通用平臺軟件在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中的視覺優(yōu)化研究

劉繼

摘 要： 以CAD軟件為例研究了基于計算機操作系統(tǒng)上的工業(yè)設(shè)計通用平臺軟件。該軟件是用來解決在工業(yè)設(shè)計中遇到的各種問題的一種軟件程序。在此結(jié)合人性化設(shè)計理論以及美學(xué)知識對CAD軟件界面設(shè)計中的人性化技術(shù)以及藝術(shù)性元素進行剖析，使人們了解到軟件界面的可視化設(shè)計布局需要滿足美學(xué)設(shè)計，還需要滿足客戶的人性化設(shè)計。進而提出工業(yè)設(shè)計的通用軟件可視化界面需要從單一的視覺化向視覺、聽覺、觸覺等多元素融合的表現(xiàn)及交互性方向逐步發(fā)展的構(gòu)思。

關(guān)鍵詞： 通用平臺軟件； 工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計； 視覺優(yōu)化研究； 可視化界面

中圖分類號： TN911?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）05?0131?04

0 引 言

我國在20世紀60年代開始對計算機圖形設(shè)備以及輔助圖形設(shè)計方面進行研究。隨著計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及計算機在工業(yè)設(shè)計技術(shù)方面的應(yīng)用，先后出現(xiàn)CAD，CAM，UG，Pro/E等可以進行工業(yè)設(shè)計的通用平臺軟件。本文通過設(shè)計的眼光來看待工業(yè)設(shè)計類通用平臺軟件的可視化操作界面，而且運用美學(xué)的規(guī)律以及人機工程學(xué)理論進行視覺化研究，從而滿足不同使用者的各種需求。本文的理論基礎(chǔ)主要有三個：第一，著名哲學(xué)家黑格爾說過，美學(xué)是藝術(shù)哲學(xué)，是美的藝術(shù)哲學(xué)；由于美學(xué)是一門邊緣的學(xué)科，他可以與許多學(xué)科有或多或少的聯(lián)系，本文會利用美學(xué)的規(guī)律進行工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的視覺優(yōu)化研究；第二，色彩搭配原理與技巧；第三，人機工程學(xué)的基本知識，人機工程學(xué)的研究是以人的心理以及生理因素作為參考的，以行為、認知、意識以及情感等各方面為研究依據(jù)。這樣在利用通用平臺軟件進行工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計時，視覺優(yōu)化會做得更好。

1 通用平臺軟件在工業(yè)設(shè)計中可視化界面設(shè)計

1.1 軟件可視化界面的基本概念以及可視化設(shè)計原則

1.1.1 可視化界面的基本概念

可視化是在圖形學(xué)知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合圖像處理技術(shù)對字符數(shù)據(jù)進行分析，最終轉(zhuǎn)化成圖形元素顯示在計算機屏幕上。本文中用戶界面設(shè)計時綜合考慮到人的思維邏輯、操作規(guī)律以及人機交互方式，界面的美觀性對軟件界面進行的整體設(shè)計。

1.1.2 直觀易接受的圖形界面設(shè)計原則

在人機交互的過程中，界面是用來接收和傳遞人機交互信息的媒介。界面設(shè)計實質(zhì)上包含了許多的學(xué)科知識，其中需要注意的圖形界面設(shè)計原則有：從始至終要注意人才是界面產(chǎn)品的控制者，要盡可能得減少界面信息給用戶帶來的記憶負擔(dān)，使界面元素保持一致。

1.2 CAD用戶界面中圖形技術(shù)及可視化設(shè)計

1.2.1 以幾何造型為主的CAD造型技術(shù)

現(xiàn)代CAD系統(tǒng)主要是由幾何造型數(shù)據(jù)庫與用戶界面等關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成。大家所處的現(xiàn)實世界就是由許多種類型的三維幾何形狀所構(gòu)成的系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)可以通過對這些幾何形狀進行描述的方式來構(gòu)建立體的幾何模型。在CAD系統(tǒng)中所有的產(chǎn)品模型都會利用這種方式進行描述，這也是CAD造型技術(shù)的核心組成部分。

