颜色对驾驶时第二任务时间的影响

THE IMPACT OF COLOR ON SEConDARY TASK TIME WHILE DRIVING

颜色对驾驶时第二任务时间的影响

【资料图】

作者

David Swiftand Damian Schofield

Department of Computer Science, State University of New York, Oswego, NY, USA

摘要

汽车制造商一直在不断增加其产品中的新技术含量，以满足消费者的需求并提高产品的可取性。在汽车中集成越来越多的智能以及媒体和导航服务的趋势给汽车用户界面（UI）的设计带来了挑战。车载信息娱乐系统，以及越来越多的其他功能，极大地增加了驾驶者分心于车内次要任务的风险。由司机操作的汽车用户界面必须要求用户的注意力降到最低，并应鼓励无视互动。

尽管语音和手势界面为与汽车控制装置的交互提供了吸引人的交互方案，但目前消费电子UI的总体趋势是由触摸屏主导的。在车内环境中，显示器上的视觉信息呈现需要仔细的UI设计。触摸屏仪表盘用户界面的设计遵循了手机触摸屏界面的模式，即通常要求用户与屏幕上的一个特定的、相对较小的区域进行互动，而这个区域是虚拟按钮或其他控制装置的位置。

本文研究了颜色在触摸屏任务中的作用，因为它与驾驶员的扫视行为有关，确定了在驾驶模拟中导航时触摸屏中颜色的优势和局限。研究发现，与灰度目标相比，当呈现彩色目标时，参与者瞥向触摸屏的时间明显缩短。研究结果提供了证据，触摸目标的颜色差异可能会减少驾驶时远离道路的注视时间，并最终减少分心驾驶的风险。

关键词

车辆仪表板，分心，用户界面，触摸屏

1. 简介

对大多数人来说，驾驶是一种必需品。许多人每天都要去上班，跑腿，送孩子上学；而每次他们坐进车里，都是在冒风险。每年都有数百万起车祸发生，其中数万起是致命的。每年有更多的司机在路上，交通有时会变得非常拥挤。

小心驾驶是一项要求极高的认知和生理任务。对每个司机来说，重要的是保持对驾驶的专注，不要因为发短信、讲手机或换电台而分心。只要司机分心就会发生[1，2]。

"由于车内或车外的一些事件、活动、物体或人迫使或诱使驾驶员将注意力从驾驶任务上移开，从而延迟了对安全完成驾驶任务所需信息的识别。"

考虑环境和人类行为的所有不确定因素是很重要的。尽管制造商不能轻易考虑车辆周围环境的不确定性，但他们可以努力限制车内分心元素的数量。

分心驾驶是美国汽车事故的主要原因之一。在美国，大约有四分之一的车祸是由于司机不专心或分心造成的[3]。随着越来越多的技术进入汽车，意图使驾驶更加舒适和愉快，它们实际上可能会创造一个更危险的驾驶环境。卫星导航、娱乐系统、详细的系统状态信息和信息娱乐系统只是无意中与道路争夺驾驶员注意力的几个项目。这些同样的技术正迅速成为现代汽车制造商的标准。在设计这些车内功能和互动时，考虑到驾驶员的注意力以及可能的分心原因，将有助于减少与分心驾驶有关的事故发生。

次要任务是导致分心驾驶事故的主要原因之一。使用手机是被调查最多的与驾驶有关的次要任务。Kahn等人评估了国家公路交通安全管理局的统计报告。他们旨在讨论分心驾驶对车祸率的影响，特别是与手机使用有关的影响[4]。2011年在美国公路上因司机分心而死亡的3331人中，有385人死于至少一名司机使用手机的车祸（占所有分心影响的致命车祸的12%）。这些数字包括接听或拨打电话，以及发送或接收短信。

驾车打电话时的感知风险低于实际风险。虽然这是最常见和最有风险的驾驶任务之一，但大多数用户认为这种行为导致事故的概率很低[5]。集成系统的感知风险可能更低，理由是设备的内置性质鼓励在驾驶时使用，创造了更高的分心机会。

