面向精神障礙服刑人員心理矯治的實體交互設計研究

趙超 蘇華 關家印

關鍵詞：心理矯治;實體交互;色彩設計;聲音設計;形態(tài)設計

1 研究背景

為建設現(xiàn)代化人文監(jiān)獄，對患有精神障礙的服刑人員進行心理矯治，清華大學設計學研究團隊與某監(jiān)獄局緊密合作，探索以聲音、色彩、氣味等元素為介質(zhì)的心理矯治產(chǎn)品、環(huán)境、服務系統(tǒng)，進而實現(xiàn)減輕精神障礙服刑人員的病情，降低發(fā)病頻率，幫助其盡快回歸社會的改造目的。

本課題的研究對象為某監(jiān)獄在押服刑人員100 人，其中患有精神障礙的服刑人員70 人，正常服刑人員30 人。本研究采用實驗測試的方法，為了保證實驗測試研究的信度和效度，降低研究環(huán)境對被試人群產(chǎn)生負面情感影響，研究團隊將該監(jiān)獄心理咨詢中心的墻壁粉刷成淡灰色，輔以軟裝、壁紙、掛毯等作為墻面裝飾。研究團隊從年齡、文化程度、入獄前職業(yè)、罪名、病因等方面對實驗樣本的情況進行綜合分析，以便有針對性的對精神障礙的服刑人員實施心理干預與矯治工作。

研究發(fā)現(xiàn)，監(jiān)獄中主要的精神障礙病癥有三種，分別是抑郁癥、躁郁癥和精神分裂。根據(jù)對監(jiān)獄內(nèi)主要精神障礙病癥的分析，本研究制定了基于藝術治療的心理矯治研究方法。藝術治療以實現(xiàn)監(jiān)獄精神障礙服刑人員的康復為目標，主要針對抑郁癥、躁郁癥患者，為他們進行長期的、有規(guī)律的心理矯治。抑郁癥患者的情緒在監(jiān)獄中長期處于負向的狀態(tài)。通過藝術治療若干療程的矯治后，患者情緒能夠趨于平穩(wěn)，逐漸發(fā)展為正向、積極的狀態(tài);躁郁癥患者的情緒起伏不定，在不同的發(fā)病周期有不同的情緒表現(xiàn)。通過藝術治療針對不同發(fā)病周期的心理矯治后，患者的情緒能夠趨于平穩(wěn)，在不同發(fā)病周期的表現(xiàn)有所緩和，逐漸發(fā)展為較為平和的狀態(tài)。

1 服刑人員心理及情感矯治的色彩設計

本研究所進行的色彩研究表明，高明度的色彩能夠給精神障礙服刑人員帶來正向的情感矯治;從色彩色相的維度來說，中綠、橙色、藍色等能給此類服刑人員帶來正向的情緒，黑色、灰色、翠綠、紫色等會帶來負向的情緒，紅色相對中性。所以針對抑郁癥患者的場景，整體選取高明度的配色，色相選擇也盡量偏向正向色彩;而針對躁郁癥患者，整體色彩明度可以適中，在注意色彩搭配的前提下色相選擇也可以盡量豐富（圖1）。

研究團隊借助于奧斯特瓦德（W.Ostwald）色彩系統(tǒng)作為色彩設計的理論框架。奧斯特瓦德色立體是由色相、明度、純度三要素構(gòu)成一個三維空間的復錐形立體，每一個色彩都可以通過參數(shù)進行定位，這極大的方便了色彩的使用與管理。使用奧斯特瓦德色立體進行色彩設計時，如果確定了體系中的某一顏色，便可以從這些色彩系列中求得與這一顏色調(diào)和或?qū)Ρ鹊纳赎P系（圖1）。

