字體大小

依據過去 Legge 的研究(Legge et al., 1985)，指出字元大小在 0.3∘~2∘內，能 有最佳的閱讀速度。在字距與行距上，過去 Muter 的字距研究顯示字距並不影響 閱讀速度(Paul et al., 1992)，且不限於紙本與螢幕(John et al., 1987)，在行距的研究 上，Kolers 在 1981 年的研究發現行距較大的時候閱讀總時間增加，不過並不顯 著(Kolers et al., 1981)，因此本研究將字體固定為 18pt，字距，行距為字體的 1. 5 倍，也就是 27pt。實驗一與實驗二皆採此字形與字體、行距、字距大小的配置，

字型則採用黑體字。

29 3.4.2 文字與背景配置

據過去研究指出亮度、明暗對比、與色彩對於疲勞與辨識度的研究，亮度與 對比較色彩的影響為顯著(Hwally et al., 2011)，Mills 與 Weldon(Mills et al., 1987)還 有 Ware(Ware, 2000)的研究也指出視覺對文字的識別度的能力，其明暗對比的屬 性比色彩更為顯著。因此，圖 3-4 為本實驗所設定之字體與背景配色，採用無彩 色之配對色彩，9 種白底黑字與 9 種黑底白色配色，對比度範圍從 50%到 100%

到實驗所使用字體為黑體字，如圖 3-3 的配置圖。實驗一採用了 18 種文字背景 配置並結合眼動與腦波評估最不容易疲勞、易集中注意力。實驗二則依據實驗一 成果之最佳與最差之對比配色各擷取三組作為對照。三種最佳的對比配色設計為 A1(背景 0%黑，字體 100%黑)、A3(背景 0%黑，字體 85%黑)、B2(背景：15%黑，

字體：85%黑)如圖 3-5 a 處。較差的對比配色設計為 E1(背景 85%黑，字體 0%黑)、

F3(背景 75%黑，字體 25%黑)、D3(背景 100%黑，字體 0%黑)，如圖 3-5 b 處。另 外本研究加入了色光三原色 R(紅 255)、G(綠 255)、B(藍 255)，以及模擬紙材質的 P 以及真實列印在紙張上的 RP 文字背景配置。

圖 3-4 文字背景配置規劃圖

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(圖 A. 較優的配色)

(圖 B. 色光三原色)

(圖 C. 較差的配色)

(圖 D. 紙張材質配色與真實紙本)

圖 3-5 實驗二採用之對比配置與色彩材質規劃圖

3.4.3 背景音樂

本研究之音樂與腦波前導研究中發現鋼琴較能誘發注意力，管樂較能使情緒 放鬆，鋼琴能夠提高注意力(吳智鴻 et al., 2010)，但不知與閱讀時的交互效果。

因此，本研究將一樣使用莫札特之 K.448 鋼琴奏鳴曲加入測試，音樂此因子為有 加入與沒有加入，探知音樂是否會影響到疲勞以及注意力。

31 3.5 實驗環境與設備

本章節將介紹本研究使用的設備，共有眼動儀、腦波測量儀、心跳與血氧濃 度儀器以及 emWave 等情感運算儀器。

3.5.1 眼動儀(Eye Tracker)

本研究所使用的眼動儀是由加拿大 SR Research 公司所製造的 EyeLink 1000 眼動儀，升級為 Eyelink 2000 與 Remote 規格。該眼動追蹤系統已經發展到每一秒 可以記錄 1000(2000)次眼動的取樣頻率，精確計算眼球的凝視時間，精密程度絕 對足以用來進行閱讀與其它視覺認知之心理研究。此系統的實驗程式設計不要求 研究者必須具備程式設計的專長，因此可以減輕實驗設計的負擔，提升研究效能，

設備如圖 3-6。

圖 3-6 本研究所使用之眼動儀器

3.5.2 腦波測量儀

本研究採用 Neurosky 公司之腦波測量工具，是種非侵入性的腦波測量儀器，

用於檢測神經元電觸發活動，有著耳機的外型。并使用三個感應器接觸在皮膚的

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三個地點：下方的耳朵兩處和前額，前額是個方便放置感應器的位置，額葉皮層 也是有高度的認知訊號和意識的發源地(Christopher et al., 2009)。Neurosky 如圖 3-7 中受試者頭上所戴之腦波儀，圖左為儀器樣貌，圖右為受測者帶上儀器樣。

