Chinese Text Entry with Mobile Devices

Abstract

Tietokoneiden ja nykyaikaisten matkapuhelimien käytön kannalta on olennaista, että niihin voidaan syöttää tekstiä tehokkaasti. Kiinan kielen eri murteita puhuu äidinkielenään noin viidesosa maailman väestöstä eli yli miljardi ihmistä. Kiinan kielen merkki- ja tavuperustaisuus tekee siitä tekstinsyötön kannalta ainutlaatuisen haastavan. Monet kiinalaisista merkeistä ovat rakenteeltaan monimutkaisia ja homofonisia (ääntyvät samalla tavoin) joidenkin muiden merkkien kanssa. Syötettäessä tekstiä näppäimistöltä tavallinen tapa on käyttää ns. pinyin-koodeja, joiden avulla kukin kiinan merkki voidaan esittää useasta latinalaisen aakkoston merkistä koostuvana koodina. Homofoniasta johtuen tarkoitettu kiinan kielen merkki joudutaan tämän jälkeen vielä valitsemaan usean vaihtoehdon joukosta, mikä tekee tekstinsyöttöprosessista vaikeampaa kuin romaanisten kielten tapauksessa. Lisäksi on otettava huomioon Kiinan eri osissa puhutut useat murteet. Kaikki nämä tekijät yhdessä tekevät kiinankielisen tekstin syötöstä tietokoneille haastavaa.

Tämän väitöskirjan tavoitteena on parantaa kiinankielisen tekstin syöttötapojen käyttäjäkokemusta käytettäessä matkapuhelimia ja muita mobiililaitteita. Väitöskirjassa tutkitaan empiiristen kokeiden ja mallinnuksen avulla uusia tekstinsyöttötapoja ja niiden käyttöä. Tutkimuksen kohteena on neljä erilaista tekstinsyöttötapaa: kiinankielen käsinkirjoituksen tunnistus, pyörivän kiekon avulla tapahtuva tekstinsyöttö, mandariinikiinaan perustuva sanelu, ja numeronäppäinten avulla tapahtuva pinyin-koodien syöttö. Työssä ehdotetaan uusia tekniikoita sekä käsinkirjoituksen tunnistukseen että kiekkoa käyttävään pinyin-koodien syöttöön. Empiirisissä kokeissa osoittautui että käyttäjät pitivät uusista tekniikoista. Mandariinikiinalle on suunniteltu lyhytviestien sanelusovellus, josta on tehty kaksi käyttäjäkoetta. Myös numeronäppäinten avulla tapahtuvaa pinyin-koodien syöttöä on tutkittu kahdessa kokeessa. Ensimmäisessä kokeessa vertailtiin viittä eri menetelmää. Se tuotti suunnitteluohjeita etenkin koskien fraasien (useamman merkin kokonaisuuksien) syöttöä, tekniikkaa joka voi nopeuttaa tekstinsyöttöä. Toisen osatutkimuksen tuloksena on tekstinsyöttöä kuvaava malli, jonka avulla voidaan ennustaa menetelmän nopeutta kun syötettäessä ei tehdä virheitä.

Tutkimus johti myös useisiin jatkotutkimuskysymyksiin. On tarpeen kehittää tehokkaampia menetelmiä tilanteeseen, jossa merkki joudutaan valitsemaan useista vaihtoehdoista. Kehityspotentiaalia on myös merkkien perustana olevien viivojen tunnistustavoissa sekä kosketusnäytöllä esitettyjen näppäimistöjen paremmassa hyödyntämisessä.

For using computers and modern mobile phones it is essential that there are efficient methods for providing textual input. About one fifth of the world´s population, or over one billion people, speaks some variety of Chinese as their native language. Chinese has unique characteristics as a logosyllabic language. For example, many Chinese characters are complex in structure and normally homophonic with some others. With keyboards and other key-based input devices the normal approach is to use so-called pinyin input, where the Chinese characters are entered using their pinyin mark that consists of several characters in the Roman alphabet. Because of homophony this technique requires choosing the correct Chinese character from a list of posssible choices, making the input process more complicated than in Roman languages. Moreover, the many varieties of the language in different parts of China have to be taken into account as well. All above factors bring new challenges to the design and evaluation of Chinese text entry methods in computing systems.

The overall objective of this dissertation is to improve user experience of Chinese text entry on mobile devices. To achieve the goal, the author explores new interaction solutions and patterns of user behavior in the Chinese text entry process with various approaches including empirical studies and performance modeling. The work covers four means of Chinese text entry on mobile devices: Chinese handwriting recognition, Chinese indirect text entry with a rotator, Mandarin dictation, and Chinese pinyin input methods with a 12-key keypad. New design solutions for Chinese handwriting recognition and pinyin methods utilizing a rotator are proposed and proved being well accepted by users with empirical studies. A Mandarin short message dictation application for mobile phones is also presented , with two associated studies on human factors. Two studies were also carried out on Chinese pinyin input methods that are based on the 12-key keypad. The comparative study of five phrasal pinyin input methods led to design guidelines for the advanced feature of phrasal input. The second study of pinyin input methods produced a predictive model addressing users´ error-free speeds. Based on the conclusions from studies in this thesis, several additional research questions were identified for the future. For example, improvements are necessary to promote user performance on target selection process in Chinese text entry on mobile devices. Moreover, design and studies on stroke methods and Chinese specific soft keyboards are also required.