手機鍵盤文本輸入法研究綜述

(陜西師范大學心理學院　陜西　西安　710062)

引言

自2014年12月以來，智能手機已經推動了數字媒體使用的所有增長。根據國際數據公司(IDC)全球季度手機跟蹤的新預測，全球智能手機出貨量預計將在2017年略有回升，預計同比增長3.0%。IDC還預計這一勢頭將進入2018年，智能手機出貨量預計將同比增長4.5%。隨著智能手機的功能愈加完善，使用愈加普遍、大眾化，這些設備在人們的日常生活中越來越重要，體現在學習，休閑活動，社會互動和身份形成等方面[1]。

目前，全球智能手機市場正在以驚人的速度發展。國際市場研究公司eMarketer發布的最新數據顯示，到2018年全球智能手機使用量將超過25.6億人，占世界人口的三分之一以上。符合人們日常工作和娛樂需求的智能手機的便攜性和功能正在逐漸成為人們生活的伴侶。文本輸入法在使用智能手機方面占有重要地位，例如發送短信，電子郵件，訪問社交網絡等。文字輸入是我們日常數字活動的一個組成部分。更詳細的調查顯示，典型的用戶發送大約110條平均大小為50個字符的短信，每個平均為85個字符的18個電子郵件，4個推文和42個即時消息[2]。文本輸入效率已經成為衡量移動可用性水平的最重要標志之一。

和物理鍵盤手機相比，觸屏手機具有更大的屏幕面積和更直觀的交互方式，根據現有研究，有三個因素會影響觸控交互信息輸入的用戶體驗：(1)對多次精確點擊及時有效的按鍵反饋；(2)智能功能，如預測性文本輸入技術(Predictive text entry method)通過提供聯想詞組減少按鍵次數極大的提高了信息輸入效率；(3)鍵盤的界面設計，如按鍵排布密度過大時會導致視聽覺缺陷的老年用戶信息處理困難，鍵盤按鍵面積過小也是導致信息輸入困難的重要誘因。

在研究的基礎上，一般來說，影響互動信息輸入的用戶體驗有三個因素：(1)針對多個精確點擊的簡單有效的關鍵反饋；(2)預測性文本輸入法等智能功能通過提供關聯短語來大大提高輸入信息的效率，減少按鍵數量；(3)鍵盤界面設計，如密碼安排密度太大，無法處理患有視覺聽覺缺陷的老年用戶的信息。由于在觸摸屏手機虛擬鍵盤輸入過程中缺乏有效的關鍵反饋，智能技術一直受到歡迎，鍵盤界面設計對信息輸入過程的影響越來越突出。

觸摸屏文本輸入方法的一些流行示例包括屏幕上的Qwerty鍵盤輸入，形狀識別(例如，Trace，ShapeWriter，Swiftkey，Swype)，手寫識別(例如，DioPen和Graffiti)以及語音識別(例如，Dragon Dictation)。在這些輸入法中，最常用的，最基本的是基于拇指操作的鍵盤操作輸入，具有精度高，效率高，受外部干擾影響較小的優點。

一、手機鍵盤文本輸入法相關研究

(一)基于手指輸入的手機鍵盤文本輸入法

基于拇指操作的鍵盤輸入在當前以及未來都將作為一種不可替代的文本輸入模式應用在手機上，因此，手機鍵盤文本輸入效率的高低成為了衡量手機可用性水平的重要標志之一。基于拇指操作的鍵盤輸入具有輸入準確、輸入效率高、受外界干擾影響較小等優點，因此成為了大多數移動設備的首選文本輸入方式。目前，最常用的手機文本輸入法是九宮格和全鍵盤。Lee Butts&Andy Cockburn通過一個實證研究比較了三種輸入法——“多按輸入超時”(multi-press input with timeout)，“多按輸入與下一個按鈕”(multi-press input with a next button)和“雙鍵”(two-key)。這三種輸入法的用法分別是：如敲擊“2”鍵一次，選擇字母“a”，空一段時間后連續敲擊2 次則選擇字母“b”，依此類推；如敲擊“2”鍵一次，選擇“a”，按前進鍵，再連續敲擊“2”鍵兩次選擇“b”，依此類推；通過兩鍵的組合來確定所需字母，如“c”鍵在數字“2”鍵上，但是排布在第3位，因此在選擇“c”時敲擊“23”，依此類推。研究表明，方法之間有明顯的速度差異，以每分鐘(wpm)為單位。三者輸入速度分別為6.4wpm，7.2wpm和5.5wpm。有關學習能力、錯誤和效率的主觀結果無統計學差異[3]。

