智能手机设备界面人机交互的设计

智能手机所倡导的移动计算方式戏剧性地改变了用户对于计算机使用的概念，用户在紧张的工作与生活当中越来越依赖于移动计算技术。在现有技术条件下如何处理终端设备移动性和交互操控的易用性之间的矛盾，并准确掌握用户在不同环境中的界面应用方式，将是独立于桌面和膝上计算设备界面人机交互方面的崭新探索领域。

1 现有智能手机信息交互的限制

无论全触屏还是键盘控制的手机，信息交互的方式和硬件设置是固定的，用户在与手机的互动控制中需要付出较大的精力。如Win2dows Mobile （以下简称WM） 系统的智能手机，WM 系统及其办公应用软件与桌面系统高度统一，将用户从桌面/笔记本电脑笨重的信息处理方式中解放出来，获得高灵活性的信息处理和数据交互好处。然而，因微软视窗系统和办公软件开发的整体一致性，在诞生之初便是克隆自桌面计算设备的缘故，受屏幕空间既要显示资讯、又要显示视窗自身操作界面的要求，用户在使用时受细小的输入按钮和屏幕所困扰。以WM PPC 手机上用来阅读Work、Excel 和PowerPoint 文件的Office Mobile 软件为例，在打开相应格式的文件预览时，如预览全幅文档的时候是不需要使用任何屏幕滚动条的，但是，受屏幕尺寸和分辨率的影响，在需要精细控制的编辑模式时，需要将文档放大超过100 %以上比例，才能有效控制文档内容的前后连贯和逻辑合理，见图1 。

图1 WindowsMobile 智能手机上的Office Mobile

从图1 可知，用户必须频繁地使用滚动和缩放工具对文档内容进行编辑，同时还要忍受界面本身固化的菜单对视觉的干扰，因而用户会对编辑文档的整个交互操作过程产生较大疲劳感和厌烦情绪，更不用说在各种移动环境中的极端使用方式了。处于全球销量冠军地位的塞班系统所存问题更甚。所以由用户在这些窄小显示的手持式智能设备上完成一些本来在个人计算机上能轻易完成的工作时存在极大的障碍。智能手机界面交互所存在的问题还存在以下2 点：

（1） 对于配备有键盘的智能手机来说，有限的键盘只能限定输入功能的种类和范围的硬件映射，无法满足不同情景工作的要求；

（2） 在移动环境中无法从界面准确传达所需要的交互信息和进行预定任务的操作。

直接移植个人计算机的功能和人机交互方式至智能手机上是行不通的。对智能手机的微型显示研究看出，显示面积的大小并不会影响用户对显示内容理解的质量，对于控制界面也是这样；但是对于界面的识别效率却有很大的差异，垂直或者水平的界面滚动条、翻屏按键、拥挤不堪的输入按键，或者是多重功能重叠的按钮，用户在使用当中的记忆负担和辨别压力是庞大的，而这些设计仅仅是为满足设备的基本功能，对于用户在非固定环境的使用情况，即人、机、环境3 者因素的统合应用存在较大问题。

2 交互界面创新设计方法

个人移动通讯终端的使用离不开用户交互情景条件的影响，何谓用户交互情景模式？ 概念的解释是：一种在设计上对用户交互任务结合使用环境执行过程的描述，它以输入和信息输出的形式完成用户预期的任务目标。在这个过程中，要求用户通过手指或其他方式准确地输入指令、信息等内容，在不同的使用环境中，用户的输入准确性将会有较大的差别，例如分别在静止和缓慢的状态、步行活动和汽车摇晃剧烈的环境中等，信息的输入准确性和显示的被认知效率将会随环境的干扰而急速下降。可以看到，现有手机的情景模式定义主要在界面显示和利用声、光、震动等用户感知功能对用户进行信息的输出和认知提醒，并没有在输入信息易用度及与界面显示的综合交互方面的有效度有所考虑和创新。如何突破常规交互的局限性，使交互过程多通道化（既用户可以因应使用环境的变化选择相应合适的交互手段） ,将是个人手持通讯终端今后交互手段进一步发展的趋势。利用用户交互情景模式的手机界面互动设计可以分为软件交互和软、硬件综合映射交互及内容关联代理3 大范畴 ,以下探讨这3 种交互控制的交互界面设计。

