Разработка методики тестирования мобильного приложения на основе технологии ай-трекинга

Плетнева Алиса Олеговна ORCID: 0009-0009-1502-2660 магистр, Высшая школа дизайна и архитектуры, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого 194064, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29, оф. 29АФ Pletneva Alisa Olegovna Graduate student, Department of Higher School of Design and Architecture, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University 194064, Russia, Saint Petersburg, Politechnicheskaya str., 29, office 29AF pletneva.alisa2010@yandex.ru

Янчус Виктор Эдмундасович ORCID: 0000-0001-7220-0819 кандидат технических наук преподаватель Высшей школы дизайна и архитектуры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого 194064, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29, оф. 29АФ Yanchus Viktor Edmundasovich PhD in Technical Science Yanchus Viktor Edmundasovich - Candidate of Technical Sciences, lecturer, Higher School of Design and Architecture, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University 194064, Russia, Saint Petersburg, Politechnicheskaya str., 29, office 29AF victorimop@mail.ru

В настоящее время мы регулярно взаимодействуем с различными гаджетами: телевизор, компьютер, планшет, мобильный телефон. Последний используется ежедневно для различных задач, например, для мобильной связи, для общения в мессенджерах и социальных сетях, а также для мобильных приложений ^[1]. Кроме того, выход в Интернет является востребованной функцией современного смартфона, так как с его помощью можно в короткие сроки получить доступ к необходимой информации, развлекательному контенту, и приобрести необходимые товары и услуги ^[2]. Смартфон – довольно небольшое устройство, вмещающее в себя много информации, которую необходимо обрабатывать и анализировать для достижения пользователем поставленной цели. По этой причине многие компании разрабатывают мобильные приложения ^[3,4]. Мобильное приложение – это специальная программа для смартфона, установленная на определенной платформе (наиболее распространенные платформы: IOS и Android), обладающая функционалом, позволяющим выполнять определенные действия в зависимости от тех задач, которые необходимо решить ^[2,5].

При проектировании мобильных приложений необходимо использовать узнаваемые пользователю элементы. Для этого мобильное приложение должно обладать следующими характеристиками:

1. Очевидность и ясность для пользователя;

2. Понятность. Пользователи должны понимать, с какими элементами они взаимодействуют;

3. Предсказуемость в процессе взаимодействия с элементами мобильного приложения ^[6].

Мобильное приложение нужно разрабатывать максимально простым и понятным, чтобы у пользователя сохранялось ощущение прямого управления объектом его внимания ^[7].

При проектировании мобильного приложения основными элементами, с точки зрения дизайна, являются: цветовое решение, композиционное решение и выбор шрифта ^[8]. Также мобильное приложение наполняется текстом. Текст должен быть четким, понятным и структурированным. Пользователь может находиться в различных условиях наблюдения: смотреть в экран телефона под ярким солнцем на улице, на бегу или с низкой яркостью экрана по причине низкого заряда. Все эти факторы могут сильно влиять на восприятие текста и прочей информации ^[9].

Цель работы – разработка методики исследования восприятия визуальной информации в мобильном приложении. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- разработать стимульный материал;

- разработать задачу для испытуемых;

- создать эксперимент в специализированном программном модуле;

- проанализировать результаты, полученные в ходе проведенного эксперимента, средствами математической статистики.

В качестве гипотезы выдвигается предположение о том, что все факторы: цветовое решение, композиционное решение, шрифт и количество букв в управляющих словах влияют на скорость решения поставленной задачи испытуемым при взаимодействии с графическим интерфейсом мобильного приложения.

В настоящей работе будет рассматриваться влияние факторов цветового решения, композиционного решения, типа шрифта и количества букв в управляющих словах на скорость решения условной задачи испытуемым при рассматривании стимула, имитирующего интерфейс мобильного приложения, при помощи технологии ай-трекинга (Рис. 1).

Рис. 1 – Факторы, влияющие на восприятие информации в мобильном приложении

Технология ай-трекинга используется в различных областях жизнедеятельности человека: в образовании, в науке, в маркетинге. В последнем данная технология используется для тестирования рекламы, упаковки, юзабилити сайтов при помощи стационарного или мобильного оборудования – ай-трекера ^[10,11].

Среди параметров шаблона рассматривания наибольший интерес вызывают фиксации – области, в которых взгляд пользователя задерживается на продолжительное время, в течение которого происходит восприятие информации. Процесс движения взгляда пользователя между точками фиксации называется «саккада». Воспроизведение саккад показывает, какой путь проделывает взгляд между точками фиксации ^[12].

Особенность мобильного приложения заключается в том, что вся информация находится в поле центрального зрения человека, периферийное зрение при работе в этой среде слабо задействуется (Рис. 2) ^[13,14]. Следовательно, влияние саккад на шаблон рассматривания интерфейса мобильного приложения значительно меньше, чем при взаимодействии человека с графическим интерфейсом приложений и сайтов, ориентированных на воспроизведение на большем экране персонального компьютера.

