（设计艺术学专业论文）计算机游戏界面设计方法研究.pdf

西北工业大学硕十学位论文摘要 摘要 计算机游戏界面设计( c o m p u t c rg 锄eh l t c r f a c ed e s i 辨) 是决定一款计算机 游戏成败的重要因素之一。论文以游戏设计理论、人机界面设计理论、认知心理 学、设计符号学等知识为理论基础，通过对计算机游戏用户的生理和心理特征的 分析，提出了用户参与的迭代式计算机游戏界面设计方法。最后，以射击游戏界 面设计为例，对论文提出的设计原则和方法进行了验证。 论文首先从计算机游戏用户玩游戏时的生理状态和心理状态出发，建立了计 算机游戏用户生理和心理特征模型，并在建立用户生理和心理特征模型后，提出 了基于用户生理和心理特征模型的界面设计原则。另外，还对不同的游戏类型进 行了分析，总结出基于不同游戏类型的界面设计原则。在遵循上述设计原则的前 提下，论文提出了用户参与的迭代式计算机游戏界面设计方法。该方法以用户参 与为中心，以迭代设计为手段，利用计算机游戏用户对界面设计方案进行测试、 评价，重复对其不利于人机交互的因素进行改进设计。最后，通过假想的射击游 戏界面设计实例验证了用户参与的迭代式计算机游戏界面设计方法，并提交了一 份设计方案【i j 。 关键词：工业设计游戏界面设计用户模型用户参与迭代设计 西北丁业大学硕十学位论文abstract a b s t 阳c t c o n l p u t c rg a m eh l t c r f a c ed 船i 弘i so mo fm ci m p o n a n t 梳t o 碍w h a td e c i d e s t h ec o 玎叩u t e rg 锄ei s 鲫c c e s so r 筋l u r e t l l i sp 印e rb 船e d0 nt l l et l l c o r yo f g 锄e d e s i 盟，h 眦a i l m l l i n ch l _ 断f 缸ed e s i 髓，p s y c h o l o g yo fc o g l l i z i n 吕s e m c i o l o g yo f d e s i g n t h r o u g l l 卸a l y z i n gt l l ec o m p u t e rg 锄el l s e r sp h y s i o l o g y 柚dp s y c h o l o 既 b 咖g su pl l s e rp 枷c i p a t i n go fc i r c u l a t i n gm e t h o df o rt h ec o m p u t 盯g 锄ei n t e f f 犯e d e s i 印a t t h e 肌d ，w i m 锄i m a g i n e ds h o o tg a m e f o re x 锄p l e ，a u m o ru s i n g t l l e l l s e r p a n i c i p a t 崦o fc i r c u l 咖培m e m o dw b i c hf o rc o m p u t 盯g 枷ei n t e r f 犯ed 鼯啦 d c s i 印e di t si n t 耐砬e 1 1 l i sp 印e rs t a n 谢mt h es t a t eo f l l l ec o 唧u t 盯g a m e 岫c r ，sp h y s i o l o g ya n d p s y c h o l o g y ，t l l 锄e s t 曲l i g h e dt h em o d e lo ft h ec o 唧u t e rg a m eu s d sp h y s i o l o 影觚d p s y c h 0 1 0 9 y a f 【盯t l l a t ，和m o rb 血g su ps o m ep 曲c i p l 鹤o ft h ec o m p u t 盯g 锄e 劬硎ed c s i 班w h i c hb a $ e d t h cm o d e lo ft l l e 璐c r sp h y s i 0 1 0 9 y 卸dp s y c h o l o 黟 h la d d i t i o n t 0 ，t l l ea u t h o r b r i n g s u p t h e p r i n c i p l 嚣删c h b 船c d o n t h ed i 丘细t t y p c o f m ec o 瑚p 咖g 锄舱a f t e ra n a l y z i i l gm ed i f i h 铀tt y p eo ft h ec o m p 咖g a i r 撼 幽s t i v c l y f o l l o w i l l gt l l ea ：b o v e _ m e n t i c dd e s i 鲈p r i n c i p l 髂，t l l et l l e s i sg e tu p 嘲 p 枷c i p a t i i l go fc 咖l a t i n gm e t h o df o rm e 锄p u t 盯g 锄ei n t e 眄缸ed e s i g n t h e m 卅b dce i ! 