年轻司机（15至19岁）参与致命车祸的比例高于整体平均水平，为21%[5]。这可能提供了证据，证明青少年司机在驾驶时更容易受到技术的干扰。如果是这样的话，在汽车系统中增加更多的技术和界面可能会加剧这一问题，进一步降低年轻司机集中精力驾驶的能力。虽然与使用电话有关的汽车事故的研究和记录已经相当成熟，但集中于其他车内分心的影响在文献中较少出现，需要进一步调查。随着汽车功能的不断增加，制造商需要关注这些互动的影响，并考虑如何最好地实现这些功能，以防止它们成为分心。

1.1.注意力不集中

确定一项任务的分心程度的最大问题之一是测量注意力不集中的挑战。研究认知分心的部分困难在于无法分离出各种任务的心理成分[6]。美国汽车协会交通安全基金会提供了重要的证据，证明次要任务会对通过监测脑电波活动提高参与者的注意力。通过他们的研究，他们已经能够测量与各种任务相关的精神工作量（从0到5的等级），例如在开车时听广播或与乘客交谈。正如预期的那样，随着任务需要更多有意识的思考，相关的工作负荷等级就越大。此外，该研究表明，如果系统或互动让用户失望（即引入错误）或以意料之外的方式行事，那么认知工作量就会显著增加。使用一个完全准确的系统进行基于菜单的导航（例如，找到最近的自动取款机），会产生2.83的分心水平。一旦引入错误，这个水平就会上升到3.67[6]。这一证据表明，分心与任务的类型（即需要多少有意识的思考）和用户对系统准确性的信心直接相关。这种对系统的不信任会导致用户不得不投入更多的精神资源来识别错误，补偿痛点，并花费额外的时间来确认任务的完成。

次要任务对驾驶员注意力的影响取决于所执行的任务类型。另一项研究考察了次要任务和驾驶环境的影响以及它们与驾驶员分心的关系[7]。在驾驶过程中保持谈话（通过免提电话）对驾驶员的主观工作量产生了负面影响，但没有像与娱乐系统互动等需要视觉注意力的任务那样剧烈。这些发现似乎与Hamilton[6]的研究结果很一致。Horberry等人[7]提供的证据表明，与纯听觉的任务相比，需要视觉注意力的任务更有可能对驾驶员的驾驶任务产生负面影响。由于大部分与汽车信息娱乐中心相关的任务都依赖于视觉注意力，因此对于汽车制造商来说，减少视觉需求，将分心的机会降到最低，变得越来越重要。

1.2. 车内互动

一些研究人员已经调查了多种车载信息系统对汽车司机的影响。在一个特殊的实验中，使用了一个高保真驾驶模拟器-23名参与者被要求在通过模拟驾驶体验时参与两项次级任务[8]。参与者的任务是识别显示器上的数字是奇数还是偶数，或者识别字母是辅音还是元音。这些任务是有节奏的（在有时间间隔的情况下呈现），也是无节奏的（一个接一个地呈现）。使用了NASA的TLX（任务负荷指数）主观测量方法，以及基于纸张的UMIST客观情绪测量。研究结果表明，与对照组相比，所有任务的心理负荷都明显增加，与其他研究报告的结果一致[6,7]。

在有节奏的任务和中断的任务中，记录的错误最高。这表明，要求参与者对连续任务作出快速反应会大大增加错误率。人们还注意到，参与者在经历较高的脑力劳动时，似乎会开得更慢。这被认为是潜意识努力的结果，以提供更多的时间来对驾驶错误作出反应。这些双重任务所需的脑力劳动量表明，车载信息系统不应该要求用户同时管理一个以上的任务。此外，交互的设计应尽可能地减少连续任务的数量。

汽车制造商经常努力满足消费者不断变化的需求。这往往导致越来越多的功能被装入他们的车辆。随着功能的数量和可能的互动的增加，用户需要处理的信息量也在增加。Gibson等人向35名年龄在18到40岁之间的参与者发放了一份调查问卷，以评估用户对他们自己的车辆仪表盘设计的意见[9]。他们希望能够确定最在下一代汽车方面，对消费者来说是很重要的。他们发现，大多数参与者对他们目前车辆的物理人体工程学感到满意。然而，诸如车载信息系统等项目被认为略微分散了注意力，或者由于很少使用而对驾驶体验没有影响。仪表盘设计和仪表板一般被认为是足够的，很少有不使用的元素。研究结果表明，一些被放置在汽车中的功能可能看起来很合适；它们可能很少被使用，并为用户提供不必要的信息处理。汽车中的功能和互动必须对用户体验产生积极的影响，而不是成为一种障碍，或者至少是视觉上的混乱。

