基于眼动测试的三维设计软件界面优化研究.pdf
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1、Design 设计设计,2023,8(2),313-324 Published Online June 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/design https:/doi.org/10.12677/design.2023.82044 文章引用文章引用:余子文,李锋.基于眼动测试的三维设计软件界面优化研究J.设计,2023,8(2):313-324.DOI:10.12677/design.2023.82044 基于眼动测试的三维设计软件界面优化研究基于眼动测试的三维设计软件界面优化研究 余子文,李余子文,李 锋锋 浙江理工大学艺术与设计学院
2、,浙江 杭州 收稿日期:2023年3月13日;录用日期:2023年6月9日;发布日期:2023年6月16日 摘摘 要要 目的:为了评估三维设计软件主操作界面的目的:为了评估三维设计软件主操作界面的A/B方案,并产出优化方案。方法:基于认知负荷理论,针方案,并产出优化方案。方法:基于认知负荷理论,针对参与研发的三维设计软件主操作界面的对参与研发的三维设计软件主操作界面的A/B不同方案,运用眼动追踪技术进行数据监测与分析,并结不同方案,运用眼动追踪技术进行数据监测与分析,并结合问卷调研方法设计出优化方案。结果:将优化方案进行眼动数据收集,结果显示优化后的方案在界面合问卷调研方法设计出优化方案。结果
3、:将优化方案进行眼动数据收集,结果显示优化后的方案在界面布局、界面设计、交互设计、使用效率和整体满意度几个方面均有明显提升,以此确定软件主操作界面布局、界面设计、交互设计、使用效率和整体满意度几个方面均有明显提升,以此确定软件主操作界面的最终方案。结论:运用眼动测试的方法评估和分析界面设计,能够有效优化界面的操作效率和体验。的最终方案。结论:运用眼动测试的方法评估和分析界面设计,能够有效优化界面的操作效率和体验。关键词关键词 眼动测试,眼动追踪技术,认知负荷,三维设计软件,界面优化眼动测试,眼动追踪技术,认知负荷,三维设计软件,界面优化 Optimization of 3D Software
4、Interface Design Based on Eye Tracking Testing Ziwen Yu,Feng Li School of Art&Design,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou Zhejiang Received:Mar.13th,2023;accepted:Jun.9th,2023;published:Jun.16th,2023 Abstract Objective:To evaluate the A/B options for the main operating interface of the 3D design so
5、ftware and to produce optimized solutions.Method:Based on the cognitive load theory,we use eye tracking technology to monitor and analyze the data for different A/B solutions of the main operating in-terface of the 3D design software,and combine with questionnaire research methods to design an optim
6、ized solution.Results:The optimized solution was subjected to eye-tracking data collection,and the results showed that the optimized solution had significantly improved in several aspects,including interface layout,interface design,interaction design,usage efficiency and overall satis-faction,so as