舱r e dw i mu s e r sp a r t i c i p a 土i n g 牡di t s i n e 锄si sc 由c l l l a t i i 玛d e s i g t li tm a d e c o m p u t 盯g a m el l s 盯e s t i m a t e d 锄de v a l u a 脚t h ei n t e f 蠡d e s i g i l i n gp r o g 础， i 唧r o v i n gm ep m g 舢c o n t i m l o 岫l y 诵t hi t s h l 蛐a n _ m a c l l i 】i n t e r f k e j t h e 锄d t b | u 曲t l l e 魏锄p l eo fi m e r l 沁ed c s i 鲈o fas h o o tg 锄ew 1 1 i c h i si m g m 地 c o 硼i 珊c dt l l ed c s i 印p r i n c i p l c sw h i c hs h o u l db ef o l l o w e di l ll h ep r o c e 豁，h 锄d e do v e f ad 部i g np 删e c t k e y w o r d s ：h l d u s 缸yd c s i 印 g 锄eh l t 而c ed 船i 印n em o d e lo ft h el l s c r t h eu s c r sp 州c i p a _ t h l gc i 螂l l a t i n gd e s i 髓 i i 西北工业大学业 学位论文知识产权声明书 4 。人j e 伞j 懈。t f 奎彳走悚护u l r 。仅的舰定洲：究0 二 ：忮j 殳i 戈，似剐川论丈l ：作 的氰ju ! 产权单f 属】。f q 1 lh k 人学。1 学校仃议保科司国家仃天部fj 或机+ 勾j 美交沦丈的复 印r 卜平l 也f 版。本人f c 许沦史做卉阅和借阅。学校可以：悔本学帝沦文的垒部或部分| j 窬编 入有关数据库进行检索，可以采州影印、缩印或扫描等复制手段保存和i 汇编本学位论文。 同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作青单侮为矾此i 、 人学。 保密论文待解密后适川本声明。 ! 学能论文作者签名 d 严；月f 3 日 指导教师签名 。7 年3 鹞? ；目 西北工业大学 学位论文原创性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本 人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容 和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成 果，不包含本人或其他已申请学位或其他用途使朋过的成果。对本文的研究做出重要贡 献的个人雨i 集体，均已在文中以明确方式表明。 本人学位论文与资料若有不实愿意承担一切相关的法律责任。 学位论文作者签名 彰榉 b7 年) 肆) 日 西北工业大学硕七学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 论题研究背景、目的和现实意义 1 1 1 计算机游戏与用户界面设计 游戏( g 锄e ) 是一种参与、交互式的娱乐形式。这一概念是相对于被动式的娱 乐形式而言的，看电视、读书、看电影都是被动式的娱乐方式，在这些方式中， 娱乐是展现式的，受众只能被动参与。游戏则要复杂很多，当人们玩游戏时，因 积极参与而获得快乐。 随着计算机以及图形图像技术的发展，出现了电子游戏。电子游戏指以电子 元器件组装成的设备为运行平台的游戏。这与传统的游戏方式是不同的，传统的 游戏需要现实中的游戏道具，如：象棋、扑克牌等。而电子游戏则是通过控制电 子游戏设备与电子游戏进行交互的游戏方式。电子游戏又依据游戏运行平台的不 同分为：电视游戏、电脑游戏、手机游戏、手掌机游戏等。计算机游戏( c o m p u t e r g 锄e ) 是以计算机为运行平台的电子游戏。 在人和机器的互动过程( i 咖蛆m h i l l eh t 锄c t i o n ) 中有一个层面，即我们所 说的用户界面仙盯i n t e r f a c e ) 。从心理学意义来分，界面可分为感觉( 视觉、触 觉、听觉等) 和情感两个层次。界面的功能可分为实用功能和审美功能。实用功 能完成界面沟通人和机器的使命；审美功能在满足用户审美要求的同时并辅助实 用功能。用户界面设计( u s e rn 柏c ed e s i g n ) 是屏幕产品的重要组成部分。界面 设计是一个复杂的有不同学科参与的工程，认知心理学、设计学、符号学等都扮 演着重要的角色1 2 j 。 游戏界面指游戏软件的用户界面，包括游戏画面中的按钮、动画、文字、声 音、窗口等与游戏用户直接或间接接触的游戏设计元素。计算机游戏界面设计 ( c 伽叩u t e rg a m ei n t 曲c cd e s i 弘简称c g m ) ，是指对以计算机为运行平台的电子 游戏中与游戏用户具有交互功能的视觉元素进行规划、设计的活动。 1 1 2 论题研究背景 毋庸讳言，休闲娱乐已经成为我们这个时代生活很重要的一部分，游戏作为 一种交互式的娱乐方式，因为超越了以前单纯的被动式娱乐方式而愈来愈受到人 l 西托工渡大学硕士学傍论文第l 章绪论 们的脊睐。