技术的不断发展不断改变着客户期望从产品中得到的东西。一组研究人员旨在发现移动设备和技术的哪些方面能够最好地满足潜在客户的愿望[10]。在这个实验中，我们招募了32名参与者，采访他们对汽车技术整合的期望和愿望。参与者的年龄从10岁到60岁不等，被分成两组；专业人士（n=16）和Z世代（n=16）。结果发现了九个被认为是最"可能"的主题。几乎所有的主题都与需要某种显示的内容或信息消费有一定的关系。诸如"一体化工具"、"信息的无缝整合"和"连接的连续性"这样的主题不仅需要移动设备和汽车之间复杂的通信技术，而且还需要任何数量的显示器来展示信息。这在一定程度上与其他研究者的发现相悖[9]，他们认为用户对目前汽车的物理工效学感到满意，但也对先进的功能感兴趣，这可能会改变现有设计。这些矛盾的想法让汽车设计者面临着以可识别和直观的方式纳入新技术的挑战，同时也要考虑这些新功能可能会加剧的固有的安全挑战。

Heikkinen等人对驾驶中的设备和信息娱乐系统的使用进行了情境调查[11]。这种研究技术包括在实际使用的情况下观察和采访参与者。八名乘客进行了六次真实的旅行；记录了关于移动设备作为车辆信息娱乐界面的行为和对话的笔记和观察。该研究显示了对移动设备在车辆中的实用性的高要求。参与者使用移动设备的动机是围绕着它们的多功能性和网络连接性，这是车辆系统无法提供的[11]。参与者还指出，智能手机的小显示屏在驾驶环境中并不是视觉信息的理想选择。较大的显示屏，如平板电脑，被认为更容易一目了然地检索信息。参与者还希望系统和设备之间能够共享信息。驾驶员们期望移动设备和信息娱乐系统之间更紧密的整合，为未来的汽车增加最大的价值[11]。这些结果表明，客户正在寻找并期望他们的汽车能够支持越来越多的功能，反映了移动设备的能力。随着汽车功能数量的不断增加，制造商应该确保信息娱乐系统通过反映已经熟悉的设备或系统而保持可用性。

为了帮助设计者量化什么是人车交互中的良好用户体验，必须首先定义这些交互中的"自然度"。一些研究人员使用定性的措施来试图定义什么是最自然的交互[12]。自然的交互是指不对用户的精神或身体造成负担的交互，允许用户无障碍地达到目标，从而有可能使司机保持更好的集中精力于安全驾驶的主要任务。

一项研究是通过采访参与者（n=15）来确定他们对"自然的"驾驶者车辆互动的看法。参与者在他们自己的车里接受了采访，当时他们正停着车。实验者探究了一些概念，如期望、感觉、欲望、意义和互动的显著性。最常见的主题是围绕驾驶员的控制和与汽车的直接联系。参与者对完全控制和掌握汽车，以及通过物理或听觉反馈密切了解汽车的状态表示了浓厚的兴趣。车辆的可用性也是一个很大的因素，需要汽车通过适当的人体工程学和直观的控制为用户提供安全驾驶的工具。尽管大多数参与者对这些形式的直接反馈表示了浓厚的兴趣，但他们也对汽车感知、适应和协助驾驶员表示了兴趣。这些高科技的舒适性是非常可取的[12]。

这给汽车制造商带来了挑战，他们需要通过反馈和"感觉"来设计汽车，使其既能吸引人，又能让人满意，同时还能让人感到舒适、技术先进和令人满意。随着各品牌汽车功能的同质化，消费者可能会变得更加挑剔，使信息和数字控制的呈现成为安全和可取性的一个更加关键的方面。

1.3. 界面设计

新的车载信息系统的界面已经被开发出来，它利用径向菜单作为主要的交互方式，而不是传统的可滚动的项目菜单[13]。为了测试这些菜单，实验者招募了16名参与者（26至42岁），在模拟驾驶中执行变道任务时，在每个界面设计上完成一系列的交互任务。他们的结果发现，在车道偏离和错误率方面，两种菜单类型之间没有统计意义。尽管如此，拟议的径向菜单在主观测量方面的评分确实更高。尽管提议的界面在任务时间或错误率方面没有超过传统的菜单，但该研究支持这样一个假设：类似的径向菜单可能会改善用户体验或提高对系统的满意度。另外，由于径向或饼状菜单的使用频率低于其他菜单类型，分数可能受到了菜单的新颖性的影响。对参与者的长期测试将为主观测量提供更有力的证据，因为新的交互方式的新颖性可能会消失。

