兒童人機交互界面色相差異運用方法研究

蔣雨妤 饒錦鋒 史忠超

摘 要：基于兒童認知特征的交互界面設計是當前界面設計的主流。本文通過色相差異認知實驗，探究8～12歲兒童對人機交互界面中色相差異的辨別認知情況，總結出正確運用色相差異進行兒童人機交互界面色彩設計的方法。

關鍵詞：兒童認知;色相差異;人機交互界面

目前有研究者提出以兒童認知特征為中心的設計能幫助界面達到更高的交互效率，滿足用戶的需求。[1]色彩是兒童人機界面一項重要的組成元素，在進行兒童人機交互界面色彩設計時，應以兒童認知特征為基礎。在色彩的三要素中，兒童對色相的認知比對明度與飽和度更加深刻。在兒童界面色彩設計時常用色相差異的對比原理，使界面更加具有視覺沖擊力、重點更加突出。因此探究兒童相關色相差異認知特征，為界面色彩設計提供參考，具有重要的意義。

1 兒童的色相差異認知

色相由光的波長決定，是色彩三要素中最主要的特征，是一種色彩區別于另一種色彩的最主要的因素。把紅、橙、黃、綠、藍、紫等色相以環狀形式排列，形成一個封閉的環狀循環，從而構成色相環，亦稱色輪。[2]在色相環中色相取值范圍是0°到360°，每個角度代表一種色相。色相差異是指至少兩個不同色相的色彩存在于同一視野中而形成的視覺效果。各色相之間在色相環上相距的角度決定了色相差異效果的強弱程度，角度越大，差異效果越強，反之則差異效果越弱。[3]

在兒童認知發展階段中，其對色彩的認知主要從色相開始。據心理學家研究表明，學齡前兒童普遍喜愛艷麗明快的顏色，尤其是對比明顯的顏色。因此，為這一年齡段的兒童做設計時，應更多地使用明度高與純度高的色彩。8～12歲兒童隨智力水平的不斷提高，對色彩的認知程度不斷增加，所認識色彩的數量增加，對色彩詞匯的掌握數量增加。[4]在8～12歲兒童的認知中，色相更易于區分，但目前缺少8～12歲兒童對人機交互界面中色彩的認知能力的相關研究，使得設計師在進行此方面設計時沒有參考，使用過于花哨或過于單一的色彩。

2 兒童色相差異辨別實驗

2.1 實驗目的

探索兒童辨別認知色彩色相差異的反應時間、正確率與差異角度、干擾項的關系。

2.2 實驗方法與材料

研究采用被試內實驗設計方法，將干擾色相值和色相差異角度這兩個參數作為自變量，干擾色相值有0°、120°、240°這3個水平，色相差異角度有5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°這8個水平。以干擾色相值各個水平為起點，以色相差異角度各個水平為夾角，分別從正方向（逆時針）與負方向（順時針）取得兩個色相值為目標色相值，共計48種測試條件，具體色彩值如表1所示。使用9個大小為38×38像素的色塊作為實驗材料，其中一個目標項與8個干擾項位置隨機，如圖1所示。

2.3 被試與實驗程序

實驗共選取30名（男15名，女15名）8～12歲兒童作為被試，所有被試視力或矯正視力正常，均無色盲色弱。實驗設備是顯示器分辨率為1366×768的華碩計算機一臺。實驗程序由心理學實驗操作平臺E-Prime控制實現。如圖1所示，實驗開始之前呈現指導語，為被試講解實驗操作方法，并讓被試進行一次或多次練習實驗，直至確定能夠正確進行實驗操作之后開始正式實驗。實驗開始呈現某一種測試條件下的9個色塊，要求被試根據色彩差異在其中分辨出與干擾項色彩不同的目標項，并點擊。若認為色彩均相同則點擊灰色的背景部分，即完成一次測試，隨即重復測試步驟，直到被試完成所有測試任務。實驗過程中記錄被試的反應時間和正確率。其中，反應時間為9個色塊呈現到被試點擊目標色塊或背景部分之間的時長;正確率為在某種測試條件下反應正確被試數量與總被試數量的百分比。

