（计算机应用技术专业论文）基于模拟器的交互语音应答系统可用性研究.pdf

搁要 交互语音应答系统( i n t e r a c t i v ev o i c er e s p o n s es y s t e m ) 是企业的呼叫中心为用户 提供的一种自助式服务。随着国内经济的迅速发展，呼叫中心提供的这种交互语音应 答系统在人们的日常生活中扮演着很重要的角色。虽然交互语音应答系统已经走进了 人们的生活，但是很多人在使用这些系统提供的服务时仍会遇到各种各样的困难和困 惑。因此，当前交互语音应答系统面临的问题是：如何使交互语音应答系统满足用户 的需要，让用户更方便地使用这些系统；作为交互语音应答系统的设计人员和可用性 人员应该使用什么样的方法发现和解决这些问题。本论文的研究工作旨在一定范围内 对这些问题给予初步回答。 从交互语音应答系统的可用性需求出发，我们设计并开发了一个工具一一 i v r d e t ( i n t e r a c t i v ev o i c er e s p o n s ed e s i g na n de v a l u a t i o nt 0 0 1 ) 。它可以模拟交互语 音应答系统，记录用户使用交互语音应答系统的行为数据和绩效数据并对这些数据进 行分析和可视化。工具还根据交互语音应答系统的设计指导原则，自动分析交互语音 应答系统中违背设计指导原则的地方。这些分析可以辅助可用性人员更好地设计和开 发交互语音应答系统，提高交互语音应答系统的可用性。通过i v r d e t 工具在电话银 行和一些交互语音应答系统中的试验性应用研究和用户研究，检验了该工具的有效 性，发现了当前电话银行系统和交互语音应答系统中迫切需要解决的可用性问题并提 出了解决方法，从而为设计和开发人员提供了一些有价值的途径。 本文共分为五部分：第一部分介绍可用性工程和交互语音应答系统的可用性现 状：第二章介绍交互语音应答系统可用性的相关知识并提出基于模拟器的交互语音应 答系统可用性研究的必要性：第三部分介绍i v r d e t 工具的系统设计过程及系统流 程；第四部分介绍i v r d e t 工具在电话银行中试验性应用案例研究的过程和研究结 果；第五部分对整个论文工作的总结。 关键词：交互语音应答系统；可用性；可用性评估；模拟器；电话银行 s i m u l a t i o nb a s e du s a b i l i t ys t u d yo f i n t e r a c t i v ev o i c er e s p o n s e s y s t e m s a b s t r a c t a st h er a p i dd e v e l o p m e n to fd o m e s t i ce c o n o m y ，i v r ( i n t e r a c t i v ev o i c er e s p o n s 妁 s y s 缝m sh a v ep l a y e da l li m p o r t a n tr o l ei np e o p l e sd a i l yl i f e 。t h o u g hi v rs y s t e m sh a v e p e n e t r a t e di n t oo u rl i f e ，p e o p l es t i l lm e e tv a r i o u sd i f f i c u l t i e sa n dc o n f u s e s a sf o ru s e r s ， h o wt om a k es y s t e m ss a t i s f yt h e i rn e e d s ；a sf o rd e s i g n e r sa n du s a b i l i t ye n g i n e e r s ，w h i c h m e t h o d sa r eu s e dt of i n da n ds o l v et h e s ep r o b l e m s 7 t h r o u g ht h er e s e a r c hw o r ko ft h i s t h e s i s w ec a nm i n et h ea n s w e r so f t h e s eq u e s t i o n si nac e r t a i ne x t e n t u n d e rr e q u i r e m e n t so fu s a b i l i t yr e s e a r c ho ni v r 挈s t e m s ，at o o li sd e s i g n e d 。i tc a n s i m u l a t ei v rs y s t e m s a tt h es a n l et i m e 。