本研究選取CSS 十六進制顏色標色法對選取顏色進行標注。針對兩個不同時期的精神障礙服刑人員設計兩類不同的配色方案（圖2）。抑郁癥和處于郁期的躁郁癥病人，設計以黃色、綠色、橙色等為主要色調(diào)，通過其與紅色搭配，借助于高純度的顏色和豐富的色彩搭配喚起抑郁癥患者的正向情緒（圖3）。

針對處于躁期的躁狂癥患者，在色彩設計時使用較冷的綠色和藍色作為主要的色調(diào)。根據(jù)色彩研究的結(jié)果，這類顏色在平復患者情緒的同時，也會喚起他們負向的情緒，所以通過提高色彩明度的方式來減少色彩的負面影響。此類色彩選取較為統(tǒng)一的色調(diào)來平復此類患者的情緒（圖4）。

將兩種配色方案放在同一坐標軸中進行對比，可以得到：兩種色彩方案都盡量選取高明度的顏色。針對抑郁癥和處于郁期的躁郁癥患者的配色純度都相對較高，色彩搭配豐富熱烈;針對處于躁期的躁郁癥患者使用純度較低的顏色如綠色、藍色等，另外搭配少量的紅色，將情緒的強度降低的同時避免喚起他們的負向情緒（圖5）。

色彩在實際的應用中，不同顏色之間的比例關系也是影響情緒的重要因素之一。在進行色彩方案設計時，不同比例的相同顏色搭配也會產(chǎn)生不同的效果。因此在進行最終配色方案設計時，研究團隊改變了每一套配色的色彩比例，以一種或兩種顏色為主，其他顏色為輔的方式對于前期的配色方案進行了重組。這種方式不僅可以更好的突出每一種色彩方案的主題，在實際的使用中也更方便根據(jù)模型的形態(tài)、大小、比例進行調(diào)整。

第一套配色方案目的是喚起精神障礙服刑人員積極的情緒，采取明快、熱烈的色彩組合飽和度高、明度相對較高，節(jié)奏明確（圖6）。

第二套配色方案的目的是穩(wěn)定精神障礙服刑人員的情緒，整體以藍色、綠色為主，為避免顏色過于沉悶，在其中加入明度、純度較低的黃色、紅色，避免對于負向情緒的喚起（如圖7）。

2 服刑人員心理及情感矯治的情境音頻創(chuàng)作與實體交互設計

音樂可以對人的情緒起到調(diào)節(jié)和促進的作用。人類的大腦皮層是一個非常復雜的系統(tǒng)，負責處理信息、進行綜合認知。知覺和認知具有整體性、理解性的特征。其中，整體性表現(xiàn)為人在聽到音樂后，即使只感知到音樂的其中一部分特性，也可以通過知覺，聯(lián)系過往的經(jīng)驗將其與其他感知覺聯(lián)系，從而進行綜合的感知;理解性表現(xiàn)為人在聽到一段音樂后，會將其與自己的先驗知識相結(jié)合對這段音樂進行理解和感知，這種知覺建立在每個人自身的認知體系上，這就意味著不同的人對相同的音樂會有不同的理解和感知。

正是這種理解和感知建立了音樂與心理之間的映射關系。而音樂之所以能夠傳遞情感，一是由于音樂本身所具有的藝術特性，二是人通過音樂產(chǎn)生的聯(lián)想，這就是情感映射。這兩種映射是相關聯(lián)的，借由這種方式音樂才能夠調(diào)節(jié)人的情緒。美國心理學家凱特· 海文納（Kate Hevner）將音樂所具有的情感特性用詞匯表達出來，總計8 類、37 個詞匯，并組成了環(huán)裝的情感模型（圖8），在這8 類情感之間可以進行相對平滑的過渡。

在實體交互裝置設計中，除了色彩以外，另一個主要的元素是音頻。與色彩設計的邏輯相同，在進行音頻創(chuàng)作時也著重考慮針對抑郁癥患者和處于郁期的躁郁癥患者，進行積極情緒的音頻設計，以及針對處于躁期的躁郁癥患者進行穩(wěn)定情緒的音頻設計。