圖 3-7 Neurosky 腦波測量儀

3.5.3 心率變異度與紅外線血氧濃度儀

本研究也加入了心率變異度，亦即 HRV，來探討使用數位媒材學習後的疲 勞程度，HRV 也蘊含了心血管控制系統與體液調節等資訊，對於這些資訊的分 析可以評估生理的影響，具有重要的生理學研究與臨床應用意義(柴繼紅 et al., 2004)。而血氧濃度常用於探測疲勞程度，達到預前保健效果並也被證實可以應 用於疲勞評估的可能(胡志彰, 2007)。於是本研究加入心率變異度與血氧濃度來探 究使用數位媒材學習後的疲勞程度。圖 3-8 為本研究所用之心率變異與血氧濃度 儀器。圖中 A、D 處為儀器本體，B 處為感應器，C 處為受測者戴上儀器的情形。

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圖 3-8 心率變異度與紅外線血氧濃度儀

3.5.4 情緒偵測儀器

本研究使用 emWave 來了解文字背景配置之情緒值，並用於檢測學習者的情 感、情感狀態變化，也用研究於不同的多媒體媒材來評估學習成效(Chen et al., 2011)。圖 3-9 即為情緒偵測儀器，圖 3-9A 處為其 Sensor 感應接點，圖 3-9 B 處為 整個情緒偵測儀器，圖 3-9 C 處為受測者戴上儀器之圖示。

圖 3-9 情緒偵測儀器

34 3.5.5 閃光融合閾值(CFF)

本研究使用閃光融合閾值(CFF)來作為測量疲勞的一項指標，透過閃爍的頻 率變化量測受試者的視覺敏感度是某已經有疲勞的現象。閃光融合閾值的定義是，

先讓受試者注視某一頻率的光源，然後再逐漸地調高閃爍頻率，當受試者感覺光 源不在閃爍之後，這個臨界點稱為閃光融合閾值，此為正向測試，相反的從最高 的的頻率逐漸降低至受試者開始感覺閃爍，此臨界點也被稱為閃光融合閾值 (Horie, 1991)。圖 3-10 為本研究量測閃光融合閾值(CFF)之器材。A 處為機器全貌，

B 處為運作中的狀態(閃紅燈)。

圖 3-10 量測閃光融合閾值(CFF)之儀器

3.5.6 實驗環境與配置

受測的環境為安靜不受外界干擾之三坪半之實驗室，坐在具有調節高度、背 部幅度之人體工學椅子，以及使用具備調節高度及角度之桌子，iPad 中心至桌面 高度為 28cm，受測者的臉與眼睛與 iPad 為平行，距離為適當的 30 公分距離(李 明燕, 2005)。圖 3-11 為受測者接受實驗示意圖。

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圖 3-11 受測者接受實驗示意圖

整個實驗環境有兩台電腦、一台筆記型電腦，一台為 Host PC，為 DOS 模式，

主要是控制眼動儀 EyeLink2000，研究人員專用。一台為 Display PC，主要是用來 接收眼動儀用，螢幕上掛載著 iPad，iPad 顯示本研究實驗之視覺刺激物。還有一 台筆記型電腦為記錄腦波儀 Neurosky、血氧、心率變異度、情緒值之資料，供研 究人員使用。眼動儀則放置在受測者與螢幕之間，以不妨礙受測者觀看視覺刺激 物即可。腦波儀則受測者頭上所戴之儀器，使用無線藍芽介面。血氧與心率變異 度、emWave 儀器為 USB 有線介面，實驗中將所記錄之資料傳送給筆記型電腦做 記錄。整個實驗環境配置如圖 3-12。

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圖 3-12 實驗環境配置圖

3.6 實驗設計

本研究分為兩個實驗，實驗一為依據疲勞度指標的(1)瞳孔大小、(2)平均瞳 孔大小改變量、(3)眨眼率及注意力指標中的(4)注意力、(5)錯字尋找績效以及(6) 凝視時間長短來確立最優的文字背景配置。而實驗二為將實驗一中最好的三種配 色與最差的三種文字背景配置並加入以三原色為底之色彩配置，並加入音樂的兩 種因子(1)有、(2)無兩種，環境光源因子(1)亮、(2)暗兩種。並依據(1)瞳孔大小、

(2)平均瞳孔大小改變量、(3)眨眼率、(4)眨眼時間、(5)注意力、(6)文字辨識績效 以及(7)閃光融合閾值(CFF)、(8)結合主觀評量問卷、(9)心跳變異率、(10)血氧濃 度、(11) 情緒值來探討音樂、環境光源對於閱讀、學習時的影響。以下依據變項 與因子說明之：

37 3.6.1 自變項

本研究實驗自變項分為實驗一與實驗二，在實驗一之自變項為文字背景配置 因子，9 種白底黑字與 9 種黑底白色配色，對比度範圍從 50%到 100%，實驗所使 用字體為黑體字。實驗二之自變項為文字背景配置、環境光源、音樂有無、性別、