入们在游戏所俐造的虚拟谶界中的所作所为会对其造成一定的影桶， 这在一定程度上满足了人们作为独立个体期絷会对煅界有所影响的愿望，实现了 人们的个体价值，人们喜欢参与和游戏所给予的快乐感觉。 熬着科学技术黪裹速发展，在第三次按术摹鑫蘑，游戏逐灏麸黉统煞物质形 式转变为数字化的形式。辫欢下棋的人不再 i 昏雯去打扰正在忙碌的朋友，他可以 在万缳鼹主罨找一令千垂之井静对手来锈蔽；喜欢瑗角色扮演游簸豹久零矮霉拿 着厚厚的龙与地下城手册找很多人去掷骰予，他可以在电脑或电视游戏中体 验中餐纪欧溯的骑士精神籁串国古代的侠骨柔肠。玩电子游戏也已经成为当今入 们休闲娱乐最为流行的一种方式。不管是电视游戏、警机游戏，还是计算机游戏， 人们对于电子游戏的热衷翠己远远超过对传统玩具游戏的痴迷和喜爱，间对，人 瓣思想鞠行为等方藤在瑗游戏黪过程中已经受裂了游戏既影响【3 l 。 邋年来，因为计算机产业以及游戏产业的迅速发展，拥有一螽计算机来玩游 戏已 难事，诗箅橇游戏产堑应运秀雯筹迅速发展。游戏产犍带来豹羁溺越来越 丰厚，伴随而来的怒游戏质量的良莠不齐，有的甚至违背了最基本的人机交互设 计原潮，只愆凭僭肇丽的游戏画藤和简单的游戏穆雾黻及低濂豹费雳来褥取众多 游戏者的“芳心”。国内游戏设计业虽然是如火如萘地进行着，但整个行业缺芝 系统的理论作为指鼯，导致很多失败的游戏枭锎。 虽然目兹有少数国外的资涤游戏设计师穰其著佟中谈至q 游戏界面设计，但瞧 只是简单的概略往的介绍，对整个游戏界面设计方法缺乏系统、象面、舆体的介 绍翻分据。游戏爨甏是游戏豹终在表残，是游戏孛譬游戏雳户壹接稳互影嚷的部 分，在整个游戏设计中占据很重疆的地位。游戏界面设计从游戏文化背景确定别 赛萄梅惩产黧、可行毪分移亍劐掇懑方案、方案分轿、筛选、修正耩评信黪缳是有 理、脊序、系统化的一个完整过程系统，应该有相应的系统理论来指导。 l 。l 。3 论题研究目的与现实意义 据淹游戏和游戏震户交波的语言，游戏爨囊在整令游戏设诗审戆终耀是举楚 轻重的，好的游戏界面能使游戏用户完全沉浸在游戏所创造的虚拟世界之中，从 薅忘诧鑫己楚在帮诗算裰对话；嚣不努熬赛瑟不仅会使焉产俸会不瑟任褥乐熬， 还会使用户因为找不到某些应该有的交互元素，或是设计不当的界面元素茫然不 而知掰措乃至懊恼。 著名的游戏开发者b i l l v o 搬，曾经对游戏设计霹下了个等式“界蕊+ 产黯 要素锄 戏。很明最，b i i lv o 礅的意图并不是说设计一款游戏就怒简单的加法， 2 西北工业大学硕十学伊论文第1 章绪论 而是强调在游戏设计中界面的重要性。他的观点基本上是这样的：你的游戏就是 你的界面。游戏界面是人和游戏机之间沟通的桥梁，它起到连接玩家和游戏内核 的作用。玩家在玩游戏时，所见、所感、所接触的是游戏界面，而不是游戏内核， 只有通过游戏界面，玩家才能够体会到游戏的内核带来的游戏乐趣，因此对游戏 本身来说，界面在很大程度上影响着游戏的可玩性( p 1 a y 曲l e ) 。游戏a g eo f e m p i r 舔 的设计者们曾提出“前十五分钟法则”，即对一款游戏来说，如果入门玩家不能 在前十五分钟顺利地弄明白基本操作规则和策略，或者铁杆玩家不能在前十五分 钟感受到兴趣和挑战的话，他们将永远离开这个游戏，不再做进一步尝试。因为 人们玩游戏的目的是娱乐，在工作之后能够放松、娱乐一下，所以我们不能要求 用户像学习其它应用软件那样花一天甚至一个星期时间去弄清到底怎么玩这个 游戏1 4 】。 鉴于游戏界面设计的重要性，论文在对游戏设计、人机界面设计、认知心理 学、设计符号学等理论进行了一定的研究与探索后，尝试构建游戏用户的生理特 征模型、游戏用户的心理特征模型，继而提出基于游戏用户心理、生理特征模型 的游戏界面设计原则和基于游戏博弈类型的游戏界面设计原则。在参考这些原则 之下提出了一套用户参与的迭代式c g d 方法，用此方法可在游戏界面设计的过 程中直观的把握整游戏用户的需求，了解最适合游戏用户与游戏平台问交互的方 式，能够明确设计目标，把握设计路线，贯穿整个游戏设计流程。使游戏界面设 计能更进一步满足游戏用户需求。 1 。2 论文研究内容 论文主要对c g d 方法做了研究，提出一些用以规范游戏界面设计的原则， 并遵循该原则提出了游戏用户参与的迭代式界面设计方法，对该方法进行了应用 验证。 1 ) c gj d 的现状及其特征分析 对国内目前游戏设计行业内有关c g d 方法的现状进行了调查和分析，包括 游戏界面设计在游戏中的地位以及游戏界面设计的流程和设计者的一些情况：已 有的游戏界面的特征，游戏界面的组成部分的详细情况。 2 ) c g i d 原则 从游戏用户和游戏类型两个方面对c g d 原则进行了详尽的分析，首先分析 游戏用户生理和心理，建立用户生理特征模型和心理特征模型，进而提出基于游 西北t 业大学硕+ 学位论文 第l 章绪论 戏用户生理特征模型和游戏用户心理特征的c g d 原则，以下便是构建基于游戏 用户生理特征模型的c g d 原则的流程图。 研究分析游戏用户的心理特征 建立游戏用户提出基于游戏用户心理特 ( 记忆、学习、疲劳等方面) 一心理特征模型征模型的界面设计原则 研究分析游戏用户的生理特征 建立游戏用户提出基于游戏用户生理特 ( 视觉、听觉、触觉等方面) 一生理特征模型+ 征模型的界面设计原则 图1 1 构建游戏用户生理特征模型流程图 文章还介绍了现有的游戏类型，包括动作类游戏、角色扮演类游戏、策略类 游戏、模拟交通工具类游戏、体育类游戏、建造与管理类游戏和网络游戏。