菲兹定律

菲兹定律

• • 介绍
  • 背景
  • 例子
  • 菲茨定律的修正
  • 调整准确度
  • 什么是菲茨定律
  • ISO 9241‐9
  • 吞吐量的计算
  • 用户研究示例
  • • 参与者
    • 仪器(硬件和软件)
    • 步骤
  • 结果与讨论

介绍

人类运动在计算中无处不在。我们的手臂、手腕和手指忙于键盘、桌面和接触敏感显示器。因此，将人的运动极限和能力与计算系统上的交互技术相匹配是人机交互(HCI)研究的一个重要领域。相当多的HCI研究是针对建模、预测和测量人类性能。在人类运动领域，菲茨定律是本研究的杰出模型。适用菲茨定律的人类活动的全谱比上款所举的手臂、手腕和手指三个例子更广。在诸如游戏、虚拟现实或可访问计算等欺骗文本中，动作还可能涉及躯干、腿、脚、眼睛、脸、舌头、嘴唇、皮肤、头部等。值得注意的是，对于每一种输入模式，都有使用Fitts定律来探索设计空间或量化人类性能的例子。本章概述了费茨定律。我们将看到，菲茨定律是预测和测量的模型。对于预测，Fitts定律是一个方程，它给出了根据移动距离和目标大小获取和选择目标的时间。对于度量，Fitts定律提供了一种方法，可以用单个度量(吞吐量)来量化人类的性能。吞吐量，在本章后面描述的计算中，结合了执行目标捕获任务的速度和准确性。我们从背景细节和菲茨定律的简单介绍开始，然后描述了修正缺陷或改进模型的预测能力或理论基础的改进。近年来，由于ISO 9241 9 (ISO, 2000)标准的出现，计算机输入技术的Fitts定律评价更加一致。总结了标准中使用的菲茨定律方法，并给出了实现这些方法的软件工具。由于Fitts吞吐量是此类评估的主要性能度量，我们还根据最佳实践方法详细计算了吞吐量。然后，我们给出了一个使用Fitts定律和ISO 9241 9来衡量人类绩效的例子。这个例子涉及到基于触摸的目标选择与一个具有接触敏感显示器的手机。

背景

调整准确度

什么是菲茨定律

在这个时刻，值得退一步考虑大局。什么是菲茨定律：在前面提到的Fitts难度指数的改进中，只提出了Welford和Shannon公式。虽然存在其他配方，但这里不再对它们进行评述。有一个原因。在大多数情况下，在一个简单的过程之后引入了替代的配方：提出了一个变化并进行了合理化，然后提出了一个新的预测方程，并通过实证检验了拟合度。研究人员经常以一种一心一意的方式进行这项工作。目标是改善拟合。更高的相关性被认为是变化改善模型周期的证据。但有一个问题。改变模型的等式通常缺少单位“比特”的任何术语。因此信息隐喻就丢失了。这可能由于各种原因而发生，例如使用非日志形式的ID（例如，幂，线性），插入新术语，或将日志术语拆分为A和W的单独术语。如果没有术语单位“比特”，没有吞吐量。虽然这些模型可能确实有效，但将其描述为对费茨定律的改进，或者甚至作为对费茨定律的变化，可以说是错误的。它们是完全不同的模型。
上段所采取的立场有两点。首先，Fitts法则的预测形式（公式第17.4节）没有出现在Fitts最初的1954年出版物中。因此，仅仅为了改善预测方程的拟合而做出的任何努力是否属于费茨的法律研究领域是值得怀疑的。其次，Fitts定律基本上是关于buman电机系统的信息容量（Fitts’1954论文的标题以斜体字设置开头）。 Fitts定律的真实实例是吞吐量的方程式17.3，它出现在原始论文中，虽然标签不同（Fitts，1954，Eq.2）。因此，保留信息隐喻是费茨法律的核心。