Harvey等人调查了与车内信息系统（IVIS）中的直接和间接输入系统相关的可用性问题[14]。通过20个任务对四个主要功能（信息娱乐、舒适、通信和导航）进行了评估。他们使用了一个固定的基础驾驶模拟和眼球追踪硬件来记录视觉行为。手动旋转控制器被用作间接输入，而触摸屏被用作直接输入界面。系统可用性评分（SUS）和问卷调查被用来收集主观数据。虽然两者都显著影响了驾驶员的视觉注意力，但旋转控制器的负面影响最大。这些发现与其他早期研究[6,7]的结果相似，进一步证明了驾驶时的次要任务会对心理负荷和注意力产生重大的负面影响。

此外，与直接触摸屏输入相比，旋转控制器的SUS评分较低。然而，应该注意的是，旋转控制器被用作导航和选择的工具，与触摸屏输入相比，参与者对这种交互方式可能不太熟悉。这项研究的结果可能突出了旋转控制器在这种具体实施中的可用性缺陷。这不一定适用于所有的情况；随着参与者对这些新的控制方式越来越熟悉，长期的研究可能会暴露出不同的结果。不管怎么说，旋转式控制器存在着潜在的可用性问题。直接的触摸屏和间接的旋转控制都是设计者在实施类似控制时应该考虑的。

Kumar和Kim[15]认为，汽车速度表和仪表盘的设计可以大大影响司机的行为。他们的目的是通过修改现有的速度表的行为来阻止司机超速行驶，以便对道路的限速做出实时反应。实验中使用了一个"动态速度表"原型和一个传统的速度表。通过两种不同的速度计实现了驾驶模拟。一个速度计是传统的，对司机的行为没有反应。第二个速度表是动态的，会根据参与者目前正在浏览的道路的速度限制而改变。参与者（n25）是大学生，年龄从19岁到32岁不等。第一轮测试让参与者不知道他们的速度正在被测量，也没有被告知速度计的差异。这些测试得出的结果是，在最大速度超过限制方面，速度计的差异很小。然而，在参与者被告知动态速度计和速度被监测后，随后的分数确实与对照组有很大的差异。这些结果可能支持了其他研究的结果[16]；提供了更多的证据，证明汽车中的信息和控制的呈现方式可以大大影响驾驶者的行为和安全。

1.4. 触摸式屏幕

为了减轻汽车触摸屏界面固有的一些视觉需求，研究人员实施了辅助输入设备并评估了它们的效果[16]。这项研究使用了24名参与者，他们分别用四个辅助输入设备（旋转控制器、触摸板、触摸屏和方向盘控制）完成了一系列的任务。任务来自常见的车载驾驶相关活动；菜单导航、文本输入、列表项目选择和导航地图操作。主观测量也被记录下来。研究显示，在任务时间上存在明显差异，触摸屏控制所需时间最短，触摸板所需时间最长。视觉行为与这一趋势相一致，显示出触屏控制的扫视次数和总扫视时间最低，而触摸板则最高。

然而，与旋转控制相比，触摸屏的扫视时间明显更长。触摸屏控制对驾驶表现的负面影响也是最小的[16]。主观测量显示，在所有的任务中，触屏都是压倒性的首选，除了列表选择，触屏和旋转控制都是高度首选。这项研究的结果支持这样的观点：驾驶表现和主观意见在某种程度上有关联。触摸屏和旋转控制可能被评价得更高，因为它们对大多数用户来说更熟悉，在这种环境下，应该更直观。触摸板和方向盘控制可能有其好处，但可能需要更长的时间来熟悉。