(二)手機鍵盤文本輸入法的改進研究

據Zhai和Kristensson的說法，對于大眾消費市場可以接受的移動文本輸入法，必須符合三個要求[4]。首先，輸入法必須快速，讓用戶快速鍵入。其次，新用戶應該不需要學習才能有效地使用輸入法。第三，輸入法通過實踐中的應用來提高效率。新的輸入法和替代鍵盤通常由于學習曲線而不能滿足這些規定。相比之下，智能手機上使用的熟悉的Qwerty鍵盤可滿足大眾消費市場的這三個要求。文濤研究發現：九宮格是輸入中文與數字時的最優方案，全鍵盤是輸入英文時的最佳方案；狀態切換的便易性和可獲得性是影響輸入法可用性和滿意度的重要因素，兩者受按鍵功能組合、按鍵大小、按鍵分布、按鍵位置和按鍵圖標可理解性的影響[5]。

Stephen Brewster進行了一個實驗室研究，將標準按鈕與添加了觸覺反饋的按鈕進行比較[6]。結果表明，使用觸覺反饋用戶輸入的文字更多，錯誤更少，糾正了更多的錯誤。我們再次與坐在地下火車上的用戶進行研究，看看積極的效果是否轉移到現實的使用。有益效果較少，僅通過觸覺反饋明顯改善錯誤的數量。然而，我們發現了強烈的主觀反饋，有利于觸覺顯示。結果表明，觸覺反饋在改善與觸摸屏的交互中起關鍵作用。

近年來，隨著手持移動設備(如智能手機)的普及和應用，基于軟鍵盤的文字輸入開始逐步在觸屏設備上實現，這就使得對軟鍵盤進行優化從而提高文字輸入績效成為了研究者關注的焦點。有研究者針對軟鍵盤自身的特點進行了改進，如Faraj基于語言模型和先前輸入對下一個可能的目標字符進行預測，并盡可能增大目標字符鍵位的大小作為提示，結果表明，這種方法提高了輸入速度和準確率，降低了拼錯概率[7]。

(三)手機文本輸入法的研究方法分析

可用性指標是可用性研究實踐中有關用戶使用產品可用程度的評測指標。目前，常用的可用性指標主要包括客觀績效指標、主觀態度指標、生理與行為指標和可用性問題指標四類。應該說這些指標確實能夠反映產品某個方面的可用性水平;但是，采用單一指標的可用性評價不足以評價產品的整體水平，也不利于產品之間的相互比較。

Heo根據手機的特殊性提出了一個適用于評估手機可用性的基于多水平、可用性因素的分層體系的框架[8]。該體系把可用性評估框架分為指標(Indicator)、準則(Criteria)和屬性(Property)等三個成分。指標指的就是可用性維度，包括有效交互的支持等五個維度。體系的第二個成分準則指的是對應于可用性維度，可以通過檢查表度量獲得的可用性指標。體系的第三個成分屬性包括手機任務和界面屬性，其中任務屬性指的是能夠反映手機任務特征的屬性，例如，使用的穩定性，手機界面屬性指的是能夠反映手機界面特征的屬性，例如，手機界面的信息架構。在具體測量過程中，首先根據手機的任務和界面屬性確定對應于可用性維度的檢查表內容，然后使用這些檢查表進行手機的可用性測量，得到對應于任務目標的視覺支持、認知交互的支持等五個可用性維度上的五個分值，最后經過統計處理整合成一個單一的可用性評價值。

結合其他學者的研究，分別對可用性測量中的客觀績效指標、主觀評價指標、生理及行為指標、可用性問題指標進行討論。Sauro和Lewis對97 項可用性研究的分析發現，常用的績效指標包括任務時間、完成率、出錯[9]。在可用性評估中，主觀評價指標主要通過量表填寫和訪談獲得。其中，滿意度最直接的反映了用戶的主觀評價，是可用性測試中使用最多的主觀評價指標。它包括對交互過程及結果的滿意度，和對獨立于交互過程的界面的滿意度。滿意度的測量主要是通過任務后滿意度評價和測試后滿意度評價[10]。已有大量的標準化問卷可對用戶的滿意度進行測量，比如情景后問卷ASQ、測試后系統可用性問卷PSSUQ、系統可用性問卷SUS、用戶界面滿意度問卷QUIS、軟件可用性測量問卷SUMI 等。此外，比較用戶的偏好也是測量用戶滿意度的途徑之一。與問卷得分不同的是，用戶偏好是一個對不同產品進行相對評價的指標，可通過對偶比較、偏好排序、打分等方法獲得。

隨著技術的不斷完善，除了傳統的客觀績效、主觀評價指標外，通過獲取用戶的眼動、動作、體態、面部表情等非言語行為或生理數據的方法越來越多地被應用于可用性測試中。根據行為與生理指標在可用性評估中的作用，可以區分兩類不同的行為與生理指標。第一類是對客觀績效指標的進一步分析。第二類是對主觀評價指標的客觀化補充。皮電、心電和腦電是用戶體驗研究領域最典型的三類電生理指標，主要涉及用戶體驗過程中認知和情感狀態的測量：在皮電相關指標中,皮膚電導水平能有效地反映用戶使用產品時的情緒喚醒度和認知努力程度；在心電相關指標中,心率對用戶的情緒體驗敏感，而心率變異性對用戶的心理負荷變化敏感；在腦電相關指標中，α波和β波是用戶情緒變化和心理負荷的有效指標。