分析 了每种游戏类型的特殊性，并在此基础上提出了基于游戏类型的c g d 原则。 3 ) 用户参与的迭代式c g l d 方法 构建用户参与的迭代式c g d 方法，主要包含以下几个方面： a 用户参与的迭代式c g 目d 方法的目标：首先研究确定对用户参与的迭代 式设计方法所要达到的游戏界面设计可行性目标和游戏用户所期望的体验目标。 b 用户参与的迭代式c g d 的主要特征：研究用户参与的迭代式设计，主 要包括用户参与的作用和参与形式，迭代设计的原理和方法。 c 用户参与的迭代式c g d 的疲劳度分析：从用户的角度出发，研究分析 游戏用户在生理和心理两个方面的疲劳特征以及引起疲劳的原因。 d 游戏界面用户参与迭代式c g d 方法流程：研究建立了用户参与的迭代 式c g d 的流程，包括确定游戏的类型、用户参与的设计调研、以设计原则为基 础的用户参与式概念设计、游戏用户参与的c g d 实现、用户参与的迭代式设计 评估等几个环节，分别阐述了每个环节中应该注意的问题以及做法。 4 ) 计算机游戏界面设计实践 依据论文前部分提出的设计原则以假设的一款射击游戏为例，应用用户参与 的迭代式c g d 方法做了设计验证。 1 3 本章小结 本章主要论述了计算机游戏与用户界面设计的基本概念及其思想，阐述了论 文研究的背景、意义及其主要内容。 4 西北工业大学硕士学位论文第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 2 1 游戏设计理论 2 1 1 游戏设计 游戏设计，至少计算机和控制器游戏设计，是一个很新的领域，它涉及到多 个领域，包括电影、文学、艺术、商业设计、传播、数学、信息、物理、哲学、 心理学等【5 】。因此，游戏设计对于设计团队人员素质的要求是多方面的，它需要 文学家来撰写整个游戏故事；需要懂得电影的人员来设计游戏的整个剧本；需要 艺术家来鉴别其艺术性；需要商业设计人员来设计其界面、外包装等；需要信息 传播设计人员来建立良好的用户游戏信息交互环境；需要精通数学知识的人 员来解决游戏中复杂的计算问题；需要动画设计师来设计游戏中的场景和动画 等；用哲学思想来衡量整个游戏给受众带来的哲学思考；心理学理论用来设计、 衡量、评估游戏的各种元素对游戏者在心理上的影响。它是一门“手艺”，就好 像电影摄影或服装设计一样。一个成功的游戏既要包含艺术要素，给人以美的享 受：还要包含实用功能要素，让游戏用户能享受到玩游戏的快乐【6 l 。 不同的游戏平台对游戏设计有不同的影响，手掌机游戏和手机游戏的设计就 要求游戏画面的分辨率要与游戏平台相符合；考虑到平台处理数据的能力，游戏 本身不能太大因而影响到游戏的流畅度，因此，在没有精美画面或电影的空间的 情况下只能靠游戏博弈本身来实现娱乐。相比之下，家庭游戏机和计算机平台则 拥有令玩家耳目俱新的游戏画面和音响效果，好的游戏的画面和音响效果可以和 电影媲美。但是，并不是所有的计算机和家庭游戏机配置都能达到同一水平，因 此，在设计一款游戏时，同样要考虑到游戏对计算机的最低配置要求。 2 1 2 游戏设计的主要内容组成 一般来说，设计一款游戏大致包括以下主要内容：概念设计、背景与场景设 计、情节设计、角色设计、界面与用户接口设计、博弈设计、内部系统与平衡设 计【鄂，如图2 1 所示 5 西北工业大学硕士学位论文第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 图2 一l 辩戏设计内容组成图 游戏概念设计是对游戏中要建立的虚拟世界中所有人物、场景、事件、主题、 等要素的构思。为此要对目前的游戏市场进行分析，确定游戏的类型，并且要对 游戏的所有要素进行详细的考虑，要对整个即将要产生的游戏的整体规划和把 握。 游戏背景主要指游戏世界中的时间和空间背景，这与讲述一个故事是一样 的，要有事件和人物背景。场景设计的主要工作是实现概念设计阶段确定的游戏 世界中的物理环境，在此时要用到三维设计和平面设计技术r ”。 情节设计的主要工作是构思引人入胜的游戏情节描述，并将其合成到游戏设 计中。情节描述合成的重要性依赖于要设计的游戏的类型，角色扮演类游戏主要 依靠情节设计来达到娱乐效果，而策略类游戏对情节设计的依赖性就不是很强， 它主要靠策略的运用和战斗的胜利来吸引玩家。 游戏角色设计重要的是塑造完整的人物角色。同电影艺术一样，一个完整的 角色除了生理外在形态之外，还要具有其心理状态，如：信仰、性格以及对事物 的反应态度等。 游戏界面主要指游戏软件的用户界面，包括游戏画面中的按钮、动画、文字、 声音、窗口等与游戏用户直接或间接接触的游戏元素。游戏用户接口则更多地指 那些游戏中能与游戏用户交互作用的软件和硬件界面，如：游戏的控制设备显示 设备以及声音设备等。游戏的界面与用户接口设计就是对以上内容进行规划和设 计【8 】。 游戏博弈是游戏的核心部分，在完美的游戏中，游戏博弈应该是所有因素中 最重要的。它决定了一款游戏是否“好玩”。游戏博弈设计主要指对游戏中向玩 家提出的“挑战”性的设计。 6 西北工业大学硕士学位论文 第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 游戏内部系统与游戏平衡主要指游戏中各方势力的均衡状态，这是影响游戏 博弈的重要因素。