盲人觸覺圖形顯示設(shè)計(jì)方法研究

盧純福　宗先信

摘要：針對(duì)現(xiàn)有的觸覺圖形不能有效地為盲人提供明確的內(nèi)容語(yǔ)義信息和盲人對(duì)觸覺圖形識(shí)別效率不高的問題，從盲人對(duì)觸覺圖形的需求出發(fā)，通過分析盲人在使用傳統(tǒng)觸覺圖形所遇到的問題，涉及到的觸覺感知相關(guān)的背景知識(shí)，結(jié)合盲人對(duì)觸覺圖形的認(rèn)知規(guī)律，總結(jié)出盲人觸覺圖形繪制的原則與原理，以及普通的視覺圖像轉(zhuǎn)化為盲人觸覺圖形的處理方法與規(guī)律。

關(guān)鍵詞：盲人 觸覺圖形 設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2017）04-0126-02

引言

信息是人們獲取知識(shí)以及相互之間進(jìn)行交流的基礎(chǔ)。然而對(duì)于盲人來說，由于視覺受損，其只能依賴于其他的感知能力來探索周圍的環(huán)境。譬如，聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等感知能力就成為盲人獲取外界信息的主要渠道。一般情況下，盲人借助聽覺或者觸覺來獲取外界的信息。譬如，文字類信息的讀取，盲人則可以利用錄音磁帶或者是可以發(fā)出模擬人聲的讀屏設(shè)備；而具備讀寫布萊爾盲文（Braille）能力的盲人，通常會(huì)選擇借助手指的觸覺來閱讀信息。雖然，盲人在語(yǔ)言文字類信息的讀取上，已得到了有效解決，但其仍無(wú)法有效讀取圖形圖像類信息。究其根本，一是由于當(dāng)前學(xué)術(shù)界缺乏對(duì)于讀取圖形圖像類信息的有效研究，二是市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)法提供高性價(jià)比、高效率的觸覺圖像顯示設(shè)備。

一、盲人獲取觸覺圖形信息內(nèi)容的現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，研究人員在激發(fā)元等相關(guān)技術(shù)上取得了較大進(jìn)展，研發(fā)了一系列的電子觸覺圖形顯示器。觸覺圖形顯示器是目前盲人識(shí)別觸覺圖形的主要工具，例如DMD-12060 Metec.AG，Ssheet-Type Braille Displays，Graille等。但受到高昂的成本和市場(chǎng)售價(jià)的制約，觸覺圖形顯示器的市場(chǎng)化普及基本上失敗。例如，商用的觸覺圖像顯示器的售價(jià)一般在數(shù)十萬(wàn)元，對(duì)于大部分的盲人而言，其無(wú)法負(fù)擔(dān)如此昂貴的觸覺輔助設(shè)備。而且前四種觸覺圖形顯示器所創(chuàng)造的觸覺圖形仍是基于視覺認(rèn)知的傳統(tǒng)形式來進(jìn)行表達(dá)，其設(shè)計(jì)缺乏對(duì)觸覺圖形全部特點(diǎn)的深入挖掘和分析，甚至忽視了對(duì)盲人觸覺特性的深入研究與開發(fā)。Graille觸覺圖像顯示器，相對(duì)比前面幾種觸覺圖像顯示器價(jià)格低廉，但研究主要集中在盲人觸覺交互以及對(duì)觸覺圖形的認(rèn)知體驗(yàn)，主要的結(jié)論是要在觸覺圖形顯示器上輔助引導(dǎo)和語(yǔ)音說明，并未對(duì)觸覺圖形的繪制及普通視覺圖像轉(zhuǎn)化觸覺圖形做研究。上述幾種觸覺圖形顯示器傳達(dá)的觸覺圖形最終會(huì)造成其無(wú)法清晰表述相關(guān)的內(nèi)容語(yǔ)義、盲人觸覺圖形識(shí)別效率低下等問題。

二、觸覺的特點(diǎn)和盲人的認(rèn)知規(guī)律

（一）觸覺的特點(diǎn)

觸覺感知是一系列斷續(xù)的過程，觸覺很難對(duì)整個(gè)圖形圖像做出準(zhǔn)確的全局感知。觸覺感知是通過連續(xù)的跟隨刺激，把感覺到的信息在大腦中進(jìn)行整合分析，進(jìn)而得到總和的結(jié)果。觸覺接受和感知信息的容量要比視覺低很多，明眼人識(shí)別圖形圖像，可以通過輪廓，顏色，形狀，大小，肌理，三維空間等因素加以辨認(rèn)，盲人只能通過觸摸反抗得到的輪廓，紋理等很少的信息來辨別。因此對(duì)復(fù)雜觸覺圖形的識(shí)別效率就很低，對(duì)復(fù)雜的線和交叉的區(qū)域識(shí)別就會(huì)導(dǎo)致識(shí)別這類圖形的混淆。就圖形圖像而言，觸覺的信息接收量只有視覺的萬(wàn)分之一，且觸覺的探索是緩慢且不連續(xù)的。