i tc a nt r a c eu s e r s b e h a v i o rd u r i n gi n t e r a c t i n g 、棚墩 i v rs y s t e m s t h e ni ta u t o m a t i c a l l ya n a l y z e st h e s ed a t aa n dv i s u a l i z e st h er e s u l t s i tc a n a l s oa n a l y z et h es t r u c t u r eo fi v rs y s t e m sa c c o r d i n gt ot h eg u i d e l i n ef o rd e s i g n i n gi v r s y s t e m ss oo st oa s s i s tu s a b i l i t ye u g i n e e r st ow e l td e s i g na n dd e v e l o pi v r 碍a e m s l a t e r ， w ec o n d u c t e ds o m et e n t a t i v ec a s es t u d i e so ni v r d e t i nt h i st h e s i s ，w ei n t r o d u c e dc a s e s t u d i e so nt h r e et e l e - b a n k i n gs y s t e m si nd e t a i lb yu s i n gt h et o o lo f i v r d e t t h r o u g ht h e s e c a s es t u d i e s ，w ec h e c k e dt h ev a l i d i t yo fi v r d e t w ea l s os u m m a r i z e du s a b i l i t yp r o b l e m s e x i s t i n gi nc u r r e n tt e l e b a n k i n gs y s t e m sa n di v rs y s t e m s ，w h i c hs h o u l db es o l v e d i n e m e 唱e n c y a tt h es a m et i m e ，w ep r e e n e ds o m em e t h o d st os o l v et h e s eu s a b i l i t yp r o b l e m s s oa st oo f f e rv a l u a b l eg u i d e l i n e sf o rd e s i g n e r sa n dd e v e l o p e r so f i v rs y s t e m s ， t h e r ea r ef i v ec h a p t e r si nt h i st h e s i s c h a p t e ro n e , u s a b i l i t ye n g i n e e r i n ga n du s a b i l i t y d e v e l o p m e n to fi v ra r ei n t r o d u c e d c h a p t e rt w o ，t h er e l a t e du s a b i l i t yk n o w l e d g eo fi v r a n ds i m u l a t i o nb a s e du s a b i l i t ys t u d yo fi v rs y s t e m sa r ep r e s e n t e d c h a p t e rt h r e ei sa b o u t s y s t e m sd e s i g na n ds y s t e m sf l o wo fi v r d e t c h a p t e rf o u ri n t r o d u c e dc a s es t u d i e sa n d r e s u l t si nt h r e et e l e - b a n k i n gs y s t e m s 。c h a p t e rf i v ei st h ec o n c l u s i o no f t h et h e s i s 。 k e yw o r d s ：i n t e r a c t i v ev o i c er e s p o n s e ；u s a b i l i t y ；u s a b i l i t ye v a l u a t i o n ；s i m u l a t i o n ； t e l e - b a n k i n g 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写 成博士顾士学位论文：基王攫塑墨的銮亘适童廑筌丕筮亘旦性班塞：。