置、動作趨勢、速度、幅度等運(yùn)動特征，但要求反饋及時準(zhǔn)確，以帶來自然的交互體驗(yàn)。
2.2操作型手勢在操作型手勢中，用戶將其既有的手勢使用習(xí)慣延伸至對UI界面元素的控制，手勢特征引發(fā)界面的變化，其主要應(yīng)用于有交互界面的使用場景，包括與手機(jī)、智能電視、可穿戴設(shè)備、車內(nèi)中控等界面的互動。交互特點(diǎn)：可以對界面元素進(jìn)行直接控制，其交互邏輯與傳統(tǒng)鼠標(biāo)和觸控界面的交互邏輯接近，手掌或手指對應(yīng)界面上的光標(biāo)；可以快捷地利用手勢語意實(shí)現(xiàn)界面功能[11]，如在與手機(jī)和可穿戴設(shè)備等的交互中，可以被用于完成精確度要求不高、方向性明確或常用功能的快捷操作任務(wù)，像切換歌曲、翻動網(wǎng)頁等。又如，在手機(jī)息屏狀態(tài)下，用隔空手勢啟動撥號或拍照功能。值得注意的是，考慮到用戶的肢體耐力，在交互過程中應(yīng)避免讓用戶進(jìn)行持續(xù)的界面操作。
2.3對話型手勢在對話型手勢中，用戶與設(shè)備通過手勢建立協(xié)議，手勢的語意與控制的功能相對應(yīng)，手勢特征并不直接對應(yīng)作用，其主要應(yīng)用于對智能產(chǎn)品和智能家居系統(tǒng)的控制。交互特點(diǎn)：手勢語意與所控制的功能相匹配，與日常交流和生活中的操控經(jīng)驗(yàn)緊密相關(guān)，控制的功能主要有開啟、關(guān)閉、電器模式的轉(zhuǎn)換和調(diào)整方向等；多采用模態(tài)化的手勢，使用有限的手勢分別對應(yīng)不同產(chǎn)品的相似功能[12]。在具體的設(shè)計中，可以根據(jù)不同的交互界面特點(diǎn)，進(jìn)行多種類型的組合。例如，在車載自然人機(jī)交互中，與車內(nèi)硬件設(shè)備互動時，用戶會更傾向于使用與日常操控經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)密切的對話型手勢；與中控界面的手勢交互時，多選用操作型手勢來支持快捷的界面功能實(shí)現(xiàn)；在與基于擋風(fēng)玻璃顯示的界面交互時，為支持對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和較多的界面功能的控制，多選擇映射型手勢和直接控制界面元素的操作型手勢。
3手勢交互的構(gòu)建
Boulabiar[13]等人曾對手勢交互的完整流程進(jìn)行過詳細(xì)的論述，認(rèn)為手勢交互是一個由腦部活動、手部操作、探測、算法、對象表現(xiàn)、心智模型和反饋所構(gòu)建的完整循環(huán)。這種觀點(diǎn)對于研究手勢交互的構(gòu)建方式有很大幫助，但其更關(guān)注交互結(jié)果的實(shí)現(xiàn)。這里從其形成出發(fā)，認(rèn)為3種不同類型的手勢交互的構(gòu)建過程與循環(huán)過程各有特點(diǎn)，見圖1，映射型手勢的構(gòu)建模型比較簡單；操作型手勢形成循環(huán)的結(jié)構(gòu)，在使用過程中心智模型不斷被強(qiáng)化；對話型手勢與操作型手勢相似，但起點(diǎn)不同。對于映射型手勢交互，交互的結(jié)果是客體對主體動作（手勢映射到作用）的映射。當(dāng)動作產(chǎn)生后，主體若得到反饋即交互作用發(fā)生，若沒有獲得反饋，主體將會重復(fù)動作，因此，對映射型手勢來說，反饋至關(guān)重要。對于操作型手勢交互，交互事件開始后，首先主體會借助心智模型對此次事件進(jìn)行初步的解釋和判斷。根據(jù)交互客體所做的引導(dǎo)，用戶調(diào)整或強(qiáng)化這種解釋和判斷后即開始操作（手勢直接引起作用）。同時，客體會對操作給出反饋（往往就是作用本身）。若獲得積極反饋，即表示作用產(chǎn)生，并再次調(diào)整或強(qiáng)化心智模型。