东南大学 张雄飞 薛澄岐 沈张帆
摘要：科技的飞速发展，人机交互数字界面以及庞大复杂的信息随之而来。由于与人交互的数字界面载体多种多样以及其承载的信息数量庞大，结构复杂且动态多变，因此有必要简化界面元素，减少人们操作的认知负荷压力。图标作为人机交互数字界面的重要组成部分，除了具有美观效果之外，还具有降低界面复杂度，减少认知负荷，提高工作效率等优点。但是目前现有图标参差不齐，甚至有一些语义不明，表意不清的问题，以及在设计过程中，图标设计的过于抽象，或者图标元素过于繁杂，反而增加了人们的认知负荷。文章主要通过文献分析法对国内外图标的复杂度研究进行整理和总结，并以此提出图标复杂度可能存在的不同维度，以期能够对之后降低图标复杂度提供可行的思路。
关键词：数字界面 认知负荷 用户体验 图标复杂度 维度
中图分类号：TB47 文献标识码：A
文章编号：1003-0069(2017)10-0121-02
Abstract：With the rapid development of science and technology， digital human computer interface and complex information attendant. Because of the diversity of digital interface vectors and the huge amount of information contained in human interfaces， the structure is complex and dynamic， it is necessary to simplify the interface elements and reduce the cognitive load pressure. Icons， as an important component of human-computer interaction digital interface， not only have beautiful effects， but also reduce interface complexity， reduce cognitive load， improve work
efficiency and so on. But at present there are even some semantic icons uneven， unclear， vague problems， and in the process of design， icon design is too abstract， or icon element is too complicated， but increases the cognitive load of people. This article is mainly through literature analysis on the complexity of domestic and international law icon to organize and summarize， and put forward the different dimensions of icon complexity may exist， in order to provide a feasible idea of complexity reducing icon.
Keywords：digital interface cognitive load user experience icon complexity: dimension
引言
随着科技的飞速发展，信息呈现爆炸式增长，计算机和信息化技术已广泛应用到人类生活的方方面面，计算机数字界面也已经成为人机交互的主要载体。所谓人机交互数字界面，是指人与产品进行交互的方式和方法，也是人与计算机等硬件共同的载体和媒介，其承载的任务复杂，呈现的信息量庞大，原理深奥，结构复杂且动态多变，导致界面信息密度大，操作任务流多样，任务节点丰富，用户需要同时对复杂系统的多个任务界面进行严密监视和精准操控，时间压力巨大，仅仅依靠感性、主观的界面设计，已经很难做到让操作人员快速获取信息以及作出准确判断。因此有必要对复杂数字界面设计制定一系列的设计规范，以起到简化界面元素，减少操作人员认知负荷压力的效果。
McDougall等人提出了图标的复杂度是与用户感知有很强关系的标准。图标越复杂，用户在界面设计中就越难以理解和重复使用。而其他文献针对图标复杂度研究几乎没有，因此文章结合计算复杂度的定义：一件事物的复杂性可以用描写这事物所用的计算机语言的长度来衡量。一般认为描述一件事物的计算机语言的长度越长，该事物就越复杂，以及制造业对技术出口复杂度的定义：生产产品的能力通常用产品出口复杂度表示，类比到图标复杂度，对图标在不同维度下复杂度进行定义。例如针对图标物理外观方面的复杂度，定义为图标内部元素数量或种类越多，图标复杂度越高。