除论文中 已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未 公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：笑小龛刍p 彩年弓月2 ，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、版权 使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复 印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于：保密口 不保密矾诗在以上方框内打“”) 一：翁筹雩篇列技日期：力萨，月2 7 日j 一 第1 章引言 在交互语音应答系统中，用户通过在电话上按键和系统预先已经设置好的语音提 示或者合成语音提示进行交互，这样用户可以查询信息或者实现某些事务处理。2 0 0 4 年中国呼叫中心发展年度报告指出：截止到2 0 0 4 年1 1 月，中国呼叫中心产业已完成 合同坐席总数达到1 3 9 ，8 6 0 个，市场规模达到2 0 4 9 5 亿元 1 】。与此同时，对信息化应 用程度较高的行业( 如银行、电信、证券、保险) 和以服务导向为驱动的市场化行业， 如i t 、家电、远程购物等行业也开始不同程度地应用客户服务中心提供的服务【2 】。因 此，交互语音应答系统的发展呈现数量越来越多、应用越来越广泛、技术越来越多样 化的趋势。同时，伴随而来的问题也越来越多。主要问题体现在语音菜单导航、语音 菜单的分类、语音提示的设置及系统的稳定性等方面。 交互语音应答系统中存在如此多的问题主要是在设计系统时没有坚持以“用户为 中心”的原则。同时，开发者们往往只重视技术上的竞争，忽视“用户体验”的重要 性。因此，交互语音应答系统的可用性有待改善。 本章首先阐述交互语音应答可用性的发展现状和可用性工程理论：然后指出交互 语音应答系统可用性研究的必要性；最后，简要介绍本论文的研究背景和主要工作。 1 1 可用性工程 国际标准化组织在其i s o9 2 4 1 1 1 标准【3 ( g u i d eo nu s a b i l i t y ，1 9 9 7 ) 中对可用性作 了如下定义：产品在特定使用环境下为特定用户用于特定用途时所具有的有效性 ( e f f e c t i v e n e s s ) 、效率( e f f i c i e n c y ) 和用户主观满意度( s a t i s f a c t i o n ) 。其中，“有效性”表 示用户实现特定目标的准确性和完备性；“效率”表示用户实现目标的有效性水平与 所用资源的比率；“满意度”表示用户在使用产品过程中主观满意和接收程度。 可用性工程( u s a b i l i t ye n g i n e e r i n g ) 是一种以提高产品可用性为目的的先进开发 方法论，它包括一整套工程过程、方法、工具和国际标准，分别应用于产品生命周期 的各个阶段。其核心是以用户为中心的设计方法论( u s e r c e n t e r e d d e s i g n u c d ) 【4 j 。 它强调在产品开发过程中从用户的角度进行思考，不能一味地强调技术的突破和创 新，只有开发出满足用户需求的产品才最具有竞争力。 目前，在工业界广为使用的可用性工程方法有：投入产出分析( r o i ) 、使用环 境分析、任务剧情( s c e n a r i o ) 、i s o9 2 4 1 应用分析、竞争力分析、纸面原型、录像原型、 计算机原型、伪装( w i z a r d o f - o z ) 原形、并行设计、专家评审、c e l l o 审核、i s o9 2 4 1 符合度评估、反馈搜集型用户测试、绩效度量型用户测试、协同测试、全局界面协调、 用户满意度问卷调查、用户访谈、焦点小组、认知负担度量等等【5 。这些方法的运用 可以使得所开发的产品具有较高的可用性质量。 1 2 交互语音应答系统可用性研究的必要- 眭 由于中国经济的快速增长，企业竞争和服务意识的提高，客户服务中心在各行各 业中已经得到广泛应用。目前，大部分的客户服务中心都为用户提供了交互语音应答 系统，以便于用户能够全天2 4 小时内随时获取自己需要的服务。但是，很多用户在 使用这些系统时，经常会抱怨遇到的各种问题，譬如：听不清系统语音提示、不明白 语音提示语中措词的含义、不知道按哪个键才是正确的选择等等。事实上，诸如以上 描述的现象都是交互语音应答系统中常见的可用性问题。特别地，当用户初次使用系 统，遭遇不愉快的经历，就不愿意继续使用该系统，从而对企业的形象和信任度也大 打折扣，造成适得其反的不良后果。 目前，由于没有一个用于评估和检测交互语音应答系统的健全统一标准，是导致 用户在使用过程中遇到如此诸多问题的原因之一。可用性工程就是一种以提高产品可 用性为目的的先进开发方法论。它将一整套工程过程、方法、工具和国际标准，分别 应用于产品生命周期的各个阶段。因此，如果将可用性工程方法论应用于交互语音应 答系统的设计和开发中，将会极大地提高系统的可用性。 事实上，对交互语音应答系统进行可用性研究工作，有很大的现实指导意义。下 面，主要从两个方面来论述。 首先，从企业方面： ( 1 ) 降低企业运营成本。因为有较高可用性的交互语音应答系统可以减少用户 拨打客户服务热线的次数，从而节省大量人力和财力，从而为企业节省开销。 ( 2 ) 一个具有良好可用性的交互语音应答系统会给用户愉快的使用体验，从而 增强了用户对企业的信任度，同时也提升企业形象，使企业在同行业中更具有竞争力。 