受服刑人員文化水平和生活環(huán)境的限制，在進行音頻創(chuàng)作時不應過于復雜和抽象，應充分利用知覺整體性和理解性的特征，使用生活中基本場景的片段作為組成音頻創(chuàng)作的基礎，促進服刑人員的聯(lián)想。選取鄉(xiāng)村和城市作為音頻創(chuàng)作的兩個基本場景，通過日常生活中的情境讓精神障礙服刑人員進行內(nèi)容、情感的映射，促使他們在腦中形成基于自身經(jīng)驗的獨特的情感，進行情緒調(diào)節(jié)，增強心理矯治的效果。

以穩(wěn)定情緒為目的的音頻會以鄉(xiāng)村為主要意向進行創(chuàng)作，多選取鄉(xiāng)村為基本場景。在中國傳統(tǒng)文化中，鄉(xiāng)村人口分散、風景宜人、民風淳樸、生活節(jié)奏慢，因而鄉(xiāng)村象征著歸隱、安逸與寧靜。而快節(jié)奏的活、繁華、喧囂往往是城市生活的代名詞。在音頻創(chuàng)作中將城市作為意向，配合恰當?shù)囊纛l元素適合喚起患者的積極的情緒。

音頻創(chuàng)作的流程和方法是以一段輕音樂作為基礎，奠定整個音頻情境的情感基調(diào)，再根據(jù)所選取的意向，從BBC SoundEffects 網(wǎng)站上下載WAV 格式的基礎音頻文件。根據(jù)故事化的場景，使用Adobe Premiere 軟件將基礎音頻素材剪輯，完成最終的音頻制作。

在以鄉(xiāng)村為主題的音頻創(chuàng)作中，選取叢林、流水、鳥鳴、閃電等意向，構(gòu)建出一個有情緒起伏強弱的鄉(xiāng)村夜晚的主題情境。在音頻制作的過程中，以一段舒緩平靜的輕音樂，配合叢林的背景音作為整個音頻的基調(diào)。通過漸入的流水、鳥鳴、閃電的聲音，描述了一段從安靜到喧鬧，再回歸正常的鄉(xiāng)村叢林夜晚的情境（圖9、圖10）。

在以城市為主題的音頻創(chuàng)作中，以一段節(jié)奏明快的爵士風格音樂為背景，選取兒童嬉笑打鬧的聲音、交談聲、火車聲、風聲、雨聲為元素，構(gòu)建了白天城市公園的主題情境。在音頻制作的過程中，以兒童在公園中嬉戲的聲音開場，一輛火車從公園旁的鐵軌駛過，接下來下起了淅淅瀝瀝的春雨，場景安靜了下來，雨停后兒童又回到公園中繼續(xù)玩耍。為服刑人員呈現(xiàn)了一段歡快的故事（圖11、圖12）。

3 服刑人員心理及情感矯治實體交互的形態(tài)設計

研究以點、線、面為基礎進行形態(tài)的設計?；邳c、線、面元素設計的形態(tài)由簡單到復雜，表現(xiàn)出不同的性格特征，對應著從開始到結(jié)束的全治療周期。在不同的治療周期中，患病的服刑人員可以根據(jù)自己的感受使用模塊化的元素進行創(chuàng)作。

1.1 點元素的設計及應用

點作為形態(tài)的起始，是人類主觀創(chuàng)造的一個相對概念。作為一個抽象的形態(tài)，點具有多樣性和復雜性的特征，良好的運用能夠有極強的表現(xiàn)力與表現(xiàn)深度，可以運用不同的排列方式制造出不同視覺效果、秩序感或無序感，創(chuàng)造出極具生命力的、獨特的張力。將多個點組成的幾何形態(tài)進行連接，可以將其制作成不同的模塊，同時模塊之間還存在一定的關聯(lián)性，可以通過不同的排列組合方式進行形態(tài)創(chuàng)作。作為心理矯治第一階段所使用的形態(tài)，這一形態(tài)方案造型簡單，容易進行處理和擺放，方便服刑人員進行操作，熟悉并理解心理矯治的流程和方法（圖13、圖14）。