3 結果與分析

在各干擾項水平上，不同的色相差異角度下，被試反應正確率的變化情況如圖2所示。色相差異范圍在5°到25°之間，被試反應正確率隨色相差異角度增大而增大，在25°以后達到100%并保持不變。其中在干擾項為紅色時，被試反應正確率增大速度比藍色和綠色更快，在15°時反應正確率就達到了98%，而干擾項為藍色和綠色時，被試反應正確率增大速度大致相同。由此可得出結論：在色彩明度與飽和度保持不變，色相差異角度為25°時，兒童可以正確分辨兩個顏色為不同顏色。

篩選回答正確的被試反應時間并按照拉依達準則[5]剔除極端數據。在各干擾項水平上，不同色相差異角度下，被試平均正確反應時間的變化情況如圖3所示。被試平均正確反應時間隨色相差異角度的增加而減少，后逐漸趨于穩定。其中在干擾項為紅色時，被試平均正確反應時間減少速度略快于藍色和綠色。由此可得出結論：在數字界面中，相比綠色與藍色，兒童更能分辨紅色與其相近的顏色之間的差異。這與高秀娟總結相關研究后得出的結論——兒童辨認色彩正確率順序依次為紅色、白色、黃色、藍色、綠色等，棕色、深藍等色相不是特別明確的顏色不是很容易被認出，[6]具有一致性。

使用統計學軟件SPSS分別對紅、綠、藍這3個干擾項水平下的色相差異角度與被試的正確反應時間進行Pearson相關性分析，結果為：在紅色色塊為干擾項時，色相差異角度與被試的正確反應時間之間的Pearson相關系數r=-0.494<0，顯著性值P=0.000<0.05;在以綠色色塊為干擾項時，色相差異角度與被試的正確反應時間之間的Pearson相關系數r=-0.330<0，顯著性值P=0.000<0.05;在以藍色色塊為干擾項時，色相差異角度與被試的正確反應時間之間的Pearson相關系數r=-0.357<0，顯著性值P=0.000<0.05。這表明在干擾項的各個水平下色相差異角度與被試的正確反應時間之間具有顯著的負相關關系，被試的正確反應時間隨色塊間色相差異角度的增大而減小。

4 結語

本文主要通過一項色彩辨別實驗，得出以下結論：在色彩明度與飽和度保持不變時，干擾項的各個水平下色相差異角度與兒童的正確反應時間之間具有顯著的負相關關系，被試的正確反應時間隨色塊間色相差異角度的增大而減小;在色彩明度與飽和度保持不變，色相差異角度為25°后，兒童可以正確分辨兩個顏色為不同顏色;在數字界面中，相比綠色與藍色，兒童更能分辨紅色與其相近的顏色之間的差異。該結論為以兒童認知特征為中心的人機界面色彩設計提供了理論基礎。在考慮使用色彩數量時，不同色彩色相之間角度必須超過25°才能被兒童識別出，否則在兒童的視覺下此界面顯得過于單調。若要通過色相差異使兒童的識別效率增加，可以考慮使用紅色，效果最佳。

參考文獻：

[1] 姚善良，張鈺唯.兒童數字產品界面色彩設計研究[J].藝術與設計（理論），2018，2（5）：95-96.

[2] 吳振韓.色彩設計色彩構成的原理與設計[M].南京師范大學出版社，2009.

[3] 周新明.色彩對比與調和在廣告設計中的應用[J].數碼設計（下），2018（8）：226.

[4] 孫穎.針對6～12歲兒童的色彩游戲產品設計研究與開發[D].北京工業大學，2016.

[5] 楊婧，辛明勇，歐家祥，等.基于拉依達準則的計量自動化系統數據準確性判斷方法[J].電力大數據，2017，20（11）：74-78.

[6] 高秀娟.基于符號學的學齡前兒童應用軟件界面設計研究[D].西安建筑科技大學，2014.

作者簡介：蔣雨妤（1995—），女，四川宜賓人，西南科技大學制造科學與工程學院碩士研究生，主要研究方向：人機交互、產品設計方法等。

饒錦鋒（1979—），男，西南科技大學制造科學與工程學院講師，通訊作者，主要研究方向：工業設計、反求工程與快速制造等。

史忠超（1995—），女，河北唐山人，西南科技大學制造科學與工程學院碩士研究生，主要研究方向：工業設計、服務設計等。