基于对数字界面的研究，简化数字界面元素，减少操作人员认知负荷，优化用户体验减少人为失误成为当务之急，而图标开始在其中扮演起关键角色，作为交互数字界面的重要组成部分，图标是交互界面设计师和用户都能解的一种语言，图标的设计要求简单、 自然、友好、方便、一致，能够快速地被识别与记忆，消除用户与计算机的沟通障碍、让用户通过图片快速获取信息。图标不仅可以增强美观效果，而且具有跨越语言障碍，传递信息，降低交互界面复杂度，降低系统结构复杂度，减少认知负荷，降低学习压力，提升工作效率等优点。但是事实上目前现有图标良莠不齐，部分图标在设计时主要基于设计师自身的理解，忽视了交互界面设计中以人为中心的基本思想，难以和用户进行有效深入的信息传递和交流，在此过程中出现一些语义不明，表意不清的问题，增加了用户的认知负荷。设计不当的图标非但不能提认知效率，反而会影响用户的操作流程，甚造成误操作。因此需要针对图标的复杂度进行深入的分析与研究以期能够从不同维度来降低图标的复杂度，提升人机交互数字界面中操作人员对图标的认知绩效。最终期望能够提供一种对图标设计起到指导意义的思路与规范，让图标能够发挥其真正应有的作用。
二、国内外图标设计研究现状分析
国内外学者、专家在图标设计研究方面已经取得了众多的成果。但是针对图标的复杂度研究少之又少。要探究图标复杂度，首先要找到从哪些维度对图标进行分析。而关于图标分类法的研究解释了各种类型的图标代表对象的方式，并且提供设计者创建规则，通过该规则图标更符合用户的认知心理学。图标分类的研究对寻找图标复杂度研究所需维度具有很大帮助。
（一）国外图标设计研究
国外对图标的研究已经比较深入，主要从物理外观，用户认知等方面进行研究。首先是基于图标物理外观的分类，长期以来已经被广泛接受。其中代表人物Lodding将图标分为表征、抽象和任意。表征图标定义为一般表示对象的示例。抽象图标是那些表达概念而不是显示对象本身的图标。任意图标定义为根据特定惯例创建和设计的图标。Gittins则主要集中在图标的形式上，基于形式、类型和颜色，提出了相关图标和关键图标的分类方法，相关图标定义为允许用户识别所表示的对象且推断图标的图形属性。Gaver提出了计算机图标的三个类别：名词，符号和隐喻。他定义名词图标与被表示的对象具有映射关系，这和Lodding的表征图标意义相近。符号图标需要学习和理解，与表示对象具有任意关系。隐喻图标使用图标的特征来表示整个事物，例如使用刀和叉代表餐馆，用闹钟表示时间等。Lindgaard等人根据是抽象的还是描述性的，对图标进行了一个简单的分类，分为描述性图标，象征性图标，混合图标三类。
之后是基于用户感知的图标分类方法，虽然基于物理外观的分类已经被大量接受和应用，但是明显可以看出来它们提出来的观点相
互之间的边界是模糊的。因此图标需要一种更加动态的分类方法，同时由于用户体验在人机数字界面的作用越来越大，基于用户感知的图标分类也由此产生。McDougall等人提出了计算机图标的五个分类标准：具体性，语义距离，熟悉性，复杂性和美学吸引性。具体性定义为表示显示世界中的对象的图标的具体程度，而语义距离指的是图标机器表示对象之间的语义差异，与具体性和语义距离相比，其他三个标准是源自用户感知的新概念。熟悉性考虑用户对图标的认知理解和使用图标表示的频率。复杂性是与用户感知有很强关系的标准。图标越复杂，用户在界面设计中就越难以理解和重复使用。美学吸引力来自另一个认知系列，但是也与其他标准相关，并且评估一个图标至关重要。高水平的具体性和熟悉度的简单图标可以容易地唤起用户的美学吸引力。
除了这些图标分类的研究，国外学者对图标设计需考虑的因素以及可能对图标搜索产生影响的因素也进行了研究。Y. Batu Salman在紧急医疗信息系统的图标设计案例研究中指出图标设计考虑的四个关键因素：造型质量、信息质量、意义和隐喻。Risto Nasanen在图像对比度和清晰度对视觉搜索计算机图标的影响中指出随着对比度和锐度的增加，搜索时间，每次搜索的固定次数和固定持续时间首先减少，然后保持中等水平恒定不变。Tomas Lindberg调查间距和单个界面元素的大小对人类视觉系统中图标处理速度的影响。Kuo-Chen Huang调查研究了图形／背景颜色组合，计算机图标的类型以及图标／背景面积比对屏幕视觉搜索性能的影响。
（二）国内图标设计研究
国内对图标的研究虽未成体系，但是也是各说纷纭，很多研究都用到了脑电和眼动等生理装置来进行试验。为理论依据增加了数据支撑，对图标的研究做出贡献。浙江大学宫勇等人通过脑电实验研究了形象图标和抽象图标在语义匹配和语义不匹配条件下的加工过程，得出了与形象图标相比，抽象图标所需反应时间长，正确率低。钱晓帆等通过ERP实验发现随着熟悉度的增加，形象优势逐渐消失。形象图标在类别分拣进程中处理的特称信息量较抽象图标少。袁天昊等通过梳理产品用户界面中图标元素设计，将图标分为拟物、扁平和符号化三种表现形式。而周笠啸等人将图标分为语意、语构、语用和语境四个维度进行探讨，认为语意维度包括造型和隐喻两方面，语构维度包括图标元素表现和结构，语境维度则是图形界面环境以及用户使用环境，而语用维度包含用户的思维模式，联想模式和文化背景。东南大学梅雷萌将图标分为形态、结构、情境三个维度。而张晶则从语义的角度将图标分为熟悉性，相关性，相似性三个维度。解放军信息工程大学张涛的硕士毕业论文图标认知因素分析及其应用研究了四个方面，图标尺寸对认知的影响，图标形状相似性对认知的影响，图标数量对认知的影响，以及图标分组对认知的影响，也是利用了眼动装置进行了生理数据的采集。