游戏内部系统平衡包括静态平衡和动态平衡两种状态，静态平 衡指在某一阶段游戏中个体间的相对实力平衡，而动态平衡则指在整个游戏世界 中随时间和空间的变化而保持的个体间的实力的平衡。 2 1 3 游戏设计开发的流程 虽然每家游戏制作公司制作游戏的流程与方法都不尽相同，但也有共性存 在，大致可归纳出几个相同的基本步骤，这些步骤大致适用于所有游戏设计业实 际制作游戏的流程，如图2 2 所示。 图2 - 2 游戏设计开发流程 设计阶段指前期的制作期，包括游戏的概念设计、对游戏市场的调查、游戏 脚本的设计、外部资源的确定。在制作阶段，所有制作人员按照自己的工作进度 来制作游戏内容，此阶段时间持续较长，可分为可玩版( p l a y a b l e ) 和未完成版 ( p 渺删两个历程碑。调试阶段即后期制作同样有a l p i l a 版、b e t a 版、母片( g o l d m 嬲t 砷、游戏手册制作、包装与宣传、送审等几个里程碑。另外还有后期的维护 阶段主要是对游戏中的一些b u g 的修正以及增强版或资料篇版本的制作【4 j 。 2 2 人机界面设计 2 2 1 人机界面 人机界面叫啪锄m a c l l i mh n 曲c e ) ，是用户与机器之间相互传递信息的一 种媒介或通道，是一种人与机器交互的操作方式。人机界面的说法来源于人机工 程学但f 9 0 n o n l i c s ) 。它是人与计算机之间传递和交流信息的媒介，是计算机系统 7 西北工业大学硕七学位论文第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 向用户提供的综合操作环境叭。人与机器的一切信息的交流和控制活动都通过人 机界面的。当人有了某种信息获取的愿望和要求后，对界面进行操作控制，机器 的各种信息的反馈通过界面作用于人，实现基本的人机之间的信息传递；人通过 视觉和听觉，触觉等感官来接受机器通过界面传递来的信息，并经过大脑的加工、 处理，然后做出反应，如图2 3 所示。 图2 3 人机系统模型 人机交互界面现在已经成为了一个重要的研究领域并越来越受到学术界的 广泛关注。人机界面在人机系统中是指人机之间的相互作用的通道，一切参与人 机信息交流的范围都属于入机界面。好的人机界面符合美感、操作舒适，简洁且 具有易于索引功能，使用户在使用过程中始终保持愉快的心情，效率增高【”j 。人 机界面在定义上可以分为广义的人机界面和狭义的人机界面。 在更加广域的范畴里，人机界面是人、机、环境相交互的界面。闭环的人机 系统环境变为开环的人机系统环境，即所有和人发生接触和联系的一切领域。 狭义的人机界面是指计算机系统中的人机界面( h c i ，h 啪锄c o m p u t e r h i t e r 伍c c ) ，又称人机接口，用户界面( u s e rh l t 柏c e ) ，它是计算机科学中最年轻 的分支之一。近年来，随着软件工程，信息工程的迅速发展，新一代计算机技术 研究的推动，以及网络技术的飞速发展，人机界面的设计与开发已经成为国际计 算机界最为活跃的研究方向，越来越多的机械工程师，软件设计师，电子工程师 和工业设计师投入其中，对人机界面做出了重大的贡献。 计算机系统是由计算机硬件，软件和人共同构成的人机系统。其工作过程是： 人机界面为用户提供感观形象。支持用户应用知识，经验，感知和思维等获取界 面信息，并使用交互设备完成人一机交互，如向系统输入命令，参数等，计算机 8 西北工业大学硕士学位论文 第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 将会处理所接受到的信息，并通过人机界面向用户回送响应信息或运行结果。 总之，人机界面是介于用户与计算机系统之间，是人与计算机之间传递，交 换信息的媒介，是用户使用计算机系统的综合操作环境j 。b m d a m y 盯s 认为： 人机界面的设计和实现中的复杂性是固有的，并且在可预见的将来仍然如此。如 图2 - 4 所示 2 2 2 人机界面的风格 图2 - 4 人机界面模型 这里所指的人机界面的风格，是指计算机系统的用户界面上控制输入的方 法，大致经过了四代的演变，如图2 - 5 所示。 9 西北工业大学硕士学位论文 第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 命令语言 命令和询问方式，使用灵活、快捷便于用户发挥 创造性，熟练用户有根高的工作效率，但是命令 语言本身要求高，易出错，难于学习 _ 菜单选项 不易出错，缩短用户培训时何，减少击键次数， 有较高豹错误处珲能力，但是交互速度慢不能 一步到位，有一定的局限性 _ 面向窗口的点选界面 - l 神界面：窗口，翻标、菜单，指示器 引入按钮和谈动杆技术，减少键盘输入。操作快 捷力便，初级用户也能很快学会 _ 自然语言 使用自然语言与应用软件进行通信，借助多媒 体，语音识别等技术进一步发展，能同时进行多 个任务 图2 - 5 人机界面风格的演变图 1 ) 命令语言 在图形显示、鼠标、高速工作站等技术出现之前，现实可行的界面方式只能 是命令和询问方式，通信完全以正文形式通过用户命令和用户对系统询问的响应 来完成。