1） 运用肢体动作进行界面交互控制。

智能手机应能满足用户所处复杂移动环境的使用，但现有产品不能有效满足用户这种需求。设计师们为此种产品设计上的这一缺陷提出了多种的解决方案，其中一种改善交互效率的方法是用户通过手掌的动作（接近或远离设备） ,来引导设备的输入控制和编辑设备当中所显示的信息，同时隐藏控制界面，直到用户的手接近设备到一定距离（微距） 的时候控制界面才出现；当用户的手远离设备时，界面缩小，当手接近设备时，界面放大；再者，当用户的手接近或者远离设备的时候，屏幕信息以不同的方式进行显示。那么，用户的手指只处理精确的信息交互操作，对于遇到复杂恶劣的应用环境，可利用手势进行控制，这种方式的交互更具有适应性。此种交互方式从概念的提出到实施延续了近6 年的时间，现以即将推出市场的全触屏诺基亚e77 为例，其89mm（3. 5 英寸） 640 3 360 分辨率的屏幕支持手势感应，能够准确识别手势姿态，对动作进行跟踪，手指在屏幕前的移动经屏幕感应后可调整显示信息的分辨率大小，并对信息进行编辑调整。

此种解决方式的实质是通过用户自身的自然肢体运动方式进行交互控制，既容易学习掌握，又大幅提高操作效率，把用户部分的指尖运动变为上肢的运动，扩展了正常人对这种小型信息设备的交互操作方式（可以理解为多通道交互方式的一种应用） 。智能手机的操控不仅仅局限在指尖和手掌的有限握持和点触形式，对于用户在不同应用环境时的交互方式更容易进行细致的划分和扩充，使人、机的互动更能切合环境的需要。

2） 软、硬件综合映射的交互控制。

当遇到非触摸屏形式的智能手机输入设计时，屏幕和键盘面积和手机总体积的矛盾更为突出，无论是标准12 键盘还是QWERTY键盘，在不同使用环境下，无法照搬个人计算机那套输入方式，而且随着操作功能的增加，物理键盘的数量受手机体积的限制不能大幅增加其功能按键。就如诺基亚的e71 ,细小的全键盘和只有2. 4 英寸的显示屏考验着用户的视觉体能。有鉴于此，交互设计师提出了可随用户环境变化的键盘模式，键盘随用户的使用需求和使用环境，转变键盘内容和操作功能屏幕映射的方式，很好地解决了键盘输入方式的局限性。如黑莓概念手机，见图2 。

图2 固定功能键盘和随用户使用环境变化的键盘比较

3 利用“上下文关联”构建用户交互代理

近几年来，在手持式移动设备领域一种被称作“上下文关联”的交互操作方式，被广泛地提出和研究。就“上下文关联”的概念可笼统地解释为：计算机通过人工智能等技术手段，能够预测和判断用户所处的使用环境并适时提供相应的信息，引导用户的互动操作以达到既定目标。其中，判断用户的意图和引导用户达到目标是上下文关联概念的核心。智能手机在不同用户环境中使用时，可利用“上下文关联”方式，减轻用户的记忆和使用强度，特别是输入的难度，例如智能手机中的GPS 功能，在步骤式的提示和填充下，用户依照软件的提示线索只要几步便可设定好任务的目的条件，剩下的工作便由手机处理器和软件完成了。

这种由信息内容“上下文关联”的交互方式源自于软件行业，在智能手机上的应用可建立起用户代理模式，通过硬件技术可适时监控用户所处的使用环境和因应环境的变化并提出适当的方案来完成既定的任务目标。

4 结语

智能手机的用途在人们的生活中已深度渗透至各个层面，用户对于手机的交互方式以过往任何时期没有出现过的形式产生，后工业化社会的工作和娱乐在很大程度上将是手持移动计算的天下。无论交互方式如何改变，以用户交互情景模式为依据的互动行为，引领手机交互界面设计下一阶段的发展和革新。随着技术的发展，配合用户交互情景的多通道式交互能很好解决个人智能通讯终端体积轻薄化和功能复杂化之间的尖锐矛盾。通过用户交互情景原理的扩展，可应用于其他诸如数码相机、手持或车载GPS 导航装置等等内嵌计算机智能产品领域，并对交互设计内容产生深远的影响。