圖標(biāo)的認(rèn)知屬性分析及定量研究

宮勇 霍發(fā)仁 沈法

摘要：為了考察認(rèn)知屬性對圖標(biāo)理解的影響以及圖標(biāo)各認(rèn)知屬性之間的相互關(guān)系，采用命名法和量表評定法，對270個圖標(biāo)的視覺復(fù)雜性、熟悉性、語義距離、具體性及命名一致性進(jìn)行了測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖標(biāo)各項(xiàng)認(rèn)知屬性之間存在著顯著的相關(guān)性。熟悉性與命名一致性以及概念一致性的相關(guān)度最高，表明熟悉性是影響圖標(biāo)理解的最重要因素；語義距離和具體性也與命名一致性和概念一致性的相關(guān)度比較高，表明語義距離和具體性也對國標(biāo)理解有較大影響。研究結(jié)果對圖標(biāo)設(shè)計及選用具有重要意義。

關(guān)鍵詞：圖標(biāo) 人機(jī)交互 認(rèn)知屬性 用戶體驗(yàn)

中圖分類號：J052 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2018）04-0054-03

一、研究背景

隨著交互技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互界面從早期的命令行界面向圖形用戶界面（graphical user interface，GUI）、多媒體界面、虛擬現(xiàn)實(shí)以及多通道用戶界面方向發(fā)展Ⅲ，目前，GUI仍然是人機(jī)交互界面的主流形式。GUI中的圖標(biāo)即可以表示文件、程序等對象或打印、復(fù)制/粘貼等操作，也可以表示顏色、漸變填充等對象屬性或關(guān)鍵的系統(tǒng)警告和錯誤等。圖標(biāo)具有能夠跨越語言障礙、有效降低用戶的認(rèn)知和記憶負(fù)擔(dān)、比文本更容易回想和識別、降低界面復(fù)雜度以及美化界面等優(yōu)點(diǎn)，因此成為GUI的重要組成部分。

圖標(biāo)是用戶與包括計算機(jī)在內(nèi)的各種機(jī)器、系統(tǒng)進(jìn)行交互的重要方式，其本質(zhì)功能是傳遞信息。因此，能否正確理解圖標(biāo)的含義關(guān)系著人與機(jī)器或人與環(huán)境之間的信息交流能否順利實(shí)現(xiàn)。由于信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得軟件產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度比較快，客觀上決定了圖標(biāo)無法像公共信息標(biāo)志一樣需要經(jīng)過嚴(yán)格的篩選和理解度測試。而長期以來，設(shè)計人員把圖標(biāo)設(shè)計當(dāng)作是純粹的圖形設(shè)計，往往過分追求圖標(biāo)的美觀而忽視了其傳達(dá)信息的本質(zhì)，界面評估人員則用評價藝術(shù)設(shè)計作品的方式和理念來評價國標(biāo)的優(yōu)劣。以上情況導(dǎo)致在實(shí)際使用過程中，用戶看不懂或找不到圖標(biāo)的情況經(jīng)常發(fā)生，給用戶的交互過程帶來了極大的挫敗感，有時甚至?xí)礤e誤的操作行為而導(dǎo)致嚴(yán)重后果。因此，研究影響圖標(biāo)認(rèn)知理解的相關(guān)因素，不僅能為設(shè)計師設(shè)計圖標(biāo)提供相關(guān)的理論指導(dǎo)，也能為交互過程帶來更好的用戶體驗(yàn)。