7、to determine the final solution for the main operating interface of the software.Con-余子文,李锋 DOI:10.12677/design.2023.82044 314 设计 clusion:Using eye tracking testing methods to evaluate and analyze interface design,we can effec-tively optimize the operational efficiency and experience of the interfac
8、e.Keywords Eye Tracking Testing,Eye Tracking Technology,Cognitive Load,3D Design Software,Interface Optimization Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/
9、1.研究现状和研究背景研究现状和研究背景 1.1.研究现状研究现状 根据中华人民共和国工业和信息化部发布的2022 年软件和信息技术服务业统计公报,2022 年,软件产品收入 26,583 亿元,同比增长 9.9%,增速较上年同期回落 2.4 个百分点,占全行业收入比重为24.6%。其中,工业软件产品实现收入 2407 亿元,同比增长 14.3%,高出全行业整体水平 3.1 个百分点。在工业软件当中,三维设计软件作为一种新兴的计算机辅助设计手段,不仅在提高工程设计的效率和水平上发挥着积极作用1,而且还在在线汽车房产销售、三维动画、电商、自媒体、游戏等新兴行业被广泛应用。房天下 CEO 刘坚在国
10、际品牌观察对其的专访中表示,“VR 看房在疫情期间成为了购房者和租房者的主要途径,使用 VR 看房用户能够对房子的空间和动线了解更清楚,看房体验得到显著提升”2。三维动画行业对于三维设计软件的研究也不断加深。栗世尧等对 CINEMA 4D 软件、3D Max 软件和Blender 软件在工业仿真动画中的应用进行了说明,详细论述了这些三维设计软件在工业三维动画制作中的优点和作用3。周寰、滕芳论述了将 Cinema 4D 三维软件引入电商设计中的众多优势,认为将“Cinema 4D 引入电商广告设计中,节约了大量的成本,提高了广告制作的效率”并且“使电商设计师能够更加专注于广告本身的艺术化表达”,
11、从而“更能创作出更加具有空间感、带入感的广告作品”4。近年来自媒体行业与 UGC 产品的兴起,也使得三维设计软件从专业的领域普及到普通用户层面,越来越多个人使用者接触到三维设计软件利用其进行创作,所以市场上对于三维设计软件的需求也日益旺盛。1.2.研究背景研究背景 目前,国内使用三维设计软件辅助生产设计时遇到的普遍性问题主要有以下几个:1)目前市面上常用的三维设计软件均是由国外工作室开发,获取正版授权的费用较高,且由于软件汉化不彻底的问题,对于国内使用者来说仍然不方便;2)而且三维设计软件对电脑配置要求较高,尤其是渲染时效率与精度不兼容问题;3)三维设计软件操作复杂,使用繁琐,需要使用者投入大
12、量的学习和理解成本才能熟练运用。这也是三维设计软件无法真正在大众中普及和限制其自身发展的主要原因1。笔者参与 A 公司的“基于 WebGL 的图形引擎”项目正是基于以上背景和问题、以功能强大且操作简单易上手为目标进行开发设计的一款三维设计软件。WebGL 技术解决了三维设计软件对配置要求较高(WebGL 利用底层的图形硬件加速功能进行图形渲染,促使 Web 开发人员借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示三维场景和模型,同时还能创建复杂的导航和数据视觉化)5、安装使用困难的痛点,只需要一个链接便可以在任何浏览器上进行三维设计;而在进行软件的体验设计时,重视界面设计的合理性、Open AccessO
13、pen Access余子文,李锋 DOI:10.12677/design.2023.82044 315 设计 简洁性和易操作性,运用科学的分析评估方法设计出适合普通用户的方案,解决了三维设计软件上手难、学习成本高的最大痛点。本文通过选取软件开发过程当中保留的操作主界面的 A/B 两个方案,利用眼动追踪技术对使用其的被试进行眼动数据监控,分析数据后对 A、B 两个方案进行评估和分析,从界面布局、界面设计、交互设计、使用效率和整体满意度几个方面综合分析与评估 A、B 两个方案的优缺点,以此确定软件的主操作界面的设计方案。2.研究方法概述研究方法概述 认知负荷理论认为,每完成一项任务都需要运用心理资
