王艷群 楊俞玲 江也

摘要：以10英寸迷你筆記本為研究目標，在無視覺環(huán)境下，受測者通過觸覺感知對鍵盤按鍵進行觸摸辨識實驗，從影響按鍵觸覺感知度的主要因子按鍵間隙（W）、按鍵表面造型（F）的變化，檢測受測者面對樣本時，在不同按鍵狀態(tài)下“錯誤次數(shù)”上的差異性，歸納按鍵高度與表面形狀設(shè)計對鍵盤按鍵操作的影響，得出符合觸覺辨識度較高的迷你鍵盤按鍵造型設(shè)計。

關(guān)鍵詞：觸覺 辨識度 按鍵間隙 按鍵表面造型

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2019）03-0130-02

引言

觸覺是人類最為直接的感覺，是接觸者與被接觸者的直接聯(lián)系，二者在時間和空間上都是“零距離”[1]。觸覺不同于視覺、聽覺和嗅覺，因為觸覺不對應(yīng)特定的人體感覺器官，觸覺感受器遍布全身[2]。觸覺感知是人通過皮膚表層接觸物體表面以后，大腦對物體表面屬性進行感知體驗的過程[3]。日常生活中，在某些“無視覺”環(huán)境中往往需要人們利用觸覺進行辨識、操作。

觸覺與其他感覺相比具有獨特的優(yōu)勢，因為觸覺感知是全方位的而且在一些特殊環(huán)境下，觸覺可以比視覺更直觀準確。同時觸覺感知常常能反饋人體其他感官難以感知的信息[4]。在正常視覺環(huán)境下，人們通常能很容易地判定目標與位置，但是在無視覺環(huán)境下，例如光線較暗或操作者視線無法轉(zhuǎn)移的情況下，觸覺是人類最好的視覺補償。在人的觸覺感受中，手具有特別活躍的感受能力。據(jù)研究，手指伸曲動作，在人的一生達25000萬次之多;手指有萬千種神經(jīng)感受體，而每個指尖上大約有2千個觸覺感受器;手可發(fā)覺3微米高的突起，而一根頭發(fā)的直徑則為50～100微米。手具有靈敏的感受能力，所以手的觸覺也常常被稱為手的視知覺。例如人們彈奏鋼琴、手風琴等樂器，操作電腦或筆記本等產(chǎn)品，鍵盤操控主要依靠手的觸覺辨識。

一、觸覺辨識特征

人們在無視覺狀態(tài)下會習慣性的依據(jù)視覺記憶尋找定點目標，但是使用陌生產(chǎn)品的過程中則會下意識地找尋具有引導特點的形狀或軌跡用于參考。國外對觸覺反應(yīng)的探索比較早，研究也比較深入。日本學者川上針對按鍵表面的不同浩型講行觸摸探索實驗，使用寬度為15mm、長度為15mm、厚度分別為0mm、1mm、2mm的按鍵，進行表面凹凸觸覺辨識實驗。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)厚度為2mm時無明顯辨識錯誤，但是在厚度1mm以下，錯誤率則大幅提高，表面為凸形時的錯誤率占67%。這說明按鍵厚度不同時，觸覺辨識性會產(chǎn)生明顯差異。中國臺灣學者葉亦庭對被試進行蒙眼靜態(tài)的定向移動研究，發(fā)現(xiàn)被試在有形態(tài)引導時，比無形態(tài)引導花費更長時間來辨識。這說明觸覺操作需要在方位與距離上花費更多的時間來進行認知上的心理識別與記憶呼應(yīng)。

二、按健觸覺感知的研究方法

以10英寸迷你筆記本的鍵盤設(shè)計研究為目標，選取目前10英寸筆記本鍵盤區(qū)域尺寸的常用數(shù)值22CM（長度）、14CM（寬度），在此區(qū)域范圍內(nèi)對鍵盤常用按鍵觸覺辨識度進行研究。將影響按鍵觸覺感知的主因子設(shè)定為按鍵表面形態(tài)（F）、按鍵之間的間隙（W），被試面對不同樣本在“錯誤次數(shù)”上的差異進行研究，研究規(guī)劃流程（如圖1）：

