系統環境下的智能手機交互設計范文

本站小編為你精心準備了系統環境下的智能手機交互設計參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：

目的探討信息物理融合系統環境下的智能手機交互設計方法。方法運用信息物理融合系統理論，通過分析用戶、智能手機、情境的特點和三者之間交互的特征，以情境中的人為中心，探討信息物理融合環境下手機人機交互的變化，提出一種智能手機人機交互的設計方法和思路。結論通過對情境中智能手機人機交互需求的分析，構建了信息物理融合環境下智能手機的人機交互模型。在信息物理融合系統環境下,智能手機人機交互設計運用多通道交互、情境感知、自然交互等設計方法，可提高智能手機人機交互設計的可用性。

關鍵詞：

智能手機；交互界面；人機交互；信息物理融合系統

智能手機作為移動計算的媒介，在傳統通訊媒介的屬性之上融入了電腦般強大的功能，由于其靈活性、便攜性的特點，已經成為人們手中的生產力、社交和認識世界的工具。用戶在享受嵌入式系統、計算機技術和網絡技術發展帶給智能手機進步的便利時，已不僅僅關注系統功能的擴充和效率的優化，對于服務個性化與特定環境的應用的用戶滿意度有了更高的要求[1]。智能手機性能的提升和網絡的普及使得應用情境已經比以往更加多樣。如果能夠了解用戶在不同情境下的人機交互過程，并針對交互特征進行交互的優化設計，將會幫助設計師構建更好的用戶交互體驗。由此，能更有效地服務于用戶的信息物理融合系統（Cyber-PhysicalSystems，CPS）應運而生。不同場景中的智能手機交互設計是包含多對象（個性化用戶、場景、交互界面）的系統，不同的對象間存在著數據、信息和知識的流動及邏輯關系，因此，運用信息物理融合系統的思路，可以構建適合多場景的人機交互體驗。

1智能手機中的人機交互

由于人的認知中視覺認知信息量最大，智能手機的人機交互一般是以視覺通道為主，通過視頻、圖像、文字等確認狀態和傳達信息。視覺交互界面的設計是智能手機人機交互的主要構成部分。為了構建更好的視覺交互界面，設計師通過提高智能手機的屏幕尺寸、屏占比、視覺層次[2]等方法，提升人機交互的視覺空間和交互效果。同時，視覺交互界面的發展也經歷了電腦終端直接移植菜單式交互設計、對現實事物抽象概括的擬物化設計和強調高效交互扁平化設計[3]的不同方向和階段，通過構建與用戶更加親和的交互模式和交互要素[4]等手段，有效地提升了智能手機的人機交互體驗。盡管如此，智能手機作為移動計算的最佳媒介，與電腦等其他固定終端相比，人機交互中可視交互的空間仍較小。智能手機有限的可視范圍和操作空間，容易讓用戶在使用中產生大量平移、拖動等重復動作，易產生疲勞感和厭煩情緒[5]。智能手機人機交互界面交互空間局限的問題，可以以用戶認知的多通道性進行拓展和彌補。所謂“多通道”是指運用多種用戶表達意圖、執行動作和感知反饋信息的方法，如肢體姿勢、動作、表情、語音、觸覺等，采用這種交互方式的用戶界面稱為“多通道用戶界面”[6]。智能手機的交互設計中綜合使用多通道交互已成為趨勢，智能手機的人機交互見圖1，充分利用多通道的輸入調動用戶的視覺（圖像）、聽覺（聲音）、觸覺（觸控）、運動等多種感知通道和交互通道，可以有效地拓展智能手機的交互空間，提高用戶交互的滿意度。運動交互界面（微信的“搖紅包”界面）見圖2。

2CPS環境中的人機交互

計算機技術、通訊技術和互聯網技術的發展，逐步使得人們隨時隨地都能接入網絡，獲取信息，與他人互動，智能手機等移動計算設備的用途由于應用場景的擴展也日益豐富。同時，物聯網技術、云計算、智能城市等技術發展，使得用戶可以通過移動計算設備與其他用戶、智能設備、乃至環境進行互動。為了解決不同情境中更廣泛的人機交互的機遇與挑戰，CPS應運而生。

2.1CPSCPS可以理解為運用嵌入式系統通過一系列智能設備和物理對象在高效能網絡環境下進行高度集成和交互，從而實現系統的實時通信、高效能信息處理及復雜情境下的自主協調[7]。簡單說來，CPS就是在環境感知的基礎上，融合移動計算、互聯網、通訊、計算機技術、物聯網、云計算技術等擴展的網絡化物理設備系統，通過虛擬交互或實體交互的反饋，循環實現信息和物理設備、環境的融合與實時交互，從而拓展智能設備的功能和使用領域[1,8]。CPS的發展是信息與人類生活和社會的發展日益密切的體現。CPS正逐步應用于生活的方方面面，其應用場景包括監測和記錄身體狀態的可穿戴智能終端，主動感知和預測用戶需求的智能家居[9]，根據交通狀況合理安排路線和規避障礙的自動導航汽車，甚至包含復雜基礎設施和社會關系的智能城市。CPS不僅是一項蓬勃發展的技術，而且也正逐步成為一種生活方式。如基于地理位置感知的人機交互已經運用于支付寶公司和肯德基公司的無線支付應用項目中，當支付寶用戶走進肯德基快餐門店時即會收到電子點卷，然后通過無線支付即可享受購物折扣。基于位置感知的智能人機交互實例見圖3。