Eren等人研究了用于车内控制的触摸屏菜单按钮的大小、位置和对比度的组合[17]。其目的是为了发现触摸屏交互这一固有的视觉需求任务是否可以在零视觉需求的情况下完成。24名参与者使用模拟驾驶，并要求他们在跟随前面的车辆时保持恒定的速度。在驾驶过程中，不同对比度、位置和大小的按钮被显示在他们旁边的触摸屏上。参与者被要求尽可能快地触摸这些按钮，同时尽可能地保持眼睛在路上。在按钮的大小方面，发现瞥一眼的次数有明显的差异。此外，虽然有报告称按钮位置对看一眼的频率有显著的主效应，但没有发现显著性。

在单个按钮的位置或按钮的对比度之间发现。尽管这项研究的目的是确定按钮大小、对比度和位置的最佳组合，但遗憾的是，它没有测试屏幕上同时出现几个按钮的效果。由于所有的车载系统都是一次出现几个按钮，本研究可能不能准确地代表传统车载系统的视觉需求。如果存在点击错误项目的威胁，或者被屏幕上的其他元素分散了视觉注意力，参与者的行为可能会受到影响。

越来越多的证据表明，汽车中出现的触摸屏会增加驾驶分心的可能性。研究人员研究了不同界面对驾驶时次要任务的浏览时间的影响[18]。通过视频游戏模拟，利用带有脚踏板的方向盘设置了一个驾驶模拟。参与者被要求在模拟中浏览预定的路径，同时在三个不同的界面上执行任务；一个传统的汽车收音机，一个传统汽车收音机的虚拟触摸屏副本和一个改良的触摸屏界面。每个参与者在每个设备上完成三个任务。参与者（n=21）的年龄从18岁到72岁不等。扫视时间是通过实验期间的视频记录测量的。研究结果表明，与传统的物理控制方式相比，当控制方式出现在触摸屏上时，用户会花更多的时间去看。然而，修改后的触摸屏控件确实比传统控件的虚拟副本要好。这表明，尽管触摸屏控制被认为需要更多的目光，但界面的布局和设计可以积极地影响看一眼的时间，并随后影响司机的注意力。

1.5. 三维界面

其他研究已经调查了立体三维关于车内信息系统可视化的潜力和限制[19]。一个特别的实验开发了一个车内空间可视化概念，利用3D进行系统输出。在一个非驾驶的模拟中，向参与者提供了一些车内任务来完成。参与者被要求在实验过程中佩戴3D眼镜，包括非立体任务。研究中使用的32名参与者的结果表明，立体3D增加了吸引力，提高了用户对系统状态的识别，并可能改善用户体验。然而，在用户工作量方面，立体和非立体之间没有明显的区别。该研究还为未来立体界面的发展提供了建议。虽然这里有证据表明用户认为这个系统是令人愉快和有吸引力的，但它有可能是高度分心的，并造成更多的驾驶错误的机会。该研究没有测量系统对参与者在驾驶时的影响，需要进一步调查以确定所提议的系统的价值[19]。

增强现实（AR）正在慢慢进入汽车行业，并且是概念车的一个大话题。Rao等人分析了增强现实对车内结构设计的影响[20]。他们研究了AR在车辆挡风玻璃以及显示外部摄像头图像的屏幕上的可能性。通过审查，他们发现了一些限制AR及其作为汽车工具使用的技术和后勤方面的障碍。

其中的第一个障碍是跟踪驾驶员的运动和外部物体的运动问题。为了在屏幕或窗户上正确显示图像，该系统必须能够补偿观众的视角和现实世界中三维物体的运动。虽然这项技术正在取得进展，但汽车中的增强现实技术仍然很难说是一项成熟的技术[20]。除此以外由于技术上的障碍，AR在安全和耐久性的高标准方面面临着一些挑战。由于该技术处于如此早期的发展阶段，很难确定如何使用AR（特别是关于窗口显示）以及它将如何影响驾驶性能。信息直接显示在司机面前的挡风玻璃上，肯定会引起对司机分心和道路能见度的担忧。需要做更多的研究，以确定汽车挡风玻璃上的图像是否会帮助司机表现得更好，或引入更多的视觉杂乱，从而分散司机对道路的注意力。

2. 实验方法

要确定一个界面在车载系统中是否"可用"，取决于人们如何定义可用性这一术语。在定义计算机系统的可用性方面已经有了一些尝试。诸如Donald Norman,Brian Shackle,Nigel Bevan,Ben Shneiderman和Jacob Nielsen等作者都为可用性的标准或准则提出了自己的想法[14,21,22,23,24]。尽管他们提供的一些概念有重叠和一致，但没有两个定义是相同的。对这些定义影响最大的似乎是系统的使用环境。