这种方式使用灵活、快捷，便于用户发挥创造性，熟练的用户有很高的 工作效率，例如传统的操作系统u n i x ，以及在此基础上的l i n 砸都是以命令行 界面( s h c l l ) 为基础的，系统为命令行用户提供了大量的可执行的操作，涉及到系 统中的进程管理、存储管理、文件管理以及管理方方面面，其功能之强大， 不比图形界面式的操作方式差。但是，命令语言的人机界面存在着明显的不足。 对一般用户来说，操作这种人机界面的软件或者系统，要求高，易出错，难于学 习。譬如在l i n u x 中用户显然不可能记住这么多的命令，为了执行一个操作需要 而去查找系统帮助等，故而降低了工作的效率i 埘。 2 ) 菜单选项 这种方式与命令行方式相比不易出错，可以大大缩短用户的培训时间，减少 用户的击键次数，可以使用对话管理工具，错误处理能力有了显著提高。例如早 1 0 两北t 业大学硕士带位论文第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 麓瓣u c s 、运行在d i o s 下瓣g b o s l 软 警等，就采瘸7 这种入瓿葬瓣。菜攀选 项的人机界面相对命令语言来说，操作更为简便，无需记忆很多的命令。但使用 起来仍然乏味，w 能出现菜单层次过多及菜单选项复杂的情形，必须邂级进行选 择，不能一多到德，导致交互遮度显缛太慢。另强，在操终麓蠖戆网时，必然有 一熬功能不髓遥避菜单方式赛城，例如一些程命令语言审有很多程痔需要输入运 行参数，这种程序就不能很好的用菜单来体现。 3 ) 面向窗翻约点选界面 此类界面亦称啪秀丽，即窗日m 确d a w s ) 、图标汹) 、菜举( m 姐璐) 、 指永器口o i n 咖gd 嘶c e ) 四位体，形成桌面( d e s k t o p ) 。这种方式能同时显示不 同种类的信息，使用户可在几个工作环境中切换而不丢失几个工作之间的联系， 爱声霹通过下越滚囊擎方便穗执行控裁羹秘辩话鍪 强务，萼l 入蚕标、羧缓帮滚动 杆技术，大大减少键盘输入，对子不精通打字的用户无疑提高了交曩效率。可以 看刹，这种面向衡口的点选界面的人机界灏这是现代操作系统中普遍采用的方 式。适合令人爆产使用静m i e s o 叠w 毡d o 糕系列裁是以这耱界葱露凳红豹。其 提供了方便筒捷的操作，使褥些初级餍p 也能体验至搽作计算祝鲍快乐，丽不 是像操作命令行一样令人望而缴畏。g u i ( 惭a p l 疵u s 口m 慨e ) 界面的实现，结 合多媒体应用的迅猛发展，媳推进了操作系统中人机界面外观的发展。从 w 螽赫瀚$ 3 x 捌磁n d o w s9 5 ，再获w 娃惑摊s9 x ，w 运曲w s2 喀系列羁 w i n d a w sx p ，无疑都是伟大的迈进。如今，w i n d o w 8 s 诅已经上市，面向窗口 的人机界面将由2 d 的操作界丽转为3 d ，这也是人机界面的“以人为本”的设 计溅念骥带来豹璇榘。 钔自然语蠢 使用自然语言与应用软件进行通信，把第三代界面技术与超文本、多任务概 念缝会起来，馒爝户胃弱嚣执移多令经务( 从用户熬观点) 。蘧着文字、嚣形、语 音的谖剐与输入羧术的迸一步发展，多媒体技术在入视菇鳝开发中酌廒惩，宣然 语甯风格的人机界面将得以迅速的发展，最终将走向实用化。 2 。2 3 人机界嚣庭浚吴备麓特瞧 人机界面是用户与计算机的接口，是联系使用者和计算机硬件、软件的一个 综会嚣境，想要设诗出友好豹入枧赛面，划疲了勰入规爨溪戆特性，农设计界瑟 是威注意其具备荔使用性、荧潘性、复杂饿和可靠性阑。 西北1 二业大学硕七学位论文 第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 1 ) 易使用性： 人机界面的易使用性是用户界面设计的目标。为了体现人机界面的易使用 性，所设计的界面应有以下特点：使用简单、人机界面中所用术语应标准化和具 有一致性、具有帮助功能、快速的系统响应和较低的系统成本、较强的容错能力。 灵活性 人机界面的灵活性是指系统能用不同的界面形式去完成某一特定目标，也就 是说，人机界面不应该是死板的，不可改变的。灵活性包含以下含义： 考虑到用户的特点、能力、知识水平不同，因而对不同的用户应有不同的界 面形式。 用户可以根据需要定制和修改界面方式。 系统能够按照用户的希望和需要，提供不同详细程度的系统响应信息，包罗 反馈信息、提示信息、帮助信息、出错信息等。 3 ) 复杂性和可靠性 人机界面的规模和组织的复杂程度就是界面的复杂性。在完成预定功能的前 提下，应当使界面越简单越好，正如在2 0 0 3 年游戏设计大师a n d r e wr o l l i n g s 和 e m c s t a d 锄s 所著的a | 1 d r e w r d l l i n g s 锄d e m e s t a d 锄s g 锄e d e s i 弘一书 中有关于游戏界面设计的章节里提出的界面布局的s s 原理，即“k e 印n s i m p l e ，s t 叩i d ”【5 j o 作者意在强调游戏界面设计的目的是：让屏幕上的变得更 加简单，使游戏用户能很快找到他所想得到的信息。 人机界面的可靠性是指正常无故障工作的能力，人机界面应能保证用户正 确、可靠地使用系统，保证有关程序和数据的安全【1 4 1 。 2 2 4 界面对用户的影响 1 ) 界面对用户心理的影响 富有表现力的界面就是使用富有表情的图标或其它图形元素来表达情感状 态【l5 1 。