針對居家養(yǎng)老的智能音響設(shè)計方法研究

焦?jié)蓷? 曲延瑞

摘要：居家養(yǎng)老已成為歐美、日本等發(fā)達(dá)國家和我國的主要養(yǎng)老方式[1]，隨著智能時代的來臨，越來越多的智能設(shè)備開始進(jìn)入養(yǎng)老領(lǐng)域當(dāng)中，本文針對居家養(yǎng)老的環(huán)境，對老年人聽聲音需求作出調(diào)研，設(shè)計一款針對老年人日常需求的音響設(shè)備。通過訪談?wù){(diào)研法，了解和發(fā)現(xiàn)老年人居家狀態(tài)下對于聲音設(shè)備的切實需求，結(jié)合了當(dāng)下智能音響設(shè)備相關(guān)軟硬件作出功能設(shè)定。根據(jù)人機工學(xué)、通感理念、人性化設(shè)計確定產(chǎn)品形態(tài)，運用Rhino軟件進(jìn)行參數(shù)化建模設(shè)計，3D打印制作原型設(shè)備進(jìn)行實境測試。設(shè)計出一款家用智能養(yǎng)老音響產(chǎn)品方案。老齡化社會愈發(fā)明顯，針對老年人的智能設(shè)備需求也越來越高，本文對居家養(yǎng)老系統(tǒng)中的音響部分做出了設(shè)計和思考，無論從公益角度，還是市場化角度，智能養(yǎng)老用品都急需人們?nèi)ラ_發(fā)和可持續(xù)的重要工作和使命。

關(guān)鍵詞：居家養(yǎng)老 智能音響 分區(qū)響度 人性化設(shè)計 產(chǎn)品設(shè)計

中圖分類號：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2020）02-0028-04

引言

根據(jù)全國老齡工作委員會辦公室發(fā)布的中國老齡事業(yè)發(fā)展報告（2013），預(yù)計到2050年，60歲以上人口占總?cè)丝诒壤龑⑦_(dá)到33%.實際社會現(xiàn)狀中，居家養(yǎng)老是更多家庭的選擇，智能居家養(yǎng)老產(chǎn)品應(yīng)運而生[2]，本文針對音響設(shè)備作出研究和設(shè)計。老年人往往聽力會出現(xiàn)不同程度的下降，本設(shè)計研究結(jié)合老年人聽力及聲音對人生理的影響等情況，通過訪談法、情景分析法調(diào)研現(xiàn)代老年人居家養(yǎng)老對音響的需求，結(jié)合人機工程學(xué)、通感設(shè)計、人性化設(shè)計等方法進(jìn)行設(shè)計，為智能養(yǎng)老音響提出設(shè)計新的思路和可能。

一、智能音響產(chǎn)品功能研究

（一）什么是智能產(chǎn)品：智能產(chǎn)品是使產(chǎn)品結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，使產(chǎn)品的控制構(gòu)件盡可能模仿人腦的思維方式，更好地輔助人來完成日常的工作、生活需求，有效的提高效率、節(jié)約能源。

（二）音響的用途和組成：聲音是信息傳遞的一種方式，是人們傳遞信息的重要工具，音響設(shè)備的作用是把音頻信號轉(zhuǎn)為聲音播放，是現(xiàn)代社會當(dāng)中不可或缺的一種電子產(chǎn)品。音響也根據(jù)用途分為很多種類，例如：大型展演活動中，舞臺上的大型音響能向在場的成千上萬人播放出實時的樂曲，突出響度和環(huán)繞立體音;音樂發(fā)燒友會使用Hi-Fi音響來聽更加高保真的聲音，突出聲音的還原度。本文通過實際調(diào)研探索針對老年人的家用音響該側(cè)重的功能。

音響一般會與其他設(shè)備組合使用，在居家環(huán)境中，電視、電腦、錄音器等設(shè)備都需要音響配合使用，現(xiàn)代設(shè)備中這些設(shè)備一般是已經(jīng)將音響部分集成進(jìn)了設(shè)備當(dāng)中，但也均提供音頻輸出接口，以用于對音頻有特殊需求的用戶可以自行連接音響。如圖1所示，本設(shè)計當(dāng)中的音響結(jié)合家用設(shè)備做出相關(guān)設(shè)計，既能單獨作為放音設(shè)備使用，也可連接家用電器組合使用。