其次，从用户方面： ( 1 ) 用户可以从设计良好的交互语音应答系统中方便地获取自己所需的服务。 ( 2 ) 节省用户的时间。如果系统的可用性很高，用户就不用花费很长的通话时 间，即可完成操作。 从上面对当前交互语音应答系统的发展现状以及改善其可用性带来的利益分析 来看，对交互语音应答系统进行可用性研究很有必要。通过这项研究可以为企业和用 户带来多方面的好处，同时在研究过程中总结的一些设计指南也将为其它相关人员在 进行研究时提供一些参考依据。 1 3 论文的组织 论文在总体上分为四部分。 第一部分包括第一、二章，其中第一章主要介绍可用性工程和交互语音应答系统 的可用性现状；第二章介绍了交互语音应答系统可用性的相关知识并提出基于模拟器 的交互语音应答系统可用性研究的必要性。 第二部分包括第三章，介绍i v r d e t 工具的系统设计过程及系统流程。 第三部分包括第四章，介绍i v r d e t 工具在电话银行中试验性应用案例研究的过 程和研究结果。 第四部分包括第五章，对整个论文工作的总结。 第2 章交互语音应答系统的可用。眭 在交互语音应答系统中，用户通过系统提供的一系列语音提示与其进行交互。 这种系统的用户界面是一种典型的语音界面。语音作为一种人机交互方式，它是一个 双向的过程，而且和其它的交互方式相比，又有许多独特的地方1 7 1 。下面，我们首先 介绍语音界面的人机交互知识；然后，介绍并对比交互语音应答系统设计和评估的各 种可用性方法；最后，阐述为何开展“基于模拟器的交互语音应答系统可用性研究”。 2 1 语音界面的基础理论 211 语音界面的交互模型 在利用语音进行人机交互的系统中，我们被限制只能用语音作为交流的方式。而 语音界面的交互方式不同于图形界面。图2 1 所示是一个语音界面的交互模型阍州，从 中我们可以看出，交互模型需要考虑交互的环境和交互的最终目的。在交互模型中， 除了信息交流过程外，上下文环境和背景知识集在交互过程中也起着很重要的作用。 因此，语音界面的设计者必须详细分析用户的需求和用户的特征，从而为特定的用户 提供良好的交互环境。 提供良好的交互环境【l o 】。 图2 1 语音界面交互模型 f i g 2 1i n t e r a c t i o nm o d e lo f s p e e c hi n t e r f a c e 2 1 2 语音界面中人的因素 为了给用户提供一个良好的人机交互环境，必须认真分析用户。同时，由于人机 界面的设计包含计算机技术和人的因素，任何一种技术和产品最终都是为人类提供服 务的。如果界面设计中不考虑人的因素，那么再先进的技术也很难被人们接受。因此 在设计中一定要考虑到人的因素，语音用户界面的设计也是如此。当前，语音界面不 仅要考虑人的生理因素，还要考虑人的认知和心理因素 9 。关键问题有以下一些方面： ( 1 ) 人与机器的交流反馈。当人和机器交互时，人们期望能够和机器进行交流， 及时得到系统的反馈信息。而机器往往不能完全做到这点，没有让人们的期望得到满 足。 ( 2 ) 单一的语音通道会占用很多记忆资源。由于单一的语音通道缺乏视觉反馈 和确认信息，因此人们的记忆资源被大量占用。这也是语音界面和图形界面很大区别 的方面。 ( 3 ) 口语与书面语之间的差别。在使用图形界面时，人们接触到的措词和用语 都非常正式，而在语音界面中，人们期望系统的用语比较口语化且较易于理解。 以上这些因素都是语音界面中引入人的因素所需要考虑的重要方面，并且将应用 于语音界面设计的各个阶段，特别是在系统界面设计的初始阶段。如果在设计初始阶 段就考虑这些因素，不仅可以大大地降低成本，而且可以获得较好的用户评价。 2 2 交互语音应答系统的设计原则 交互语音应答系统通过语音界面和用户交互，并且已经在各行各业中得到广泛应 用 1 “。当用户拨打某个呼叫中心的服务电话，就开始与一个交互语音应答系统进行交 互。交互语音应答系统具有以下一些特点 1 2 】 1 3 】： ( 1 ) 给用户传递的信息容量有限； ( 2 ) 需要考虑用户的短期记忆能力； ( 3 ) 各项信息的内容有很大差异，信息的表达方式难以保持一致性： ( 4 ) 提供的信息具有暂时性，没有永久性； ( 5 ) 信息的组织方式是线性结构； ( 6 ) 嚣户是程敷机器预恚设萋好的溢誊迸萼亍交互露不怒巍久在交互： ( 7 ) 穗对手箕窀交互方式，箕速度较後。 由于交互语音戚替系统主要是由语帮提示和语音菜单两部分组成【“】，结合该擞系 统自身特点，我们研究该类系统可用性时象要集中探索语音撮沭的可用性和语音浆单 驹霹厨性。在对该炎聚统盼可用性研究过撩中，s a l l yd i l l o w 6 挺蹬了在设计语音掇示 秘语音菜擎嚣应该遵镶貔摇霉爨窝。下瑟穗分期分绥这些设计撵导骧羹l 。 2 ，2 t 语音菜单的设计原则 在交互语音应昝系统中语音菜单是执行计算机系统内部程序的“路线图”i t s 。它 不同于图形界面中的w 视菜单，而是一种通过语音传达给用户的菜单。因此，语鬻菜 蘩设嚣琢爨苓援予爨影器嚣孛菜单熬设诗溅粼。