摘要：针对大尺寸屏幕手机上的远处目标操作困难,且容易产生误操作的问题展开研究.首先通过定性分析考察用户操作手机的习惯,得出拇指自然可及的屏幕区域;然后结合人手的生理结构和手机边框的触觉特征,设计目标选择技术并展开对比实验.除了传统的直接选择技术之外,还设计并实现了虚拟屏幕、边缘响应和手指落点触发3种改进的单手目标选择技术.对比实验结果表明:3种改进技术在目标选择时间、目标选择错误率和主观评价上都优于直接选择技术,其中手指落点触发技术表现最优;文中提出的目标选择技术对于大尺寸屏幕手机的单手操作效果和用户体验都有一定改善.

摘要：针对单手情况下笔的输入能力有限、触控输入精确度低且存在手指遮挡等问题,为了发挥笔和触控各自的优势,提出面向惯用手的笔+触控输入技术.首先设计和展开目标装入实验,分析了笔和触控输入的性能特点.然后结合绘图场景,提出顺序法、交叠法和并行法3种面向惯用手的笔+触控混合输入技术,以及用作对比的按钮法参考技术,并通过实验考察了4种输入技术的性能,结果表明,笔在小目标操作的精度和速度上优于触控;相比于按钮法,交叠法在操作时间和轨迹偏移量方面分别减少了15.9%和0.2%;并行法在时间和偏移量方面分别增加了25.6%和40.5%;顺序法在操作时间方面增加了11.2%,但是在偏移量方面减少了12.8%.最后给出了各种不同混合输入技术的应用场景,对面向惯用手的笔+触控交互和用户界面设计具有指导意义.

摘要：针对笔输入能力弱和触摸输入精度低的问题,提出笔式交互与触摸交互的融合策略,并设计了笔+触摸输入技术.首先定性考察笔输入和触摸输入的特性和优劣势,提出2种笔+触摸输入的融合策略;其次基于融合策略设计3种笔+触摸输入技术以及用于参照对比的单笔和单触摸输入技术;再通过3个实验比较这些输入技术的性能.实验结果表明,与单笔或单触摸相比,在颜色改变的直线轨迹任务中,笔+单指触摸、笔+多指触摸和笔+触摸手势的性能分别提升至少90.909%,80.165%和148.209%;在颜色和粗细均改变的圆形轨迹任务中,笔+触摸和笔+手势的任务完成时间比单笔分别减少16.552%和19.705%,而错误率不存在显著差异;在颜色和粗细均改变的绘画任务中,笔+单指触摸、笔+多指触摸和笔+触摸手势的综合指标分别为5.933,3.333和4.700.最后给出面向笔+触摸输入的交互设计建议、应用场景和改进思路,对笔和触摸的混合输入与界面设计具有指导意义.

摘要：针对传统笔式设备输入能力有限的问题,引入笔方位并考查其性能及其与笔倾斜的混合使用.首先设计笔方位目标选择和笔方位与笔倾斜混合目标选择2个实验;然后采用组内重复方法展开实验,考查笔方位及其与笔倾斜混合输入的性能.实验结果表明,正方向的笔方位输入优于斜方向;30°,60°和90°笔方位容限划分下,分别形成了6个、4个和1个速度一致区间;笔方位和笔倾斜划分越密集,用户完成目标选择任务的难度越大;当笔方位容限区间为60°且笔倾斜容限区间为20°时达到最优的划分.最后给出笔方位与笔倾斜混合使用的建议和应用场景,为基于方位和倾斜的笔式交互技术设计提供了参考依据.

摘要：针对笔式用户界面中模式切换效率低的问题,设计了模式切换技术并开展实验对其评价.首先,利用笔压力、笔倾斜和笔方位通道,按照笔通道轨迹和笔通道离散化方式,设计了笔压力轨迹、笔倾斜轨迹、笔方位轨迹、笔压力离散化、笔倾斜离散化和笔方位离散化等6种模式切换技术.其次,以绘画过程中调整线条的颜色和粗细为场景,设计并在Wacom Intuos 3上开展实验,对比考察6种模式切换技术以及参照技术的性能.实验结果表明,笔压力轨迹技术的综合性能最好,其时间消耗比参照技术减少了20.13%,综合性能比参照技术提升了37.68%;笔倾斜轨迹技术、笔方位轨迹技术和笔方位离散化技术的时间消耗比参照技术分别减少了11.12%,2.65%和10.70%;笔倾斜离散化技术和笔方位离散化技术的错误率相对于参照技术分别减少了62.82%和32.38%.最后,分析了模式切换技术的性能,给出了合理设置阈值、分析上下文环境和选择合适切换级别等模式切换技术的改进措施.