（三）音響組成部分

音響主體系統(tǒng)大體包合：

1.聲源設(shè)備：（列如：DVD、CD、MP3、MP4、電腦、手機、麥克風(fēng)等聲源輸出設(shè)備）2.音頻信號動態(tài)處理設(shè)備（壓限器、效果器、調(diào)音臺、音頻處理器、均衡器等音頻信號處理設(shè)備）3.音頻信號放大設(shè)備（前級功率放大器、后級功率放大器、數(shù)字功率放大器等模擬功率放大器、設(shè)備）4.聲音還原設(shè)備（全頻音箱、吸頂喇叭、音柱、線陣音箱、陣列式音箱、高音喇叭、低音炮等）。

音響放音的主功能已經(jīng)開發(fā)得相當(dāng)成熟，在主功能的基礎(chǔ)上針對老年人要做出適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新應(yīng)用，以更好地符合老年人實際需求，同時提高產(chǎn)品性價比。

二、目標(biāo)用戶需求研究

本研究針對用戶為居家養(yǎng)老的老年人，老年人不擅長使用線上問卷等互聯(lián)網(wǎng)工具，因此確定調(diào)研思路為通過線下一對一的方式與老年人進(jìn)行訪談，過程里結(jié)合問卷調(diào)研了用戶對居家環(huán)境下對聲音有何困擾和需求，確認(rèn)老年人看中的產(chǎn)品特點。老年人對現(xiàn)代技術(shù)不夠了解，可能會出現(xiàn)沒有聯(lián)想到的功能和需求點，因此在訪談?wù){(diào)研的基礎(chǔ)上增加情景分析法調(diào)研，以第三人稱角度模擬分析老年人對音響的使用情景，進(jìn)一步挖掘和補充用戶需求并確定設(shè)計點，如圖2。

（一）通過訪談法調(diào)研老年人對聲音的需求：在中國60周歲以上的公民為老年人，因此確定對60位60歲以上的居家養(yǎng)老的老年人進(jìn)行一對一訪談加問卷調(diào)研，主要訪談內(nèi)容主要結(jié)合年齡、聽力狀況、看電視節(jié)目內(nèi)容愛好、其他聽聲需求，有沒有因為電視等聲音大影響到他人，音響設(shè)備需求等方面展開。

根據(jù)訪談情況整理;a老人聽力狀況有明顯差異，也糠治聽力不好的老人看電視時直接以看字幕為主，降低了對聲音的需求，另一部分聽聲音的老人會有被他人說電視聲音過大的情況。b老人對音質(zhì)要求不高，能聽清楚使用便捷、性價比高是老年人優(yōu)先看重的，如表1。c大多數(shù)老人抵觸佩戴助聽器，覺得麻煩、戴上就會越來越依賴等。

其他調(diào)查問卷調(diào)研結(jié)果在后文中結(jié)合設(shè)計展示。

（二）通過情景分析法調(diào)研老年人對音響使用的需求

1.情景分析法含義：情景分析法（Scenario Analysis）又稱為腳本法，是預(yù)測對象可能出現(xiàn)情況或后果的方法。要求結(jié)合各種可能的情景，融合各種不同因素，綜合考慮對預(yù)測對象的影響[3]。

2.用戶聽力狀況及相關(guān)需求分析：使用情景分析法對產(chǎn)品進(jìn)行分析，根據(jù)不同家庭狀況當(dāng)中，家庭成員聽力狀況、對產(chǎn)品功能需求、操作方式進(jìn)行考察，以此來預(yù)測新產(chǎn)品可能的使用情景，確定設(shè)計目標(biāo)，如表2。

綜合以上兩種調(diào)研方式的結(jié)果，本研究確定以下四個研究目標(biāo)和設(shè)計思路;a同時滿足耳背和不耳背者的聽聲需要。b能夠根據(jù)老人睡醒狀態(tài)自動啟停。c更簡單的控制方式。d能夠整合日常的其他設(shè)備基礎(chǔ)功能。

三、音響主體功能設(shè)計

（一）“分區(qū)響度”功能設(shè)計：根據(jù)實際調(diào)研數(shù)據(jù)，如圖3所示被調(diào)研人群當(dāng)中超過一半的人有不同程度的聽力下降情況，如圖4所示51.79%的人表示有家人說自己看電視時聲音過大的情況，而調(diào)小音量，老人只能選擇看字幕放棄聽聲音，因此滿足不同聽力的人在同一空間當(dāng)中的聽聲問題，是針對居家養(yǎng)老音響需要解決的問題之一。利用“音頻聚焦”（Audio Spotlight）的系統(tǒng)——能夠讓聲音像手電筒光柱一樣沿著人們想讓他傳輸?shù)姆较虬l(fā)射，不影響周圍的環(huán)境[4]。通過定向聲波方式實現(xiàn)聲音向不同方向放出聲音，互不影響，每個使用者聽到專屬于自己的聲音，如圖5。