（二）盲人的認(rèn)知規(guī)律

健全的人對(duì)于視覺圖像的認(rèn)知和盲人對(duì)于觸覺圖形的認(rèn)知過程是相反的。健全的人首先會(huì)關(guān)注視覺圖像的整體，進(jìn)行定性的認(rèn)識(shí)，如有需要再觀察圖像的局部進(jìn)而增加對(duì)其細(xì)節(jié)的理解，是從整體到局部的認(rèn)知。而盲人對(duì)觸覺圖形的認(rèn)知是從局部到整體的認(rèn)知，因?yàn)樗麄兪紫仁菑木植块_始，通過有限大小的手指和手掌來感知圖形，經(jīng)過觸摸多個(gè)局部的積累，才能推導(dǎo)出圖形的整體。這是盲人認(rèn)知的一個(gè)特點(diǎn)，盲人在觸摸圖形時(shí)，非常在意圖形輪廓的邊緣，訪談得知，盲人在觸摸觸覺圖形時(shí)，手指最先接觸的是觸覺圖形的局部，一開始就想對(duì)所觸摸的圖形有個(gè)大致的掌握和了解，所以會(huì)在接觸到觸覺圖形時(shí)，很在意觸覺圖形的邊緣輪廓。

在觸摸觸覺圖形的過程中，圖形的識(shí)別效率與盲人的觸摸技巧有很大關(guān)系。（如方式1，2，3）表示盲人摸索的幾種典型的方式。

三、盲人觸覺圖形設(shè)計(jì)的方法

（一）觸覺圖形繪制原則與原理

設(shè)計(jì)觸覺圖形的過程中，應(yīng)遵循以下幾個(gè)要點(diǎn)：（1）觸覺圖形的趣味表現(xiàn)形式。主要考慮兩方面的原因：一方面，興趣是自我學(xué)習(xí)的動(dòng)力，只有讓盲人產(chǎn)生對(duì)觸覺圖像的興趣，他們才會(huì)有意愿和毅力去真正學(xué)習(xí)觸覺圖形的識(shí)別方法。另一方面則是基于盲人的心理特征研究，受到生理缺陷的影響，盲人的心理行為一般呈現(xiàn)為缺乏安全感，感到孤獨(dú)或者充滿自卑等，觸覺圖形的學(xué)習(xí)更需要趣味因素的存在。（2）在不改變作者想要表達(dá)的原本信息意圖的基礎(chǔ)上，盡最大可能簡(jiǎn)化觸覺圖形。格式塔心理學(xué)家認(rèn)為知覺有一種“簡(jiǎn)化”的傾向。（3）突出形體的主要特征，其所包含的信息指向性要強(qiáng)，在利用簡(jiǎn)單圖形表現(xiàn)形體基本特征的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)描述對(duì)象的主要特征與特點(diǎn)，恰當(dāng)運(yùn)用圖形的組合來進(jìn)行夸張的表現(xiàn)。（4）分項(xiàng)闡述圖形，避免用二維的特點(diǎn)來展現(xiàn)三維的空間。若是表達(dá)3D的立體實(shí)物，則要以二維的平、立、剖等多維度視圖進(jìn)行展示，圖形中匹配必要的盲文注釋，并且盲文的位置由線形做出引導(dǎo)。（5）在設(shè)計(jì)觸覺圖形的時(shí)候要考慮到盲人的年齡和經(jīng)驗(yàn)，要根據(jù)盲人學(xué)生觸摸技能的水平，在設(shè)置區(qū)域，線和點(diǎn)的時(shí)候來限制其數(shù)量。