其中，s a l l yd i l l o w 疆塞了敬下一擅 设计指导原则嘲： ( 1 ) 设置语音浆单顺序时，应该按照用户使用菜单的频率排序，使用频率商的 浆单排在前面，使用频率低的菜单排在尉面； 2 ) 每级语音蔡攀簸选项个数不要怒避5 个； ( 3 ) 按鼹蠹容滗瓣对语音菜攀逡瑗遴行台理分缝； ( 4 ) 可以让用户容易地返回上层谮酱菜单。 这些设计原则主霾是从心理学角度葶口人机交互角度进行论述。事实上，我们猩设 计语音菜单时，需要搬据所使用的上下文环境，更多地了解用户，t ：, n t l 6 。 2 2 。2 语蠢提示戆设毒 藏羁 语音提示也是交爱语音应答系统中一个很重要的组成部分，它的作用类似予图形 界面中的文字显示。但是，它不是通过视觉呈现给用户，丽照听觉传达给用户。因此， 在设计语音提示时需翼着重考虑这个特殊性。s a l l yd i l l o w 提出的语音提示设计指导 攥羹| 毒淤下方蘑嘲： ( 1 ) 在保诞准确传达意义静露黠，藏该诖提示语尽可髓避篱短； ( 2 ) 避免使用必似广播式的用语； ( 3 ) 避免使用些晦涩难懂的专业术语； ( 4 ) 避免使用不友好、消极的用语； ( 5 ) 用户应该可以在任何时候不用听完所有的提示，就可以进行按键操作； ( 6 ) 用户出错时应该给出友好的提示语并且能够有效地帮助用户纠正错误； ( 7 ) 当用户受到外界的干扰时，能够重新听到语音提示。 我们在设计过程中应该遵循这些指导原则。同时，我们设计交互语音应答系统时， 还必须采用一些合理方法。下面介绍一些设计和评估交互语音应答系统常用的可用性 方法。 2 3 可用性方法 目前，由于很多交互语音应答系统在设计时没有充分考虑到用户的主观感受，而 主要将功能是否实现以及功能数量上实现了多少作为设计的目标。虽然从设计的角度 来看，它们或许可以有效工作，但是他们往往忽略了真实用户将如何使用这个系统。 在设计过程中引入可用性工程的方法，可以解决这类问题。从用户的角度而言，交互 设计在本质上就是如何开发易用、有效而且令人愉悦的系统 ”。上面提到的设计原则 可用于指导交互语音应答系统的设计。同时，可用性工程中有多种方法可应用于交互 语音应答系统的设计和评估，下面分别介绍这些可用性方法。 2 3 1 访谈 访谈是通过与用户进行面对面地谈话，以便获得用户对交互语音应答系统的期 望、需求和使用习惯等方面信息。根据受访者人数可分为：个别访谈( i n d i v i d u a l i n t e r v i e w ) 和集体访谈( g r o u pi n t e r v i e w ) 【”】。根据访谈内容和过程有无一定结构可分 为：结构型访谈、非结构型访谈和半结构型访谈。一般地具体采用哪种形式的访谈， 可以依据具体设计目的进行选择。 由于在访谈中可以较多地使用开放性问题，便于受访者充分表达思想，容易了解 问题的核心；同时可以深入地了解受访者隐藏在表面陈说下的感受和动机【4 。如果这 种方法很好地运用到现有系统的设计阶段，可以搜集用户对系统的观点和看法，并且 从多方面获取用户的真正需求。 2 3 2 卡片分类 卡片分类是让用户对标有交互语音应答系统的语音提示的卡片进行分类，从而获 得用户对语音菜单结构的期望。该研究方法可以用于交互语音应答系统中语音菜单的 设计。在进行卡片分类时，首先设计者需要对系统中所使用的语音提示信息进行整体 考虑 1 8 】，并将这些信息元素以易于用户理解的语言准确而简练地逐一表达出来，然后 通过对用户的分类结果进行统计分析，可以得出用户对语音菜单结构的设计期望。 2 3 3 问卷调查 问卷调查是一种用于搜集关于交互语音应答系统的统计数据和用户意见的方法。 调查问题可以是开发式的，也可以是封闭式的，但必须措辞明确【1 9 】。问卷调查可以单 独使用，也可以与其它方法结合使用，用于证实或加深对问题的理解。通常，可用性 人员先根据所需获取交互语音应答系统的信息，设计好问卷；然后将问卷发放给目标 用户，并让用户填写问卷；最后对问卷进行统计，以此获得反馈信息。问卷调查的好 处是可以搜集大量用户的信息，从中找出普遍性的意见。这种方法适合于用户使用群 体广泛的交互语音应答系统。 2 3 4 专家评审 专家评审即由可用性专家来评估交互语音应答系统的可用性。根据评估专家使用 的原则不同，专家评审可分为启发评估和步进评估堋。启发评估就是使用一套相对简 单、通用、有启发性的可用性原则来进行可用性评估 2 0 】。具体地，就是让几个评审专 家根据一些通用的可用性原则和自己的经验来发现系统内潜在的可用性问题。步进评 估是从用户学习使用系统的角度来评估系统的可用性。这种评估主要用于发现新用户 使用系统时可能遇到的问题。 2 3 5 用户测试 用户测试是让真正的用户使用交互语音应答系统，而评估人员记录、分析测试数 据。根据测试的地点不同，用户测试可分为实验室测试和现场测试。由于实验室测 试是在可用性实验室环境中进行，因此测试用户不会受到外界的干扰。而现场测试在 用户的自然工作环境中进行，目的是理解用户在实际工作情形下使用系统的情况。进 行用户测试的关键是弄清测试的目的，这样才能制定出关键的测试任务，从而便于采 集到有效的绩效数据，为分析结果提供强有力的事实依据。 2 4 基于模拟器的交互语音应答系统可用性研究的提出 上面介绍的可用性方法都可以用于设计和评估交互语音应答系统。这些传统的可 用性方法各有其优点，但同时也存在着一定局限。