學歷與學習背景等因子。六項因子的內容包含：

(1) 文字背景配置：由實驗一的結果而得的較好的 A1(背景 0%黑，字體 100%

黑)、A3(背景 0%黑，字體 85%黑)、B2(背景：15%黑，字體：85%黑)與 較差的對比配色設計為 E1(背景 85%黑，字體 0%黑)、F3(背景 75%黑，

字體 25%黑)、D3(背景 100%黑，字體 0%黑)。與色光三原色 R(紅 255)、

G(綠 255)、B(藍 255)，以及模擬紙材質的 P 以及真實列印在紙張上的 RP 文字背景配置。

(2) 環境光源：為亮、暗兩項，亮為 150Lux、暗為 10Lux。

(3) 背景音樂：為有音樂與無音樂兩項，音樂採用莫札特 K441 鋼琴協奏曲。

(4) 性別：為男女兩變項。

(5) 學歷：為大學與研究所兩變項。

(6) 學習背景：分為資訊科學、藝術設計、語文教育三科系最為變項分類。

3.6.2 因變項

因變項則有 EyeLink 2000 眼動儀提供的凝視時間、瞳孔大小、瞳孔大小變化 幅度、眨眼率、眨眼時間，以及儀器提供的心跳、血氧濃度之生理訊號與情緒值 等情感運算。另有疲勞主觀評量表、閃光融合閾值(CFF)和工作績效反應時間，

下為每個變項名稱與說明：

(1) 注意力腦波：受測者接受測試時，該變項時間內之 Attention 數值，該數 值為 NeuroSky 裝置提供，範圍為 0-100。

(2) 工作績效反應時間：本研究在實驗素材中加入了讓受測者尋找兩個特定

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的中文字及英文字分別為”無”以及”X”(不分大小寫)，並限制每個受 測頁面給予 1 分鐘的限時，時間到了會強制跳出，受測者必須要在時間 內找尋兩個字並使用手指去點擊 iPad 螢幕，程式會自動記錄反應時間，

單位為秒。

(3) 凝視時間：受測者接受測試時，每個視覺凝視點之停留時間，單位為 ms (微秒，千分之一秒)。

(4) 情緒值：受測者接受測試時，該變項時間內正向情緒的數值，範圍為 0~2。

(5) 瞳孔大小：受測者接受測試時，每個視覺凝視點之瞳孔大小，單位為µm

(微米)。

(6) 瞳孔大小變化幅度：受測者接受測試時，每個凝視點之瞳孔大小與下一 個凝視點之大小變化，單位為µm (微米)。

(7) 眨眼率：受測者接受測試時，該變項時間內眨眼數目除以凝視點。

(8) 眨眼時間：受測者接受測試時，每個眨眼的時間長短，單位為 ms (微秒，

千分之一秒)。

(9) 心跳變異率(HRV)：受測者接受測試時，該變項時間內之心跳頻率，亦 為每分鐘心跳數。

(10) 血氧濃度：受測者接受測試時，該變項時間內之血氧濃度(SPO2)的數值，

單位為百分比，一般正常值約在 100%~97%。

(11) 疲勞主觀評量表：受測者在接受測試後，填寫的問卷。該問卷是由 Heuer 在 1989 年發展一份視覺疲勞主觀評量表，包含六個題目，每個題目皆採 用十點量表，詳情請見附錄四。

(12) 閃光融合閾值(CFF)：受測者在接受測試的前後，接受閃爍頻率的測試，

前後測相減的臨界點為本文章參考的數值。

39 3.7 實驗流程

本研究依據鄭育菁(鄭育菁, 2006)與簡佑宏(簡佑宏, 2007)之研究實驗設計與 的之實驗分為兩階段，第一個階段實驗一為 iPad 上最適當的文字背景配置，從 18 種文字背景配置裡選出最適當與最不適當各三種。實驗一開始實驗後，先向 使用者說明本實驗中需要使用者配合的事情後與簽下接受實驗同意書，為使用者 戴上 Neurosky 腦波測量儀後並作訊號檢查。待訊號穩定後，戴上開始眼動儀校 正。進行 9 點校正完畢後，即開始實驗。在每項配置測試的時候，也一併做文字

本研究依據鄭育菁(鄭育菁, 2006)與簡佑宏(簡佑宏, 2007)之研究實驗設計與 的之實驗分為兩階段，第一個階段實驗一為 iPad 上最適當的文字背景配置，從 18 種文字背景配置裡選出最適當與最不適當各三種。實驗一開始實驗後，先向 使用者說明本實驗中需要使用者配合的事情後與簽下接受實驗同意書，為使用者 戴上 Neurosky 腦波測量儀後並作訊號檢查。待訊號穩定後，戴上開始眼動儀校 正。進行 9 點校正完畢後，即開始實驗。在每項配置測試的時候，也一併做文字