根據(jù)居家環(huán)境特點和人機工程學(xué)，計算定向聲波的方向和每兩個聲音還原設(shè)備的間隔角度。一般情況下電視均為靠一側(cè)墻，人坐于電視正前方180度內(nèi)觀看電視，因此針對居家環(huán)境設(shè)計的音響設(shè)備，功能原型設(shè)計為半圓形面向180度定向發(fā)出聲音。如圖6，根據(jù)人機工程學(xué)尺寸，雙人沙發(fā)長度126-150cm，四人沙發(fā)長度232-252cm，最小平均每人座位寬58cm，居家環(huán)境下觀看電視機最佳距離為350-400cm，取平均值進(jìn)行計算，即375cm。根據(jù)三角函數(shù)確定9人并排坐下時，音響需要滿足的角度關(guān)系，以此確定定向音響的發(fā)聲方向，兩側(cè)一般坐人較少，也很少出現(xiàn)在電視兩側(cè)并排坐多人的情況，因此針對兩側(cè)的定向音響數(shù)量減少，控制有效成本，直接平分兩側(cè)剩余角度來確定內(nèi)部定向音響方向[5]。同時在音響外部設(shè)計上外加攏音罩加強聲音的定向性。

完成“分區(qū)響度”功能，還必須配套的一項技術(shù)就是室內(nèi)定位技術(shù)，需要確定聽力較差者的位置，對這一方向增大響度。本設(shè)計采用藍(lán)牙定位技術(shù)[6]，給老年人佩戴藍(lán)牙手環(huán)，以完成更精確的室內(nèi)定位，且有效地控制了成本。

（二）“小憩模式”功能設(shè)計：根據(jù)實際調(diào)研數(shù)據(jù)，如圖7所示78.33%的老年人每天都會看電視，43.33%的人平均每天看電視時間超過三小時，如圖8，參與調(diào)研且看電視的老年人當(dāng)中50.88%的人平均每天都會在電視前磕睡，如圖9，這些磕睡的人當(dāng)中46.15%的人平均每次磕睡時間長度會超過30分鐘，甚至有12.82%的人平均每次瞌睡長度都睡超過1小時，因此老年人在電視前的小憩時間可以設(shè)計“小憩模式”——響度降低、亮度降低、啟動低功率模式，以此避免打擾老年人休息，同時可節(jié)約能耗。

通過手環(huán)檢測和紅外熱感雙重檢測判斷是否有人在音響附近及人員是否處于睡眠狀態(tài)。老年人佩戴的定位手環(huán)同時有加入檢測心率的功能，人在睡眠時的心率會明顯降低且平穩(wěn)，紅外感應(yīng)攝像頭檢測音響前的人員保持姿態(tài)不動，來判斷用戶處于睡眠狀態(tài)，音響設(shè)備進(jìn)入“小憩模式”。當(dāng)紅外攝像頭感應(yīng)到前方無人時，也直接進(jìn)入“小憩模式”節(jié)約能源。

（三）控制化簡設(shè)計：操作的簡便性是在調(diào)研當(dāng)中，老年人群體除了聽清聲音以外最看重的點。訪談中多數(shù)老年人也表示不擅長使用新型觸控開關(guān)方式，因為老年人的肌肉控制力下降，手指的觸感也下降，不確定是否準(zhǔn)確按下了按鈕，因此針對老年人的設(shè)備應(yīng)該繼續(xù)采用機械式按鈕。常規(guī)操作的基礎(chǔ)上再適當(dāng)加入語音控制系統(tǒng)輔助調(diào)節(jié)。

1.按鍵控制：按鍵是人機交互的重要部分，明確的設(shè)計語義能讓用戶使用過程更準(zhǔn)確，可以快速適應(yīng)產(chǎn)品的操作，按鍵設(shè)計也作為工業(yè)設(shè)計學(xué)習(xí)中的必修環(huán)節(jié)之一，可見其重要性?，F(xiàn)在市面產(chǎn)品的主流設(shè)計偏向按鈕扁平化，甚至是使用觸屏來代替按鈕，以體現(xiàn)極簡的設(shè)計及科技感，而此音響設(shè)計中目標(biāo)用戶是老年人，此類用戶特點為學(xué)習(xí)新事物速度慢，且不適應(yīng)平板的觸控感，因此針對老年人的按鍵設(shè)計需要更加明確的語義，且執(zhí)行用戶指令后反饋更明確，本設(shè)計如圖10所示。