2.2CPS環境中智能手機的人機交互CPS環境為人機交互拓展更大的空間，同時更多交互要素的引入也產生了更多的不確定性，軟件和硬件的設計面臨著新的挑戰[10]。CPS將傳統人機交互中“以用戶為中心進行設計”的理念，提升為“以情境中用戶為中心進行設計”。“情境”既包括用戶與智能手機所處的物理環境信息（聲音、光照、溫度、濕度、圖像、運動地理位置等），又包括用戶在使用智能手機的過程、狀態等上下文信息。這使得CPS環境下的智能手機人機交互有了更多元化的應用前景。CPS環境中的智能手機人機交互模型見圖4，與圖1相比，不同要素間產生了更多數據、信息和知識的流動。用戶群對情境中的相關內容（智能設備、實體環境、服務等）進行實體交互（觸摸、使用等）的同時，實現對情境的分布式認知。另外，用戶群也可以通過智能手機發出交互請求，這使得用戶群與情境中各種要素有了更多的交互機會。智能手機根據情境中的物理特征（聲音、光照、溫度、濕度、圖像、運動等）對人機交互模式進行調整，以適應不同情境中的需求。而這一切都是在數據網絡和位置信息服務的支持下完成，不同信息通過云端完成交換和存儲，實現信息和知識的共享與其他社交應用。

3CPS下智能手機交互設計方法

智能手機的應用日益廣泛，使用的情境也更加多樣化。智能手機人機交互設計應服務于情境中用戶持續不斷的需求，以情境中的用戶為中心，綜合考慮“用戶—智能手機—情境”的多種要素，從而使智能手機的人機交互更加有效和宜人。3.1CPS下智能手機交互設計原則人類認知的特點決定了采用實體按鍵、筆跡、語音等的方式，簡明扼要、逐步細化的過程交流信息可以使人機交互更加高效和宜人，也是人機自然交互的要求[6]。智能手機由于便攜性的要求，屏幕大小、屏幕亮度、揚聲器功率、計算性能等都受到了限制，因此，智能手機人機交互設計過程中應綜合利用各種通道進行人機交互，并結合用戶所處情境中認知的特點進行設計。智能手機的人機交互設計應運用CPS的相關技術，使其更為精準地感知用戶所處的情境，獲取周邊空間的物理狀態和相關服務信息。而人機交互的模式也應該根據所感知的情境進行相應調整。人機交互的設計過程中，應使軟硬件具備通過對用戶的位置、特征、時空等上下文條件進行檢測，自動簡化信息的處理能力，使用戶獲取有效的人機交互，因此，在CPS環境中的智能手機交互設計，應按照以情境中的人為中心進行設計，運用多通道技術擴展人機交互空間的原則，根據用戶認知特點和情境需求進行設計，提升智能手機人機交互的效果。

3.2CPS下智能手機交互設計流程以用戶為中心，交互設計流程一般包括用戶需求調研、產品分析、交互設計、原型設計、詳細設計、設計維護等階段。在此基礎上，為了更好地使用CPS環境下的智能手機交互設計，這里提出了一種面向CPS環境下的多通道交互設計方法。CPS下智能手機交互設計流程見圖5。CPS下的智能手機交互設計過程與傳統以人為中心的交互設計一樣，開始于用戶需求調研，通過分析用戶需求確認產品設計要求并進行分析。不同的是，CPS下產品分析需要對產品使用環境的地理位置信息、情境特征等進行分析和預測。CPS下的交互設計部分，設計師不僅需要針對產品功能要求構建人機交互界面，而且還需要對用戶使用情境和產品功能進行分析，確認使用情境對產品功能的影響，并分析地理位置信息與情境特征的作用。然后需要針對使用情境對產品功能和交互通道進行分析，選擇適合的交互設計通道（視覺、觸覺、聽覺等）進行交互模式構建。在不同通道交互設計完成后，需要對多通道交互方式進行整合與評估，以防止不同通道交互間產生干涉，如確認無誤則按照交互設計的結果進行原型設計。原型設計是對用戶需求與產品功能的最基本實現。在此階段后，需對多通道交互效果進行測試，判斷通道數是否過少而影響交互效率或過多而產生干涉。若存在交互通道數不合理的情況，則返回“產品功能—交互通道”分析階段重新確認交互模式；若多通道交互模式恰當可靠，則繼續進行細節設計。

3.3CPS下智能手機交互設計應用CPS的引入將極大地提高用戶使用智能手機人機交互的舒適度，提高工作和生活的效率。如在城市交通領域，用戶在不同交通模式換乘時，智能手機應可以通過感知位置的變化，接收城市智能服務系統推送的相應位置的提示和換乘建議，使用戶生活更便捷。如圖3使智能手機成為了情境與人的動態界面，增強了用戶與物理環境的互動。此外，智能手機的人機交互界面設計應根據情境中空間、光照、溫度、濕度等物理特征的不同，考慮情境中人機交互的不同模式的特點進行設計，有針對性地調整界面尺寸、圖標大小、亮度、通道等特征。例如，為了實現駕車過程中安全、便捷地使用智能手機的功能，汽車廠商與智能手機廠商合作開發了可作為智能手機拓展界面的車載操作系統。當智能手機用戶進入車輛時，智能手機將與車載系統聯網，自動使用更大、更清晰、更簡潔、可語音操控的車載界面代替智能手機，從而滿足用戶的使用需求。搭載CarPlay系統的奔馳汽車見圖6。

4結語

智能手機的應用已經進入全場景時代，圍繞著用戶的工作與生活全場景展開。在注重用戶體驗的CPS環境下，積極使用情境感知和自然交互等技術使智能手機的人融入情境，運用多通道技術擴展智能手機與用戶的人機交互空間，將推動智能手機的人機交互進入新的階段。

作者：孫晉博 陳博 單位：三亞學院