3.2 線元素的設計應用

線是形態(tài)的方向指引。根據(jù)點變成線的外力的不同，可以將線分為三種，前兩種分別為一個外力形式和兩個外力形式，第三種線的形式是結(jié)合線，是前兩種形式的結(jié)合。這些不同形式的線有著不同的線型、角度和粗細，給人帶來不同的心理感受。線的形態(tài)創(chuàng)作是基于三角形的線性分割。以等邊三角形的中心做其他三條邊的平行線，將等邊三角形分割形成了三個梯形，作為基本的形態(tài)。以梯形的短邊為直徑畫圓，將梯形分割成兩個部分。為避免尖銳的形態(tài)對精神障礙服刑人員心理造成刺激，將梯形和半圓進行倒角處理，得到最終的模塊方案，即半圓、梯形的組合模塊。模塊中同時包含直線和曲線、正形和負形。精神障礙服刑人員可以通過梯形不同角度的拼接，利用曲線和直線將其組合成不同的線型。心理矯治第二階段的方案，加入了曲線、直線的元素，形態(tài)同時包含正負形。相對復雜的形態(tài)給精神障礙服刑人員帶來更多的排列組合方式，但整體仍然保留了較為規(guī)整的幾何形態(tài)（圖15、圖16）。

3.3 面元素的設計應用

面是形態(tài)的集合，是其他所有形態(tài)的統(tǒng)籌。面既可以作為形態(tài)的一部分，又可以作為空間的一部分，在不同的狀態(tài)下有著不同的特性。面在空間中的不同位置會和其他形態(tài)組合成不同的關系，在設計中可以進行豐富的變化。面的形態(tài)的創(chuàng)作是使用一段曲線進行旋轉(zhuǎn)、鏡像形成面的單元形，將這一單元形態(tài)進行對稱、陣列后形成面的集合，最后通過陰影標注的方式選出不同曲面的單元形態(tài)。模塊的頂部用曲面進行切割，不同模塊的切割方向、長度也有所不同，最終形成不規(guī)則的，應用于心理矯治第三階段的形態(tài)方案。更加復雜的曲面和參差錯落的形態(tài)能夠給精神障礙服刑人員帶來更多的聯(lián)想，更深層次的發(fā)掘他們內(nèi)心的想法（圖17、圖18）。

4 整合實體交互設計方案

在服刑人員與模塊進行實體交互的過程中，需要通過特定的操作臺實現(xiàn)。為避免對精神障礙服刑人員造成干擾，操作臺設計盡可能簡約，同時需要選取相對柔和的色彩，讓使用者將注意力集中在交互模塊上。由于本裝置的使用場景是在監(jiān)獄環(huán)境中，安全性是重要的考慮因素。

設計方案將色彩、聲音與形態(tài)進行整合，基于實體交互的模式，形成有針對性的、有階段性的模塊化心理矯治裝置設計。每次矯治可以從多種色彩方案與聲音方案中選取其中一種，在相同矯治周期內(nèi)進行更換，以免患者出現(xiàn)視覺疲勞，影響矯治效果。

裝置由操作臺與交互的模塊兩部分組成，使用基于磁感應的交互方式，交互控制部分由Arduino 組件實現(xiàn)。操作臺中放置有磁鐵，用于檢測不同的模塊，每個模塊內(nèi)部均有預先調(diào)試好的Arduino 控制板、磁力傳感器和LED 指示燈。在進行心理矯治之前，通過預設，將不同顏色的模塊與音頻相對應。精神障礙服刑人員在操作時，將不同形態(tài)、色彩的模塊放置到操作臺上，此時模塊會檢測到周圍磁場的存在，通過Arduino 組件將電路連通，模塊底部的LED 指示燈會亮起，操作臺也將檢測到模塊的位置，根據(jù)服刑人員選擇的模塊來播放預設好的聲音。與之對應的，越多相同顏色的模塊放置在操作臺上，與之對應的音頻聲音就會越大，若將模塊拿走，則對應的音頻聲音會減小或消失（圖19、圖20）。

