人機交互技術(shù)教學(xué)課件第10、11章

1、人機交互技術(shù)（第10章 人機交互的質(zhì)量與測評）10.1 人機交互的服務(wù)質(zhì)量10.2 人機界面的測試10.3 人機界面設(shè)計的評價10.4 人機界面設(shè)計的評價方法10.5 軟件人機界面的評價實驗：典型軟件人機界面設(shè)計評價第10章 人機交互的質(zhì)量與測評在20世紀(jì)60年代，用戶對計算機速度的感覺由數(shù)學(xué)計算、程序編譯或數(shù)據(jù)庫搜索的響應(yīng)時間所決定。此后，隨著分時系統(tǒng)的出現(xiàn)，對稀缺計算資源的爭奪產(chǎn)生了更復(fù)雜的延遲原因。隨著因特網(wǎng)的出現(xiàn)，用戶對擴展服務(wù)的期望增加了，還有仍然更復(fù)雜的對延遲的解釋。現(xiàn)在，用戶需要了解文本頁面和圖形頁面之間的大小差異，以理解服務(wù)器負(fù)荷的巨大變化和容忍網(wǎng)絡(luò)擁塞。他們還必須了解多個問題

2、的緣由，諸如中斷的連接、不可用的網(wǎng)站和網(wǎng)絡(luò)斷電等。這個復(fù)雜的關(guān)注集合通常都涵蓋在服務(wù)質(zhì)量之下。第10章 人機交互的質(zhì)量與測評對服務(wù)質(zhì)量的關(guān)注源于一個基本的人類價值觀：時間是寶貴的。當(dāng)延遲阻礙著任務(wù)進(jìn)度時，很多用戶會產(chǎn)生挫折感。導(dǎo)致長時間顯示或刷屏、冗長或意外的系統(tǒng)響應(yīng)時間等，這些都會在計算機用戶中產(chǎn)生反應(yīng)，導(dǎo)致出錯頻繁和滿意度低。對服務(wù)質(zhì)量的討論還必須考慮第二個基本的人類價值觀：應(yīng)該盡量避免出錯。有時，取得快速性能與低錯誤率之間的平衡就意味著工作節(jié)奏必須放慢。如果用戶工作得太快，他們可能學(xué)到的更少、閱讀的理解程度更低、所犯的數(shù)據(jù)輸入錯誤更多和做出的不正確決定更多。壓力能夠加劇這些情形，特別是當(dāng)

3、難以從錯誤中恢復(fù)時更是這樣。服務(wù)質(zhì)量的第三個方面是減輕用戶的挫折感。延遲通常是受挫的原因，但還有其他原因，諸如數(shù)據(jù)的崩潰、產(chǎn)生不正確結(jié)果的軟件缺陷和導(dǎo)致用戶困惑的糟糕設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境造成了更多的挫折感：不可靠的服務(wù)提供商、掉線、垃圾電子郵件和惡意病毒等。10.1 人機交互的服務(wù)質(zhì)量對服務(wù)質(zhì)量的討論通常關(guān)注網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員和操作人員做出的決策。界面設(shè)計人員也應(yīng)該做出對用戶體驗有極大影響的設(shè)計決策。例如，可以優(yōu)化網(wǎng)頁以減少字節(jié)數(shù)和文件數(shù)，或者提供可從數(shù)字圖書館中獲得的資料的預(yù)覽，以有助于減少對網(wǎng)絡(luò)的查詢和訪問次數(shù)（見圖10-1）。此外，用戶可能有機會從快或慢的服務(wù)和從觀看低分辨率或高分辨率的圖像中進(jìn)行選

4、擇，他們需要指南來理解其選擇的含義和幫助其適應(yīng)不同的服務(wù)質(zhì)量等級。10.1 人機交互的服務(wù)質(zhì)量圖10-1 全球變化參量數(shù)據(jù)庫響應(yīng)時間定義為從用戶發(fā)起動作（通常通過按回車鍵或鼠標(biāo)按鈕）到計算機開始呈現(xiàn)結(jié)果（不管是在顯示器上、經(jīng)由打印機、通過揚聲器還是在移動設(shè)備上）所花的秒數(shù)。當(dāng)該響應(yīng)完成時，其用戶開始構(gòu)想下一個動作。用戶思考時間是在計算機的響應(yīng)和用戶發(fā)起下一個動作之間所消逝的秒數(shù)。在這個簡單的行動階段模型中，用戶發(fā)起動作；等待計算機響應(yīng)；當(dāng)結(jié)果出現(xiàn)時查看；思考一會兒，然后再次發(fā)起動作（見圖10-2）。10.1.1 響應(yīng)時間影響的模型圖10-2 系統(tǒng)響應(yīng)時間和用戶思考時間行動模型的簡單階段在更真實

5、的模型中（見圖10-3），用戶在解釋結(jié)果、打字/點擊和計算機產(chǎn)生結(jié)果或跨網(wǎng)絡(luò)檢索信息時進(jìn)行計劃。大多數(shù)人將使用他們擁有的任何時間提前計劃。因此，用戶思考時間的精確測量是難以得到的。10.1.1 響應(yīng)時間影響的模型圖10-3 系統(tǒng)響應(yīng)時間、用戶計劃時間和用戶思考時間的模型計算機的響應(yīng)通常可以定義得更精確且可測量，但這里也存在問題。一些界面以分散注意力的消息、告知性的反饋來響應(yīng)，或在發(fā)起動作后立即以簡單的提示來響應(yīng)，但實際結(jié)果卻可能在幾秒鐘后才出現(xiàn)。例如，用戶可能使用直接操縱方式把文件拖到網(wǎng)絡(luò)打印機圖標(biāo)上，但可能花很多秒才出現(xiàn)該打印機已被激活的確認(rèn)信息，或者報告該打印機離線的對話框。用戶已經(jīng)逐漸接

6、受網(wǎng)絡(luò)設(shè)備響應(yīng)的延遲，規(guī)定響應(yīng)時間的設(shè)計人員和尋求提供高服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)管理人員必須考慮技術(shù)可行性、費用、任務(wù)復(fù)雜性、用戶期望、任務(wù)執(zhí)行速度、出錯率和錯誤處理規(guī)程之間復(fù)雜的交互作用。人們總的生產(chǎn)力不僅依賴于界面速度，也依賴于人的出錯率和從這些錯誤中恢復(fù)的容易程度。冗長（長于15秒）的響應(yīng)時間對生產(chǎn)力通常是有害的，增加了出錯率，降低了滿意度。較快（少于1秒）的交互通常受到偏愛且能提高生產(chǎn)力，但也可能增大復(fù)雜任務(wù)的出錯率。提供快速響應(yīng)時間的高成本和增加錯誤的損失必須按照最適宜節(jié)奏的選擇來評估。10.1.1 響應(yīng)時間影響的模型網(wǎng)站顯示性能通過評估延遲加上兩個網(wǎng)站設(shè)計變量（網(wǎng)站廣度和內(nèi)容熟悉性）來檢驗在

7、用戶性能、態(tài)度、壓力和行為意圖方面的交互效果。實驗證明，延遲、熟悉性和帶寬這3個因素共同影響著用戶在做出搜索目標(biāo)信息的各種選擇時所承擔(dān)的認(rèn)知成本和結(jié)果。實驗還被用來檢驗“可接受的”延遲、信息發(fā)送、網(wǎng)站深度、反饋、壓力和時間約束。初步結(jié)論是，用戶不耐煩率高，延遲和不良信息發(fā)送在較大的程度上影響著結(jié)果數(shù)量變化?；赪eb的應(yīng)用程序和移動通信（短消息、經(jīng)由Web的移動設(shè)備訪問互聯(lián)網(wǎng)等）的屏幕刷新率在緩慢時會產(chǎn)生挫折感，在快速工作時能夠使情緒平和。在操作要求多的桌面機器的Web應(yīng)用程序中，屏幕刷新率通常被網(wǎng)絡(luò)傳輸速度或服務(wù)器性能所限制。部分圖像或網(wǎng)頁的片段可能隨著散布的幾秒鐘的延遲而出現(xiàn)。10.1.1