摘要：针对笔倾斜输入过程中存在遮挡、视角错觉和缺乏反馈等问题,分析了视觉反馈的增加对笔倾斜输入性能的影响.首先结合笔倾斜的特点设计了图形全跟踪、图形部分跟踪、图形无跟踪、数字全跟踪、数字部分跟踪和数字无跟踪6种不同的笔倾斜视觉反馈;然后通过对比实验考察了经过视觉反馈后,在直接和间接设备上完成不同角间距的目标选择任务时笔倾斜输入的性能.实验结果表明,视觉反馈可以有效地提升目标选择的速度,而跟踪机制可以有效地提高目标选择的准确度;图形反馈的速度快于数字反馈;全跟踪反馈的错误率低于部分跟踪反馈;在直接设备上完成目标选择任务速度快,但在间接设备上完成目标选择任务的准确度更高.最后给出了笔倾斜输入和视觉反馈的使用原则和建议,对笔式界面中的笔倾斜交互和视觉反馈设计具有指导意义.

摘要：针对笔输入能力有限的问题,在笔式交互中增加笔倾斜输入,并考察了指向和轨迹任务下笔倾斜输入的性能.首先,结合笔倾斜输入的特点设计了指向和轨迹2种不同类型的任务;然后通过组内重复的全因素方法设计实验,并采集笔倾斜及笔尖轨迹信息,对比考察了2种不同任务下笔倾斜输入的性能.实验结果表明,指向任务下通过倾斜笔来选择不同角间距的目标时,角间距越窄,所花费的时间越长,错误率越高,倾斜笔完成指向任务的时间与角间距及目标倾角之间呈幂指数多项式关系;轨迹任务下完成笔倾斜任务时,在运行时间和偏出轨道率方面,条形轨道比环形轨道的笔倾斜输入性能更好,在偏出倾斜容限率方面,2种轨道不存在显著差异,维持笔倾斜来完成轨迹任务在时间上符合Steering定理.最后,给出了笔倾斜输入的使用建议,对笔式界面中面向不同任务类型的笔倾斜交互设计具有指导意义.

摘要：针对单通道输入条件下输入能力受限的问题,以触控、笔和空间手势为输入通道,提出混合输入技术,允许用户通过双手配合的方式完成操作任务.首先分析了触控、笔和空间手势的性能特点;然后结合不同复杂程度的实际操作环境,提出以笔输入为主的10种双通道和三通道混合输入技术.性能对比的实证研究结果表明,相比于单通道笔式输入,双通道并行输入情况下触控+笔的综合性能最优,双通道二维空间划分下,触控点击+笔的性能最优;包含空间手势的混合输入技术错误率最低,但定性评估结果却最不理想.相关结论对基于触控、笔和空间手势的混合交互和界面设计具有参考意义.

摘要：针对笔通道输入在不同屏幕区域上的差异,分析了屏幕区域对笔通道输入的影响.首先设计了轨迹非受限的书写和轨迹受限的划动2种不同的笔式输入实验任务,然后在Wacom Cintiq 21UX上展开实验并对比考察了笔通道输入在不同屏幕区域的性能.实验结果表明,以屏幕一角为极点所形成的极坐标系中,笔通道值随极径的增加而增大,笔通道值与极径之间呈幂函数关系或线性关系;各笔通道值的极值通常出现在屏幕的角落区域;对以右手为惯用手的用户来说,屏幕上侧的笔倾斜角通常大于屏幕下侧的笔倾斜角,笔的方位角随屏幕区域位置呈顺时针减小再增加的趋势;屏幕被划分的数量和屏幕上的不同区域位置均对交互性能存在显著影响;随着屏幕区域划分数量的增加,各区域之间的均值差异减小;结合划动速度、脱离错误率、偏出轨道率和偏离中线值,中部区域的综合性能优于四周区域,小尺寸区域的综合性能优于大尺寸区域,上侧区域的综合性能优于下侧区域.最后给出了面向屏幕区域的交互设计建议,为面向屏幕区域的笔通道交互提供了参考依据.

摘要：针对多目标选择过程中的耗时和误选问题,提出动态重排机制,并提出了动态魔方技术.首先依据目标具备属性的特点提出动态重排机制;然后按照拉近目标、改变光标形状、动态重排目标和额外使用笔的其他通道的原则提出动态魔方技术;并在Wacom Cintiq 21UX上展开多目标选择实验和动态重排机制评价实验,实验结果表明,动态魔方技术的速度和准确率综合性能优于其他对比技术,动态重排机制的引入可以有效地改善目标选择技术的性能;最后对比多目标选择技术的性能,分析动态重排机制的效果,并讨论了多属性目标的动态重排.