2.語音控制：通過語音進(jìn)行交互控制已成為現(xiàn)代智能產(chǎn)品的重要交互方式之一，聲音作為一項重要的直觀感受，作為信息傳遞的媒介，讓人與人可以明確地溝通想法，現(xiàn)代智能科技之下，更實現(xiàn)了人與機器溝通想法，即通過語音發(fā)出指令，控制對應(yīng)設(shè)備的功能。聲音也能夠更好地渲染環(huán)境氛圍，比如將聲音設(shè)計為音樂或者自然聲音，可以讓人感覺身處自然當(dāng)中，令人產(chǎn)生愉悅感[7]。

智能語音控制系統(tǒng)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品操作方式，帶給人們新的操作體驗，將為人類生產(chǎn)、生活帶來極大便利[8]?，F(xiàn)有語音控制系統(tǒng)在不斷迭代過程當(dāng)中已經(jīng)實現(xiàn)對常家用電器的開關(guān)控制等多種交互功能，且智能系統(tǒng)在信息處理效率和質(zhì)量上在不斷迅速優(yōu)化[9]?，F(xiàn)有的語音控制系統(tǒng)已經(jīng)較為成熟，可以直接整合應(yīng)用于語音音響當(dāng)中。需要值得關(guān)注的是老年人不擅長記住過多指令，相關(guān)的語音控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)簡潔高效，且能給予老年人明確的反饋信息。現(xiàn)在市面上的產(chǎn)品已經(jīng)有較成熟的常用語音控制開發(fā)包，可以作為整合功能之一融入此音響當(dāng)中。

四、人機系統(tǒng)設(shè)計

（一）人性化設(shè)計：現(xiàn)代的產(chǎn)品除了解決用戶需要的必要功能以外，還要同時滿足人們的精神需求提升用戶感受，音響也不例外，產(chǎn)品的外觀是給用戶的第一感受，智能設(shè)備外觀以簡潔、科技感為主，顏色大多選用淺色，顯得更加大氣，也方便與其他顏色的產(chǎn)品相搭配，如圖11，同時也應(yīng)滿足不同顏色喜好人群的需求，因此產(chǎn)品應(yīng)該有多種配色選項是用戶可以自行選擇。

一般家庭空間內(nèi)墻面主要使用白色偏暖色，接近白的顏色，這樣的顏色讓人感覺在空間中不會感覺壓抑，也更加溫馨。后期選擇各種顏色的家具、電器等也不會與墻面顏色太沖突。因此音響的顏色也采用偏白色的純色為主，同時提供多種顏色的貼膜，使用戶可以根據(jù)自己的喜好自由選擇和更換顏色。

（二）結(jié)合通感理念設(shè)計：通感最初起源于文學(xué)，指把不同感官的感覺溝通起來，視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等各種器官都可以溝通，不分界限，彼此相同。近些年隨著工業(yè)化信息化融合發(fā)展，產(chǎn)品的設(shè)計早已不單是解決單一的功能問題，而是結(jié)合用戶的多種感官，綜合設(shè)計，實現(xiàn)眼、耳、口、鼻、手的結(jié)合使用，將通感理念融入設(shè)計，提升用戶體驗。

音響加入氣味助眠和聲音助眠功能，自然聯(lián)想到散發(fā)清香的花朵，將音響造型設(shè)計為花朵造型，攏音罩為花瓣，如圖12，使音響不再是冷冰冰的機器，而是成為家中的一部分，起到藝術(shù)裝飾效果，也讓看到的人容易注意到淡淡的清香。但花朵造型積灰后較難清理，需要配合空氣凈化器使用，且針對老年人的調(diào)研數(shù)據(jù)當(dāng)中也體現(xiàn)產(chǎn)品外觀是老年人對產(chǎn)品最不在意的方面，因此花朵造型只作為概念提出。