1.2.2 相似、靈活、直觀才是用戶界面設(shè)計的準(zhǔn)則

對于一個CAD系統(tǒng)來說，最終的使用者是用戶，要想設(shè)計出一個友好的用戶界面，就必須遵循它特定的設(shè)計準(zhǔn)則。這些特定的準(zhǔn)則包括相似性、靈活性以及直觀性。

相似性準(zhǔn)則是指處理相同類型的問題時必須以相似的方法進行解答，同時在與同類軟件進行比較時，在對用戶的輸入/輸出做出響應(yīng)時，也具有相似性。

靈活性準(zhǔn)則指的是在設(shè)計界面的過程中，需要考慮到不同用戶的不同需求，并且要考慮到用戶的不同需求，以及如何快速靈活解決系統(tǒng)自身問題或者故障給用戶帶來的影響。

直觀性準(zhǔn)則主要是考慮符合用戶視覺觀察方式的角度去考慮，怎么對用戶界面進行設(shè)計。直觀的用戶界面應(yīng)該讓用戶對交互的信息是一目了然的?？傊信c用戶有關(guān)的交互信息都要以直觀的方式在界面中進行清楚的表達。

2 軟件界面設(shè)計中的藝術(shù)化

2.1 藝術(shù)化的軟件界面設(shè)計必須遵循美學(xué)規(guī)律

一個軟件界面的好壞是看第一印象能否給人帶來美觀的印象，而一個美觀的軟件界面設(shè)計一定要遵循美學(xué)規(guī)律，界面需要給人以舒適協(xié)調(diào)的感覺，在有效的范圍內(nèi)最大限度地吸引用戶的注意力。

本人所理解的設(shè)計中的美學(xué)包括：功能美，形式美，社會美以及藝術(shù)美。其中功能美是基于作品的整體結(jié)構(gòu)及其制造材料所體現(xiàn)出來的美，這種美與作品本身將要實現(xiàn)的功能是不可分割的。形式美是基于材料本身所具有的自然屬性而展現(xiàn)出來的美。社會美以及藝術(shù)美則是從前兩種美中延伸出來的。

2.2 色彩的合理運用可以讓軟件界面設(shè)計更具有藝術(shù)性

2.2.1 軟件界面設(shè)計的色彩設(shè)計

由于軟件界面是用戶與軟件進行交互的橋梁，因此界面的好壞就決定了用戶對軟件產(chǎn)品的第一印象。然而在人機交互界面設(shè)計中，色彩比形狀更加具有吸引力。相同的軟件界面搭配不同的色彩，效果是截然不同的，因此設(shè)計出良好的人機界面是軟件界面設(shè)計的關(guān)鍵所在。在軟件產(chǎn)品中，都會涉及到自定義界面這一個設(shè)定方式，因此在這個設(shè)計中，色彩搭配就顯得非常重要。比如藍色的背景色搭配紅色字體或者是紅色的底色就會給人非常不舒服的感覺。所以在軟件界面設(shè)計中，色彩搭配要合理的運用色彩元素來協(xié)調(diào)與其他要素之間的關(guān)系。當(dāng)前色彩在軟件界面設(shè)計中的應(yīng)用是非常廣泛的，許多的設(shè)計者也加強了在這一方面的研究。

2.2.2 對比統(tǒng)一的藝術(shù)處理手法能讓界面色彩更加和諧化

軟件界面中所應(yīng)用的字體也會影響到整個界面的設(shè)計風(fēng)格，使用的字體大小顏色必須與界面的視覺風(fēng)格達成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。色彩搭配協(xié)調(diào)的軟件界面可以讓用戶工作更加舒適，所以在設(shè)計軟件界面的時候，要考慮使用什么顏色可以讓用戶長時間工作也不會感到累。舉幾個常見的顏色來說明不同顏色的作用與用法。藍色：給人平靜而且舒適的感覺，常常用于基礎(chǔ)界面以及底色；紅色：熱烈而且刺眼，會讓人產(chǎn)生焦慮的心情，一般用于警告的狀態(tài)；明色，給人干凈又明亮的感覺，通常用于信息的提示等。

