手机键盘文本输入法研究综述

　

(陕西师范大学心理学院　陕西　西安　710062)

引言

自2014年12月以来，智能手机已经推动了数字媒体使用的所有增长。根据国际数据公司(IDC)全球季度手机跟踪的新预测，全球智能手机出货量预计将在2017年略有回升，预计同比增长3.0%。IDC还预计这一势头将进入2018年，智能手机出货量预计将同比增长4.5%。随着智能手机的功能愈加完善，使用愈加普遍、大众化，这些设备在人们的日常生活中越来越重要，体现在学习，休闲活动，社会互动和身份形成等方面[1]。

目前，全球智能手机市场正在以惊人的速度发展。国际市场研究公司eMarketer发布的最新数据显示，到2018年全球智能手机使用量将超过25.6亿人，占世界人口的三分之一以上。符合人们日常工作和娱乐需求的智能手机的便携性和功能正在逐渐成为人们生活的伴侣。文本输入法在使用智能手机方面占有重要地位，例如发送短信，电子邮件，访问社交网络等。文字输入是我们日常数字活动的一个组成部分。更详细的调查显示，典型的用户发送大约110条平均大小为50个字符的短信，每个平均为85个字符的18个电子邮件，4个推文和42个即时消息[2]。文本输入效率已经成为衡量移动可用性水平的最重要标志之一。

和物理键盘手机相比，触屏手机具有更大的屏幕面积和更直观的交互方式，根据现有研究，有三个因素会影响触控交互信息输入的用户体验：(1)对多次精确点击及时有效的按键反馈；(2)智能功能，如预测性文本输入技术(Predictive text entry method)通过提供联想词组减少按键次数极大的提高了信息输入效率；(3)键盘的界面设计，如按键排布密度过大时会导致视听觉缺陷的老年用户信息处理困难，键盘按键面积过小也是导致信息输入困难的重要诱因。

在研究的基础上，一般来说，影响互动信息输入的用户体验有三个因素：(1)针对多个精确点击的简单有效的关键反馈；(2)预测性文本输入法等智能功能通过提供关联短语来大大提高输入信息的效率，减少按键数量；(3)键盘界面设计，如密码安排密度太大，无法处理患有视觉听觉缺陷的老年用户的信息。由于在触摸屏手机虚拟键盘输入过程中缺乏有效的关键反馈，智能技术一直受到欢迎，键盘界面设计对信息输入过程的影响越来越突出。

触摸屏文本输入方法的一些流行示例包括屏幕上的Qwerty键盘输入，形状识别(例如，Trace，ShapeWriter，Swiftkey，Swype)，手写识别(例如，DioPen和Graffiti)以及语音识别(例如，Dragon Dictation)。在这些输入法中，最常用的，最基本的是基于拇指操作的键盘操作输入，具有精度高，效率高，受外部干扰影响较小的优点。

一、手机键盘文本输入法相关研究

(一)基于手指输入的手机键盘文本输入法

基于拇指操作的键盘输入在当前以及未来都将作为一种不可替代的文本输入模式应用在手机上，因此，手机键盘文本输入效率的高低成为了衡量手机可用性水平的重要标志之一。基于拇指操作的键盘输入具有输入准确、输入效率高、受外界干扰影响较小等优点，因此成为了大多数移动设备的首选文本输入方式。目前，最常用的手机文本输入法是九宫格和全键盘。Lee Butts&Andy Cockburn通过一个实证研究比较了三种输入法——“多按输入超时”(multi-press input with timeout)，“多按输入与下一个按钮”(multi-press input with a next button)和“双键”(two-key)。这三种输入法的用法分别是：如敲击“2”键一次，选择字母“a”，空一段时间后连续敲击2 次则选择字母“b”，依此类推；如敲击“2”键一次，选择“a”，按前进键，再连续敲击“2”键两次选择“b”，依此类推；通过两键的组合来确定所需字母，如“c”键在数字“2”键上，但是排布在第3位，因此在选择“c”时敲击“23”，依此类推。研究表明，方法之间有明显的速度差异，以每分钟(wpm)为单位。三者输入速度分别为6.4wpm，7.2wpm和5.5wpm。有关学习能力、错误和效率的主观结果无统计学差异[3]。