8、 響應(yīng)時間影響的模型寬帶服務(wù)提供商通常不提供相同的上載和下載速率：因為大多數(shù)用戶下載到計算機的信息（文本、照片、音頻、視頻、軟件等）要比他們上載的信息多得多，所以多數(shù)服務(wù)提供商選擇以快速的上載能力為代價換來高得多的下載速度。那些要求更少上載時間的用戶（例如，網(wǎng)站管理員、從事合作項目的軟件開發(fā)人員或定期發(fā)送大文件的用戶）可能發(fā)現(xiàn)他們的寬帶服務(wù)提供商在上載時間方面還有許多有待改進(jìn)之處。在用戶生成內(nèi)容的時代，對越來越多的用戶來說，上載速度與下載能力并駕齊驅(qū)是重要的。10.1.1 響應(yīng)時間影響的模型還有能夠允許計算機用戶評估他們下載和上載速度的Web工具。運行該測試能使用戶更好地了解服務(wù)質(zhì)量和給他們提

9、供有用的信息，以便當(dāng)他們要求更好的服務(wù)或升級來滿足其網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間需求時，把這些信息提供給他們的寬帶服務(wù)提供商。在具有防火墻保護(hù)的企業(yè)或大學(xué)的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)上工作的用戶將經(jīng)?；谕ㄐ帕?、基礎(chǔ)設(shè)施工具和在網(wǎng)絡(luò)上運行的服務(wù)以及在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上偶爾發(fā)生的病毒或其他攻擊而注意到網(wǎng)絡(luò)性能的變化。這些人受益于具有高級的、直接的網(wǎng)絡(luò)連接（諸如異步傳輸模式或ATM）的最好通信能力；衛(wèi)星連接也能減少傳輸延遲和提供更快的屏幕刷新率。無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并不總是在使用中，通常不能與它們的對應(yīng)有線設(shè)備的速度相匹配。然而，這種情形也正在改進(jìn)。10.1.1 響應(yīng)時間影響的模型如果網(wǎng)絡(luò)不能被快速撥通，如果“漫游”花很長時間才找到偏僻地方的信

10、號，或者如果電話掉線，則手機用戶就會表現(xiàn)出挫折感。就像有能測量網(wǎng)絡(luò)性能的基于Web的工具一樣，也有關(guān)注手機速度測試的網(wǎng)上論壇（消費群體的親身測試和張貼到用戶社區(qū)的測試結(jié)果）。閱讀屏幕上的文字信息比閱讀書上的要困難。由于用戶經(jīng)常瀏覽網(wǎng)頁來尋找突出顯示或鏈接，而不是閱讀全文，因此，首先顯示文字以給較慢顯示的圖形元素留出空間是有用的。用戶應(yīng)有可能來控制圖像的質(zhì)量和大小。隨著計算機顯示技術(shù)的改進(jìn)、對無紙化“綠色”環(huán)境的再度重視和在線圖書、報紙的可用性及深度的增加，正在增加對文本和圖形數(shù)據(jù)快速顯示的需求。照片、電影、仿真和游戲應(yīng)用程序等高端應(yīng)用更增加了用戶對性能的期望和需求。10.1.1 響應(yīng)時間影響的

11、模型消費需求是促進(jìn)快速性能的關(guān)鍵因素。很多桌面和筆記本計算機仍然啟動緩慢，但手機、移動設(shè)備和游戲機被設(shè)計成在數(shù)秒內(nèi)的快速啟動。人們使用短期記憶連同工作記憶以處理信息和問題求解。短期記憶處理感知輸入，而工作記憶用于生成和實現(xiàn)解決方案。如果需要很多事實和決策來解決問題，短期記憶和工作記憶就可能變得超負(fù)荷。短期記憶和工作記憶是高度易變的；混亂會造成信息缺失，而延遲能要求記憶被刷新。視覺分散或者嘈雜的環(huán)境也影響認(rèn)知處理。此外，焦慮明顯減小可用記憶的大小，因為人的注意力部分地被超越問題求解任務(wù)的關(guān)注所吸引。如果人們在有干擾的情況下能夠構(gòu)建出問題的解決方案，他們還必須記錄或?qū)崿F(xiàn)該解決方案。如果他們能夠立即

12、實現(xiàn)該解決方案，就能快速地繼續(xù)他們的工作。另一方面，如果他們必須在長期記憶中、在紙上或在復(fù)雜的設(shè)備上記錄該解決方案，則出錯概率就會增加且工作節(jié)奏會減慢。10.1.1 響應(yīng)時間影響的模型“屏幕刷新”能夠應(yīng)用于顯示數(shù)據(jù)的更新（例如氣象圖）和屏幕上數(shù)據(jù)的初始呈現(xiàn)（例如當(dāng)首次下載包含若干圖形或動畫的網(wǎng)頁時，可能調(diào)用插件以在屏幕上完全顯示其內(nèi)容）。隨著響應(yīng)時間變長，用戶可能變得更加焦慮。隨著處理錯誤的難度增加，用戶的焦慮程度也在增加，進(jìn)而減慢性能和增加錯誤。然而，隨著響應(yīng)時間變得更短和屏幕刷新更快，用戶傾向于加快界面的節(jié)奏且可能未能完全理解界面所呈現(xiàn)的資料，從而可能產(chǎn)生不正確的解決方案計劃，可能犯更多的

13、執(zhí)行錯誤。速度與準(zhǔn)確性的折中在界面使用中也是顯而易見的。例如駕駛汽車可能提供有用的類比。盡管較高的速度限制對很多駕駛員很有吸引力，因為它們導(dǎo)致行程完成得更快，但也導(dǎo)致較高的事故率。因為汽車事故可能有可怕的后果，所以我們接受速度限制。顯然，如果計算機系統(tǒng)的不正確使用能夠?qū)е律?、財產(chǎn)或數(shù)據(jù)的損失，也應(yīng)該提供速度限制。10.1.1 響應(yīng)時間影響的模型另一個類比是，在駕駛汽車時撥打手機已被證明會造成較高的事故率。同樣，以多任務(wù)為自豪的計算機用戶會容易犯錯。有一些計算機系統(tǒng)能夠助駕駛員犯較少的錯誤，諸如輔助駕駛員的GPS系統(tǒng)。那么，通過代理和向?qū)碇笇?dǎo)計算和新用戶得出正確結(jié)論也應(yīng)該是可預(yù)期的。10.1

14、.1 響應(yīng)時間影響的模型如果滿足下列標(biāo)準(zhǔn)，用戶就可能實現(xiàn)任務(wù)執(zhí)行快、出錯率低和滿意度高： 用戶對問題求解任務(wù)所需的對象和動作有足夠的了解。 解決方案計劃能夠毫不拖延地執(zhí)行。 分散注意力被消除。 用戶焦慮程度低。 具有關(guān)于解決方案進(jìn)度的反饋。 錯誤能夠避免，或者如果發(fā)生，能夠容易地處理。10.1.1 響應(yīng)時間影響的模型這些用于最優(yōu)問題求解的條件，其費用和技術(shù)可行性是基本的設(shè)計約束。然而，其他推測可能在選擇最優(yōu)交互速度時發(fā)揮作用： 新用戶可能在響應(yīng)時間稍微有點慢時表現(xiàn)得更好。 新用戶更喜歡以較低于知識豐富的常用用戶所選擇的速度來工作。 對錯誤幾乎沒有懲罰時，用戶偏愛更快地工作。 當(dāng)任務(wù)是熟悉的且易