交互模塊的材質(zhì)選取TPU 材料， 這是一種具有高張力、高拉力、耐老化特性的環(huán)保材料。TPU 材料可以通過改變配比，來改變最終產(chǎn)品的硬度，同時還能保持其物理屬性，有一定彈性和韌性的材質(zhì)會給予使用者舒適的觸感，合適的硬度也能保證交互模塊不出現(xiàn)形變，是交互模塊的最佳材質(zhì)。在心理矯治的過程中，不同的模塊形態(tài)對應不同的心理矯治階段（圖21）。

在治療的第一階段，選取基于點的形態(tài)方案（圖22）。模塊是非常簡單的幾何形態(tài)，不會對精神障礙服刑人員造成困擾。由于形態(tài)之間有一定關聯(lián)性和延續(xù)性，服刑人員可以通過堆疊的方式對模塊進行排列，方便精神障礙服刑人員找到各種形態(tài)之間的關系，適合初次使用者適應此裝置。通過不同顏色或相同顏色的堆疊，組合出想要的形態(tài)或效果（圖23—圖26）。

在治療的第二階段，交互模塊的形態(tài)設計相對復雜（圖22）。由等邊三角形進行分割，得到梯形后再進行分割，得到一個分體式設計的梯形的形態(tài)。在實際的使用中可以將兩個部分看做一個整體，也可以拆分開來作為單獨的形態(tài)使用，這樣就派生出了很多的形態(tài)組合方式和色彩搭配方案。精神障礙服刑人員可以利用梯形的直線和半圓形的曲線做出自己所期望的搭配（圖27—圖30）。

在治療的第三階段采取的是不規(guī)則曲面形態(tài)的設計，每個模塊的形態(tài)輪廓之間存在一定關聯(lián)性，每個模塊頂部的曲面也不同（圖22）。精神障礙服刑人員可以根據(jù)輪廓和頂部曲面兩個不同維度來進行交互模塊的擺放（圖31—圖34）。

在裝置實際的使用中，要根據(jù)監(jiān)獄精神障礙患者類型選取對應的配色方案和音頻方案，根據(jù)患者所處的治療階段選取對應的形態(tài)方案。在此做一個具體的使用方案以及使用場景的示意：服刑人員A 是抑郁類病人，處于治療初期階段，所以在針對抑郁類患者的色彩方案中選取方案二，選擇城市公園主題的背景音樂。在選取了矯治方案后，要根據(jù)情境建立色彩與聲音的聯(lián)系，色彩和聲音共同構(gòu)建一個情境。在此方案中，給定的情境描述如下：“公園中兒童在嬉戲，此時遠處傳來火車汽笛聲，少頃，火車從公園旁駛過。風聲越來越大，伴隨著風的是一段短暫的春雨，下雨時兒童都躲到室內(nèi)，公園中非常靜謐。雨過天晴后兒童又從室內(nèi)出來玩耍?！鄙罹G色對應鐵軌撞擊聲、淺綠色對應兒童嬉戲聲、藍色對應雨聲、紅色對應火車汽笛聲、黃色對應風聲（圖35）。

5 結(jié)論

研究探討了基于色彩、聲音、形態(tài)研究的多媒體場景模塊化實體交互裝置的設計過程。通過對精神障礙服刑人員的調(diào)研、訪談所確定的兩類矯治人群和矯治目標，設計出基于色彩、聲音、形態(tài)三大要素與操作臺同時組成的實體交互心理矯治裝置。精神障礙服刑人員可以通過實體交互的模式進行操作，進行有針對性的、有計劃的心理矯治。