通过这些定义来评估的许多系统都是人与界面之间的互动被认为是主要任务。然而，当驾驶汽车时，诸如调整收音机和选择导航的目的地等任务对于安全驾驶来说是次要的。这种等级任务重要性的变化会对该特定环境下的可用性定义产生重大影响。这一点在汽车设计中尤为重要。一个作为主要任务相对"可用"的交互，在用户驾驶时可能不够直观。这种对可用性的定义必须适应设备所处的环境。由于分心驾驶所涉及的风险，系统设计的所有领域都必须被彻底审查，以最大限度地提高驾驶员和乘客的安全。

2.1. 研究问题

为了研究这些因素，我们提出了一些实验性的假设。

Ho1:在模拟驾驶过程中，彩色和灰度触摸屏按钮的任务时间不会有明显差异。

Ha1:在模拟驾驶过程中，彩色和灰度触摸屏按钮的任务时间不会相等。

Ho2:在模拟驾驶过程中，彩色和灰度触摸屏按钮的扫视时间不会有明显差异。

Ha2:在模拟驾驶过程中，彩色和灰度触摸屏按钮的扫视时间将不相等。

Ho3:在模拟驾驶过程中，彩色和灰度触摸屏按钮的扫视次数不会有明显差异。

Ha3

:

在模拟驾驶过程中，彩色和灰度触摸屏按钮的扫视次数将不相等。

2.2. 参与者

本研究共招募了32名参与者，按照先到先得的原则进行挑选。参与者主要是来自纽约州立大学奥斯威戈分校的学生。参与者的种族不同，包括20名男性和12名女性。所有参与者都被要求有一个有效的驾驶执照，但不要求有最低限度的驾驶经验。参与者首先完成了一份关于他们的性别、年龄和驾驶经验的背景调查问卷。这个任务前的调查问卷显示，参与者平均有13.5年的驾驶经验，估计他们每周平均驾驶10.6小时。在32名参与者中，只有8人报告说他们的个人车辆上有触摸屏显示器。参与者的平均年龄为30岁（SD=14.8）。

2.3. 研究设备

测试是在一台被带到测试地点的Windows台式个人电脑上进行的。HoriApex1方向盘控制器被用来作为参与者控制模拟车辆的手段。使用这种特殊的控制系统的原因之一是附加了真实的油门和刹车踏板，提供了一个更自然的驾驶模拟。模拟本身是通过ProjectCars驾驶模拟器2，并使用24英寸HPIPS屏幕来显示模拟结果。监视器和方向盘控制器被设置在一个标准尺寸的桌子上，键盘和鼠标放在方向盘旁边，以方便实验者使用。参与者使用标准的电脑椅，它提供高度调节，使他们在开始测试前找到一个舒适的座位位置。

图1.触摸屏目标的安排。彩色和灰度实验的触摸屏布局都是一样的。

代表在汽车上可以通过触摸屏访问的不同功能（图1）。该界面呈现的目标既有颜色也有符号，或者只有符号。AxureRP83软件被用来创建界面，向参与者展示触摸目标。在AxureRP8中创建界面后，它们被发布到AxureShare中，以便在测试期间可以在SamsungTab上访问。GazepointGP3分析专业系统4，用于在整个测试过程中捕捉参与者的眼部运动。Gazepoint控制和Gazepoint分析软件被用来记录和分析数据（瞥一眼的次数和每次瞥一眼的时间）。实验者使用安卓的SprintStopwatch应用程序来记录个人任务时间和总体任务时间。在每一节测试之后，参与者被要求完成一份基于NASA任务负荷指数（TLX）的调查问卷[25,26]。