15、于理解時，用戶偏愛更快地動作。 如果用戶以前體驗過快速的性能，他們將在未來情形中期望和要求它。10.1.1 響應(yīng)時間影響的模型用戶可接受的等待計算機響應(yīng)的時間是多少？一般認(rèn)為，適當(dāng)?shù)南拗茣r間是2秒。然而，在有些情形中，用戶希望在0.1秒以內(nèi)響應(yīng)（例如，按壓鍵盤，拖動圖標(biāo)，滾動手機列表等）。在這些情形中，2秒延遲就可能使用戶不安。影響可接受響應(yīng)時間的第一個因素，是人們基于以前完成給定任務(wù)所需時間的經(jīng)驗而建立起來的期望。如果任務(wù)完成得比期望的快，人們將感到滿意；但如果任務(wù)完成得比期望的快得多，他們可能關(guān)注出了什么問題。同樣，如果任務(wù)完成得比期望的慢得多，用戶可能會沮喪。一項實驗中，當(dāng)計算機負(fù)載輕時

16、其響應(yīng)的時間短。然而，隨著負(fù)載的增加，響應(yīng)時間變長了。為此，設(shè)計人員設(shè)計了響應(yīng)時間阻塞，通過它，能夠在負(fù)載輕時使系統(tǒng)變慢。這種策略使響應(yīng)時間在一段時間內(nèi)體現(xiàn)統(tǒng)一，從而減少了抱怨。10.1.2 期望與態(tài)度在添加了新設(shè)備或在大項目開始或完成它們的工作時，網(wǎng)絡(luò)管理人員對于變化的響應(yīng)時間也有類似的問題。對于已經(jīng)逐漸產(chǎn)生基于某種程度響應(yīng)性的期望和工作風(fēng)格的用戶來說，響應(yīng)時間的變化可能是破壞性的。一天內(nèi)有幾個時段其響應(yīng)時間傾向于較短（如午餐時間）或較長（諸如早間或傍晚）。兩個極端都可能產(chǎn)生問題。重要的設(shè)計問題是快速啟動。如果用戶必須等待筆記本電腦或數(shù)碼相機就緒，他們就會不安，因此，快速啟動是消費電子產(chǎn)品十

17、分突出的特性。相關(guān)問題是快速啟動與快速使用之間的折中。例如，下載Java或其他Web應(yīng)用程序可能要花幾分鐘時間，不過對大部分動作來說運行是快的。一個替代設(shè)計可能使啟動加速，但其代價可能是使用期間偶爾的延遲。10.1.2 期望與態(tài)度影響響應(yīng)時間期望的第二個因素是個人對延遲的容忍。新用戶可能愿意等待的時值比有經(jīng)驗的用戶要長得多。簡而言之，個人考慮可接受等待時間的變化很大。這些變化受到轉(zhuǎn)多因素的影響，諸如個性、費用、年齡、情緒、文化背景、時段、噪聲和察覺到的完成工作的壓力。10.1.2 期望與態(tài)度影響響應(yīng)時間期望的其他因素是任務(wù)的復(fù)雜性和用戶對任務(wù)的熟悉程度。對于簡單的、重復(fù)的、需要很少的問題求解的

18、任務(wù)，用戶想要快速執(zhí)行，超過十分之幾秒的延遲，用戶也會氣惱。對于復(fù)雜的問題，甚至響應(yīng)時間變長，用戶通常也將執(zhí)行得很好，因為他們能利用延遲來事先計劃。用戶是高度自適應(yīng)的，能夠改變他們的工作風(fēng)格以適應(yīng)不同的響應(yīng)時間。在早期的批處理編程環(huán)境研究和近期的交互系統(tǒng)使用研究中都發(fā)現(xiàn)了這個因素。如果延遲時間長，用戶將尋找盡可能減少交互次數(shù)的可選擇策略。他們將通過執(zhí)行其他任務(wù)、做白日夢或在工作中事先計劃來填充長時間的延遲。但即使轉(zhuǎn)移注意力是可用的，對于過長的響應(yīng)時間，不滿意度也會增加。10.1.2 期望與態(tài)度越來越多的任務(wù)對快速的系統(tǒng)性能有很高的要求；用戶控制的三維動畫、飛行模擬、圖形設(shè)計和信息可視化的動態(tài)查

19、詢就是例子。在這些應(yīng)用程序中，用戶持續(xù)調(diào)整輸入控制，他們希望沒有可察覺的延遲（即在少于100毫秒以內(nèi)）。同樣，一些任務(wù)（例如，視頻會議、互聯(lián)網(wǎng)語音電話和多媒體流）要求快速的性能以確保服務(wù)質(zhì)量高，因為斷斷續(xù)續(xù)的延遲會造成用戶圖像的跳動和聲音中斷，這體現(xiàn)了對速度更快和容量更高網(wǎng)絡(luò)的需要。因特網(wǎng)上日益增多的受眾和新任務(wù)已將新的考慮帶入到服務(wù)質(zhì)量領(lǐng)域。因為電子商務(wù)的購物者深切關(guān)注信任、信用和隱私，所以研究人員已經(jīng)開始研究有時間延遲的交互。各個網(wǎng)站響應(yīng)時間的范圍千差萬別，所以定期強迫網(wǎng)站管理員決定，為了給用戶減少響應(yīng)時間，何種程度的資源消耗是適當(dāng)?shù)?。研究已發(fā)現(xiàn)，隨著響應(yīng)時間的增加，用戶發(fā)現(xiàn)網(wǎng)頁內(nèi)容不是很

20、有趣且質(zhì)量較低。響應(yīng)時間長甚至可能對提供網(wǎng)站公司的用戶感知有負(fù)面影響。10.1.2 期望與態(tài)度總之，影響用戶對響應(yīng)時間的期望和態(tài)度的3個重要因素是：1）以前的經(jīng)驗。2）個體的個性差異。3）任務(wù)的差異。相應(yīng)的3個推測是：1）個體差異大且用戶是自適應(yīng)的。當(dāng)他們獲得經(jīng)驗時他們將工作得更快，當(dāng)響應(yīng)時間改變時他們將改變他們的工作策略。允許人們設(shè)置他們自己的交互節(jié)奏可能是有用的。2）對于重復(fù)性任務(wù)，用戶更喜歡且將用短的響應(yīng)時間較快地工作。3）對于復(fù)雜的任務(wù)，用戶能夠使自己適應(yīng)于用緩慢但不損失響應(yīng)時間來工作，但他們的不滿意度隨著響應(yīng)時間變長而增加。10.1.2 期望與態(tài)度在把系統(tǒng)推向市場之前，必須對系統(tǒng)各組

21、成部分進(jìn)行多次大小規(guī)模的先期測試。測試的一種形式是讓領(lǐng)域?qū)＜沂褂迷撓到y(tǒng)。專家的經(jīng)驗使他們能夠識別問題、提出創(chuàng)造性的建議。常用的形式是選擇預(yù)期的用戶團(tuán)體，試驗對象必須具有代表性，要注意他們在計算機使用、經(jīng)驗、能動性、教育、使用界面語言的能力等背景。針對不同的用戶群體（如開發(fā)人員還是最終用戶等），制定精細(xì)的驗收準(zhǔn)則，如學(xué)習(xí)特定功能的時間、出錯率、對用戶的記憶要求、用戶主觀滿意度等，對系統(tǒng)的不同組成部分進(jìn)行810個這樣的測試。在測試過程中盡早發(fā)現(xiàn)問題，即使是很小的缺陷，諸如拼寫錯誤或前后不一致的布局也要盡快修改，使之最大限度地滿足用戶的需求。10.2 人機界面的測試用戶界面在作為軟件或系統(tǒng)正式交付前