例如，很多软件在表示它的运行状态时都会有一个很明显的情感图形特征， 即如果是正常运行的话会出现一个笑脸，如果是运行错误的话则会出现一个哭 脸，如图2 6 所示。笑脸传递了友好善意的信息，在与用户的第一次见面的时候 就把这种友好的情感传递给了用户，能够让用户感觉自在并回报以微笑，另外， 笑脸形式的图标也能让用户感到放心，传达了一个一切正常的良好的信息。而哭 脸则表达了相反的信息，表示失败、消极的含义。 1 2 西j b 工业大学硕士学位论文第2 章计锋机游戏界面设计的基础理论 圈2 富有表情的图标 还有一些表承系统状态的其他方法：a ) 使用动态图标，如撰写邮件的时候， 雳蘩上窭现一个动态夔写字豹麓；秘使题动溺，翔“一张张纸瓢一令义终夹飞入 另一个文件夹”液示正在移动文件；使用语音信息，丽证人产生不随清绪酶不 同的声音告诉用户目前的状态：使用不同声膏表示不同的幼作和事件( 如关闭视 窗，移动文件，收到新邮件) 。使用这些富肖表现力的表示方式可以设用户心情 器邋，更努逡获褥了系统戆反馈信悫。壅形鬻户赛嚣虽然羧大减轻了掰产学习记 忆备种枯燥的文字命令的痛苦，但有时用户仍然会因为太过复杂的操作和太多的 繁杂的信息反馈形式而感到操作起来过于麻烦【1 6 j 。 赛嚣设谤豹风格将影响用产在与系统遴行交互露弱戆受，影晌雾巍设计风搐 酶凭索包括：各种形状、字体、颜色和图形元素。乔面越形象，就越能弓l 起用户 的必趣和注意力，相反，越不形象化的界筒将会使用户谯使用时感到索然无味， 认为是缺乏想象力褥显得无趣。研究表明，界面的美观程度将直接影响用户对系 统霹羯毪静谬蘩。劳置，翔聚赛瑟豹癸震静缓感使使震纛心 摹猿慌豹谗，瑟蓬建 漂亮的图形、巧妙组合的各种冗素、设计精荚的字体和使用幽雅的图像和色彩， 用户就会在一定程度内忍受系统可用性方廊的缺陷【】”。例如，如果下栽时的画面 稳焱耪彩豹话，下载薅闯延长一点瑗户也不会有太多豹怨言。毽可用魏也是十分 重灏的霞素，漂巍的界面只髓猩定程度随缓解可用幢的不足，毽不能够完全解 决界面的可用性问题。关键鼹如何在界面设计美观和可用性之间取得最好的平 衡。用户在使用计算机界面表达情感的时候也非常具有创造力。一个众所周知的 方法就是使惩“揍戆蠡 ；毒籍”，篷裁是溪冬耱键盘字麓，运蠲各耱缀食方式寒模 拟人的面部表情，比如说高兴，生气，眨眼等表情。但怒在阅读这种情感标识符 号的时候需要阅读者具备一定的这方面的缀验，因为这种标识符号并不是十分的 壹联，需要有一定戆阕读经验方戆够很好豹理艇。这种方法现在十分广泛的出现 在一些网络辫天绒手裰| 短信巾。院如说：“；) ”代表微笑，“：( ”代袭不高兴等 等。情感通常指的是精神方面的反应和感情上的反应。例如人们在高必的时候会 微笑，在生气的时候会发怒等等，一个人的情感反应也会影响到其他人的情感反 应。镶絮，傣对翳久缀友努懿辩候，烈久弱撵瞧国掇豫数锾笑，毽鹭绺霹麓久怒 目麟睁的时候，剐人也会做蹈相应的情感表现。使用情感的表述是人炎作为高级 1 3 西北工业大学硕十学位论文第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 动物所特蠢豹本镶，茭骞浆这静表达秘识另q 情感辘力静技能怒入钢相互沟邋懿关 键。大多数的入能通过情感反应了解缝入的情感状态，也知道在什么情提下使用 何种情感液达方式。 界面设计中的最主露的目标是开发出能够引起用户积极反应的交互式系统， 磐戆赛嚣设计能谴用声在镬震静遗疆串始终绦撩愉快，轻松豹。豁壤莠获孛获褥享 受。如何设计才能够引起用户特定情感反应的交甄系统是设计人员应该关注的问 题。这种交互系统能鼓励用户去主幼学习，游戏，交往并且能够激发创造憔。这 些能够弓 起用户特定馕感反应的因豢称之为设诗审的情感因素。在人工智能秘人 工生命磷究领域有一个长期酌研究方向，就是要巷l 造出能够完全模仿人情繇的智 能型机器人或计算机系统。 2 ) 界蕊的“拟人化”对于用户的影响 “数人亿”就是懿入类日常生游中的自然行为运用在设计技术中。铡翔设计 类似人的镏能机器人，设计类似入的卡通形象等。“拟人化”鼹界面设计中的一 项非常有效的技术，实际运用越来越广泛，已进入晃面设计中的各个领域内。人 翻遂鬻郡纂欢劳量缀容鬟戆接受其蠢入类跨薤煞携嚣。竣诗人爱充分裂弱了久弱 的这种心理倾向，其中缀普遍的运用是使用“人机对话”来模拟人们之间的对话， 另外，很多的屏幕动瀚任务，虚拟宠物也越来越多。设计人员运用拟人化技术并 结合嵌入戏计算技术，开发出许多产晶。如图2 7 所示。 图2 肆瑞曩杀毒软纷采瑁韵# 遥狮予形象的杀毒驹乎 使用拟人化技术的优点是当人们在使用具备有人类特性的交互式系统的时 候，会感擞更加亲切和愉快，更加密易接受。与冷淡、抽象的计算机语言相比， 攘久耽戆交互式系统蔓髭激发久稍执行 王务戆兴趣，这些郝筑诖瘸户觉褥鬟隽努 适，减轻能们的焦虑心理，与屏幕上虚拟的人交流眈对着死板的文本框要谈人愉 快得多。另外，拟人化的交互界面爨能增加趣味性。r e c v e s 和n 髂s 的研究寝明， 计算机对用户提出表扬有助于增强用户的自信心。w 出k e 等人比较了人们对手功 麓稳同戆渤蓬显示秘文本显示静爱痰，发现大多数雳户帮嚣懑嫒用动蘑显承系 1 4 西北工业大学硕+ 学位论文 第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 统。