軟件界面的色彩搭配需要遵循特定設(shè)計原則：人們在觀察屏幕信息時是很難同時對多種色彩進行分辨的。所以一個屏幕上最多不要出現(xiàn)7種顏色。對于重要的信息可以使用醒目的顏色。在一個系統(tǒng)中，各種顏色的搭配需要保持一致。例如對于錯誤信息的提示如果是用紅色表示，那么前后的錯誤提示信息都要用紅色。綜上所述，在軟件界面的設(shè)計中只有合理地對色彩進行搭配才能設(shè)計出更具有藝術(shù)性的界面。

2.3 CAD軟件界面設(shè)計中可視化信息藝術(shù)化人性化的碰撞

CAD軟件界面設(shè)計中可視化信息藝術(shù)化人性化的碰撞可以從三個方面進行研究：

（1） CAD軟件界面中的可視化信息，界面中的可視化信息包括色彩、文字以及圖標(biāo)等。進行工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計用到的CAD軟件界面基本信息有繪圖區(qū)信息、繪圖工具圖標(biāo)信息、提示信息、標(biāo)準(zhǔn)工具圖標(biāo)信息、對象特征工具信息、命令以及修改工具圖標(biāo)信息，如圖1所示。

圖1 CAD軟件界面中的可視化信息

（2） CAD軟件界面中可視化信息的配色原則，對于一個軟件界面的色彩來說，追求的目標(biāo)是需要既美觀又漂亮。為了達到這一目標(biāo)，需要遵守一定的設(shè)計原則，尤其是以下4條：軟件界面應(yīng)用的顏色種類要適中；配色方案需要符合人們的心理特點；配色方案要有獨特性并易于識別與記憶；界面配色要具備統(tǒng)一性。以上的配色方案在CAD界面中有著明確的體現(xiàn)，如圖2所示。從圖中可以看出，CAD軟件界面一直是經(jīng)典的單色工作界面，并且可以根據(jù)用戶的喜好自行進行工作界面的顏色設(shè)置。而且配色方案中顏色的飽和度以及明度都是可以進行設(shè)置的。使用過程中用于標(biāo)注以及分層的多色線條也是在界面設(shè)計中對色彩運用規(guī)律與原則的體現(xiàn)。

圖2 CAD軟件界面中可視化信息的配色原則

（3） CAD軟件界面可視化信息的處理要兼顧人性化，要想使界面可視化人性化一些，也需要遵守一定的原則：簡潔原則，界面在進行設(shè)計時盡量在保證信息完整性時減少不必要的視覺元素；平衡原則，進行軟件界面設(shè)計要充分考慮視覺信息的平衡，一定不能使用過分擁擠的局部信息進行顯示，不然會產(chǎn)生視覺疲勞；對比原則，進行界面設(shè)計時，視圖區(qū)的大小，文字粗細等都可以對界面視覺效果產(chǎn)生非常大的影響。

3 軟件界面設(shè)計中的人性化

3.1 重視用戶需求才是人性化設(shè)計的關(guān)鍵

（1） 人性化設(shè)計中的用戶需求。簡單的理解用戶需求就是當(dāng)用戶在完成一項任務(wù)的過程中必須要用的工具或者材料等能夠影響到用戶是否能達成目標(biāo)。在軟件開發(fā)初期，用戶的需求是模糊的，片面不合理的，所以對用戶需求進行分析時，要明確掌握哪些對軟件開發(fā)是真正符合用戶需求的。簡單來講，用戶需求可以概括成四點：可執(zhí)行性、易用性、安全性和系統(tǒng)自恢復(fù)性。

（2） 重視用戶需求才能設(shè)計出人性化的產(chǎn)品，在軟件設(shè)計中，以用戶為中心的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計包括用戶和任務(wù)兩個層面。自從以用戶為中心的設(shè)計理念應(yīng)用在軟件界面設(shè)計中，軟件的設(shè)計點由以前的注重技術(shù)轉(zhuǎn)變成注重用戶需求的人性化設(shè)計方面。軟件界面的最終使用者是用戶，因此在設(shè)計中需要選擇更加符合用戶需求的人機界面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，一個優(yōu)秀的界面，用戶是不需要進行培訓(xùn)或者查看用戶手冊的。這種界面需要遵守兩個原則：保證用戶界面的直觀易用性以及保證界面的顯示與交互信息簡單易懂。只有做到這兩點，用戶才可以在不需要求助的情況下輕松地完成設(shè)計任務(wù)。