（一）主要影響因素分析：制作按鍵觸覺感知辨識度實驗測試樣品，按鍵高度設(shè)計依據(jù)現(xiàn)有常用尺寸1.5mm為標準，按鍵之間間隙設(shè)為（W）、按鍵表面形狀（F），形狀分為凸面形（A）、平面（P）、凹陷（T）三種形式。按鍵實驗任務(wù)對9組觸摸測試板進行觸覺實驗，實驗用按鍵的邊界用木工細砂紙略為打磨，避免手指觸摸操作時受傷。

1.按鍵間隙設(shè)定：將按鍵間隙設(shè)定為第一項自變數(shù)，主要觀察在不同間隙影響下，進行按鍵觸摸探索辨識時是否有顯著的差異。設(shè)定三種間隙，分別是無高度0mm、間隙為1.5mm、間隙為2.5mm;觸摸板按鍵間隙設(shè)定（如圖2）所示。

2.形狀設(shè)計：實驗將按鍵表面形狀設(shè)定為第二項自變數(shù)，主要在觀察不同表面形狀下進行觸摸辨識時，是否會有顯著差異。設(shè)定三種不同的按鍵表面形狀，分別是平面型（P）、凹面形（A）、凸面形（T）。形狀設(shè)計規(guī)劃圖（如圖3）所示。

（二）實驗用觸摸板制作：鍵盤觸摸練習板的設(shè)計以標準鍵盤字母“ZXCVBNM，”這8個按鍵依次排列在觸摸板上，依照預(yù)定的高度、寬度、形狀設(shè)計于觸摸板上，材質(zhì)均以亞克力板材制作，制作符合兩個因子變化的觸摸板9個，分別標記為A1、A2、A3……A9（如圖4）所示。

（三）實驗流程：實驗流程主要分為三個階段，分別為：（1）實驗前準備與實驗練習板制作（參見圖4）;（2）完成觸覺實驗任務(wù)，20位被試分別對9個觸摸板上的8個字母按照“ZXCVBNM，”的字母自然順序進行觸摸實驗;（3）訪談與實驗過程狀況交流。在完成三個階段實驗任務(wù)后，最終完成實驗數(shù)據(jù)與觸摸辨識度顯著性差異分析。

（四）實驗環(huán)境：為了保證實驗的可靠性，必須防止外部因素對被試的干擾，具體包括周圍環(huán)境和被試自身視覺的干擾[5-6]。每位被試都需要有獨立的實驗鑒定員，處于蒙眼狀態(tài)，且每位被試獨立不相互干擾。

三、研究結(jié)果與分析

本研究以觸覺任務(wù)實驗資料整合，針對觸覺行為在按鍵的各項參數(shù)變化與辨識差異進行分析。[7]在實驗中，主要研究以下兩個問題：

（1）按鍵之間間距變化對觸覺辨識度是否有顯著影響。

（2）按鍵表面不同形狀對觸覺辨識度是否有顯著影響。

主要對W、F因子進行分析，統(tǒng)計出余奇吳次數(shù)（S），并津黝昔誤七蹄目（P）。

（一）被試：總共有20個被試，來自某大學的在讀本科生，平均受測時間為32.7分鐘，男性共11位，平均年齡為21.4歲;女性共9位，平均年齡為22.1歲，均為右利手者。

（二）測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計：根據(jù)20個被試，使用W、「兩個變量組合后的A1、A2、A3……A9共9個樣本進行實驗，每個測試樣本上的8個按鍵總計1440項數(shù)據(jù)，通過分析W、F因子在觸摸體驗時的錯誤次數(shù)來評判當中的差異性，并檢測因子之間是否有交互作用或顯著性變化。

實驗數(shù)據(jù)使用SPSS 21軟件對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理，用多因素方差分析找出對因變量有顯著影響的因素，再用t檢驗比較因子間的均值，當錯誤比例P>0.15時認為差異有統(tǒng)計學意義[8-9]。

1.錯誤次數(shù)統(tǒng)計：從20位被試對Ai、A2、A3 A9i$9個觸摸板的實驗中統(tǒng)計出錯誤次數(shù)（S）情況表（如表1）：

在錯誤次數(shù)比例（P）上數(shù)值變化由高至低：按鍵間隙為0mm（凸面形0.54，平面形0.49，凹面形0.44）、按鍵間隙為1.5mm（凸面形0.41，平面形0.34，凹面形0.27）、按鍵間隙為2.5mm（凸面形0.26，平面形0.23，凹面形0.18）。

2.間隙因子變化對觸覺辨識度的影響：觸覺在三種按鍵寬度間隙的辨識度中（如圖5），發(fā)現(xiàn)最小的0mm錯誤率幾乎達到一半，說明了在間隙過小的狀況下非常容易造成誤判或無法辨識的狀況發(fā)生。