在認(rèn)知心理學(xué)的相關(guān)研究中，圖片是一類典型的實(shí)驗(yàn)刺激材料。大量研究證實(shí)，圖片本身的屬性會影響圖片的認(rèn)知加工過程，這些屬性包括名稱一致性、概念熟悉性、表象一致性、視覺復(fù)雜性等。Snodgrass和Vanderwart最早對260幅圖片材料進(jìn)行了量化研究，提出了在各種實(shí)驗(yàn)任務(wù)中有較大影響的四個圖片特性是：命名一致性、熟悉性、表象一致性和視覺復(fù)雜性。此后，研究者針對不同語言對圖片的認(rèn)知屬性進(jìn)行了量化研究，主要包括法語嘲、西班牙語、意大利語、希臘語、荷蘭語以及日語等。在國內(nèi)，舒華等對Snodgrass和Vanderwart研究中的260幅圖片的認(rèn)知屬性進(jìn)行了量化研究，發(fā)現(xiàn)其中有235幅圖片在上述四項(xiàng)認(rèn)知屬性上與國外研究結(jié)果較為一致，并建立了國內(nèi)首套圖片認(rèn)知屬性的標(biāo)準(zhǔn)化資料。張清芳和楊玉芳通過測量311張圖片的H值、命名一致性百分?jǐn)?shù)、概念一致性百分?jǐn)?shù)、表象一致性、熟悉性、視覺復(fù)雜性、詞長以及圖片命名的時間來探索影響圖片命名潛伏期的因素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)概念一致性、熟悉性、表象一致性以及詞頻是影響圖片命名時間的主要因素。陳永香和朱莉琪通過圖片命名和評定任務(wù)，獲取了265張動詞圖片的中文名稱、命名反應(yīng)時、H值、命名一致性、熟悉性、視覺復(fù)雜性、表象一致性以及口語習(xí)得年齡等指標(biāo)，通過影響動作圖片命名反應(yīng)時的因素分析，發(fā)現(xiàn)H值、熟悉性和視覺復(fù)雜性三個變量可以解釋動詞圖片命名反應(yīng)時72.4%的變異。同時結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，與名詞圖片相比，動詞圖片的視覺復(fù)雜性更高、命名一致性更低、命名反應(yīng)時更長。

圖標(biāo)也是一類特殊的小圖片，分析研究圖標(biāo)的認(rèn)知屬性，對提高圖標(biāo)的信息傳達(dá)質(zhì)量具有重要的設(shè)計指導(dǎo)意義。相對于一般圖片材料的大量研究而言，圖標(biāo)的相關(guān)研究則非常少。僅有Mcdougall等對239個圖標(biāo)的具體性、視覺復(fù)雜性、意義性、熟悉性、語義距離、命名一致性、概念一致性等進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化評定，并發(fā)現(xiàn)圖標(biāo)各項(xiàng)認(rèn)知屬性之間存在著顯著的相關(guān)性。

目前，國內(nèi)尚無關(guān)于圖標(biāo)認(rèn)知屬性研究的標(biāo)準(zhǔn)化資料，本文將對圖標(biāo)的認(rèn)知屬性進(jìn)行分析，并通過命名法和量表評定法對圖標(biāo)各項(xiàng)認(rèn)知屬性進(jìn)行量化研究。通過對一般圖片材料和圖標(biāo)認(rèn)知屬性研究文獻(xiàn)的分析，本文研究的圖標(biāo)認(rèn)知屬性主要包括：熟悉性、視覺復(fù)雜性、語義距離、具體性以及命名一致性等。

二、研究方法

（一）實(shí)驗(yàn)材料與方法

實(shí)驗(yàn)收集了270個圖標(biāo)，所有圖標(biāo)均被處理成白底黑圖、大小相同的統(tǒng)一格式。圖標(biāo)打印在白色A4紙上并裝訂成冊呈現(xiàn)給被試，每冊10頁，每頁27個圖標(biāo)隨機(jī)打印。其中，命名一致性測試中，每個圖標(biāo)下方畫有一條橫線，被試可以在橫線上寫下圖標(biāo)的含義。其他屬性的測試中，每個圖標(biāo)下方對應(yīng)一個5點(diǎn)量表。冊子中每頁順序通過拉丁方設(shè)計排序，確保圖標(biāo)呈現(xiàn)給每個被試的順序不同。冊子封面是關(guān)于圖標(biāo)屬性和實(shí)驗(yàn)過程說明。對圖標(biāo)各項(xiàng)認(rèn)知屬性的評定要求如下：

1.熟悉性

熟悉性主要指用戶對圖標(biāo)或?qū)D標(biāo)描繪的物體的經(jīng)驗(yàn)。試驗(yàn)中要求被試每看一個圖標(biāo)后，在五點(diǎn)量表上評定對該圖標(biāo)的熟悉程度。五點(diǎn)量表中，1為非常生疏，5為非常熟悉。

