[論文レビュー] Designing Touchscreen Menu Interfaces for In-Vehicle Infotainment Systems: the Effect of Depth and Breadth Trade-off and Task Types on Visual-Manual Distraction

Nicolas Louveton, Roderick McCall+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 17, 2024

Human-Automation Interaction and SafetyPsychology被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、マルチタスク状況下における車載タッチスクリーンインターフェースのメニューの深さと広がりが視覚的・手動的注意を散漫にする要因にどのように影響するかを調査する。眼動追跡とテレメトリデータを用いたドライブシミュレーションの結果、体系的なリスト操作では深さに伴い視覚的負荷が増加する一方、検索および記憶タスクでは、深さよりも広がりを重視した最適なレイアウトが存在し、安全な設計のためにはタスクに応じた設計的妥当性の検討が不可欠であることが示された。

ABSTRACT

Multitasking with a touch screen user-interface while driving is known to impact negatively driving performance and safety. Literature shows that list scrolling interfaces generate more visual-manual distraction than structured menus and sequential navigation. Depth and breadth trade-offs for structured navigation have been studied. However, little is known on how secondary task characteristics interact with those trade-offs. In this study, we make the hypothesis that both menu's depth and task complexity interact in generating visual-manual distraction. Using a driving simulation setup, we collected telemetry and eye-tracking data to evaluate driving performance. Participants were multitasking with a mobile app, presenting a range of eight depth and breadth trade-offs under three types of secondary tasks, involving different cognitive operations (Systematic reading, Search for an item, Memorize items' state). The results confirm our hypothesis. Systematic interaction with menu items generated a visual demand that increased with menu's depth, while visual demand reach an optimum for Search and Memory tasks. We discuss implications for design: In a multitasking context, display design effectiveness must be assessed while considering menu's layout but also cognitive processes involved.

研究の動機と目的

• 車載タッチスクリーンインターフェースにおけるメニューの深さと広がりが、運転中の視覚的・手動的注意の散漫にどのように影響するかを調査すること。
• メニュー構造と認知的タスクタイプ（体系的読解、検索、記憶）の相互作用が、ドライバーの注意散漫に与える影響を検討すること。
• ドライブシミュレーション環境下で眼動追跡とテレメトリデータを用いて、運転パフォーマンスと注意負荷を評価すること。
• タスク特性に基づいて視覚的負荷を最小限に抑える最適なメニュー配置を同定すること。
• 認知的タスクの要求をインターフェース構造と統合することで、より安全で中断可能な車載インフォテインメントインターフェースの設計を支援すること。

提案手法

• 24名の参加者が8種類の異なるメニュー構成（深さと広がりを変化）を操作するドライブシミュレーション研究を実施した。
• 3種類の二次的タスクタイプ（体系的読解、視覚的検索、項目状態の記憶）を採用した。
• 視覚的負荷の指標として、注視回数、注視持続時間、累積注視時間を眼動追跡データから収集した。
• 車両のテレメトリデータ（速度、横方向の逸脱、車両間距離）を記録し、運転パフォーマンスを評価した。
• 眼動追跡データと使用状況データを統合した視覚的負荷インデックスを算出し、各条件間でのレイアウト効率を比較した。
• 繰り返し測定分散分析（repeated-measures ANOVAs）を用いて、メニューの深さ、広がり、タスクタイプが注意散漫およびパフォーマンスに与える影響を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 車載タッチスクリーンインターフェースにおけるメニューの深さと広がりは、視覚的・手動的注意の散漫にどのように影響するか？
• RQ2 異なる二次的タスクタイプ（体系的読解、検索、記憶）がメニュー構造とどのように相互作用し、視覚的負荷に影響を与えるか？
• RQ3 特定のタスクタイプに対して視覚的注意を最小限に抑える最適な深さと広がりのトレードオフが存在するか？
• RQ4 運転パフォーマンス（速度、横方向制御、車両間距離）は、異なるメニュー構成とタスクタイプによってどのように変化するか？
• RQ5 タスクの複雑さは、メニュー構造と視覚的注意の関係をどの程度緩和または強化するか？

主な発見

• 体系的読解タスクでは、メニューの深さに伴い視覚的負荷が継続的に増加し、最適なレイアウトは認められなかった。
• 検索タスクでは、4ページ構成で視覚的負荷が最小に抑えられ、広がりを重視したバランスが最適であることが示された。
• 記憶タスクでは2ページ構成で最適なレイアウトが得られ、認知的に要求の高いタスクでも中程度の広がりが効果的であることが示された。
• 注視回数、注視持続時間、累積注視時間は、記憶タスク時に常に最も高くなり、視覚的注意負荷が著しく高いことが示された。
• 記憶タスク時には運転パフォーマンスが低下し、速度が低下し、横方向のばらつきが増加し、車両間距離が短くなった。
• 体系的読解および検索タスクではページ数の増加に伴い処理時間が延長されたが、記憶タスクではその傾向が認められず、異なる認知的処理パターンが示唆された。