3.按鍵表面形狀因子變化對觸覺辨識度的影響：觸覺在三種按鍵表面形狀的辨識度中（如圖6），發(fā)現(xiàn)凸面型（T）的錯誤率比較高，凹面形（A）的錯誤率相對較小，說明了按鍵表面形狀在凹面的狀況下更容易觸覺辨識。

以上數(shù)據(jù)顯示，按鍵間隙與按鍵表面形狀因子的檢定上，間隙在2.5mm比1.5mm和0mm觸覺錯誤辨識率上明顯要好很多，錯誤次數(shù)結(jié)果呈現(xiàn)為2.5mm<1.5mm<0mm;但是在10英寸迷你筆記本的鍵盤設(shè)計中，鍵盤區(qū)域面積的有限性，需要對觸覺錯誤數(shù)據(jù)進行現(xiàn)實性的衡量與分析，從按鍵間隙變化帶來的平均錯誤率上看，當按鍵間隙為2.5與1.5時，平均錯誤率的差值僅為0.07，結(jié)合實際設(shè)計可以參照按鍵間隙為1.5mm的尺寸進行設(shè)計。

在形狀因子的檢定上則無顯著差異，但是在辨識錯誤次數(shù)上也有微弱變化，觸摸錯誤次數(shù)由低至高呈現(xiàn)為：凹面形<平面型<凸面型。

（三）實驗討論：在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)被試進行按鍵觸摸時的步驟存在差異，部分被試傾向于使用食指的指尖來辨識實驗任務(wù)板，還有一些使用指甲部分來增加觸覺的感觸與回應(yīng)性，這種差異性是否會影響被試的觸覺感知辨識度還未進行驗證。

按鍵的尺寸與被試食指尺寸大小不統(tǒng)一，會引起觸覺按壓感覺變化，認為在設(shè)定按鍵寬度時應(yīng)該思考手指大小的問題，以減少對于觸摸的限制。通過實驗統(tǒng)計，這種感覺變化會輕微影響被試的辨識度，并且與被試性別相關(guān)。實驗統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，男性普遍在觸覺辨識度上落后于女性，這與食指的點擊方式、按鍵的尺寸等因素有一定關(guān)聯(lián)，研究中還未對性別影響進行深入分析。

在對按鍵間隙和按鍵表面形狀的研究中，發(fā)現(xiàn)兩者變化時對于觸覺辨識度的影響有顯著性差異，這說明按鍵間隙和表面形狀設(shè)計要依據(jù)手部尺寸，及觸摸感覺進行合理設(shè)計。同時也說明通過習}}練后，觸覺能成為主要感官之，，這在先夭性盲者與弱視群體中可以得到驗證。當觸覺逐漸成為主要感知器官時，人們感知外部環(huán)境與探索物體的準確度都會有大幅度提高，研究從另一方面也為無視覺環(huán)境下進行其他觸覺交互操作提供了研究方法。

結(jié)論

本實驗探索了無視覺狀態(tài)下觸覺對于鍵盤按鍵不同狀況的辨識差異，從實驗過程中可以發(fā)現(xiàn)被試觸覺辨識與探索行為上的關(guān)聯(lián)性，以及按鍵間隙與按鍵造型變化對于辨識能力的影響。

從實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)不同按鍵間隙與按鍵造型對被試完成實驗操作具有較大影響，鍵盤按鍵的間隙設(shè)計合理尺寸在2.5mm時具有較高辨識度。設(shè)計中可以根據(jù)產(chǎn)品界限范圍進行適當?shù)臄?shù)據(jù)微調(diào)，例如在10英寸迷你筆記本鍵盤的有限范圍內(nèi)，可以選取數(shù)據(jù)為1.5mm的按鍵間隙。在按鍵不同的表面形狀上，在判別抽樣的平均數(shù)中可發(fā)現(xiàn)，唯有凸面形形狀明顯在“錯誤次數(shù)”上顯示最高，可推論此形狀在觸覺辨識時容易造成干擾影響，因此在按鍵觸覺設(shè)計時，應(yīng)該盡量避免與觸摸動作方向相反的形狀，增加觸摸的辨識度及操作的困難度，所以設(shè)計中可根據(jù)現(xiàn)實情況在平面形和凹面形中選擇適宜的形狀進行設(shè)計。

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