(二)手机键盘文本输入法的改进研究

据Zhai和Kristensson的说法，对于大众消费市场可以接受的移动文本输入法，必须符合三个要求[4]。首先，输入法必须快速，让用户快速键入。其次，新用户应该不需要学习才能有效地使用输入法。第三，输入法通过实践中的应用来提高效率。新的输入法和替代键盘通常由于学习曲线而不能满足这些规定。相比之下，智能手机上使用的熟悉的Qwerty键盘可满足大众消费市场的这三个要求。文涛研究发现：九宫格是输入中文与数字时的最优方案，全键盘是输入英文时的最佳方案；状态切换的便易性和可获得性是影响输入法可用性和满意度的重要因素，两者受按键功能组合、按键大小、按键分布、按键位置和按键图标可理解性的影响[5]。

Stephen Brewster进行了一个实验室研究，将标准按钮与添加了触觉反馈的按钮进行比较[6]。结果表明，使用触觉反馈用户输入的文字更多，错误更少，纠正了更多的错误。我们再次与坐在地下火车上的用户进行研究，看看积极的效果是否转移到现实的使用。有益效果较少，仅通过触觉反馈明显改善错误的数量。然而，我们发现了强烈的主观反馈，有利于触觉显示。结果表明，触觉反馈在改善与触摸屏的交互中起关键作用。

近年来，随着手持移动设备(如智能手机)的普及和应用，基于软键盘的文字输入开始逐步在触屏设备上实现，这就使得对软键盘进行优化从而提高文字输入绩效成为了研究者关注的焦点。有研究者针对软键盘自身的特点进行了改进，如Faraj基于语言模型和先前输入对下一个可能的目标字符进行预测，并尽可能增大目标字符键位的大小作为提示，结果表明，这种方法提高了输入速度和准确率，降低了拼错概率[7]。

(三)手机文本输入法的研究方法分析

可用性指标是可用性研究实践中有关用户使用产品可用程度的评测指标。目前，常用的可用性指标主要包括客观绩效指标、主观态度指标、生理与行为指标和可用性问题指标四类。应该说这些指标确实能够反映产品某个方面的可用性水平;但是，采用单一指标的可用性评价不足以评价产品的整体水平，也不利于产品之间的相互比较。

Heo根据手机的特殊性提出了一个适用于评估手机可用性的基于多水平、可用性因素的分层体系的框架[8]。该体系把可用性评估框架分为指标(Indicator)、准则(Criteria)和属性(Property)等三个成分。指标指的就是可用性维度，包括有效交互的支持等五个维度。体系的第二个成分准则指的是对应于可用性维度，可以通过检查表度量获得的可用性指标。体系的第三个成分属性包括手机任务和界面属性，其中任务属性指的是能够反映手机任务特征的属性，例如，使用的稳定性，手机界面属性指的是能够反映手机界面特征的属性，例如，手机界面的信息架构。在具体测量过程中，首先根据手机的任务和界面属性确定对应于可用性维度的检查表内容，然后使用这些检查表进行手机的可用性测量，得到对应于任务目标的视觉支持、认知交互的支持等五个可用性维度上的五个分值，最后经过统计处理整合成一个单一的可用性评价值。