2.視覺復(fù)雜性

視覺復(fù)雜性是指圖標(biāo)所包含的細(xì)節(jié)或曲折變化的線條的多少，細(xì)節(jié)和曲折變化的線條越多，圖標(biāo)的視覺復(fù)雜度就越高，反之亦然。例如（圖1f）就具有較高的視覺復(fù)雜度，而（圖1g）的視覺復(fù)雜度則較低。要求被試在五點(diǎn)量表上評定其視覺復(fù)雜程度。五點(diǎn)量表中，1為非常簡單，5為非常復(fù)雜。

3.語義距離

語義距離指的是圖標(biāo)本身與其表達(dá)的功能含義之間關(guān)系的遠(yuǎn)近程度。（圖1a）所示，打印機(jī)與打印功能之間就是一種直接、緊密的對應(yīng)關(guān)系。（圖1b）所示，加密是從鎖這一形象中推斷出的引申含義，因此二者之間的語義距離較遠(yuǎn)。（圖1f）所示圖形與生物性危害含義之間沒有視覺上的聯(lián)系，只有在用戶學(xué)習(xí)了它們的含義之后，它們才有意義。實(shí)驗(yàn)要求被試對圖標(biāo)與其表達(dá)的含義之間的語義距離進(jìn)行評定。五點(diǎn)量表中，1表示圖標(biāo)與其表達(dá)的功能含義之間的語義距離非常遠(yuǎn)，5表示圖標(biāo)與其表達(dá)的功能含義之間的語義關(guān)系非常近。

4.具體性

具體性是指圖標(biāo)形象與圖標(biāo)所指對象在視覺上的關(guān)聯(lián)程度。具體圖標(biāo)是對現(xiàn)實(shí)生活中事物的模仿性表達(dá)，圖標(biāo)形象與圖標(biāo)所指對象在視覺上存在較強(qiáng)聯(lián)系，（如圖1a）和（圖1d）。與之相對的是使用線條和箭頭等幾何圖形的抽象表達(dá)，圖標(biāo)形象與圖標(biāo)所指對象沒有視覺上的聯(lián)系，（如圖1c）和（圖1g）。實(shí)驗(yàn)要求被試對圖標(biāo)的具體性進(jìn)行評定。五點(diǎn)量表中，1為非常抽象，5為非常具體。

5.命名一致性

反映了圖標(biāo)與表達(dá)圖標(biāo)含義的詞語之間的匹配程度，命名一致性越高，表明認(rèn)為該圖標(biāo)表達(dá)同一個含義的人數(shù)就越多，因此，命名一致性在某種意義上也反映了對圖標(biāo)的理解程度。要求被試看到一個圖標(biāo)后，在相應(yīng)的橫線上寫下該圖標(biāo)的名稱，如果寫不出名稱記“N”，不認(rèn)識記“O”。

被試為在校大學(xué)生，共150人。其中，視覺復(fù)雜性、熟悉性、語義距離、具體性以及命名一致性測試各30人，每個被試只參加其中一項(xiàng)認(rèn)知屬性的測試，所有被試均為自愿參加實(shí)驗(yàn)，且無相關(guān)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。全部測試完成之后，對所有被試的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。

（二）各項(xiàng)認(rèn)知屬性的計算

命名一致性的計算，主要參考舒華等研究中采用的方法，主要包括名稱一致百分?jǐn)?shù)、H值以及概念一致百分?jǐn)?shù)三項(xiàng)指標(biāo)。名稱一致百分?jǐn)?shù)只計算給出該圖標(biāo)最集中的一個名稱的被試比例，并嚴(yán)格要求名稱中的每一個字都完全相同才計算在內(nèi)。H值的計算利用了信息論中不確定性的計算，其公式為：

其中k為所有被試對同一個圖標(biāo)給出的不同名稱的種類數(shù)，Pi表示每種名稱所占的比例。對于不認(rèn)識圖標(biāo)或叫不出圖標(biāo)名稱的情況均不包含在H值的計算中，H值反映了被試對圖標(biāo)命名的不確定性程度。對同一個圖標(biāo)，如果所有被試用同一名稱命名，表明對該圖標(biāo)命名的不確定性最小，命名一致性最好，此時，H值為0。如果被試對同一個圖標(biāo)命名的名稱種類增多，表明對該圖標(biāo)命名的不確定性增加，命名一致程度降低，H值也相應(yīng)增大。H值考慮了被試給出的各種名稱的分布，比名稱一致百分?jǐn)?shù)更為精確地反映了命名一致性的情況。