因此，我们真正在使用时很难权衡 选择哪种方法。我们可以通过表2 1 进行比较这些方法： 表2 1 各种可用性方法的比较 t a b 2 1c o m p a r i s o no f u s a b i l i t ym e t h o d s 方法主要优点主要缺点 访谈比较灵活，可以深入理解用户观点耗时，难以进行分析和比较，只能做一些 和用户体验定性的数据分析 卡片分类方便发现用户组织信息结构的方只能发现信息架构方面的问题 式 问卷调查发现用户主观偏好，容易重复进行需要进行问卷预答、发放、收集和统计分 析，实施过程比较繁琐 专家评审容易发现单个的可用性问题难以收集真正用户的反馈信息 用户测试对结果容易进行比较需要手工记录，过程繁琐，不易发现单个 可用性问题 通过上表可以看出，每种方法都有其利弊：访谈能对系统进行定性数据分析，但 缺少定量数据分析；卡片分类只能分析出用户组织信息的方式，不能发现其它方面的 问题：问卷调查能够搜集用户主观喜好，但处理效率很低；由于专家评审不能真正地 接触到用户，所以有可能掺入专家个人的主观意见；在用户测试中，由于采用人工进 行数据记录，不仅加重可用性人员的体力负担，而且有些数据人工方式无法记录下来。 因此，如果我们既能方便、有效地获得来自用户与交互语音应答系统交互的数据，同 时又可以对系统本身的结构进行分析，那么将会为交互语音应答系统的设计和评估提 供很好地帮助。 根据我们对技术可行性的研究，可以开发适合交互语音应答系统设计和可用性评 估的工具。工具提供一个平台，让用户和交互语音应答系统进行交互。在用户与系统 交互的同时，把用户的行为数据记录下来，同时能够对用户与系统交互的行为进行回 放。通过分析用户行为数据和根据设计指导原则分析系统结构，可以帮助可用性人员 更好地设计和评估交互语音应答系统。 2 5 设计和可用性评估小结 本章首先介绍了语音界面的交互模型及相关的人因学知识，这是语音界面设计和 开发的基础；其次，介绍了交互语音应答系统中语音菜单和语音提示的设计指导原则； 再次，介绍了可用性工程中的各种可用性方法，同时还对比分析了这些方法的利与弊； 最后，提出了开展基于模拟器的交互语音应答系统可用性研究。 第3 章系统的设计和实现 3 1 系统总体设想及开发平台 在系统设计之前，首先针对交互语音应答系统的特点并结合该课题的研究目的进 行了充分的技术可行性分析和详细地系统需求分析，最终确定了需要实现的系统目标。 本系统有四大主要目标。第一，开发一个模拟交互语音应答系统的平台：第二，当用 户在这个平台上与交互语音应答系统交互时，系统自动记录用户的行为数据和绩效数 据：第三，对用户与交互语音应答系统的交互过程进行回放；第四，自动分析用户的 行为数据、绩效数据和交互语音应答系统的结构，以便辅助设计人员和可用性人员更 好地设计和评估交互语音应答系统。 根据系统总体设想预期的功能要求，本系统开发平台在w i n d o w sx p 操作系统下， 软件开发工具采用j b u u d e r9 0 ，数据库的设计采用方便、灵活的m i c r o s o f ta c c e s s 2 0 0 3 。 3 2 系统设计与实现 3 2 1 系统总体架构 系统的总体架构如图3 1 所示： 流程 1 lf 仃力 定制交互语音 天 应答系统流程 o测 用毋 八 ：c 模拟用户测试 可用性人员 测试用户n 图3 1 系统总体架构图 f i g 3 1s t r u c t u r ed i a g r a mo f s y s t e md e s i g n o i 八 用性人员 3 2 2 系统的功能模块结构 系统( i v r d e t ) 是一个对交互语音应答系统进行辅助设计和可用性评估的工具， 它提供了一个交互语音应答系统的平台，让用户在该平台上进行用户测试。在测试的 同时，工具记录用户与交互语音应答系统交互的行为，然后可以对记录的行为数据和 系统自身的结构进行分析。为发现交互语音应答系统的可用性问题并把问题反馈给设 计者提供了客观、高质量的数据，以达到了解用户和更加有效地改善系统可用性的目 的。根据系统的功能需求，可以将其结构划分为若干功能模块，它的功能结构如图3 2 所示。 图3 2 系统的功能结构图 f i g 3 2f u n c t i o nd i a g r a mo f s y s t e ms t r u c t u r e 我们设计开发的i v r d e t 工具主要有三大模块：定制模块、用户测试模块和辅助 分析模块，这些模块分别实现以下功能： ( 1 ) 定制模块 该模块的主要功能是为用户进行交互语音应答系统测试而做一些初始化工作。包 括：交互语音应答系统流程模板定义、测试用户基本信息定义、用户测试任务定义和 用户测试项目定义。 a ) 定制交互语音应答系统流程子模块：该模块主要用于定制和修改任意流程的 交互语音应答系统。在定制流程子模块中，提供了一个用于设置交互语音应答系统 中各个语音结点属性的功能。这些需要设置的属性大致包含以下信息：父结点到该结 点的按键信息、结点的声音文件信息、按键出错时的信息、按键有延迟时的信息以及 跳转控制信息等。在修改流程子模块中，可以对已经定制好的交互语音应答系统流程 模板进行修改，用于满足不同测试的需要。