22、的嚴(yán)格測試，一般可以達(dá)到以下作用：1）降低產(chǎn)品或者系統(tǒng)技術(shù)支持的費用，縮短最終用戶的訓(xùn)練時間。2）減少由于用戶界面問題而引起的軟件修改和改版問題。3）使產(chǎn)品的可用性增強，用戶易于使用。4）更有效地利用計算機系統(tǒng)資源。5）幫助系統(tǒng)設(shè)計者更深刻地領(lǐng)會“以用戶為核心”的設(shè)計原則。6）在界面測試與評價過程中形成的一些評價標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計原則對界面設(shè)計有直接的指導(dǎo)作用。10.2 人機界面的測試人機界面評價就是把構(gòu)成人機界面的軟、硬件系統(tǒng)按其性能、功能、界面形式、可使用性等方面與某種預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，對其做出評價。人機界面評價是人機界面開發(fā)的一個重要步驟。用戶界面的成功與否需要通過評價以及用戶的實踐，才能得到

23、最終的判定。自20世紀(jì)80年代以來，設(shè)計與評價趨于更緊密的結(jié)合，并且從發(fā)展趨勢看，評價愈來愈傾向于貫穿設(shè)計的全過程，從而在每一個階段，設(shè)計都能夠得到不斷的完善。評價用戶界面是一項復(fù)雜的任務(wù)，在評價之前首先要明確兩個問題：1）評價的對象是開發(fā)工具還是目標(biāo)系統(tǒng)，不同的對象有不同的評價指標(biāo)。2）評價的主體是開發(fā)人員還是終端用戶，不同的主體導(dǎo)致不同的評價方法。10.3 人機界面設(shè)計的評價從界面開發(fā)過程角度來講，人機界面評價大致可分為兩類：一類是在界面完成之后做出的最終評價，稱為總結(jié)評價；另一類是在設(shè)計過程中的評價，稱為階段評價。這兩類評價在系統(tǒng)的開發(fā)過程中都起著重要的作用，是整個界面設(shè)計的有機組成部分

24、。其中，階段評價強調(diào)采用開放式手段，如訪談、問卷、態(tài)度調(diào)查以及量表技術(shù)等；而總結(jié)性評價則大多采用較嚴(yán)格的定量評價，如反應(yīng)時間和錯誤率等。10.3 人機界面設(shè)計的評價對于任何人機界面的評價均可以使用不同的3類評價指標(biāo)，它們是：1）設(shè)計功能的評價。著重評價系統(tǒng)實現(xiàn)的功能、特性、硬件環(huán)境等是否滿足用戶的需求。它通常由兩條途徑來實現(xiàn)，一種是面向用戶的，另一種是面向系統(tǒng)的。前者根據(jù)用戶使用系統(tǒng)和界面所能完成的任務(wù)，以及該任務(wù)滿足用戶需求的程度來評價設(shè)計的功能，也稱為任務(wù)方法；后者評價的是系統(tǒng)和界面的特性，并將它們與用戶的特性需求相匹配，也稱為特性方法。上述兩條途徑各有千秋，其中任務(wù)方法比特性方法更加強調(diào)

25、以用戶為中心。2）設(shè)計效果的評價。著重鑒別界面設(shè)計對用戶以及用戶與系統(tǒng)交互的影響，尤其注重用戶需要多大的努力才能方便地運用系統(tǒng)的功能。10.3.1 界面設(shè)計的評價指標(biāo)3）設(shè)計問題的診斷。專門診斷在系統(tǒng)的使用過程中出現(xiàn)的設(shè)計錯誤和問題。診斷性評價是鑒別和劃分具體問題范圍的一種系統(tǒng)化方法。它和效果評價的不同點在于它致力于具體設(shè)計決策產(chǎn)生的副作用。一般地，它們通過人機之間的交互對話來觀察界面，當(dāng)對話突然中斷或產(chǎn)生了一個沒有預(yù)料的轉(zhuǎn)折時，確認(rèn)并調(diào)查交互時產(chǎn)生的錯誤。10.3.1 界面設(shè)計的評價指標(biāo)從設(shè)計評價的主體區(qū)分，有消費者的評價、生產(chǎn)經(jīng)營者的評價、設(shè)計師的評價和主管部門的評價等幾種形式。消費者的評

26、價多考慮價格、實用、安全、可靠、審美等問題；生產(chǎn)經(jīng)營者的評價多從成本、利潤、可行性、加工性、生產(chǎn)周期、銷售前景等方面著眼；而設(shè)計師多從社會效果、環(huán)境、與人們生活方式提升的關(guān)系、宜人性、使用性、審美價值、時代性等綜合性能上加以評價；至于主管部門的評價，在標(biāo)準(zhǔn)和范圍上一般較接近于設(shè)計師的評價，但更偏重于方案的先進(jìn)性和社會性，其評價的對象多為產(chǎn)品形式。10.3.2 界面設(shè)計的評價形式從評價的性質(zhì)區(qū)分，可分為定性評價和定量評價。定性評價是指對一些非計量性的評價項目，如審美性、舒適性、創(chuàng)造性等進(jìn)行評價；定量評價則是指對那些可以計量的評價項目，如成本、技術(shù)性能（可以用參數(shù)和參數(shù)值表示）等所進(jìn)行的評價。從評

27、價的過程區(qū)分，可以分為理性評價和直覺評價。例如，在價格或者成本上，A方案比B方案便宜，這種判斷是理性的；對于色彩問題，認(rèn)為紅色較藍(lán)色好，則是直覺判斷。一般來說，評價過程都是理性和感性相互結(jié)合的。10.3.2 界面設(shè)計的評價形式設(shè)計評價的方法很多，概括起來可分為以下幾類：1）經(jīng)驗性評價方法。當(dāng)方案不多、問題不太復(fù)雜時，可以根據(jù)評價者的經(jīng)驗，采用簡單的評價方法對方案作定性的粗略分析和評價。如采用淘汰法，經(jīng)過分析，直接去除不能達(dá)到主要目標(biāo)要求的方案或不相容的方案。2）數(shù)學(xué)分析類評價方法。運用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行分析、推導(dǎo)和計算，得到定量的評價參數(shù)的評價方法，如名次記分法、評分法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)法及模糊評價法等。3

28、）試驗評價方法。對于一些較重要的方案環(huán)節(jié)，有時要通過試驗（模擬試驗或者樣機試驗）對方案進(jìn)行評價，這樣試驗評價法所得到的評價參數(shù)較準(zhǔn)確。4）虛擬仿真評價方法。這是一種重要的評價方法，它允許在實施界面設(shè)計之前對它進(jìn)行評價。一旦系統(tǒng)完成后再對它進(jìn)行較大的修改是困難的，要花費很多的人力、成本和時間。采用虛擬評價方法，能夠盡早地修改設(shè)計，也可以節(jié)省費用。10.3.3 設(shè)計評價方法硬件界面的仿真是將一定的評價標(biāo)準(zhǔn)（如勞動安全標(biāo)準(zhǔn)、人體尺度、力、疲勞、視域等）輸入計算機。通過計算機過程仿真，在虛擬環(huán)境中對設(shè)計進(jìn)行評價；或者利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)備，直接模擬人的操作，根據(jù)人的操作運動來對設(shè)計進(jìn)行評價等。軟件界面仿