概念一致百分?jǐn)?shù)是指那些給出概念相同，而字組成不完全相同的名稱所占全部名稱的比例，如“行李手推車”、“行李搬運(yùn)車”、“行李拖車”、“行李推車”，它們在名稱上是不一致的，但表達(dá)的概念是一致的。因此，概念一致百分?jǐn)?shù)反映的是把圖標(biāo)歸為同一指涉概念的被試的百分比，其中包含了記“N”和“O”的被試。視覺復(fù)雜性、熟悉性、語義距離以及具體性的計算則依據(jù)每個被試的量表打分，計算所有被試的平均值得到。

三、結(jié)果分析

（一）總體結(jié)果

（表1）顯示了圖標(biāo)各項(xiàng)指標(biāo)的統(tǒng)計值，Q1是25%點(diǎn)的對應(yīng)值，Q3是75%點(diǎn)的對應(yīng)值，Q1和Q3反映了各變量的離散分布情況?？傮w來看，H值的平均值較高，而命名一致百分?jǐn)?shù)和概念一致百分?jǐn)?shù)較低，表明被試對這套圖標(biāo)的命名比較分散，概念一致性較低。熟悉性較高，表明多數(shù)圖標(biāo)是中國被試熟悉的。視覺復(fù)雜性較低，表明一般被試認(rèn)為這套圖標(biāo)較為簡單。具體性評定的平均數(shù)呈現(xiàn)以3為中心的分布，與圖標(biāo)的實(shí)際情況相吻合。

（二）各項(xiàng)認(rèn)知屬性之間的相關(guān)性分析

對270個圖標(biāo)的視覺復(fù)雜性、熟悉型、語義距離、具體性、H值、概念一致百分?jǐn)?shù)以及命名一致百分?jǐn)?shù)的平均數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)圖標(biāo)各項(xiàng)認(rèn)知屬性之間存在著一定的關(guān)系（見表2）。熟悉性與視覺復(fù)雜性顯著負(fù)相關(guān)（r₁₂=-.510，p<0.001），表明被試認(rèn)為較熟悉的圖標(biāo)具有更低的視覺復(fù)雜性。熟悉性與語義距離之間存在顯著正相關(guān)（r₁₃=.560，p<0.001），表明對較為熟悉的圖標(biāo)，被試認(rèn)為其與表達(dá)的含義之間的語義距離更近。熟悉性與具體性之間有顯著正相關(guān)（n₁₄=.513，p<0.001），表明被試認(rèn)為較熟悉的圖標(biāo)更加具體。熟悉性與H值之間存在負(fù)相關(guān)（r₁₅=-.133，p=0.028），而與名稱一致百分?jǐn)?shù)存在顯著正相關(guān)（n7=.707，p<0.001），表明被試對較熟悉的圖標(biāo)往往命名更加一致。熟悉性與概念一致百分?jǐn)?shù)顯著正相關(guān)（r₁₆=.812，p<0.001），表明被試對較熟悉的圖標(biāo)表達(dá)的概念更加一致。

視覺復(fù)雜性和語義距離以及具體性之間不存在任何顯著的相關(guān)，表明視覺復(fù)雜性和語義距離以及具體性之間不會產(chǎn)生相互影響。視覺復(fù)雜性和H值之間存在顯著正相關(guān)（r₂₅=.210，p=0.001），和名稱一致百分?jǐn)?shù)之間存在顯著負(fù)相關(guān)（r₂₇=-.371，p<0.001），表明被試對視覺復(fù)雜性較高的圖標(biāo)往往命名更加一致。視覺復(fù)雜性和概念一致百分?jǐn)?shù)之間存在顯著負(fù)相關(guān)（r₂₆=-.348，p<0.001），表明被試對視覺復(fù)雜性較高的圖標(biāo)表達(dá)的概念更加一致。

語義距離和具體性之間顯著正相關(guān)（r₃₄=.712，p<0.001），表明越具體的圖標(biāo)指涉的對象范圍就越小，表達(dá)的含義也更加具體，圖標(biāo)與其含義之間的語義距離也越小，反之依然。H值和語義距離以及具體性之間不存在任何顯著相關(guān)性。但名稱一致百分?jǐn)?shù)與語義距離（r₃₇=.521，p<0.001）以及具體性（r₄₇=.468，p<0.001）之間存在顯著正相關(guān)，表明對語義距離越近、越具體的圖標(biāo)，被試對其命名更趨于一致。概念一致百分?jǐn)?shù)與語義距離（r₃₆=.565，p<0.001）以及具體性（r₄₆=.505，p<0.001）之間存在顯著正相關(guān)，表明對語義距離越近、越具體的圖標(biāo)，被試對其概念的表達(dá)更一致。