（三）人-機-環(huán)境設(shè)計及參數(shù)化建模

本研究針對的用戶是老年人，該群體的特點是由于身體機能的退化，認(rèn)知能力、行動能力等各方面已遠(yuǎn)不如年輕人，因此針對老年人的產(chǎn)品應(yīng)該盡可能少地讓老年人重新去學(xué)習(xí)新的功能和操作功能，而是讓老年人可以使用最簡潔直接的操作，因此音響只保留“開關(guān)”、“調(diào)大音量”、“調(diào)小音量”三個按鈕。老年人使用的用品應(yīng)該格外注意安全性，防止意外磕碰等對使用者造成不必要傷害，本設(shè)計音響的全部邊緣進(jìn)行倒角，同時把產(chǎn)品邊緣和按鍵輪廓也設(shè)計為燈光條，增強科技感，也可以在較黑暗的條件下讓用戶也可以看清楚產(chǎn)品，準(zhǔn)確操作。

本設(shè)計當(dāng)中的音響提出了分區(qū)響度功能，在居家環(huán)境的封閉空間下，聲音傳到普通光滑墻面會有反射造成聲音疊加的混響，這樣會降低分區(qū)響度功能的效果，從經(jīng)濟性和美觀性來考慮，可以選用隔音墻紙貼在家庭墻壁上，可以根據(jù)自己的喜好選擇圖案的搭配，同時可以極大程度減少聲波在墻壁反射的情況。

根據(jù)設(shè)備功能和設(shè)計草圖使用RHINO建模對比在室內(nèi)實際使用狀況下的尺寸比例，最終確定長24cm，高7.4cm的半圓柱型音響，此尺寸可以放置在電視柜上，不占用太多空間，簡潔的顏色不會影響看電視時的觀感，如圖13。

五、音響其他輔助功能結(jié)合策略

現(xiàn)有很多已研發(fā)出的技術(shù)可以很好地與音響相產(chǎn)品相結(jié)合，能夠提高產(chǎn)品的綜合性，用更少的產(chǎn)品，占用更少的空間和資源，實現(xiàn)更多的功能。

（一）聲音助眠設(shè)計：根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，目前老年群體中40%～70%的人存在不同類型、不同程度的睡眠障礙，而慢性失眠癥在所有睡眠障礙類型中所占的比例最大[10];音樂幫助睡眠的動機是十分復(fù)雜的，其是一種多方面的影響，主要體現(xiàn)在音樂的節(jié)奏可以改善呼吸節(jié)奏，使呼吸變慢，心情平復(fù)，音樂的旋律也可以讓人心理產(chǎn)生不同變化。通過發(fā)出低頻率誘導(dǎo)用戶進(jìn)入睡眠狀態(tài)，或通過播放雨聲等白噪音來降低生活環(huán)境中的雜音，誘導(dǎo)用戶放松成為現(xiàn)在音樂助眠的主要方式。

（二）燈光融合音響設(shè)計：睡眠質(zhì)量和光照強度有很大的聯(lián)系。褪黑色素人體內(nèi)一種激素，其作用包合改善睡眠，當(dāng)人長時期暴露在300勒克司強度的光照下時，會抑制褪黑素的分泌[10]，因此需要控制照明度保持在300勒克司以下才能提高睡眠質(zhì)量。特定的紅橙色燈光可以促進(jìn)褪黑色素的產(chǎn)生，綜合照度和特殊波長的光，可以幫助失眠者提高入睡速度，或用于夜間提示燈避免干擾用戶睡眠質(zhì)量。

（三）芳香融合音響設(shè)計：針對不同的失眠心理和狀態(tài)，也對應(yīng)著不同香型的失眠，分為薰衣草型、苦橙葉型、羅勒型等[10]，不同的味道帶給人的感覺不同，氣味通過嗅覺給出大腦一個信號，并使身體做出一系列反應(yīng)，例如饑餓狀態(tài)下聞到食物香味會刺激食欲，口腔內(nèi)助消化的唾液增加，都是身體自然的反應(yīng)，同理特殊的香味也能讓人身心更加放松，能夠通過從氣味影響心情從而改良人們的睡眠質(zhì)量。

結(jié)語

當(dāng)今社會老年人養(yǎng)老需求越來越大，居家養(yǎng)老也是當(dāng)前社會狀況下更多家庭所選擇的養(yǎng)老模式，通過現(xiàn)代科技使老年人的晚年生活更加舒心健康，也是我們青年一代義不容辭的責(zé)任，本文只是對居家養(yǎng)老系統(tǒng)中的音響部分做出了設(shè)計和思考，無論從公益角度，還是市場化角度，智能養(yǎng)老用品都急需人們?nèi)ラ_發(fā)和可持續(xù)的重要工作和使命。

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