特别地，在某个设置好的交互语音应答系 统上经过用户测试后，若发现了在系统设计中存在的一些问题，需要对原来的流程做 一些修改，这时候就可以利用修改流程模板功能，对原来已经设置好的模板进行修改， 以便进行下次测试和迭代设计。 b ) 设置用户信息子模块：用于录入测试用户的基本资料，主要信息包括：年龄、 性别、职业及学历等，这些基本资料信息用于将用户按不同特征进行分类，以便在统 计分析模块中按用户特征分类进行有针对性地分析。 c ) 设置用户测试任务子模块：用于定制测试任务信息。主要信息包括：测试任 务的名称、测试任务在测试项目中所占的比重以及完成任务的起始结点和终止结点， 这些数据既为生成测试项目做初始化，同时还为用户测试中对用户执行任务的判断提 供依据。 d ) 设置用户测试项目子模块：根据测试目的和目标不同，在进行不同的交互语 音应答系统的用户测试时，测试的过程分为不同的测试项目。各个不同的测试项目由 不同的测试任务以及测试用户组成。 在进行交互语音应答系统用户测试前，需要对测试用户信息、测试的交互语音应 答系统流程、测试任务以及测试项目进行设置，之后就可以开展相应的用户测试。 ( 2 ) 用户测试模块 该模块的主要功能是让用户在模拟的交互语音应答上进行测试。在用户测试的过 程中，记录用户与交互语音应答系统的交互行为数据，之后对用户与系统的交互过程 进行回放。 a ) 用户测试子模块：该模块主要是提供一个交互语音应答系统平台，用于用户 测试。根据需要开展的测试项目安排，可以为用户测试提供不同的交互语音应答系统， 让用户可以在计算机上与交互语音应答系统进行交互，执行测试项目中的测试任务。 b ) 跟踪测试用户行为子模块：该模块主要是在进行交互语音应答系统用户测试 时，自动记录用户与系统交互的行为数据及一些绩效数据。记录的用户行为数据主要 有：用户按了哪些键、按键响应时间、按键是否出错、系统重读次数、系统挂机次数 等。记录绩效数据有：是否完成任务及完成任务所需的时间等。这些行为数据既是回 放测试用户行为模块的数据源，也是统计分析的数据源。 c ) 回放测试用户行为子模块：该模块主要是将在测试过程中捕获到的用户行为 数据通过计算机再一次进行重放，让可用性人员在任何时候能够对测试过程进行跟踪 分析，以便发现一些在测试过程中忽略或遗漏的细节信息。 ( 3 ) 辅助分析模块 该模块主要是分析用户进行交互语音应答系统测试时的交互数据和绩效数据，同 时还按照设计指导原则，分析交互语音应答系统自身的结构。除此之外，还可视化分 析的结果，以便可用性人员更好地发现交互语音应答系统中存在的问题，从而进行改 进。这些分析过程主要包括：用户完成测试任务的数据分析、测试用户的行为数据分 析和交互语音应答系统的流程结构分析。 a ) 按照用户完成测试任务的数据分析：该模块主要是对用户完成任务的绩效数 据进行分析，这些绩效数据主要指用户是否完成任务和完成任务的时间等。 b ) 按照测试用户行为的数据分析：既可以对单个用户与交互语音应答系统的交 互行为进行分析，也可以分别对不同组中用户的交互行为进行分析。这些数据分析可 以显示用户在交互语音应答系统中每个语音结点上的行为，包括用户按键的响应时 间，是否出错，是否重复听了语音提示及重复听语音提示的次数，是否挂断了电话及 挂断的次数等信息。这些跟踪用户与交互语音应答系统的细节信息可以让可用性人员 详细地分析用户的交互行为，有利于分析交互语音应答系统在设计细节上的问题。此 矮，按爨嚣试燹户豹不溷特惩羹蕉户遂露分缀，对爱产行为弱分缀分辑，毫韵予了瓣 特定精户群体便霜系统的情况和对比分析不简群体用户的使掰情况。 c ) 按照交互语街成答系统的流程绪构分析：该模块主熏根据交互语音应答系统 的设计指导原则，以此来对交互语音应昝系统本身的结构进行分析。上文提到的设计 搬嚣原臻g 将是主要的分耩依据。对于述爱了指导原弼的结患，将蔫不同的颜色加以掭 谈。这样器方霞发壤存在嗣题戆途方，又必改逶蕊题提供霹纛瓣事实依据。 3 2 3 系统的数据辅构 系统的数据结构麓要由六个表构成，分别为：测试任务定义表，测试项目定义激， 懋铬4 交互语音应答系统流程表，用户信息袋，任务完成情况袭，用户行为跟踪表，终 稳热鍪3 1 3 舞示。 图3 3 系统数据结构图 f i g 3 3d a t a b a s es t r u c t u r ed i a g r a m ( 1 ) 测试任务定义表：定义需要用于用户测试的各个测试任务信息。其中主要 的字段信息有：测试任务的编号、测试任务的名称、测试任务在测试项目中所占的权 重、测试任务的起始结点、测试任务的终止结点等等。 ( 2 ) 测试项目定义表：定义测试项目的信息，主要是设置组成测试项目的各个 测试任务及测试人数。其中主要的字段信息有：测试项目编号、测试项目名称、测试 项目中测试任务数、测试任务的编号等等。 ( 3 ) 定制交互语音应答系统流程表：定义构成交互语音应答系统各个结点的属 性和控制信息。其中主要的字段信息有：结点编号、父结点编号、父结点到该结点应 该按的键、按键正确时播放的语音文件名、按键错误时播放的声音文件、按键错误时 跳转的结点编号、没有按键时系统等待的最长时间、没有按键时超过最长等待时间是 否播放语音文件、超过最长等待时间时播放的声音文件等等。 ( 4 ) 用户信息表：定义测试用户的基本特征情况。主要字段信息有：测试用户 编号、测试用户姓名、测试用户性别、测试用户年龄、测试用户的职业、测试用户联 系方式、测试用户兴趣爱好等等。 ( 5 ) 任务完成情况表：定义用户完成测试任务的详细记录情况。主要字段信息 有：用户是否完成任务、完成任务的总时间、是否出错、出错次数等等。 ( 6 ) 用户行为跟踪表：定义用户与系统交互的行为数据。主要字段信息有：用 户的按键、用户未按键前等待时间、重复听语音提示次数、按键是否出错、出错次数、 是否挂机、挂机次数等等。 3 2 4 关键技术与实现 在w r d e t 工具的开发过程中解决了许多技术问题，这些问题对于i v r d e t 工 具的开发起到非常重要的作用，构成了整个工具的关键技术环节。 ( 1 ) 语音结点信息的定义和显示 交互语音应答系统是由各个语音结点构成，而每个语音结点都有很多的相关属性 信息1 2 2 1 。i v r d e t 工具需要能够灵活地定制交互语音应答系统的流程。因此，在设计 语音结点的属性之前，首先应该尽可能地搜集目前已经投入应用的交互语音应答系统 煎缩点信息，戳馕忑具提供豹功能靛够覆盖到这些信息的设霞。其次，需要一葶申合理 地方式让操终太爨蜀辍缀隽便邀设嚣备个不羼港謇绩点戆鬟强傣惫。因蘧在徽嚣黎分 析时，我们充分媲搜集了瞄前交互语裔成答系统语音结点的属性储怠，同时为了更好 地方便操作人员设鬣信息，我们将遮魑信息分类，并且分别放置谯不同的t a b 页中。 盎予稼拿交互语巍戍答系绞骞谗多戆谖誊缭煮，蠢显每个绥患蒡羹冀宅懿绩点阕又毒在 些荧系。为了会理、氲溉地显示出焚蔑语音艨答系统酌流程及结点之间的荧系，我 销焉橇彩绩稳溅戮澎或衰添它翻圈。炭凝茂弱躲下： 树形结构浏媳的代码： r o o t2n e wd e f a u l t m u t a b l e t r e e n o d e ( n e wn o d e d a t a ( c u r r e n t , 0 ，s t a r t n o d e ) ) ； m o d e l n e wd e f a u l t t r e e m o d e l ( r o o t ) ； t r e e = n e w j t r e e ( m o d e l ) ； 用t a b 页分裳设餮缭点属性； j t a b b e d p a n e l s e t b o r d e r ( b o r d e r f a c t o r y c r e a t e e t c h e d b o r d e r 0 ) ； 2 ) 多线獠技零 在i v r d e t 工其上进行用户测试时，需要依据已经寇制好的交亘语音应餐系统流 程，瓣矮户懿按键野兔散滋耀痤魏穗波。因为不嚣靛嚣声渤幸筝，) c 孝疲萋系统援敖不瓣 的声音文件及处濑信息，而有些动作同时发生，譬如：用户的按键行为有时间上的延 迟，威该播放对臌的声音义件，但之艏如果用户又按了键，但是羧键发生了错误，蔫 簧 赛俊逾留换撵骏冀多 一个声音文静。因既，我们需要对邀整声辩文件的播赦鞔翻维 一个食理安排。为了解决这个超题，我们采用了多线程技术渺 圈，这样就可以实现只 雳建藏一个声音文件实铡，而又可戳搔放多个声音文伟。这样凝节约了系统盼资源， 又实现了灵活播放声音文件。实现代码如下： v o i df _ d e f m et a s kc o u n t _ n u m b e r y r e s p o n s e 0 l a s k _ c o u n t _ n u m b e r y r e s p o n s e 。n e wt i m e r t a s k 0 p u b l i cv o i dr u n 0 c o u n tf o rn u m b e r y r e s p o n s e4s y s t e m c u r r e n t t i m e m i u i s o t i m e r _ c o u n tn u m b e r y r e s p o n s e _ b e g l n ； i f ( n u m b e r y r e s p o s c t i m e + 1 0 0 0 2 5 0 - c o u n tf o rn u m b c r y r e s p o n s e & c o u n t _ f o r _ n u m b e r y r e , s p o n s e = n u m b c r y r e s p o s e t i m e + 1 0 0 0 + 2 5 0 ) t i m e rc o u n tn u m b e r y r e s p o n s e c a n c d o ； i s h a v e k e y p r e s s2f a l s e ； ) ) ( 3 ) 自动记录用户测试行为的数据 为了减轻在传统可用性测试中可用性人员记录用户测试数据的负担，该工具实现 了自动记录用户测试绩效数据，并且还记录了一些用人工方式无法记录的数据。主要 的绩效数据包括用户是否