29、真有多種形式，包括從靜態(tài)界面設(shè)計到動態(tài)交互顯示等。簡單的仿真由以下部分組成：給出人機界面的某些特征，如命令格式之類，可以用手冊、指南或教學(xué)程序的形式；要求用戶通過他們常采用的策略或使用的命令來“執(zhí)行”給定的任務(wù)，并且給出他們所期望的結(jié)果。最基本的仿真形式為一系列待求解的問題集合。在仿真中，可以采用類似于分析人機界面實際活動的方式來分析所模擬的活動參數(shù)，例如，可以測量命令的使用頻率、使用正確性、錯誤率以及錯誤類型等。10.3.3 設(shè)計評價方法動態(tài)仿真所提供的模型能夠模擬界面的某些部分，使得用戶可以在終端直接和模型進(jìn)行交互，例如，輸入命令、接收反饋信息等。用戶使用動態(tài)仿真系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)，看上去與真實

30、系統(tǒng)很相似，但其實質(zhì)卻有很大的區(qū)別。因為評價者事先對用戶會話要有適當(dāng)?shù)陌才?，但對用戶來說，就像真的一樣運行該仿真系統(tǒng)。仿真評價的原則是：開發(fā)工作量應(yīng)比實現(xiàn)整個界面系統(tǒng)的工作量少得多，因為它們并不構(gòu)成最終的系統(tǒng)，而且以后肯定是要被丟棄的。必須重視在如何節(jié)省工作量和保證仿真精確度之間進(jìn)行權(quán)衡。為了使界面設(shè)計的仿真評價有益于真實的設(shè)計，必須在仿真過程中注意界面的一些本質(zhì)特征，精確地掌握用戶和系統(tǒng)之間進(jìn)行交互的復(fù)雜狀況。10.3.3 設(shè)計評價方法軟件界面的交互過程極為復(fù)雜，單純地采用形式方式進(jìn)行評價，很難考慮用戶的認(rèn)知特性。尤其是在形式語言的較高層次上，目前尚未解決如何進(jìn)行評價的規(guī)格化描述。因此，較為

31、可靠并且切實可行的是采用各類經(jīng)驗方法進(jìn)行評價。10.4 人機界面設(shè)計的評價方法收集數(shù)據(jù)最有效的方法就是觀察。觀察方法能夠提供大量的有關(guān)用戶與界面交互的數(shù)據(jù)信息，其中多數(shù)為可度量的客觀性數(shù)據(jù)信息，也能獲得有關(guān)用戶認(rèn)知的有價值的主觀性數(shù)據(jù)信息。觀察方法主要研究人機交互過程，通常受到時間、資金、數(shù)據(jù)分析等因素的限制，因此一般只能對少數(shù)實驗用戶進(jìn)行觀察，并且限于對一些具體問題進(jìn)行詳細(xì)的研究。常用的觀察方法有直接觀察法、錄像錄制與分析、系統(tǒng)監(jiān)控、記錄的收集和分析等4類。10.4.1 觀察法在界面研發(fā)過程中，對于屏幕設(shè)計以及程序的測試來獲得用戶的反饋是至關(guān)緊要的。以用戶為中心和交互式設(shè)計的重要因素之一就是

32、原型方法，其目的是將界面設(shè)計與用戶的需求進(jìn)行匹配。一般來講，原型方法可分為以下3種：1）快速原型。原型迅速成型并分配實施。在原型試驗收集的信息基礎(chǔ)上，系統(tǒng)從草案中得以完善。2）增量原型。應(yīng)用于大型系統(tǒng)，它從系統(tǒng)的基本骨架開始，需要階段性的安裝。其系統(tǒng)的本質(zhì)特征是在初次安裝完后允許階段性測試，以減少遺漏重要的特征。3）演化原型。對前期的設(shè)計原型不斷進(jìn)行補充和優(yōu)化，直到成為最后的系統(tǒng)。10.4.2 原型評價法原型方法類似于動態(tài)仿真，但它使用專門的軟件開發(fā)工具，所產(chǎn)生的界面和實際的界面設(shè)計非常一致，而且比由動態(tài)仿真提供的界面要復(fù)雜得多。原型方法已成為評價者重視的焦點，它不僅可以節(jié)省大量工作上的開支，

33、而且可以糾正工作中雙方的分歧，甚至產(chǎn)生新的設(shè)計思路和方法。在原型設(shè)計評價方法中，設(shè)計者和用戶是捆綁在一起進(jìn)行的，它有利于工作的順利開展和雙方的交互、溝通。例如，當(dāng)評價中發(fā)現(xiàn)了用戶需求的變化時，這往往會導(dǎo)致對原型設(shè)計指標(biāo)方案的變化，使一個按既定方案進(jìn)行的設(shè)計變成了具有很大變動的逐步發(fā)展的設(shè)計過程。通過評價可以有選擇地決定是對原方案進(jìn)行修改，設(shè)計仍依據(jù)原方案按原計劃進(jìn)行，還是丟棄它并尋找新的方法。10.4.2 原型評價法咨詢方法直接向廣大用戶或經(jīng)過選擇的樣本用戶進(jìn)行詢問，然后對收集到的反饋信息進(jìn)行統(tǒng)計分析，產(chǎn)生有用的評價結(jié)論。其特點是，要預(yù)先設(shè)計和構(gòu)造好咨詢手段或工具（例如調(diào)查表、座談提綱等），能

34、夠?qū)Υ笈脩敉瑫r進(jìn)行咨詢，從用戶那里直接取得關(guān)于對系統(tǒng)界面評價的第一手材料。1）座談。是指通過座談會、采訪之類的形式，直接向用戶征詢對系統(tǒng)和界面的意見。當(dāng)用戶界面在大量使用后，可能會出現(xiàn)各類問題。通過與用戶的座談，可不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，并客觀、正確地評價自己開發(fā)的界面。它比調(diào)查方式有更大的靈活性，并且能夠與用戶一起對問題進(jìn)行更深入的探討，常常能產(chǎn)生特殊的、建設(shè)性的建議。雖然系統(tǒng)設(shè)計者早些時候已經(jīng)提出改進(jìn)建議，但座談的結(jié)果可以使之更接近于用戶的需要。10.4.3 咨詢法2）實驗法。區(qū)別于其他方法的特點是，它有更明確、具體的測試目的，并按照嚴(yán)格的測試技術(shù)和步驟，得出直觀和驗證性的結(jié)論。它更適

35、合于對不同的界面設(shè)計或特性進(jìn)行比較性測試。它可以將觀察或咨詢方法獲得的數(shù)據(jù)信息作為實驗的基礎(chǔ)，反之，在其他方法的實施過程中，也可以引用實驗法的結(jié)論。實驗方法有一套嚴(yán)格規(guī)定執(zhí)行的步驟，即建立實驗?zāi)繕?biāo)和條件假設(shè)、實驗設(shè)計、實驗運行、數(shù)據(jù)分析。10.4.3 咨詢法用戶界面設(shè)計評價有很多種方法，在進(jìn)行大規(guī)模用戶調(diào)查之前，必須準(zhǔn)備用戶調(diào)查表。編寫用戶調(diào)查表是一種費用少、管理人員和用戶雙方都能接受的方法。這個方法以調(diào)查清單為基礎(chǔ)，由一系列用于評價可用性的具體問題組成。這些問題為界面評價人員提供了一個標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)化的方法。使他們能找出并弄清存在問題、待提高和特別優(yōu)良的方面等。在調(diào)查表中，要求用戶按照以下評價尺