ISO 9241‐9

在第一次出版（Fitts，1954）之后的几十年中，许多菲茨的法律研究出现了 – 并且形式多种多样。这些研究的内部有效性不存在问题，但这一研究体系存在相当大的不一致性，这使得跨学习比较成为一项艰巨的任务。简而言之，通常无法将一项研究的吞吐量值与另一项研究的吞吐量值进行比较。仔细阅读，细节往往不充分。在给出详细信息的情况下，很明显吞吐量通常以不同方式计算。此外，收集的数据或数据在建立Fitts法律模型或计算吞吐量方面的工作方式存在不一致。显然，Fitts的法律研究可以从标准化方法中受益。在人机交互中尤其如此，必须评估新想法的实际好处，并与其他出版物中的相关想法进行比较。输入ISO9241-9。
ISO标准由来自研究和应用研究 区的技术委员会编写。与人机交互相关的一个标准是多部分ISO9241，“具有可视显示终端（VDT）的办公室工作的人体工程学要求。”草案版本开始出现在20世纪90年代。第9部分是“非键盘输入设备的要求”（国际标准化组织，2000年）。该标准已更新为更通用的标题“人机交互的人机工程学。”这些部分也已更新，重命名和重新编 。第9部分现为第411部分，“物理输入设备设计的评估方法” （国际标准化组织，2012）。（本章中参考ISO 9241-9也适用于ISO 9241-411。关于Fitts法律测试程序，两个版本是相同的。）该标准与几乎任何可以在计算机上执行点选操作的输入机制。如果ISO 9241-9有一个主要优点，那就是将Fitts法律应用于HCI投入研究的标准化。
ISO 9241-9中的两个主要性能测试程序采用了Fitts的范例。存在一维（1D）任务和二维（2D）任务，两者都使用串行目标选择。包括2D任务是对Fitts定律的实用扩展，以支持计算系统中常见的交互。虽然Fitts描述了离散任务的可能性（见图17.1b）并且在一些Fitts法律研究中使用，但是离散任务不包括在ISO 9241-9中。

图17.10 (a)在1D条件下进行试验的参与者。(b)序列末尾的示例对话框。
如图17.10所示。如果目标没有击中，就会发出一种听觉哔哔声。在每个序列的末尾出现一个对话框，显示序列的摘要结果。参见图17.10b中的示例。这个对话框对演示非常有用，可以在测试期间帮助通知和激励参与者。参与者被要求以舒适的速度，尽可能快速、准确地选择目标。他们被告知偶尔错过一个目标是可以的，但是如果错过了很多目标，他们应该放慢速度。

结果与讨论

吞吐量的总体平均值是6.85位/秒。这个结果本身就很了不起。在这里，我们看到的经验证据支持了轻蔑触摸互动的巨大成功。触摸体验不仅吸引人，触摸性能明显优于传统的交互技术。对于桌面交互，鼠标在大多数点交互任务中表现最佳。(手写笔可能是个例外。触控笔的性能一般与鼠标相当，有时甚至略好于鼠标。,1991)。在对Fitts遵循ISO 9241‐9标准进行的法律研究的回顾中，鼠标的通过置值范围从3.7位/秒到4.9位/秒(Soukoreff & MacKenzie, 2004，表5)。刚刚 告的触摸输入值显示，与鼠标相比，触摸的性能提高了40%到85%。(当然，直接比较是不可能的，因为在本研究中使用的LG Nexus 4等小型触摸屏设备上不支持鼠标输入。)最可能的原因在于直接输入与间接输入的区别。通过鼠标或其他传统的指向设备，用户可以操纵设备来间接控制屏幕上的跟踪符 。选择需要在设备上按一个按钮。触摸输入既没有跟踪符 也没有按钮:输入是直接的!参与者和任务的吞吐量结果如表17.2所示。一维任务的吞吐量为7.43位/秒，比二维任务的平均值6.27位/秒高18.5%。差异有统计学意义(F1,15 = 29.8, p