s p r o u l l 等人发现，用户对两种界面的反应有很大差别，使用动画显示的用 户表现得更积极，并且更乐于与系统交互。 3 1 影响用户的挫折感 用户的挫折感是用户在使用界面的过程中形成的，人们在初次使用任一种软 件的时候多少都会产生挫折感，挫折感有轻有重，在一定程度上会影响用户对界 面的使用和操作。造成挫折感的原因可能有多种多样，比如说：界面过于复杂而 找不到需要的内容；系统不能正常工作；用户不能达到自己的目标；系统没有对 用户的错误给予提示等等。通常，用户的挫折感来自不良的设计，没有设计或是 设计粗糙等，导致用户挫折感最大的一个原因是来自系统的错误提示u ”。相信很 多人都遇到过类似的问题，当你在使用某个软件的时候系统突然跳出一个错误提 示窗口说由于什么错误而导致软件意外终止等等，这使用户的挫折感急剧上升。 那应该如何避免产生挫折感呢? 在理想的情况下，错误提示应该告诉用户如何解 决问题，而不是仅仅陈述发生了什么事情，应该说明引起错误的原因和提出解决 错误的方法或建议。s h n e i d 锄觚设计了一组详细的指导原则，用于指导开发易 读易懂的错误提示。错误提示应该有礼貌的说明用户应该去做什么，而不是责备 用户；避免使用某些词汇，如姒l ，e r r o ki n 、，a i i d ，b a d ，l 甩g a l 等； 避免使用过长的数字代码或大写字母：用户应能够控制声音提示，因为有些刺耳 的声音可能让用户觉得不好受；提示应该明确，避免含糊；提示应该提供帮助图 标或命令，以便于用户获得与上下文相关的帮助；应提供多层次的错误提示，把 长的解释作为短信息的补充。 总的来说，引起用户挫折感的原因有以下几点：系统无法实现用户的期望； 错误提示；软件本身造成的用户负担过重；使用界面的外观不够友好【l 。 2 3 用户的认知心理研究 认知心理学，从广义上来说，就是关于认识的心理学。人类认识客观事物， 主要就是通过感觉、知觉、注意、记忆、思维想象等来进行，因此，凡是研究人 的认识心理过程规律的，都属于认知心理学的研究范畴f 2 0 1 。实际上，我们这里所 指的认知心理学是指纯粹采用信息加工观点来研究认知心理学过程的心理学，也 就是运用信息论以及计算机的类比、模拟、验证等方法来研究知识是如何获得、 如何存贮、如何交换、如何使用的。所以，我们这里所指的现代认知心理学实质 是信息加工心理学。 了解用户的认知如何影响游戏界面设计，主要是消除游戏界面和用户模型之 15 诬北工业大学硕士学位论文第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 间的鸿沟，尽量消除用户的挫败感和失落感，对游戏晃面产生的混淆、迷茫或抗 拒的感觉。这是认知心理学在游戏界面设计中发挥的主要作用2 。 2 3 1 信息加工 认知心理学家关心的是作为人类行为基础的心理机制，其核心是输入和输出 之间发生的内部心理过程。但是人们不能直接观察内部心理过程，只能通过观察 输入和输出的东西来加以推测，如图2 8 所示。所以，认知心理学家所用的方法 就是从可观察到的现象来推测观察不到的心理过程。有人把这种方法称为会聚性 证明法，即把不同性质的数据会聚到一起，而得出结论。 图2 8 信息加工系统结构图 这种观点把人看作是一个信息加工的系统，认为认知就是信息加工，它包括 感觉输入的变换、加工、存储和使用的全过程。按照这一观点，认知可以分解为 一系列阶段，每个阶段是一个对输入的信息进行某些特定操作的单元，而反应则 是这一系列阶段和操作的产物。信息加工系统的各个组成部分之间都以某种方式 相互联系着。 认知心理学企图把全部认知过程统一起来。它认为注意、知觉、记忆、思维 等认知现象是交织在一起的。对于一组现象的了解有助于说明另一组现象。由于 它们之间的相互依赖关系，很可能会发现人类认知过程的统一加工模式。认知心 理学不仅要把认识过程统一起来，而且要把普通心理学各个领域统一起来，也就 是要用认知观点研究和说明情绪、动机、个性等方面。认知心理学的观点还进一 步扩展到了社会心理学、发展心理学、生理心理学、工程心理学等领域。 认识过程的核心：思维及其特征认识过程是人接受、储存、加工和理解各种 信息的过程，即人脑对客观事物的现象和本质的反映过程。它包括感觉、记忆、 想象、思维等。其中思维是认识过程的核心。在日常生活中，当我们遇到问题时， 总会说让我想一想、考虑一下，这里的想一想、考虑一下，就是心理学中的思维 活动。思维是人的心理过程中最复杂的心理现象之一，是人脑对客观事物的本质 1 6 西北工业大学硕十学位论文第2 章计算机游戏界面设计的基础理论 属性及其内在规律的反映。事物的本质属性，指的是能决定事物的主要特征的、 某一类事物共同的不可缺少的根本特性。事物的内在规律，主要是指事物之间的 因果关系和必然联系。 认知心理学家往往把信息加工过程分解为一些阶段，这就使他们注意到信息 在人脑内流动有个过程，如图2 9 所示。他们常用计时研究法。首先要测量出一 个过程所需要的时间，并以此来确定这个过程的性质。假定一个人看屏幕上投射 的字母e ，如果投射时间很短，比如一毫秒，那么这个人就不会看到什么，这说 明知觉不是瞬时的；投射时间长一点，比如五毫秒，那么这个人就会看到某种东 西，但不知是什么，这说明知觉产生了，但辨别尚未产生；如果投射时间长度足 以使人看出这个字母不是o 或q ，但看不出是e 还是f 或k ，那么这