四、結(jié)果討論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，圖標(biāo)各項(xiàng)認(rèn)知屬性的確會影響圖標(biāo)理解，并且各項(xiàng)認(rèn)知屬性之間存在著顯著的相關(guān)性，研究結(jié)果對圖標(biāo)設(shè)計中如何提高圖標(biāo)的理解程度具有以下幾個方面的意義：

首先，熟悉性是影響圖標(biāo)理解的最重要因素之一。圖標(biāo)承擔(dān)著虛擬世界與真實(shí)世界之間的映射關(guān)系，把現(xiàn)實(shí)世界中人們已知的、熟悉的事物、概念、經(jīng)驗(yàn)或行為映射到虛擬的信息世界，將抽象的、無視覺特征的交互信息表現(xiàn)為用戶熟悉的、體驗(yàn)過的、可感知的視覺形象，不僅降低了用戶的識別難度，也減輕了用戶思維、學(xué)習(xí)和記憶的負(fù)擔(dān)。但是在圖標(biāo)設(shè)計中，僅僅采用熟悉的事物形象是不夠的，在實(shí)際對象和系統(tǒng)對象之間必須有一個真實(shí)的關(guān)聯(lián)，一個熟悉的圖像與對象的功能聯(lián)系較少會導(dǎo)致用戶對他們之間的關(guān)聯(lián)提出疑問，并且使得圖像的含義難以學(xué)習(xí)和記憶。

其次，設(shè)計師必須要考慮圖標(biāo)內(nèi)容和表達(dá)的交互信息之間的語義距離，如打印機(jī)是生活中常見的、熟悉的事物，如果用打印機(jī)形象表示“回收站”的功能，則會讓用戶摸不著頭腦，尤其是在用戶學(xué)習(xí)新圖標(biāo)時，需要建立圖標(biāo)和圖標(biāo)表達(dá)的交互信息之間的對應(yīng)關(guān)系，語義距離對新圖標(biāo)的可用性有著決定性的影響。

再次，在圖標(biāo)設(shè)計中選用具體的事物形象同樣有助于用戶理解圖標(biāo)表達(dá)的含義，尤其是對于陌生圖標(biāo)的識別，具體性是決定圖標(biāo)可用性最重要的因素，但具體化效果會因?yàn)橛脩魧D標(biāo)的熟悉而逐漸消退，很多抽象圖標(biāo)，當(dāng)用戶熟悉了之后，往往比具體圖標(biāo)的識別性更高。

最后，本文研究結(jié)果表明視覺復(fù)雜性與圖標(biāo)理解負(fù)相關(guān)，即圖標(biāo)視覺復(fù)雜性越低，圖標(biāo)的理解程度就越高。視覺復(fù)雜性對圖標(biāo)認(rèn)知理解存在正面影響還是負(fù)面影響，目前仍然存在較大分歧。一些研究認(rèn)為，圖標(biāo)認(rèn)知需要一定的細(xì)節(jié)，詳細(xì)地描畫現(xiàn)實(shí)物體能讓使用者通過已有的知識來迅速推斷圖標(biāo)含義；然而另一些研究則認(rèn)為，過分的細(xì)節(jié)可能會導(dǎo)致圖標(biāo)認(rèn)知性能的退化，因此，在圖標(biāo)設(shè)計中，保持必要的細(xì)節(jié)使得圖標(biāo)能夠被識別就足夠了。

結(jié)語

本文通過命名法和量表評定法對一組圖標(biāo)的認(rèn)知屬性進(jìn)行了量化研究和分析。研究結(jié)果證實(shí)了影響圖標(biāo)理解的各項(xiàng)認(rèn)知屬性之間的確存在相關(guān)性，對圖標(biāo)設(shè)計及選用具有重要意義。在后續(xù)研究中將不斷擴(kuò)充并完善圖標(biāo)庫，不僅能為其他相關(guān)研究提供基礎(chǔ)資料，也有利于不同研究結(jié)果之間進(jìn)行對比。