36、度回答表中提出的問題：1很不滿意、2不滿意、3中立、4滿意、5非常滿意根據(jù)需要，也可以將評價級別分為7級。調(diào)查表中列出的用戶界面評價條目如下：10.5 軟件人機界面的評價（1）屏幕1）屏幕上字符的可讀性：易讀/難讀。2）屏幕布局：合理/不合理。3）各幀屏幕次序：合理/不合理。4）色彩搭配：美觀/不美觀。5）顏色使用是否改善顯示狀況：清晰/模糊。6）顏色搭配是否考慮色盲者使用：是/否。10.5 軟件人機界面的評價（2）術(shù)語和系統(tǒng)信息1）整個系統(tǒng)術(shù)語使用：一致/不一致。2）術(shù)語選擇：易懂/難懂。3）使用的術(shù)語是否熟悉：熟悉/生疏。4）術(shù)語是否與任務(wù)相關(guān)：相關(guān)/不相關(guān)。5）縮略詞用法：合適/不合適。

37、6）屏幕上的信息：清晰/模糊。7）屏幕上說明性的描述或標(biāo)題：清晰/模糊。8）重要信息是否突出：突出/不突出。9）信息組織的邏輯性：強/弱。10.5 軟件人機界面的評價10）屏幕上不同類型信息的區(qū)分：清晰/模糊。11）用戶輸入信息的位置和格式：清晰/模糊。10.5 軟件人機界面的評價（3）幫助和糾錯1）始終由用戶幫助告知在做什么：是/否。2）出錯信息有用程度：有用/沒用。3）糾正用戶錯誤：容易/困難。4）屏幕上的求助信息：清晰/模糊。5）出錯信息用詞：愉快/不愉快。6）求助信息獲得：容易/困難。7）糾正打字錯誤的能力：簡單/復(fù)雜。8）對誤操作的復(fù)原：容易/困難。9）對輸入信息的修改：方便/不方便

38、。10.5 軟件人機界面的評價10）系統(tǒng)反饋：有效/無效。11）錯誤的避免：有效/無效。12）綜合考慮生疏型、熟悉型用戶需求：合理/不合理。10.5 軟件人機界面的評價（4）學(xué)習(xí)1）學(xué)習(xí)系統(tǒng)：簡單/困難。2）記憶命令的名稱和使用：簡單/困難。3）信息編排符合邏輯：符合/不符合。4）屏幕信息：足夠/不夠。5）聯(lián)機求助的內(nèi)容：合適/不合適。6）提供的聯(lián)機手冊：完整/不完整。7）提供的參考資料：易懂/難懂。8）聯(lián)機求助的使用：方便/不方便。9）圖標(biāo)與符號形象：明確/模糊。10.5 軟件人機界面的評價（5）系統(tǒng)能力1）系統(tǒng)響應(yīng)時間：快/慢。2）響應(yīng)信息速率：快/慢。3）對破壞性操作的保護(hù)：合理/不合理

39、。4）兼容性：好/壞。5）系統(tǒng)故障發(fā)生：極少/頻繁。10.5 軟件人機界面的評價（6）對系統(tǒng)總的反應(yīng)1）系統(tǒng)功能：足夠/不夠。2）系統(tǒng)使用：滿意/不滿意。3）系統(tǒng)可靠性：可靠/不可靠。4）用戶認(rèn)為系統(tǒng)：靈活/呆板。5）用戶對系統(tǒng)的控制：靈活/勉強。10.5 軟件人機界面的評價在清單每一部分的結(jié)尾，要為評價者留出空間，評價者可在此做任何評論，不管這些評論是好是壞，只要與本部分出現(xiàn)的問題有關(guān)即可。其后是一個從“非常滿意”到“非常不滿意”的5項可選表格，讓評價者對照標(biāo)準(zhǔn)及本部分的問題對界面給出一個一般的評論。各種評價方法各有利弊，通常最好是將多種方法綜合使用，互相取長補短。例如，在開發(fā)階段首先與用戶

40、進(jìn)行初步座談，了解用戶的需求，然后在座談的基礎(chǔ)上確定調(diào)查表的內(nèi)容，并發(fā)出調(diào)查表。進(jìn)入調(diào)查階段后，對回收的調(diào)查表進(jìn)行統(tǒng)計分析，初步得出調(diào)查結(jié)論，然后再挑選部分用戶進(jìn)行跟蹤座談，使他們繼續(xù)提供補充意見。其中調(diào)查表與座談相互補充，使結(jié)論更為可靠。類似地，系統(tǒng)監(jiān)控也可以與本原記錄相互結(jié)合，形成更為可靠的綜合評價方式。10.5 軟件人機界面的評價人機交互技術(shù)謝謝選擇本課程 2015-9-15（在“幻燈片放映”模式中時單擊該箭頭）人機交互技術(shù)（第11章 信息可視化）11.1 信息可視化的概念11.2 按任務(wù)分類的數(shù)據(jù)類型11.3 信息可視化的挑戰(zhàn)實驗：課程實驗總結(jié)第11章 信息可視化對于某些任務(wù)而言，視覺

41、表示（諸如地圖或照片）確實比文字描述或口頭報告要容易使用或理解得多。設(shè)計人員正在發(fā)現(xiàn)如何以緊湊的、用戶控制的方式來呈現(xiàn)和操縱大量信息。獲得信息的最佳方式之一，是通過可視化方式，快速抓住要點信息。另外，通過視覺化呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，也揭示了令人驚奇的模式和觀察結(jié)果，這是不可能通過簡單統(tǒng)計就能顯而易見看到的模式和結(jié)論。正如作家、記者和信息設(shè)計師 David McCandless上說道：“通過視覺化，我們把信息變成了一道可用眼睛來探索的風(fēng)景線，一種信息地圖。當(dāng)你在迷失在信息中時，信息地圖非常實用?！钡?1章 信息可視化信息可視化（Information Visualization，見圖11-1）起源于圖形學(xué)、

42、計算機圖形學(xué)、人工智能、科學(xué)可視化以及用戶界面等領(lǐng)域的相互促進(jìn)和發(fā)展，是當(dāng)前計算機科學(xué)的一個重要研究方向，它是利用計算機對抽象信息進(jìn)行直觀地表示，以利于快速檢索信息和增強認(rèn)知能力。11.1 信息可視化的概念圖11-1 深圳受大面積雷電影響。圖為某日18時至31日0時共記錄到9119次閃電信息可視化最早出現(xiàn)在1989年美國計算機學(xué)會組織的重要國際會議“用戶界面軟件與技術(shù)（UIST）”的報告中，重點研究如何把抽象信息交互地、可視地表示出來。作為一個新興并快速發(fā)展的研究領(lǐng)域，信息可視化結(jié)合了科學(xué)可視化、人機交互、數(shù)據(jù)挖掘、圖像技術(shù)、計算機圖形學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等諸多學(xué)科的理論和方法。Card等對信息可視

43、化的定義為：對抽象信息使用計算機支持的、交互的、可視化的表示形式以增強認(rèn)知能力。董士海對信息可視化的定義為：信息可視化是研究人、計算機表示的信息以及它們的相互影響的技術(shù)。11.1 信息可視化的概念隨著計算機技術(shù)、存儲技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，使海量信息得以存在并迅猛增長，信息資源日益豐富，信息種類繁多，紛繁復(fù)雜的信息給人們理解、查詢和獲取知識帶來沉重的負(fù)擔(dān)。信息可視化技術(shù)將為人們發(fā)現(xiàn)規(guī)律、解釋現(xiàn)象、輔助決策提供強有力的工具。自提出以來，信息可視化的研究得到了快速發(fā)展，對一維、二維、三維、多維、層次、網(wǎng)絡(luò)、時序等各類型的信息均有許多可視化方法。國外對信息可視化研究的較多，應(yīng)用廣泛，如統(tǒng)計分類

