交互式燈具設(shè)計中的互動體驗研究

劉馨元 王志勝

摘要：交互設(shè)計在現(xiàn)代生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。近年來，LED照明產(chǎn)品正在快速實現(xiàn)對傳統(tǒng)照明設(shè)備的替代，全球LED照明產(chǎn)品滲透率提升拉動照明產(chǎn)品銷量保持高速增長。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的普及，照明產(chǎn)品也在快速走向智能化。本文介紹了一種利用人肢體動作的變化，通過手環(huán)的方式識別控制燈光的方法，使燈具設(shè)計成為一個不僅滿足于單一照明功能的設(shè)計。包括以下步驟：人在手腕處帶上手環(huán)，當(dāng)有舞蹈或健身動作時，手環(huán)上的加速度傳感器采集加速信號并發(fā)送給單片機，從而控制燈光變化，改變其照度、發(fā)光面積以及整體形態(tài)。為喜愛跳舞或健身運動的人群增添趣味，在運動中獲得快樂。

關(guān)鍵詞：互動燈具，手環(huán)，肢體動作

一、交互設(shè)計概述

1.1情感交互設(shè)計

情感化是交互設(shè)計發(fā)展到高級階段后的孕育出的一種設(shè)計理念，它致力于滿足用戶情感需求。著名認(rèn)知心理學(xué)家唐納德·諾曼認(rèn)為情感是人對互動中是否滿足自己的需要而產(chǎn)生的態(tài)度體驗，并將其分為本能層、行為層和反思層（見圖 2-1）。所以，設(shè)計要滿足情感的某一層次或所有層次，正如諾曼所說：“產(chǎn)品必須是吸引人的，令人快樂和有趣的，有效的和可理解的”。這種理念之下的設(shè)計甚至可能弱化產(chǎn)品本身的使用功能，而只關(guān)注用戶體驗的獲得，這是傳統(tǒng)設(shè)計理念所無法想象的。和交互設(shè)計的起源類似，“情感交互”的產(chǎn)生同樣也和計算機科學(xué)關(guān)系密切，這一理念最早出現(xiàn)在上世紀(jì)末期——計算機技術(shù)突飛猛進(jìn)時期，可穿戴電子設(shè)備就是在這一理念影響下開始進(jìn)入研發(fā)。由此可見，情感交互理念與技術(shù)創(chuàng)新相輔相成。

1.2交互設(shè)計原則

被譽為可用性測試鼻祖——雅各布·尼爾森博士提出的交互十原則分別是：狀態(tài)可見、環(huán)境貼切、用戶可控、一致性原則、防錯、人性化幫助、容錯、優(yōu)美簡約、靈活高效、易用。這十原則為設(shè)計師解答了“用戶與產(chǎn)品的交互是通過什么形式實現(xiàn)地”、“產(chǎn)品如何處理用戶遇到的問題”、“產(chǎn)品如何做才可以易用、易于理解”等問題。（圖2-2）

1.3交互方式分析

多個實體交互的應(yīng)用往往能提高用戶對一樣產(chǎn)品的滿意度。實體交互方式有以下四個特征（表2-3 ）：1.有形物質(zhì)性;2.身體所體現(xiàn)的互動作用;3.數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)形式;4.嵌入在物理空間，并拓展物理空間。實體交互方式各個特征相互關(guān)聯(lián)，為智能產(chǎn)品開拓了更大的設(shè)計空間。實體操作性，通常指物與人的身體直接接觸或間接感知所產(chǎn)生的交互;空間互動性，事實上是指物在空間移動或扭曲等運動所產(chǎn)生的交互;體現(xiàn)便利性，突出物和空間的相互影響，可表現(xiàn)為無處不在的狀態(tài)，正是這種便利性，往往舒適度和自然度是需要著重考慮分析的。

二、姿態(tài)檢測技術(shù)

在過去的人機互動中，大多數(shù)注重提高效率，而忽略了人與產(chǎn)品之間的互動關(guān)系。隨著科技的進(jìn)步，電腦與人的互動不再局限于鍵盤和鼠標(biāo)，以互動燈光表演系統(tǒng)為例，可以通過動作捕捉的方式和手勢姿態(tài)的變化做輸入來源，從而改變舞臺燈光的變化，呈現(xiàn)出不同的舞臺效果。

2.1視覺性姿態(tài)偵測

基于視覺的動作捕捉依照工作原理可以分為“標(biāo)記”和“無標(biāo)記”類型。有標(biāo)記類型的視覺系統(tǒng)，被攝體需穿著特別設(shè)計的套裝，套裝上充滿著反射體，反射體會安裝在關(guān)節(jié)部位以利用攝影在三維空間捕捉到動作，最后計算出被攝體的三維坐標(biāo)。這樣的系統(tǒng)得到好萊塢電影公司和游戲工作室的青睞。使用這樣的系統(tǒng)主要特點是能夠捕捉到武術(shù)、雜技、舞蹈、體操等快速的動作，但是這樣的系統(tǒng)非常昂貴，且需要擁有專業(yè)技術(shù)的人員方可操作。因此，無法在大眾群體內(nèi)普遍應(yīng)用。例如：微軟推出的Kinect，一款配有3D深度攝影機的體感感測器，可用于捕捉使用者的肢體動作與人體骨架。然而Kinect因工作范圍有限極易受到環(huán)境光干擾，因此無法用于傳統(tǒng)舞臺的大型演出。