Рис. 2 – Области зрения человека

В настоящей работе в качестве экспериментальной установки был применен программно-аппаратный комплекс ай-трекинга. С помощью данного оборудования создается набор данных, записывая координаты определенное количество раз в секунду ^[15]. Затем этот набор данных можно визуализировать и интерпретировать, чтобы выявить поведение, незаметное для пользователя. Отслеживание взгляда (ай-трекинг, окулография) – это технология, которая позволяет узнать направление взгляда человека, предмет его интереса и продолжительность фокусировки ^[16,17,18]. Прибор ай-трекер позволяет получить набор параметрических данных в виде координат движения взора человека по стимульному материалу ^[19]. Далее эти экспериментальные данные подвергаются статистическому анализу с целью выявления статистически значимых зависимостей влияния факторов на параметры шаблона рассматривания стимульного материала.

С учетом выделенных факторов влияния на восприятие информации в мобильном приложении был разработан стимульный материал, который содержит в себе факторы в различных комбинациях. Первый фактор – цветовое решение. Для стимульного материала были выбраны следующие цветовые сочетания: черно-белый, бело-черный, красно-зеленый, зелено-красный, сине-оранжевый и оранжево-синий. Примеры стимульного материала в различных цветовых решениях представлены на рисунке 3.

Рис. 3 – Фактор «Цветовое решение»

Цветовое решение стимульного материала выбиралось исходя из теории цветовых контрастов И. Иттена ^[20] и схемы цветового зрения Ф. Юрьева (Рис. 4) ^[21].

Рис. 4 – Схема цветового зрения человека

Второй фактор – композиционное решение, его основными элементами выступают квадратные плитки трех размеров. Данный фактор был определен в виде размера активных элементов: маленький, средний и крупный (Рис. 5). Они представлены в виде 6 равных квадратных плиток с расположенными на них управляющими словами и четырех иконок быстрого доступа. Размеры квадратных плиток 105*105px, 140*140px, 175*175px (разница между размерами - 35px). Они были выбраны с учетом размеров экрана смартфона. Такое композиционное решение было выбрано, исходя из проведенного предварительного исследования ^[8], и представляет собой доработанную методику проведения эксперимента.

Рис. 5 – Фактор «Композиционное решение»

Третий фактор – тип шрифта. Для создания модели мобильного приложения были выбраны 2 шрифта – с засечками и без засечек. Шрифт с засечками – «Times New Roman», без засечек – «PT Sans» (Рис. 6).

Рис. 6 – Фактор «Шрифт»

Четвертый фактор – количество букв в управляющих словах. Для проведения исследования были выбраны слова, которые используются в мобильных приложениях. Мобильные приложения делятся по различным категориям, например, мессенджеры, финансы, музыка, соц. сети, исходя из того, для какой аудитории оно разрабатывается и какие цели преследует ^[7]. Каждой категории мобильных приложений характерны собственные технические свойства и особенности, также как и управляющие слова. Используемые слова отличаются между собой по количеству букв. Короткие управляющие слова состоят из 4-5 букв, а длинные из 9-11 букв (Рис. 7).

Рис. 7 – Фактор «Количество букв в управляющих словах»

Для проведения эксперимента было разработано 72 стимула с различным сочетанием исследуемых факторов. Для испытуемых была определена следующая задача: «Посмотрите на иконку и нажмите на плитку». После нажатия на нужный элемент в стимуле испытуемый автоматически переходил к следующему стимулу. Задача эксперимента позволяет проанализировать эффективность решения испытуемым поставленных задач в зависимости от цветового решения, композиционного решения, шрифта и количества букв в управляющих словах в мобильном приложении. Отображение задачи в программном экспериментальном модуле представлено на рисунке 8.

Рис. 8 – Задача для испытуемых в эксперименте

Эксперимент был проведен в специализированном программно-аппаратном комплексе с технологией ай-трекинга SMI RED 250 ^[22]. Для проведения исследования было выделено помещение, в котором была зафиксирована экспериментальная установка, включающая в себя ай-трекер, монитор с разрешением экрана 1920*1080 px и размером экрана 450*280 мм, стол, офисное кресло и офтальмологическую подставку под подбородок для фиксации головы участников эксперимента.

В исследовании приняли участие 36 человек – 20 женщин и 16 мужчин в возрасте от 20 до 30 лет из числа студентов и преподавателей Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Участники эксперимента были разбиты на группы по следующим признакам:

- гендерный признак (мужской/женский);

- тип образования (гуманитарное/техническое);

- наличие художественной подготовки (имеется/не имеется).

Каждый фактор, влияющий на восприятие информации в мобильном приложении, отображается в заданной системе кодирования:

1. Цветовое решение: bW – бело-черное, wB – черно-белое, rG – красно-зеленое, gR – зелено-красное, oB – оранжево-синее, bO – сине-оранжевое, где строчная буква представляет собой цвет плашек, а прописная цвет фона;

2. Композиционное решение: b – большие квадратные плитки, m – средние квадратные плитки, s – маленькие квадратные плитки;

3. Шрифт: z – с засечками, n – без засечек;

4. Количество букв в управляющих словах: ln – слово из 9-11 букв, sh – слово из 4-5 букв;

5. Пол: 0 – женский, 1 – мужской;

6. Образование: 0 – гуманитарное, 1 – техническое;

7. Художественная подготовка: 0 – не имеется, 1 – имеется.