44、數(shù)據(jù)、商業(yè)信息、數(shù)字圖書館、個人信息、復(fù)雜文檔、實時信息、歷史信息、網(wǎng)絡(luò)信息、社會關(guān)系等。信息可視化自被正式提出以來，受到了國內(nèi)外專家組織的高度重視。國際電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）、美國計算機學(xué)會（ACM）每年都組織重要國際會議發(fā)表信息可視化的研究成果，國際期刊定期發(fā)表信息可視化的研究進(jìn)展。信息可視化被列為計算機圖形學(xué)領(lǐng)域十大尚未解決的關(guān)鍵問題之一。11.1 信息可視化的概念信息可視化系統(tǒng)并不是為了展示用戶的已知的數(shù)據(jù)之間的規(guī)律，而是為了幫助用戶通過認(rèn)知數(shù)據(jù)，有新的發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)所反映的實質(zhì)（見圖11-2，CLARITY成像技術(shù)使科學(xué)家們不需要切片就能夠看穿整個大腦。斯坦福大學(xué)生物工

45、程和精神病學(xué)負(fù)責(zé)人Karl Deisseroth說：“以分子水平和全局范圍觀察整個大腦系統(tǒng)，曾經(jīng)一直都是生物學(xué)領(lǐng)域一個無法實現(xiàn)的重大目標(biāo)”），也就是說，用戶在使用信息可視化系統(tǒng)之前往往是沒有明確的目標(biāo)。信息可視化系統(tǒng)在探索性任務(wù)（例如包含大數(shù)據(jù)量信息）中有突出的表現(xiàn)，它可以幫助用戶從大量的數(shù)據(jù)空間中找到關(guān)注的信息來進(jìn)行詳細(xì)的分析。11.1.1 信息可視化的運用圖11-2 CLARITY成像技術(shù)因此信息可視化主要應(yīng)用于下面幾種情況：1）當(dāng)存在相似的底層結(jié)構(gòu)，相似的信息可以進(jìn)行歸類時。2）當(dāng)用戶處理自己不熟悉的信息化內(nèi)容時。3）當(dāng)用戶對系統(tǒng)的認(rèn)知有限時，并且喜歡用擴展性的認(rèn)知方法時。4）當(dāng)用戶難以

46、了解底層信息時。5）當(dāng)信息更適合感知時。 總之，信息可視化是一個關(guān)于探查收集信息內(nèi)部本質(zhì)的過程，而不是一個了解特殊模型的過程。11.1.1 信息可視化的運用科學(xué)可視化（Scientific Visualization）是科學(xué)之中的一個跨學(xué)科研究與應(yīng)用領(lǐng)域，主要關(guān)注的是三維現(xiàn)象的可視化，如建筑學(xué)、氣象學(xué)、醫(yī)學(xué)或生物學(xué)方面的各種系統(tǒng)。重點在于對體、面以及光源等等的逼真渲染，或許甚至還包括某種動態(tài)（時間）成分。科學(xué)可視化側(cè)重于利用計算機圖形學(xué)來創(chuàng)建視覺圖像，從而幫助人們理解那些采取錯綜復(fù)雜而又往往規(guī)模龐大的數(shù)字呈現(xiàn)形式的科學(xué)概念或結(jié)果。對于科學(xué)可視化來說，三維是必要的，因為典型問題涉及連續(xù)的變量、體

47、積和表面積（內(nèi)/外、左/右和上/下）。然而，對于信息可視化來說，典型問題包含更多的分類變量和股票價格、醫(yī)療記錄或社會關(guān)系之類數(shù)據(jù)中模式、趨勢、聚類、異類和空白的發(fā)現(xiàn)。見圖11-3。11.1.2 可視化對認(rèn)知的幫助圖11-3 醫(yī)療信息可視化人的眼睛是人們感知世界的最主要途徑，因此，信息可視化提供了一種感性的認(rèn)知方式，是提高人們感知能力的重要途徑?？梢暬梢詳U大人們的感知，增加人們對海量信息分析的一序列的想法和分析經(jīng)驗，從而對人們感知和學(xué)習(xí)提供參考或者幫助。通常為了交互式操縱從大得多的數(shù)據(jù)集中可能提取出大量條目（102106），信息可視化提供緊湊的圖形表示和用戶界面。有時稱其為視覺數(shù)據(jù)挖掘，它使用

48、巨大的視覺帶寬和非凡的人類感知系統(tǒng)，使用戶能夠?qū)δＪ健l目分組或單個條目有所發(fā)現(xiàn)、做出決定或提出解釋。它甚至可能允許用戶回答他們不知道他們具有的問題。11.1.2 可視化對認(rèn)知的幫助感知心理學(xué)家、統(tǒng)計學(xué)家和平面設(shè)計師提供關(guān)于呈現(xiàn)靜態(tài)信息的寶貴指南，但動態(tài)顯示的機會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出用戶界面設(shè)計人員當(dāng)前的智慧。人類具有非凡的感知能力，它們在當(dāng)前的大多數(shù)界面設(shè)計中遠(yuǎn)未被充分利用。用戶能夠快速地瀏覽、識別和回憶圖像，能夠察覺大小、顏色、形狀、移動或質(zhì)地的微妙變化。在圖形用戶界面中呈現(xiàn)的核心信息大部分仍舊是文字導(dǎo)向的（雖然已用吸引人的圖標(biāo)和優(yōu)雅的插圖增強），倘若探索更視覺化的方法，吸引人的新機會就會出現(xiàn)。有些用

49、戶抵制視覺方法，偏愛強有力的文本方法，諸如多菜單和多分面元數(shù)據(jù)搜索中的數(shù)字查詢預(yù)覽。他們的選擇可能是恰當(dāng)?shù)?，因為這些文本工具使用緊湊的呈現(xiàn)，這種呈現(xiàn)有豐富的、有意義的信息且令人欣慰地熟悉。成功的信息可視化工具必須不止是“酷”，它們還必須為實際任務(wù)提供可測量的好處。它們必須被構(gòu)建來滿足在各種平臺上工作、使得包括殘疾用戶的所有預(yù)期用戶均能訪問的普遍可用性原則。11.1.2 可視化對認(rèn)知的幫助信息可視化的研究人員和商業(yè)開發(fā)人員也許能通過使用按任務(wù)分類的數(shù)據(jù)類型給大量工具分類和發(fā)現(xiàn)新的機會。正如在搜索時，用戶正在察看有多個屬性的條目集合。按任務(wù)分類的數(shù)據(jù)類型包括7個基本數(shù)據(jù)類型和7個基本任務(wù)。11.2

50、 按任務(wù)分類的數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型是一維、二維、三維或多維的，接著是3種結(jié)構(gòu)化更強的數(shù)據(jù)類型：時態(tài)的、樹的和網(wǎng)絡(luò)的。這種簡化對于描述已被開發(fā)的可視化和表示用戶所遇到的問題類別的特征是有用的。例如，對于時態(tài)數(shù)據(jù)，用戶處理事件和間隔，他們的問題關(guān)心的是之前、之后或之中。對于樹結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，用戶處理內(nèi)部節(jié)點上的標(biāo)簽和葉節(jié)點的值。他們的問題是關(guān)于路徑、級次和子樹的。例如： 1D線性數(shù)據(jù)。線性數(shù)據(jù)類型是一維的，它們包括程序源代碼、文本文檔、字典和按字母順序的名字列表，所有這一切均能按順序方式組織。對程序源代碼來說，1個像素/字符的大量壓縮產(chǎn)生單個顯示器上有數(shù)以萬計源程序代碼行的緊湊顯示。屬性，諸如最近修改