2.2非視覺性姿態(tài)偵測

近年來，鍵盤和鼠標(biāo)等傳統(tǒng)輸入設(shè)備正在逐漸失傳由于缺乏靈活性和自由度而使受歡迎的程度下降。相比傳統(tǒng)的圓形用戶界面，自然人機界面的啟用藉由人們的共同行為，如手勢、聲音、面部表情、眼球運動等，因此自然人機界面得到了發(fā)展，開發(fā)人員制作了各式各樣的由自然人機界面改善用戶體驗的嘗試。如今自然人機界面逐漸成為當(dāng)代人機互動重要的組成部分。這樣的界面可以讓人們選擇更自然且知覺的方式進(jìn)行互動，像是以聲音、肢體動作、手勢及慣性。在這樣的自然人機界面互動則以穿戴式更占有價格上的優(yōu)勢。穿戴裝置是應(yīng)用現(xiàn)有的科技開發(fā)出微軟輕便化的裝置，使其可以穿戴在人的身上，以采取如生理資訊等相關(guān)資訊，然后經(jīng)由有線或無線的通訊方式把資料傳遞到電腦運算再把結(jié)果反饋到個人行動裝置上。

三、燈具設(shè)計中的行為互動

照明設(shè)計方式可以分為“按鍵式”、“拆裝式”、“感應(yīng)式”三個類別。這三個類別都可以觸發(fā)多種交互方式的行為。本文重點研究“感應(yīng)式”照明設(shè)計。

3.1手環(huán)控制燈具的技術(shù)處理

手環(huán)靜止時為休眠狀態(tài)，當(dāng)有手勢動作時，手環(huán)上的加速度傳感器會通知單片機。

單片機接收到信號后，首先判斷是否為低電量模式，如果為低電量模式，手環(huán)繼續(xù)處于休眠狀態(tài)或提示充電，若否，則預(yù)處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)，將手勢數(shù)據(jù)正確的截取出來。

提取肢體動作的特征后，將其與參考模型進(jìn)行對比，并作出動作識別，及時得出最終的肢體動作數(shù)據(jù)。

手環(huán)連接方式為藍(lán)牙連接，藍(lán)牙技術(shù)受益于其智能、低功耗、高連接速度等特性。智能照明作為智能家居的重要組成部分，在智慧城市和智能家居的雙驅(qū)動力之下進(jìn)入了全新的發(fā)展階段，給傳統(tǒng)的LED照明行業(yè)帶來翻天覆地的改變。傳統(tǒng)的藍(lán)牙廣播光控系統(tǒng)基本上都是通過遙控器或手機APP進(jìn)行操作控制，加入智能手環(huán)設(shè)備，帶來的將是極富趣味性與想象力的家居生活，也可以拜托傳統(tǒng)的遙控器控制方式。

3.2燈具設(shè)計中的情感互動

燈光是演出幕后的主角，有它的存在，觀眾才可以看到一個精彩的表演，本文主要研究小型演出或家居錄視頻類型的互動燈。燈光一開始只是提供照明，讓表演可以在室內(nèi)或者晚上可以演出。隨著電腦科技的進(jìn)步，使得光線運用的好壞直接影響了演出的成敗。一個完整的設(shè)計從造型、色彩、功能、材質(zhì)等方面，都可以讓人產(chǎn)生意象的聯(lián)想，通過意象的聯(lián)想，可以將使用者的思維方式、生活體驗、個人情感等因素關(guān)聯(lián)起來，達(dá)到一種觸類旁通的效果。對于不同的圖案認(rèn)知方式，點狀結(jié)構(gòu)的DIY所組成的圖案會有比較大的差異，系統(tǒng)學(xué)習(xí)過圖案構(gòu)成的人所組成的圖形，會更加注意點元素的視覺指引作用，利用排列、對比、交錯和重疊等手法，形成各種形狀和有節(jié)奏的韻律感。例如日本藝術(shù)家草間彌生的創(chuàng)作，都是以點為基本元素進(jìn)行創(chuàng)作，具有強烈的視覺風(fēng)格。點狀元素又是組成視覺圖案的基本元素，因此，沒有特別經(jīng)過設(shè)計訓(xùn)練的人所組成的圖案所包括的內(nèi)容也可以是提示數(shù)字，字符，也可以是簡單圖形和對稱圖形，在兒童玩具中經(jīng)常使用類似的點元素的圖案親子互動，開發(fā)智力、動手能力和對圖形的想象能力。對于單體的點光源，假設(shè)每一個點都可能出現(xiàn)全亮、全滅或弱光三種情況。假設(shè)最終有N個點光源，會產(chǎn)生3的N次方變化圖案的可能。例如有兩個點光源，就有32=9種圖案。以此類推，當(dāng)光源點達(dá)到9的時候，會產(chǎn)生39=19683圖案的變化。此外，改變燈光強弱程度或燈色，可以在有限的空間里充分發(fā)揮自己的想象力構(gòu)成不同的光圖案。因此，深層次的情感互動使產(chǎn)品兼具實用性與延時性，可以增加產(chǎn)品對人的吸引力。