若獲得消極反饋，用戶則會重新解讀引導(dǎo)，再次學(xué)習(xí)這種交互形式。可見，對操作型手勢來說，用戶學(xué)習(xí)是其核心，難易程度取決于引導(dǎo)的效率以及交互模型與用戶心智模型的匹配程度。對于對話型手勢交互，交互事件開始后首先是建立主體與客體之間的協(xié)議（例如“豎起拇指表示接聽電話”），利用這種協(xié)議引導(dǎo)主體與客體間形成一次對話（手勢不直接引起作用），若此次對話獲得積極反饋，則代表作用產(chǎn)生，同時會建立一個心智模型，并在其后的交互過程中得到反復(fù)強(qiáng)化。反之，主體會重新確認(rèn)之前的協(xié)議，并再次嘗試對話。與操作型手勢不同，對話型手勢的作用并非直接來自于主體，而是由客體獲得主體的指令后引發(fā)，因此，客體的狀態(tài)及識別的反饋比較關(guān)鍵。
4手勢交互的設(shè)計原則
基于上述手勢交互及其構(gòu)建過程的特點(diǎn)，在手勢交互的設(shè)計過程中需要著重考慮以下設(shè)計原則。1）可靠性。由于手勢交互具有與日常動作相同的特征和模式，因此較容易引發(fā)誤操作。可以通過提高操作方式的特殊性或增加操作步驟來避免誤操作，提高可靠性，但要注意設(shè)置的合理程度，否則會影響產(chǎn)品的易用性和靈敏度。具體可以從以下幾個方面著手：（1）范圍限制，將手勢的有效輸入值（如速度、距離、位移、位置）設(shè)在只有刻意的手勢操作才會達(dá)到的范圍內(nèi)；（2）場景限制，設(shè)定的手勢只有在特定的場景下才會產(chǎn)生作用；（3）條件觸發(fā)，在執(zhí)行手勢操作之前設(shè)置一個觸發(fā)機(jī)制，例如手在設(shè)備前保持一定時間至指示燈亮；（4）操作確認(rèn)，在關(guān)鍵操作之后請求用戶的確認(rèn)。2）容錯性。充分考慮用戶在左右手習(xí)慣、反應(yīng)時間、年齡、性別、文化背景、使用環(huán)境等方面的差異，手勢識別的參數(shù)應(yīng)設(shè)置在一個合適的區(qū)間內(nèi)，并在保證避免誤操作的前提下，允許手勢在一定范圍上的差異。3）連貫性。在設(shè)計一個任務(wù)的手勢時，應(yīng)盡量減少用戶的無效動作，充分考慮與前后任務(wù)的銜接，使它們聯(lián)系緊密、配合流暢。4）繼承性。在對手勢形式的選擇和引導(dǎo)與反饋機(jī)制的設(shè)計上，應(yīng)充分考慮與日常手勢交流之間的繼承性。在不同的應(yīng)用場景下，應(yīng)結(jié)合各自手勢交互的特點(diǎn)與需求，對不同的設(shè)計原則加以靈活運(yùn)用。如在車載人機(jī)交互中，設(shè)計基于擋風(fēng)玻璃顯示的手勢交互時，考慮到駕駛安全，可靠性與容錯性較其他應(yīng)用場景更為重要。對于智能家居與智能產(chǎn)品的手勢交互，遵循連貫性與繼承性的原則能夠降低用戶的學(xué)習(xí)成本，提高操控效率。在基于LeapMotion識別的界面交互中，連貫性原則的運(yùn)用可以使界面的交互邏輯更加流暢清晰。
5結(jié)語
隔空手勢作為一種新的交互方式，尚未在人們的認(rèn)知中形成像觸控操作一樣完整且系統(tǒng)的操作模式，需要從心智模型層面展開更多的深入研究，以支持設(shè)計出更為有效和自然的手勢交互設(shè)計。這里分析總結(jié)了手勢交互的特點(diǎn)和適用場景，并基于其組成要素研究了不同類型手勢交互的構(gòu)建過程，進(jìn)而歸納出需要著重考慮的設(shè)計原則。為了發(fā)揮手勢交互直接、快捷的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)充分考慮在不同類型的應(yīng)用場景中手勢交互的特殊需求，遵循手勢交互的設(shè)計原則，構(gòu)建符合用戶心智模型的引導(dǎo)和反饋機(jī)制，從而帶給用戶自然的交互體驗(yàn)。
作者：孫效華周博李彤單位：同濟(jì)大學(xué)