51、日期或作者名，可能被用于顏色編碼。界面設(shè)計問題包括使用什么顏色、大小和布局以及給用戶提供什么概覽、滾動或選擇方法。用戶任務(wù)可能是查找條目的數(shù)量、查看有某些屬性（例如，從先前版本以來被改變的程序行）的條目。11.2.1 七個數(shù)據(jù)類型 2D地圖數(shù)據(jù)。平面數(shù)據(jù)包括地理圖、平面布置圖和報紙版面。集合中的每個條目覆蓋整個區(qū)域的某個部分，每個條目都有任務(wù)域?qū)傩裕ㄖT如名字、所有者和值）和界面域特征（諸如形狀、大小、顏色和不透明度，見圖11-4）。11.2.1 七個數(shù)據(jù)類型圖11-4 可視化技術(shù)呈現(xiàn)的2008美國總統(tǒng)選舉結(jié)果最終結(jié)果為奧巴馬（藍(lán)色）365票比麥凱恩（紅色）173票選舉人票很多系統(tǒng)采用多層方法來

52、處理地圖數(shù)據(jù)，但每層都是二維的。用戶任務(wù)包括查找鄰近條目、包含某些條目的區(qū)域和兩個條目之間的路徑，以及執(zhí)行7個基本任務(wù)。例如地理信息系統(tǒng)，它是一個龐大的研究和商用領(lǐng)域。見圖11-5。11.2.1 七個數(shù)據(jù)類型圖11-5 某時刻QQ同時在線人數(shù) 3D世界數(shù)據(jù)。現(xiàn)實世界的對象，諸如分子、人體和建筑物，具有體積和與其他條目的復(fù)雜關(guān)系。計算機輔助的醫(yī)學(xué)影像、建筑制圖、機械設(shè)計、化學(xué)結(jié)構(gòu)建模和科學(xué)仿真被構(gòu)建來處理這些復(fù)雜的三維關(guān)系。用戶的任務(wù)通常處理連續(xù)變量，諸如溫度或密度。結(jié)果經(jīng)常被表示為體積和表面積，用戶關(guān)注左/右、上/下和內(nèi)/外的關(guān)系。在三維應(yīng)用程序中，當(dāng)觀察對象時，用戶必須處理察看對象時它們的位

53、置和方向，必須處理遮擋與導(dǎo)航的潛在問題。見圖11-6。11.2.1 七個數(shù)據(jù)類型圖11-6 3D世界的信息可視化使用增強的三維技術(shù)的解決方案，諸如概覽、地標(biāo)、遠(yuǎn)距傳物、多視圖和有形用戶界面，正在設(shè)法進(jìn)入研究原型和商業(yè)系統(tǒng)中。成功的例子包括幫助醫(yī)生計劃手術(shù)的聲波圖醫(yī)學(xué)影像和使購房者了解建成的房屋看上去將是什么樣子的建筑的走查或飛越。三維的計算機圖形和計算機輔助設(shè)計工具的例子很多，但三維的信息可視化工作仍是有爭議的。一些虛擬環(huán)境研究人員和商業(yè)圖表制作者已經(jīng)尋求用三維結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)信息，但這些設(shè)計似乎需要更多的導(dǎo)航步驟且使結(jié)果更難以解釋。除了1D線性數(shù)據(jù)、2D地圖數(shù)據(jù)和3D世界數(shù)據(jù)之外，還有多維數(shù)據(jù)、時態(tài)

54、數(shù)據(jù)、樹數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)類型。11.2.1 七個數(shù)據(jù)類型分析信息可視化的第二個框架包含用戶通常執(zhí)行的7個基本任務(wù)。 概覽任務(wù)。用戶能夠獲得整個集合的概覽。概覽策略包括每個數(shù)據(jù)類型的縮小視圖，這種視圖允許用戶查看整個集合，加上鄰接的細(xì)節(jié)視圖。概覽可能包含可移動的視圖域框，用戶用它來控制細(xì)節(jié)視圖的內(nèi)容，允許縮放因子在330之間。重復(fù)有中間視圖的這種策略使用戶能夠達(dá)到更大的縮放因子（見圖8-3）。另一種流行的方法是魚眼策略，其變形放大一個或更多的顯示區(qū)域，但幾何縮放因子必須被限制在5左右，或針對可使用的上下文必須使用不同的表示等級。因為大多數(shù)查詢語言工具都使集合概覽的獲取很困難，所以適當(dāng)概覽策略

55、的規(guī)定是評價此類界面的有用標(biāo)準(zhǔn)。11.2.2 七個基本任務(wù) 縮放任務(wù)。用戶能夠在感興趣的條目上放大。用戶通常對集合的某部分感興趣，他們需要工具使他們能夠控制縮放焦點和縮放因子。平滑的縮放有助于用戶保持他們的位置感和上下文。用戶能夠通過移動縮放條控件或通過調(diào)整視圖域框的大小一次在一個維度上縮放。令人滿意的放大方式，是先指向一個位置，然后發(fā)布一個縮放命令，通常是通過按下鼠標(biāo)按鈕來實現(xiàn)?？s放在針對小顯示器的應(yīng)用程序中特別重要。 過濾任務(wù)。用戶能夠濾掉不感興趣的條目。應(yīng)用于集合中條目的動態(tài)查詢構(gòu)成信息可視化的關(guān)鍵思想之一。當(dāng)用戶控制顯示的內(nèi)容時，他們能夠通過去除不想要的條目而快速集中他們的興趣。通過滑

56、塊或按鈕能快速執(zhí)行顯示更新，允許用戶跨顯示器動態(tài)突出顯示感興趣的條目。11.2.2 七個基本任務(wù) 按需細(xì)化任務(wù)。用戶能夠選擇一個條目或一個組來獲得細(xì)節(jié)。一旦集合被修剪到只有幾十個條目，瀏覽該組或單個條目的細(xì)節(jié)就應(yīng)該是容易的。通常的方法是僅在條目上點擊，然后在單獨或彈出的窗口中查看細(xì)節(jié)。按需細(xì)化窗口可能包含到更多信息的鏈接。11.2.2 七個基本任務(wù) 關(guān)聯(lián)任務(wù)。用戶能夠關(guān)聯(lián)集合內(nèi)的條目或組。與文本顯示相比，視覺顯示的吸引力在于它們利用人類處理視覺信息的非凡感知能力。在視覺顯示之內(nèi)，有機會按接近性、包容性、連線或顏色編碼來顯示關(guān)系。突出顯示技術(shù)能夠被用于引起對有數(shù)千條目的域中某些條目的注意。指向視覺顯示能夠允許快速選擇，且反饋是明顯的。當(dāng)用戶在視覺顯示上執(zhí)行動作時，眼、手、腦似乎流暢、快速地工作。然而，設(shè)計用于確定哪個關(guān)系是顯而易見的這樣的用戶界面動作仍是一個挑戰(zhàn)。用戶也許還想把多種可視化技術(shù)結(jié)合在一起，這些技術(shù)是緊耦合的，以至于一個視圖中的動作會觸發(fā)其他所有耦合視圖中的立即改變。工具正在被開發(fā)以允許用戶確定他們需要什么可視化