3.2 急需引入智能化設(shè)計方法的軟件界面人機交互功能

人機交互的定義是指為了完成一個特定的交互任務(wù)，人與計算機進行信息交換時所使用的某種媒介或者語言。而要想去研究軟件的人機交互界面，就需要從人機交互的接口開始。人機交互的菜單通常包括固定的工具欄、下拉式、鏈接式以及彈出式等。工具欄是一個可以直接表示圖標(biāo)功能的接口，這種接口易于被用戶識別以及理解。界面交互性是軟件界面設(shè)計發(fā)展至今已經(jīng)形成許多中與用戶需求相符合的一種功能和設(shè)計方法?，F(xiàn)在所說的交互性不是指人機交互的概念，而是指軟件的界面可以按照用戶自身的愛好來進行優(yōu)化與調(diào)整。

3.3 以適應(yīng)用戶操作為核心的人性化軟件界面設(shè)計

要實現(xiàn)以適應(yīng)用戶操作為核心的人性化軟件界面設(shè)計就需要設(shè)計出人性化的軟件界面來滿足用戶的需求。在進行人性化軟件界面設(shè)計時需要把握好人性化設(shè)計的核心，這樣才能夠設(shè)計出滿足人性需求的產(chǎn)品。在這里，把用戶的需求劃分為基本要求以及潛在要求。在進行人性化界面藝術(shù)設(shè)計過程中需要注意以下幾個方面：

（1） 層次要分明。軟件的界面是用來傳遞信息的，所以一個好的界面一定是層次非常清晰的，界面要做到重點突出，減少界面上多余的視覺元素，就算是必須使用時也要保證畫面不能夠喧賓奪主。

（2） 功能要齊全。一個軟件在進行操作之前是可以設(shè)置一些向?qū)Чδ茏層脩暨M行一些必要的設(shè)置，從而使用戶對軟件界面有一個簡單的了解，便于用戶更有針對性的運用軟件的功能。

（3） 進行合理布局。界面進行合理的布局是為了把最重要的信息顯示在最突出的地方，而把一些不重要，用得非常少的信息放到一個不顯眼的地方，這樣可以對重點信息進行突出化顯示。

（4） 主色調(diào)的合理搭配。軟件界面的主色調(diào)直接反映了界面的風(fēng)格以及軟件的特色，而軟件界面的主次因素區(qū)分則是需要靠亮度對比度來進行調(diào)整完成的。

4 視、聽、觸在工業(yè)設(shè)計類通用平臺軟件界面延

伸設(shè)計中的作用

在現(xiàn)如今這個互聯(lián)網(wǎng)如此火爆以及技術(shù)迅速發(fā)展的時代，視、聽、觸控制技術(shù)在各個科技領(lǐng)域應(yīng)用是非常廣泛的，一個合格的人性化界面設(shè)計必然會包含視、聽、觸這些元素。

4.1 人機交互界面設(shè)計中視、聽、觸元素的多感官體驗

（1） 多感官人機交互界面指的是將人體的視、聽、觸等感覺器官與人機交互界面相結(jié)合起來，然后再使用手勢輸入、語音識別以及視線跟蹤等交互技術(shù)來傳遞信息。這樣就允許用戶特有的感知以及交流方式與計算機系統(tǒng)進行一個更加復(fù)雜的信息交流，使用戶體驗達到更佳。但是這些交互方式最終都是以人為前提來完成的。在現(xiàn)如今數(shù)組技術(shù)如此發(fā)達的今天，要求進行人機交互信息的方式簡單并且易于識別，此時，以視覺符號化為主的形式語言是最佳的選擇。當(dāng)前以視覺藝術(shù)為主的設(shè)計模式受到了很多更佳先進多媒體技術(shù)以及虛擬技術(shù)的沖擊，因此多感官技術(shù)也在向著多維化、動態(tài)話以及綜合化的方向發(fā)展。

