基于格式塔理论的太阳跟踪仪界面设计

王振东 喻璐璐 王迷硅谷

(1. 合肥通博网络科技有限公司， 合肥 230031；2. 合肥工业大学电气与自动化工程学院， 合肥 230009)

软件界面设计是为了满足软件专业化、标准化的需要而对软件使用界面进行优化、美化和规范化的过程。在设计中利用多种元素相互渗透与交流，使得不同的观者所能想象的意境不同，这是设计发展的一个方向[1]。软件界面是人机交互的主要平台，直接关系到系统性能的展示与发挥效果，影响着用户使用时的工作状态[2]。鉴于太阳跟踪系统使用界面和LabVIEW软件的特点，本次研究提出了一套基于格式塔理论的用户界面设计原则，并遵循这些原则设计了太阳跟踪仪的用户界面。

1 有关理论及研究略述

文献[3]从符号学角度探讨了产品交互界面的设计方法，总结了人机交互界面设计的相关原则。文献[4]分析了基于用户视觉心理的界面设计原则，强调了视觉信息的重要性。文献[5]采用Kano模型，结合用户满意度体验，设计的适用于老年人智能手机App的用户界面，有效去除了界面的无关属性和逆向属性。文献[6]和[7]研究了交通服务类的应用软件设计界面，认为界面设计应该融入现实的情景模式，增进应用界面视觉隐喻的拟物化风格，使现代化技术成为服务与体验的艺术。文献[8]通过迭代的方式对移动端产品建立了一套可行性测试评估体系，以用户体验设计(UED)为核心思想，通过建立界面提供者与界面接受者之间的映射模型，合理安排界面的显性和隐性要素，实现面向用户体验的界面设计。文献[9]探讨了认知心理学在UI界面设计中的应用，认为产品设计除了考虑行为功能的实现之外，还需要符合用户的心理认知，强调建立正确有效映射与匹配关系的一致性，以提高产品的市场竞争力。结合UED关联的心理学知识，文献[10]认为，掌握与设计相关的心理学规律，才能有效把握用户心理，进而获得更大程度的用户满意度。

2 系统界面的设计原则

格式塔心理学强调，人的视觉系统会对看到的事物进行整体认知和简化[10]。依据相关理论，通过分析现有软件界面人机视觉交互的观感，结合太阳跟踪系统的特点，我们认为，界面设计应该遵循以下4项原则。

(1) 交互关联。格式塔理论认为，整体不等于部分之和。在具有一定配置的空间内，用户感兴趣区域的对象会突显出来形成图形，而其余对象将退居到衬托地位成为背景。为了便于区分图形与背景，可以采用边缘突出强调的方式来输入用户感兴趣的信息，同时尽可能淡化背景所使用的色彩，以增强对比效果。同时，对界面对象与交互形式的安排应体现视觉或交互上的联系，使用户的操作体验更具逻辑性。一般来说，系统多是由几个连续的处理环节相衔接而实现的，且组成各个环节的步骤不尽相同。为了使用户保有使用时的关联性，结合LabVIEW软件的特点，可以采用选项卡模式来保证各部分具有近似的风格，从而反映各部分之间的关联。

(2) 简洁连续。知觉印象随分布环境而呈现最为完善的形式，彼此相近或相属的部分很容易组合成整体。对具有逻辑分类的界面对象采用相同的风格化处理，可以使用户阅读或操作时产生连续的视觉效果，而且相似的排列也会使得界面的观感更加直接，便于用户学习与使用。一个整体中的部分如果具有较为相似的特征，则这些部分也可组成新的整体，进而增加界面的层次感。从总体上对所有界面对象进行逻辑相似度的规整安排，可以在一定程度上增加用户的认同感[11]，同时也可避免相关功能排列的遗失。

(3) 方便操控。界面设计的最终目的是服务用户对产品的使用，通过界面来使用产品也是用户对知觉或认知的重组。为了帮助用户快捷方便地使用产品，设计的界面应该尽量避免用户接触多余的环节，同时让用户能够通过界面实时操控产品的所有功能，并且可以很方便地实现不同功能间的迁移。另外，设计的界面应该能够快速地回应用户在任意时刻所进行的操作，尽可能避免无效处理，以增加用户对于产品的信任感；产品或系统本身也应在用户执行操作时对被处理对象进行相关判断。

(4) “扁平化”设计。实体交互界面设计的趋势是由拟物化的视觉隐喻向“扁平化”的示能性及自然界面转变[12]。从设计和操作的角度来看，在界面设计中更加突出实际应用价值的“示能性”。被称为“零3D属性的设计”的“扁平化”设计，已成为界面设计的一种新兴趋势[13]，受到广泛关注。界面设计的“扁平化”就是要摒弃复杂的修饰效果，整体简洁地反映事物的完形，使人们对感兴趣的信息的读取更容易、记忆更深刻、反应更迅速。这是一种对设计在技术上的更深层次的挖掘，在审美上的更高层次的追求。

3 太阳跟踪仪系统的界面设计

太阳跟踪系统作为大气环境监测系统的重要组成部分，在实验室大气柱浓度数据测量和实际的空气质量检测中都会用到。下面介绍结合太阳跟踪仪的性能及上述设计原则所设计的太阳跟踪仪系统的界面。

3.1 界面的信息构架

太阳跟踪仪主要包括图像采集部分、电机转台部分及上位机部分[14]。其中，转台部分包括方位电机和俯仰电机，通过上位机系统经RS232接口进行控制，保证采集到的太阳光斑位于视场的中心位置。实验室使用的双模式高精度太阳跟踪仪的上位机系统，采用LabVIEW软件进行设计，其主要构成如图1所示。

图1 太阳跟踪仪的上位机系统构成

软件界面的信息构架是指用户找到所需信息的流程。为了方便用户使用软件，需要将信息内容进行有效的组织并标注。此次对太阳跟踪系统的界面设计主要基于LabVIEW软件，用户通过该界面，可以很方便地实现太阳跟踪操作并记录相关结果(见图2)。

图2 界面的信息构架

3.2 设计的界面形式

根据相关设计理念，遵循界面设计原则，对界面中涉及的对象进行分类设计。界面背景采用较为护眼的淡蓝色，以防止长时间观测的视觉不适。对按键的不同状态给予直观的视觉区分，以避免用户的无效操作，同时也及时为用户反馈系统或产品的应对行为。另外，采用菜单式的设计，用户选取运行模式就变得更为直接。不同的性能显示区域，采用LabVIEW软件中的选项卡模式进行处理，使得各部分既独立显示于用户面前，又相互关联构成一个整体。对于多组界面对象，采用逻辑上的分类排布，融入“格式塔”和“扁平化”元素，增进了界面的观赏性；适当的留白，也使得查看数据更为方便(见图3)。

通过有机组合上述各项设计，再根据设计原则和实际使用中的反馈进行调整，最终呈现的界面如图4所示。

图3 界面对象分类设计效果

图4 界面总体效果

4 结 语

将格式塔理论及“扁平化”设计风格融入界面设计，提出了太阳跟踪系统界面设计应遵循的原则，从而为双模式太阳跟踪系统设计了一款简洁实用的用户界面。经检测评价和实际使用反馈，此款软件界面设计取得了良好的效果。当然，由于系统实现的功能会不断完善，为了更好地服务用户体验，更简洁地展示系统的功能，界面设计也需要不断改进和更新。