14、源,但是人的心理资源的总量是有限的。只要同时进行的两项或多项任务所需要的资源之和不超过人的心理资源的总量,那么,同时操作这两项任务就是可能的;反之则完成困难甚至无法完成6。在人机交互界面当中,界面的复杂度越高,用户处理信息时消耗的认知资源就越多7,如果加工信息所需要的认知资源超过了人本身所具有的认知资源的总量,就会造成认知超负荷(cognitive overload),从而影响操作的效果和效率8。复杂的界面信息和操作会增加用户对于信息的处理时间,反映在眼动数据指标上就是注视点数和注视时长会增加7。因此眼动数据能够直观地展示软件的视觉设计、交互设计、流程设计等是否合理,甚至根据数据反馈反过来指导
15、并改进设计。眼动追踪是指度量凝视点或者测量眼球运动的过程,它通过眼动追踪监视器记录每只眼睛的运动和在可视点上最活跃的区域。利用眼动跟踪仪器,可将用户对不同界面的使用参数(注视时间、注视频率、视觉轨迹、细节比较)进行测量和统计,通过量化的数据来测试界面的优劣发现界面中的问题。因此视觉认知(眼动跟踪)生理评估方法是非常有效的界面优劣评判方法9。近年来,眼动追踪技术作为一种有效的人因分析手段已被广泛应用于电子商务、广告、游戏、医学等行业。2008 年,Harald Weinreuch等10针对企业网站或搜索引擎进行可用性测试,帮助网站在用户登录时就准确提供个性化的搜索界面,以此使流量投放更加精准。2
16、014 年,Sohye Lim 11采用眼动追踪方法研究了游戏玩家在游戏过程中对游戏 GUI 元素的视觉注意的性质,以检查它们对游戏玩家视觉注意力的影响,从而提高玩家在游戏界面的操作效率11。2018 年,Jiang Mingyin、Liu Shenglin 等通过客观测量、问卷调查和眼动追踪仪器收集数据(任务完成时间、瞳孔直径、瞳孔直径变化的平均斜率和主观评价),评估了重症监护呼吸机用户界面的人体工程学因素,为呼吸机的人体工程学改进提供了有价值的证据,并认为眼动追踪可以成为评估用户界面人体工程学的有前途的工具12。2020 年,Melissa Emanuele 等人13利用眼动追踪技术对机场
17、航班信息显示系统(FIDS)的界面元素进行分析并优化了航班信息显示方式,有效提高了乘客的信息搜索效率。本研究将眼动研究方法引入到软件界面的可用性评估中,与问卷调查,用户访谈等方法相结合,对三维设计软件的操作主界面进行研究。通过设定相同的任务,将被试分成两组,分析两组被试在操作 A或 B 方案时的体验差异。通过对热点图、眼动轨迹图、注视点数量、注视时长等眼动数据进行分析,结合问卷及访谈结果,洞察用户使用感受,进而更好地对评价设计的可用性,设计出更好的方案。3.研究过程研究过程 3.1.眼动指标选取眼动指标选取 3.1.1.注视点数量注视点数量14 注视点数量指用户在实验中注视点数之和,注视点数量
18、与用户的搜索效率呈负相关,注视点数量的数量越多表示用户的搜索效率越低,界面布局越不合理。余子文,李锋 DOI:10.12677/design.2023.82044 316 设计 3.1.2.总注视时长总注视时长 总注视时长由所有注视点注视时间相加得到,反映被试完成任务所花费的总时间,时长越长,用户完成任务的效率越低15。3.1.3.眼跳次数眼跳次数 眼跳也被称为扫视,眼跳次数也就是在实验中扫视的次数,眼跳次数与用户的搜索量呈正相关,眼跳次数越多表示用户的搜索量越大,界面设计问题越大。3.1.4.平均眼跳幅度平均眼跳幅度 平均眼跳幅度即扫视的幅度,平均眼跳幅度越大,表明用户可以直接寻找到实验任务
19、目标,界面设计合理;如果界面提供的线索不足或者线索具有误导性导致用户不能及时找到实验任务目标则眼跳幅度较小。本研究将平均眼跳幅度所表示的这种特性简称为“引导性”,平均眼跳幅度越大,界面的引导性越强,反之则越弱。3.1.5.兴趣区兴趣区(AOI)注视率注视率 兴趣区注视率表示兴趣区内的注视点数量占整个界面的注视点数量的比例,兴趣区注视率可以体现出兴趣区对被试的吸引力16;热力图是一种经过特殊处理的图片形式,是基于绝对注视时间长度创建的空间分布图,能够同时展示所有被试的视觉关注区域17。3.2.眼动实验设计眼动实验设计 3.2.1.被试被试 本次眼动实验人员共有 32 位大学生参与,其中均为本科或