2.4. 实验设计

本研究采用了主体内设计。自变量是触摸屏上的触摸目标的颜色。触摸屏的符号在两种情况下都保持不变（图1），但触摸目标的排列顺序不同，以防止图标位置的熟悉度影响任务时间。因果变量是看向触摸屏的次数、看的时间和总的任务时间（通过增加每项任务的所有看的时间计算）。实验被设置在纽约州立大学校园内一个干扰最小的测试室里。抵达后，参与者得到了一份同意书，他们被要求仔细阅读并在同意拟议条件的情况下签字。参与者还被告知，他们有权在任何时候、以任何理由停止参与实验。如果他们选择重新退出研究，实验者将从实验中删除他们的信息和数据，而不会对参与者产生影响。任务指示是以口头和视觉方式进行的。所有参与者都被介绍给系统，并被要求坐在方向盘控制器前面，熟悉控制器和踏板的感觉。如果需要，他们可以调整座位的高度和位置，使自己处于一个舒适的驾驶位置。在花点时间调整座椅高度和位置后，每个参与者都有时间进行模拟驾驶和保持稳定速度的练习。这样做的目的是为了尽量减少由于模拟和控制感觉与参与者习惯的汽车不同而导致的驾驶错误（图2）。

图2.一个进行实验的参与者。

在参与者对使用该系统感到舒适后，模拟被重置，并给出任务指示。参与者被告知要在道路的正确一侧正常行驶，同时保持50英里/小时（88公里/小时）和60英里/小时（96公里/小时）之间的驾驶速度。他们还被告知要保持在指定的车道上，偏离车道将被视为驾驶错误。重点是安全驾驶，就像他们在现实世界中一样，所有的任务必须在课程结束前完成，达到模拟道路的终点。

在驾驶过程中，参与者被要求在触摸屏上完成一系列的次要任务。次要任务包括通过符号或颜色/符号组合来识别和选择触摸目标（图1）。目标由指导员口头指定，例如"选择wi-Fi按钮"或"选择橙色音量按钮"，时间间隔为1小时。在选择了正确的触摸目标后，在指定下一个目标前有10秒的延迟。参与者先完成"颜色"任务还是"符号"任务是平均分配和随机分配的，确保一半的参与者先尝试"颜色"，另一半先尝试"符号"。在完成第一个条件下的任务后，模拟被重置，受试者在显示他们尚未看到的视觉信息的情况下重复实验。每个系列的任务完成后，参与者会得到一份简短的调查问卷，以评估他们对控制的体验。测试结束后，参与者被提供了一份汇报表，并有机会提出任何问题。

参与者的表现包括一些测量值（如以秒为单位的总任务时间、瞥一眼的次数、瞥一眼的时间），这些是被试内因变量。触摸目标的颜色（灰度或带颜色）被作为自变量。所有分析的拒绝显著性水平被设定为p=.05.瞥一眼的次数和瞥一眼的时间是通过眼球追踪器记录的。任务时间由眼球追踪器记录，同时还记录了通过找出每项任务的所有扫视时间的总和来衡量。主观测量也是以Likert量表问题的形式进行的，以评价参与者对每种界面类型的印象和意见。

3. 结果

总共有32名参与者，每个人都在两种条件下进行了测试（彩色和灰度）。由于数据收集错误，四名参与者的数据被排除。例如，眼球追踪器没有正确追踪，或者参与者不在眼球追踪器的视线范围内。对其余28名参与者的数据进行了分析，以确定不同条件下瞥一眼的时间、瞥一眼的次数和总任务时间的差异（表1）。

3.1.任务时间

首先用SPSS统计软件对收集到的瞥见时间进行了正态分布分析。数据遵循偏态分布，这是典型的任务时间数据。为了弥补这种偏斜，用对数10函数对数据进行了转换。转化后的数据遵循更多的正态分布，允许使用参数化的t-检验。用配对样本t检验来比较彩色触摸目标任务和灰度触摸目标任务中每个任务的总扫视时间的差异。当分析转换后的数据时，彩色触摸目标（M=.98，SD=.17）和灰度触摸目标（M=1.11，SD=.13）之间的任务时间有显著差异；t（27）=4.35，p<.001（图3）。这表明，信息娱乐屏幕中的彩色触摸目标会影响人们的扫视时间完成任务。具体来说，它表明不同颜色的触摸目标需要较短的目光来完成任务。

图3.总浏览次数（转化为对数10）配对t检验。

3.2.平均任务时间

平均扫视时间的计算方法是将所有任务的所有扫视时间之和除以这些任务的扫视总数。这个数据大致上遵循正态分布。用配对样本t检验来比较彩色触摸目标的平均扫视时间和灰度触摸目标的平均扫视时间之间的差异。分析显示，彩色（M=.7SD=.22）和灰度（M=.9SD=.29）的平均扫视时间有显著差异；t（27）=4.51，p<.001（图4）。这些结果表明，对带有灰度触摸目标的信息娱乐系统屏幕的平均注视将高于利用特定颜色触摸目标的系统。