（2） 人機交互界面設(shè)計的總原則是簡潔易用。簡潔易用的具體原則如下：簡潔性與美觀性并存、統(tǒng)一性與多樣性并存、易用性與交互性并存以及靜態(tài)與動態(tài)并存。

4.2 軟件界面設(shè)計的局限性和實用性

（1） 局限性。通常用戶在不同的時期需求是不同的，為了使設(shè)計出的軟件用戶界面滿足更高的可用性需求，去全面地了解用戶需求顯得非常有必要。但是再怎么好的人機交互界面也有它的局限性，這也和軟件設(shè)計對設(shè)計的概念以及計算機軟硬件的局限性有關(guān)。比如計算機的鼠標(biāo)與鍵盤都可以作為軟件系統(tǒng)的硬件接口，并且它們也是最為傳統(tǒng)的信息交互接口，但是這些硬件接口也可能給軟件界面的設(shè)計帶來一些局限性。因為這些物理接口也受到硬件技術(shù)的制約。

（2） 軟件界面設(shè)計的實用性?，F(xiàn)階段可視化界面交互方式有兩種：以人的動作為界面交互的主體交互方式以及以觸摸與觸感作為界面主體的交互方式。本文的重點是研究通過平臺軟件在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中使用者的區(qū)別以及需要如何去滿足他們的各種各樣的需求。可以分成兩大類：一類是經(jīng)過了專業(yè)培訓(xùn)的熟悉軟件基礎(chǔ)知識的技術(shù)形人群；另一類是從來沒有經(jīng)過相關(guān)培訓(xùn)，第一次接觸工業(yè)設(shè)計類軟件的普通人群。由于使用這些軟件的人大部分都是從事相關(guān)行業(yè)的人員，他們對這個行業(yè)的專業(yè)術(shù)語以及專業(yè)知識非常了解，因此在軟件界面中涉及到專業(yè)類的術(shù)語都是可以輕松實現(xiàn)的。困難的地方在于這些人群的工作經(jīng)驗以及工作習(xí)慣各自不同，這就需要在設(shè)計軟件時加入一些常用并且實用的工具，充分考慮軟件界面產(chǎn)品的宜人性。

4.3 工業(yè)設(shè)計類通用平臺軟件界面設(shè)計中視、聽、觸多元素融合的新思路

人機交互領(lǐng)域現(xiàn)有的視、聽、觸覺的成果主要有三種：

（1） 語音識別與自然語言處理技術(shù)，在人機交互領(lǐng)域有一項專門針對人類自然語言的先進處理技術(shù)，也就是通常所說的語音識別與自然語言處理技術(shù)，比如當(dāng)前的文字可以通過語音輸入等。

（2） 決策可視化應(yīng)用技術(shù)，這項技術(shù)的出現(xiàn)使得人機交互變得更加的方便快捷，其應(yīng)用的最主要的技術(shù)就是圖形的應(yīng)用。

（3） 觸摸屏技術(shù)，隨著2007年蘋果公司推出的iPhone智能手機后，觸摸屏技術(shù)越來越發(fā)達，當(dāng)前觸摸屏手機占的手機市場份額是非常大的。

軟件界面設(shè)計由視覺向視聽觸多元融合方向設(shè)計的構(gòu)想。隨著科學(xué)技術(shù)尤其是計算機技術(shù)的發(fā)展，在不久的將來，在使用這些工業(yè)類設(shè)計軟件進行設(shè)計時，只需要對著計算機軟件的界面說出需要創(chuàng)建物體的名稱數(shù)值，計算機就可以自動按照指令進行設(shè)計，或者用戶可以在一定的虛擬環(huán)境中通過可視化軟件界面。

5 結(jié) 論

本文研究通用平臺軟件在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中的視覺優(yōu)化，而且是以通用平臺軟件CAD的用戶界面為研究對象。研究指出，隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機的軟件朝著更智能、更安全、讀取以及響應(yīng)速度更快的方向發(fā)展。本文中提到的知識點以及觀點涉及的學(xué)科知識很多，有一些研究需要進一步的完善與發(fā)展，因此，不可避免地存在一些不完備的地方，這也是以后研究的重點。

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