20、研究生学历,年龄分布在 2027 岁,男生18 人,女生 14 人,视力正常,满足设备要求标准。由于三维设计软件是具有一定专业性的工具软件,为了保证实验能够准确收集被试对于界面操作的眼动数据,需排除:1.被试无三维设计软件操作经验导致实验过程理解任务困难甚至无法完成任务;2.被试对于三维设计软件的基础认知水平参差过大导致体验效果不客观两种情况。因此,被试在开始实验前需填写“对三维设计软件的认知问卷”。通过对认知问卷的综合统计,选定问卷得分在 6090 分区间的被试为“具有一定三维软件认知基础的”且“对三维设计软件认知水平相近”的合格实验对象,最后从32 名被试中筛选出了 28 名最为最终实验对
21、象。其中男生 17 名,女生 11 名,且专业均与设计相关、均对三维设计软件有 1 年以上的接触时长。3.2.2.实验设备实验设备 设备采用 Tobii Pro Glasses 2 穿戴式眼动仪的 Live View Package 50 版本,设备采样率为 50 Hz,通过Tobii 官方软件 Tobii Pro Glasses Controller(x64)进行数据采集,再将数据导入 Tobii Pro Lab(x64)软件进行分析与导出。3.2.3.实验材料实验材料 材料是选取研发软件的主操作界面 A/B 两个方案,A/B 方案所包含的功能完全相同,但是在界面设计和交互设计上有所差异。因
22、此需要分析研究 A/B 方案的眼动数据,得出该软件主界面的优化意见并形成优化方案。由于提供的 A/B 版本(表 1、表 2)是实验用 demo(使用 Figma 绘制的可交互平面原型),并不是实际项目研发的软件,所以只还原了实验用的若干个功能,其余非实验相关功能并未在此实验 A/B 方案当中,即点击无反应的按钮即不属于本次实验相关功能。余子文,李锋 DOI:10.12677/design.2023.82044 317 设计 Table 1.The interface status of each task in Plan A 表表 1.A 方案各任务界面状态 默认状态 任务一:创建星形 任务二
23、:创建长方体 任务三:创建圆台 任务四:隐藏圆环 任务五:隐藏长方体 Table 2.The interface status of each task in Plan B 表表 2.B 方案各任务界面状态 默认状态 任务一:创建星形 任务二:创建长方体 任务三:创建圆台 任务四:隐藏圆环 任务五:隐藏长方体 3.3.实验步骤实验步骤 3.3.1.实验预备阶段实验预备阶段 a)因为本实验需要将实验组和对照组的数据进行对比,为了数据的客观性,应该尽量保证两组被试对于三维设计软件认知基础(理解程度、操作水平等)相近似。实验前被试会填写对三维设计软件的认知评价问卷,选取认知分数相近似的(认知问卷分数
24、在 6090 分)被试进行实验。(排除对三维设计软件过于不熟悉导致操作效率低下和过于熟练操作效率过高的情况)b)主试将会在实验开始前向被试介绍实验用材料,并简单介绍实验的任务,要求被试了解并阅读任务后确定开始方可开始进行任务。c)将挑选过的被试通过抽签方式分成两组,一组使用 A 方案进行实验,另一组使用 B 方案进行实验。d)任务开始前需要配合被试调试好设备,并检查实验材料是否有误。3.3.2.实验进行阶段实验进行阶段 a)被试根据抽签结果对 A 或 B 方案进行操作,完成操作任务;被试需要按照任务流程依次完成,需余子文,李锋 DOI:10.12677/design.2023.82044 31
25、8 设计 前一个任务完成再进行下一个任务(demo 设计为单线程操作,被试未完成上一个任务,下一个任务无法进行,点击无反应);b)任务过程中,被试需要依靠自己的经验和尝试来完成任务,可以思考和停顿,但是必须独立完成任务;c)眼动仪将记录任务过程中被试的眼动数据;d)任务结束后,被试需要填写问卷,针对刚刚对 A 或 B 方案的操作如实填写评价,主试收集并记录问卷数据。3.3.3.实验结束实验结束 所有被试都完成规定任务和量表评测,实验结束。3.4.实验任务实验任务 本次试验共有五个小任务(见表 3),被试根据任务提示操作界面依次完成。其中任务一、二、三属于创建类任务,需要被试找到创建功能区并找到
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- 基于 测试 三维设计 软件 界面 优化 研究
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