Всего в эксперименте было собрано 18543 фиксаций и 16810 саккад. Результаты эксперимента были обработаны посредством программной процедуры дисперсионного анализа ANOVA. Данная процедура использует стандартные статистические методы и встроена во все автоматизированные системы статистической обработки экспериментальных данных ^[23]. Для анализа результатов эксперимента использовалось автоматизированный комплекс обработки экспериментальных данных STATISTICA ^[24]. Уровень значимости p-value был принят равным 0.05. Результаты исследования представлены на рисунках далее.

Рис. 9 – Плотность распределения времени рассматривания стимула в зависимости от шрифта, количества букв в слове и цветового решения

Рис. 10 – Плотность распределения времени рассматривания стимула в зависимости от композиционного решения, количества букв в слове и цветового решения

Рис. 11 – Плотность распределения времени рассматривания стимула в зависимости от пола, композиционного решения и цветового решения

Рис. 12 – Плотность распределения времени рассматривания стимула в зависимости от пола, образования и цветового решения

Рис. 13 – Плотность распределения количества фиксаций при рассматривании стимула в зависимости от пола, композиционного решения и цветового решения

Рис. 14 – Плотность распределения расстояния пройденными саккадами при рассматривании стимула в зависимости от пола, композиционного решения и цветового решения

Шесть представленных графиков (9,10,11,12,13,14) демонстрируют, что быстрее всего участники эксперимента решали задачу в сине-оранжевом и бело-черном цветовых сочетаниях стимульного материала, а также наиболее быстро испытуемые решали задачи с крупными активными элементами в композиционном решении.

Кроме того, эксперимент показал, что такие выделенные категории, как образование (техническое/гуманитарное), пол (мужской/женский), художественная подготовка (имеется/не имеется) тоже имеют статистическое влияние на восприятие информации в мобильном приложении. Женщины решали поставленные задачи быстрее мужчин. Женщины с гуманитарным образованием решали поставленные задачи быстрее мужчин с гуманитарным образованием. Женщины и мужчины с техническим образованием справились с представленными задачами одинаково. Прослеживание влияния пола (Gen) и образования (Edu) подтверждается данными, собранными при помощи процедуры ANOVA. Было выявлено, что факторы: «Пол» (Gen) и «Образование» (Edu) меньше 0.05. Это позволяет предположить, что указанные факторы влияют на решение поставленной в эксперименте задачи (Таблица 1).

Таблица 1 – Значения p-value, полученные в результате выполнения программной процедуры дисперсионного анализа ANOVA. Факторы: Color, Gen, Edu

Далее мы увидели, что проявляется статистически значимое влияние шрифта с засечками. При его использовании в стимульном материале испытуемые решают задачу эксперимента быстрее. Интересным наблюдением стало то, что длинные слова воспринимались испытуемыми быстрее коротких, это можно увидеть в статистических данных процедуры ANOVA: фактор «количество букв в управляющих словах» (W_Length) меньше 0.05, поэтому можно предположить, что данный фактор влияет на решение поставленной в эксперименте задачи (Таблица 2).

Таблица 2 – Значения p-value, полученные в результате выполнения программной процедуры дисперсионного анализа ANOVA. Факторы: Color, W_Length, Shrift

Таким образом, все выделенные факторы: цветовое решение, композиционное решение, шрифт и количество букв в управляющих словах влияют на восприятие в мобильном приложении, но при определенных условиях.

Полученные результаты позволяют разработать следующие рекомендации для разработки мобильного приложения:

1. Светлая и темная темы, в которых будут отображаться различные шрифты: светлая тема – шрифт без засечек, темная тема – шрифт с засечками;

2. Элементы мобильного приложения в черно-белом и сине-оранжевом цветовых сочетаниях;

3. Длинные слова в элементах мобильного приложения;

4. Крупные квадратные плитки, расположенные на экранах мобильного приложения;

5. Разделение мобильного приложения по половому признаку.

Данные рекомендации могут быть дополнены и расширены благодаря проведению дополнительных исследований с помощью технологии ай-трекинга.

Результаты работы:

1. Разработанная методика продемонстрировала свою работоспособность;

2. Данная методика может быть использована для тестирования мобильных приложений;

3. Данная методика позволяет разработать мобильное приложение с учетом выделенных рекомендаций;

4. Необходимо разрабатывать следующие задачи для проведения новых экспериментов.

Апробация разработанной методики прошла успешно, были выделены рекомендации, которые могут помочь при разработке мобильного приложения. Кроме того, методика показала результаты, которые требуют проведения дополнительных, более глубоких исследований.