将所有任务中的注视次数加总，得到每个参与者的彩色触摸目标和灰阶触摸目标的注视次数。

进行Wilcoxon签名等级测试来计算总数之间的差异。

检验结果显示，触摸目标的类型对注视次数没有统计学上的重大影响（z=1.36，p=.173）（图5）。

彩色触摸目标的中位数是13.5，灰度触摸目标的中位数是15.5。

图4.平均扫视时间配对t检验。

图5.瞥见的次数Wilcoxon排名测试。

4.讨论和结论

本研究显示的结果为支持所提出的假设提供了证据，即在驾驶模拟中使用不同的触摸界面时，扫视时间和任务时间会有差异。本实验的数据似乎与文献记载一致。支持这样的观点：具有不同颜色触摸目标的触摸屏比仅依靠图标识别的灰度触摸目标更容易被一眼识别。有证据表明，在次要任务中快速寻找物品，比起单纯的图标，视觉表现的偏差更大。当依靠符号识别的时候，扫视时间可能会受到影响，而且会更长。以前的研究已经考察了次要任务对驾驶性能的影响，但很少有人调查美学设计决策对这些任务的影响。识别美学设计决策的优点或缺点，设计师和制造商可以改进他们的产品以提高可用性和客户满意度。有许多设计选择会影响驾驶时的任务表现。这项研究提供的信息可以帮助指导那些希望调查信息娱乐系统的其他基本设计考虑因素的未来研究。据大多数参与者说，Apex赛车方向盘的物理控制很难适应。由于花瓣和方向盘缺乏反馈，控制模拟车辆的要求非常高。许多人报告说，由于缺乏触觉和听觉反馈，很难保持稳定的速度。与不熟悉的控制装置相关的学习曲线可能表明，参与者在第二种条件下的表现应该更好。然而，由于条件是随机分配的，这种影响应该被最小化。此外，所使用的赛道是故意多风的，有几个山头。这样做的目的是迫使参与者尽可能地注意他们的驾驶。参与者对道路也不熟悉，这可能会导致更谨慎的驾驶。这些因素可能会影响到驾驶表现。虽然屏幕上的图像和眼球运动被眼球追踪硬件记录下来，但瞥一眼的次数和瞥一眼的时间必须由实验者手动识别和记录。当参与者看着显示模拟驾驶的显示器时，眼动仪成功地跟踪了眼睛，但无法记录第二块触摸屏显示器上的眼球运动。这些时间必须通过观察每个屏幕截图来手动记录，并记下参与者何时远离模拟，何时回头看。这种方法在所有参与者中是一致的，这意味着数据应该是一致的，但不是一种理想的数据收集方式。每项任务的预定触摸目标都由实验者口头喊出。在大多数情况下，这种实施方式效果良好。然而，在某些情况下，参与者很难听到下一个触摸目标是什么。这种技术带来的其他挑战包括参与者在触屏上出现图像之前就忘记了下一个目标是什么。因为没有视觉提示，参与者不得不要求实验者重复自己，再次喊出目标。最后，少数参与者由于不熟悉图标，难以通过名字识别正确的图标。在这些情况下，看一眼的次数、看一眼的时间和任务时间都会有轻微的偏差。有一小部分研究是关于驾驶时次要任务的影响，但现在有越来越多的分心因素被整合到车辆中，分析这些新增因素的影响很重要。几乎所有生产中的汽车都有触摸屏界面。制造商需要意识到融入这些界面的所有设计决定的影响，包括颜色选择。这些决定会影响到产品的整体吸引力（让人感觉更高级），提高可用性和改善安全性。由于一些参与者报告了他们与Apex赛车方向盘上的一些物理控制的互动困难（特别是花瓣和方向盘缺乏反馈），任何未来的工作可能会用反应更灵敏的高端设备进行。尽管作者认为有足够的参与者（32人）进行了研究以产生有意义的结果，但任何未来的工作都会受益于更大的参与者群体。特别是，如果有多组参与者，其中一些人有使用汽车触摸屏的经验，另一些人没有，这样就可以用产生的数据来研究这种影响。

参考文献

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