（二）普通視覺圖像轉(zhuǎn)化為觸覺圖形的處理方法與規(guī)律

普通的視覺圖像轉(zhuǎn)化為觸覺圖形的通用方式有4種：（1）歸類法：即將現(xiàn)有圖形分割為基本的最簡(jiǎn)圖形，然后進(jìn)行圖形歸類。將最基本相同的元素歸為一組，或者在同等條件下，歸類相似元素或最接近的元素。這兩種組織方式都是基于簡(jiǎn)化和整體化知覺對(duì)象的原則，而盲人在傾向于簡(jiǎn)化認(rèn)知對(duì)象的同時(shí)，也會(huì)將相似的元素組合起來，作為一個(gè)整體來進(jìn)行識(shí)別。（2）替代法：即借助規(guī)則的幾何形來替代一些物體，例如直接采用矩形來表示由垂直線和水平線構(gòu)成輪廓的物體。外形不規(guī)則的物體，可以根據(jù)其形象特點(diǎn)分別用各種梯形、菱形、平行四邊形等規(guī)則形狀概括地表現(xiàn)它們的形象。（3）分解法：即提取關(guān)鍵線條來表示線條較為復(fù)雜的圖形。盲人對(duì)線條較為復(fù)雜的圖形較容易混淆。通過提取若干條關(guān)鍵線條，根據(jù)圖形主要部分的形態(tài)特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，去掉雜亂的線條和重復(fù)的線條，這樣就有利于盲人讀圖。（4）借用法：合理使用隱喻，隱喻在觸覺圖形和盲人用戶的經(jīng)驗(yàn)之間建立了橋梁，能夠促進(jìn)盲人的認(rèn)知和推理。

具體到一些普通視覺圖像轉(zhuǎn)化為觸覺圖形的設(shè)計(jì)上：（1）簡(jiǎn)化圖形，刪除和省略與原作者表達(dá)意圖不相關(guān)的內(nèi)容信息，刪除重復(fù)的結(jié)構(gòu)，刪除雜亂、相同的線條，只保留其中重要的與表達(dá)內(nèi)容信息相關(guān)的幾條，簡(jiǎn)化輪廓邊緣等信息。與表達(dá)內(nèi)容信息沒有意義的一些圖表的框架和輪廓在制作觸覺圖形的時(shí)候應(yīng)當(dāng)省略。（2）把三維的圖像轉(zhuǎn)化為二維的圖像進(jìn)行表達(dá)，觸覺圖形應(yīng)適量放大，各個(gè)組成部分用不同的紋理來代替，便于盲人觸摸分辨各個(gè)組成部分。在各個(gè)組成部分的附近作盲文注釋，如果盲文注釋太長(zhǎng)，應(yīng)作引線，在觸覺圖形的空白處引出盲文注釋，引線應(yīng)當(dāng)用直線，因?yàn)槊と撕茈y跟隨曲線和變化方向的折線，引線和在穿越觸覺紋理的時(shí)候，觸覺紋理應(yīng)留有空白，便于盲人分辨觸覺紋理和引線。（3）在制作地理觸覺圖形時(shí)，根據(jù)盲人的閱讀規(guī)律和習(xí)慣，圖例部分應(yīng)放在觸覺圖形的左側(cè)，盲人一般通過雙手配合來觸摸地圖，且右手讀圖更為頻繁，因此，圖例部分置于左側(cè)，便于空出右手更好地感知主要的信息。（4）當(dāng)遇到復(fù)雜的圖像時(shí)，為避免雜亂，應(yīng)該將圖像分為幾個(gè)部分來闡述圖像所表達(dá)的意思或者將圖像所包含的信息分層進(jìn)行闡述。復(fù)雜的圖像在轉(zhuǎn)化為觸覺圖形時(shí)，應(yīng)該先給盲人這個(gè)圖像整體的概貌，讓盲人對(duì)圖形有一個(gè)整體的概念，然后在整體的圖形上用虛線分為幾個(gè)部分來分別闡述圖形所包含的內(nèi)容語(yǔ)義信息。

總結(jié)與展望

本文在《中國(guó)盲文》和《中國(guó)盲文數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)符號(hào)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合盲人學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，觸覺感知的特點(diǎn)，對(duì)盲文閱讀無(wú)法滿足盲人獲取觸覺圖形圖像內(nèi)容信息的這一問題，總結(jié)出一些觸覺圖形繪制的原則與原理，以及在普通視覺圖像轉(zhuǎn)化為觸覺圖形的處理方法與規(guī)律。另外，將這些原則與方法應(yīng)用在觸覺圖像顯示器的界面顯示上，以便設(shè)計(jì)師做出恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，將觸覺圖形合理地應(yīng)用于電子閱讀產(chǎn)品上，使盲人面對(duì)觸覺圖形顯示時(shí)能更容易地感知信息，并為盲人設(shè)計(jì)開發(fā)更加人性化的產(chǎn)品，能夠轉(zhuǎn)變他們?cè)诋?dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的學(xué)習(xí)方式，從而為更多的盲人提供受教育機(jī)會(huì)，改善教育質(zhì)量。endprint