随着图标的作用越来越大，某些图标对应的分类标准也逐渐增多，图标的类别属性越来越模糊，例如某个图标即从抽象和具象来说可以是抽象图标，也可以按照风格来分位扁平化图标或者是符号化图标，还可以从图标的逻辑上分为动作图标。
三、图标复杂度分析
通过以上对国内外图标的分析，可以得出图标的研究主要依从国外的观点，从物理外观和用户认知两个方面来进行研究，国内外学者也都阐述了各自的分类依据和探究的切入点。综合来看，都是基于两个方面，首先是从图标本身出发，对图标元素的解析，对图标元素所传达的意义进行归纳。其次是用户对图标的认知，用户与图标之间的交互，从用户与图标的关系出发来进行研究。
图标复杂度的研究也可以从这两方面入手，首先从图标本身出发，一方面基于图标的物理外观进行复杂度分析，以图标元素种类和数量等多少作为标准。另一方面基于图标语义进行复杂度分析，以单语义和多语义为标准。设计实验，探究操作人员的搜索绩效。其次从用户对图标的认知来分析，依据对图标的认识的熟悉度为标准，结合认知心理学中学习–再认范式，进行图标复杂度的试验探究。
总结与展望
本文调研图标分类以及图标复杂度研究现状发现，图标的分类进行的研究比较多，而图标的复杂度研究则微乎其微，究其原因，图标虽然功能强大，作用明显，在数字界面中占据重要位置，但是由于其目标小，常常被人们忽略。其次是对于图标复杂度没有明确的定义，对于同一个图标大家可能会产生截然相反的判断，这也阻碍了图标复杂度的研究。对于图标复杂度的定义还几乎处于空白，这对图标复杂度的研究影响巨大，因此对图标复杂度进行定义，从不同维度对图标进行分析研究十分必要。通过对图标文献的分析总结，最终我们将图标复杂度划分为基于图标物理外观的呈现复杂度(CP)和基于图标语义的语义复杂度(CS)，以及基于用户认知的认知复杂度(CC)，这个划分也符合了人类由浅入深的认知加工次序，显示了图标属性与复杂度之间的映射关系。
随着体验时代的到来，数字界面正以不同的载体和方式出现在各行各业。而大数据到来，使得数字界面呈现内容更加庞大，结构更加复杂，识别难度也逐渐增加，这对操作人员的认知绩效以及操作正确率产生了巨大影响，图标作为美化界面，减少用户认知摩擦的关键因素需要进行深入的研究。本文通过文献综述和对图标相关领域的研究，对图标复杂度进行了三个维度的划分，以期能够对之后的降低图标复杂度的研究提供一定的帮助。
参考文献
[1] 薛澄岐 . 复杂信息系统人机交互数字界面设计方法及应用 [M] . 东南大学出版社 ， 2015
[2] 牛亚峰，薛澄岐，王海燕，李晶 . 复杂系统数字界面中认知负荷的脑机制研究 [J] . 工业工程与管理，2012，06:72-75+82
[3] Lodding K N. Iconic interfacing[J]. IEEE COMP. GRAPHICS & APPLIC.， 1983， 3(2): 11-20
[4] G. Lindgaard， J. Chessari， E. Ihsen， Icons in telecommunication: what makespictorial information comprehensible to the users， Aust Telecommun. Res. 21(2) (1987) 17–29
[5] S.J.P. McDougall， O. de Bruijn， M.B. Curry， Exploring the effects of iconcharacteristics on user performance: The role of icon concreteness，complexity， and distinctiveness， J. Exp. Psychol. Appl. 6 (2000) 291–306
[6] 宫勇， 杨颖， 张三元，等 . 具体性对图标理解影响的事件相关电位研究 [J] . 浙江大学学报 (工学版) ， 2013 ， 6: 011
[7] 钱晓帆， 杨颖， 孙守迁 . 图标形象度影响早期识别进程: 来自 ERP 的证据 [J] . 心理科学 ， 2014 ， 37 (1) : 27-33
[8] 袁天昊， 刘永翔 . 产品用户界面中图标元素设计研究 [J] . 设计 ， 2015 ， 23 :016
[9] 周煜啸， 罗仕鉴， 陈根才 . 基于设计符号学的图标设计 [J] . 计算机辅助设计与图形学学报 ， 2012， 24 (10) :1319-1328
[10] 张涛 . 图标认知因素分析及其应用研究 [D] . 郑州: 解放军信息工程大学硕士论文 ， 2007