结合其他学者的研究，分别对可用性测量中的客观绩效指标、主观评价指标、生理及行为指标、可用性问题指标进行讨论。Sauro和Lewis对97 项可用性研究的分析发现，常用的绩效指标包括任务时间、完成率、出错[9]。在可用性评估中，主观评价指标主要通过量表填写和访谈获得。其中，满意度最直接的反映了用户的主观评价，是可用性测试中使用最多的主观评价指标。它包括对交互过程及结果的满意度，和对独立于交互过程的界面的满意度。满意度的测量主要是通过任务后满意度评价和测试后满意度评价[10]。已有大量的标准化问卷可对用户的满意度进行测量，比如情景后问卷ASQ、测试后系统可用性问卷PSSUQ、系统可用性问卷SUS、用户界面满意度问卷QUIS、软件可用性测量问卷SUMI 等。此外，比较用户的偏好也是测量用户满意度的途径之一。与问卷得分不同的是，用户偏好是一个对不同产品进行相对评价的指标，可通过对偶比较、偏好排序、打分等方法获得。

随着技术的不断完善，除了传统的客观绩效、主观评价指标外，通过获取用户的眼动、动作、体态、面部表情等非言语行为或生理数据的方法越来越多地被应用于可用性测试中。根据行为与生理指标在可用性评估中的作用，可以区分两类不同的行为与生理指标。第一类是对客观绩效指标的进一步分析。第二类是对主观评价指标的客观化补充。皮电、心电和脑电是用户体验研究领域最典型的三类电生理指标，主要涉及用户体验过程中认知和情感状态的测量：在皮电相关指标中,皮肤电导水平能有效地反映用户使用产品时的情绪唤醒度和认知努力程度；在心电相关指标中,心率对用户的情绪体验敏感，而心率变异性对用户的心理负荷变化敏感；在脑电相关指标中，α波和β波是用户情绪变化和心理负荷的有效指标。

二、现有研究的不足及改进

综上所述，目前国内外的相关研究主要存在以下不足。

(一)现有基于西方文字设计的手机键盘不适合中文输入

国外的相关研究大多是通过考察西方文字(主要是英文)的输入特征来进行的，而中文汉字输入的输入特征与英文输入有较大的不同，其研究结果无法直接应用于中文文本输入键盘。

(二)生理指标在用户体验中的测量仍然处于探索阶段

从已有的研究来看,生理指标在用户体验中的测量仍然处于探索阶段,对各个指标的心理意义的解释在研究之间差异较大,研究和研究之间还没有形成统一的意见,具有广阔的研究前景。首先,如何识别情绪的类别是未来研究工作的一个重点。目前的研究对于生理指标可以测量情绪唤醒程度达成了一致的观点,但是对于情绪效价和类别的分辨还有待进一步的探索。其次,多维指标的整合可提高情绪状态识别的准确度。目前的研究在数据采集时大多会收集多个维度的指标,但在整合分析方面的文献较少。

(三)键盘布局用户体验方面还有改善

全键盘的缺点在于每个字母按键尺寸太小，容易误按错按。而拇指键盘的缺陷则是输入效率相对较低。对于九宫格而言，键盘个数较小，选择字母不便捷。改变键盘布局，打破传统的输入模式，是最有效的创新方式。在用户输入时会发现，候选区的候选字排列很紧密，操作复杂，容易选错。合理处理候选字与候选拼音，减少切换，可以有效提高效率及用户体验。

三、展望

近年来随着手机文本输入法的普及和推陈出新，各类输入法应运而生，各有千秋，改进方式也纷繁复杂。触摸式控制方式因其操作简单直观而成为各大电子厂商的宠儿，由此产生了一种新的手机文本输入方式：虚拟键盘的操作，其文本输入效率及各种创新方式有待进一步研究与完善。经过对文献的分析，我们发现可用性测量指标尽管种类繁多，但是在进行具体产品的可用性评估中，如何选择合适的可用性指标并进行整合，从而有效地对产品的整体可用性水平进行评估，并没有一个统一的标准或具体的模型。因此统一可用性测量模型，并针对具体产品进行可用性测量模型的构建，将成为今后研究的方向之一。

【参考文献】

[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]文涛,李雪.(2012).手机输入法可用性评估研究.人类工效学,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.