二、現有研究的不足及改進

綜上所述，目前國內外的相關研究主要存在以下不足。

(一)現有基于西方文字設計的手機鍵盤不適合中文輸入

國外的相關研究大多是通過考察西方文字(主要是英文)的輸入特征來進行的，而中文漢字輸入的輸入特征與英文輸入有較大的不同，其研究結果無法直接應用于中文文本輸入鍵盤。

(二)生理指標在用戶體驗中的測量仍然處于探索階段

從已有的研究來看,生理指標在用戶體驗中的測量仍然處于探索階段,對各個指標的心理意義的解釋在研究之間差異較大,研究和研究之間還沒有形成統一的意見,具有廣闊的研究前景。首先,如何識別情緒的類別是未來研究工作的一個重點。目前的研究對于生理指標可以測量情緒喚醒程度達成了一致的觀點,但是對于情緒效價和類別的分辨還有待進一步的探索。其次,多維指標的整合可提高情緒狀態識別的準確度。目前的研究在數據采集時大多會收集多個維度的指標,但在整合分析方面的文獻較少。

(三)鍵盤布局用戶體驗方面還有改善

全鍵盤的缺點在于每個字母按鍵尺寸太小，容易誤按錯按。而拇指鍵盤的缺陷則是輸入效率相對較低。對于九宮格而言，鍵盤個數較小，選擇字母不便捷。改變鍵盤布局，打破傳統的輸入模式，是最有效的創新方式。在用戶輸入時會發現，候選區的候選字排列很緊密，操作復雜，容易選錯。合理處理候選字與候選拼音，減少切換，可以有效提高效率及用戶體驗。

三、展望

近年來隨著手機文本輸入法的普及和推陳出新，各類輸入法應運而生，各有千秋，改進方式也紛繁復雜。觸摸式控制方式因其操作簡單直觀而成為各大電子廠商的寵兒，由此產生了一種新的手機文本輸入方式：虛擬鍵盤的操作，其文本輸入效率及各種創新方式有待進一步研究與完善。經過對文獻的分析，我們發現可用性測量指標盡管種類繁多，但是在進行具體產品的可用性評估中，如何選擇合適的可用性指標并進行整合，從而有效地對產品的整體可用性水平進行評估，并沒有一個統一的標準或具體的模型。因此統一可用性測量模型，并針對具體產品進行可用性測量模型的構建，將成為今后研究的方向之一。

【參考文獻】

[1]IDC.(2017).Coming Off a Slow 2016,Smartphone Shipment Volume Expected to Recover in 2017 and Gain Momentum into 2018,According to IDC.Retrieved from http://www.idc.com/getdoc.jsp containerId=prUS42628117

[2]ComScore.(2013).Mobile future in focus 2013.Retrieved from http://www.comscore.com/Insights/Presentations_and_Whitepapers/2013/2013_Mobile_Future_in_Focus

[3]Lee Butts,Andy Cockburn.(2001).An Evaluation of Mobile Phone Text Input Methods.the Third Australasian User Interfaces Conference(AUIC2002),Melbourne,Australia.

[4]Zhai,S.,& Kristensson,P.(2012).The word-gesture keyboard:reimagining keyboard interaction.Communications of The ACM,55,91-101.

[5]文濤,李雪.(2012).手機輸入法可用性評估研究.人類工效學,18(2),27-31.

[6]Stephen Brewster,Faraz Chohan and Lorna Brown.(2007).Tactile Feedback for Mobile Interactions.CHI 2007 Proceedings Mobile Interaction,2007,April 28-May 3.

[7]Faraj,K.A.,Mojahid,M.,& Vigouroux,N.(2009).Bigkey:A virtual keyboard for

mobile devices.In J.A.Jacko(Ed.),Ubiquitous and Intelligent Interaction(pp.3-10).Berlin,Germany:Springer-Verlag.

[8]Heo J，Ham DH，Park S et al．A Framework for Evaluating the Usability of Mobile Phones Based on Multi-level，Hierarchical Model of Usability Factors[J].Interacting with Computers,2009,21(4):263-275．

[9]Sauro J,Lewis JR.Correlations among Prototypical Usability Metrics:Evidence for the Construct of Usability[C],In CHI 2009:Proceedings of the 27th International Conference on Human Factors in Computing Systems,ACM New York,NY,USA 2009:1609-1618．

[10]Sauro J,Lewis JR.Correlations Among Prototypical Usability Metrics:Evidence for the Construct of Usability[C].In CHI 2009:Proceedings of the 27th InternationalConference on Human Factors in Computing Systems,ACM New York,NY,USA 2009:1609-1618.