虚拟视觉体验景观设计改良研究

张林文君　秦菊英　卜宇彬

以对于广场景观设计工程为例，通过眼动仪记录多名被测者虚拟模型多处场景的眼部动态数据，将被测者的观看位置、观看时间和观看频率等进行比较分析，汇总分析数据后与各场景景观设计要求和目的相互比较得出景观设计客观评价，为景观设计改良提供简便科学的依据与方法。

目前景观设计中常应用三维建模软件进行建模以验证空间分布、节点效果等，但设计人员常常因缺乏他人对于其设计的场地模型有客观评价而无法改进设计。为提高设计人员的设计水平与作品的评价速度以及客观程度，利用眼动仪进行分析和反馈是一个更高效和科学的办法。这种方法的应用可减少景观设计中不必要的设计损失，为建设人性化的景观工程做出贡献。

1研究意义

景观设计工程是庞大的，建设面积大，耗费资金多，参与人员繁杂。通常在设计阶段景观设计人员会通过建立虚拟模型来检验设计效果。大多数景观设计人员使用Sketch up作为虚拟建模工具，以检验设计的空间分布、交通组织、景观节点设计和设计细节等内容。

这类虚拟的模型通常由设计师和相关设计人员进行建立，在主观上对于设计内容有一定了解和认识，有时缺乏对于设计内容的客观认识和评价。另外，设计师在设计时也缺乏了解非专业性人士对于景观设计效果的认识。

让设计人员了解普通人群对于景观设计效果的评价，对于改进设计有着更好的辅助作用。如果以实际场地作为试验场地将会耗费大量的人力物力；如果建立缩小比例的实体模型，将耗费大量的时间用于建模，对于景观设计改进没有太大实质性意义。并且许多景观节点在设计中存在着主景与配景之间关系不协调的情形，例如其之间大小、颜色、形状、位置、距离等。

HED移动式眼动仪是具有客观记录反应被测者眼部动态的仪器，能够记录被测者眼部的观测点、观测轨迹、观测时间和观测频率等内容，有效反应被测者对于某一事物的关注点、兴趣度等。但该仪器具有一定的局限性，如果在光线照射较强的场地不能输出有效数据，如果利用仪器观测有反光的屏幕也将不能有效分析观测内容。另外在户外由于处于动态测试情况下，被测者眼部与观测事物的距离有着较大改变，眼动仪的数据将有着较大的误差。

基于该仪器的特性以及景观设计的改进需要，将两者结合应用进行了试验性研究。

2研究方法与难点

将某景观设计模型形成图像或视频投射给被测者观看，通过眼动仪记录观测者对于投射或屏幕影响的观测点、观测时间、观测轨迹和观测频率等内容，以得出该处景观设计的主景、配景之间大小、颜色、形状、距离是否关系协调。将该内容反馈给景观设计人员，进行合理性评价和得出改进之处。

试验要求：(1)观测者应在不知实验目的的情况下对于屏幕进行随意观测：(2)不同试验者对于景观设计事物有着不同喜好，通过一定数量被测者的研究才能得出科学结论；(3)合适的投影亮度应满足被测者和眼动仪的共同需要，眼动仪录制的现场光线不能太强，但被测者对于亮度较低的屏幕有时不能体验到虚拟模型场景中。

3参与人员

工作人员：仪器调试及分析员1人，模型动画放映及现场指挥1人，提供某广场景观设计虚拟模型的设计人员1人；被测者：不同专业学生10人。

被测者视力情况：正常视力3人，其余均有不同程度近视(2人佩戴隐形眼镜，其余均用裸眼观测)。

4器材与场地

试验器材：眼动仪1台、笔记本电脑2台、投影仪1台、投影幕布1个、秒表1只、相同型号座椅3只。

试验场地：21号楼B214室(不开灯，门关闭，窗用不透光窗帘遮挡)

5研究过程

研究以某城市广场的景观设计方案进行。该场地北面和东面为城市道路，南面邻电信大楼，西面靠百货大楼。总体设计效果图如图1所示。

测试过程大致分为八个步骤：

(1)开启投影仪，保持固定位置投射到幕布上，并连接笔记本电脑1，将其画面以分辨率1024*768投射。每次被测时，都必须保证分辨率和投影的亮度、对比度等条件的相同，以免因设备的展示不同导致被测者或眼动仪分析软件的错误。

(2)连接眼动仪和笔记本电脑2。

(3)将被测者先后安排到同一座椅上就座。

(4)将眼动仪先后戴上各被测者，并观测投影进行方位调试，头部应尽量保持不动，眼睛可随意观测。

(5)开启笔记本电脑1上的广场景观虚拟场景动画，并启动秒表与眼动仪录制程序。每次场景之间的切换采用动画场景切换，以保证切换过程中被观测者的合理逻辑和对被观测物方位及功能的认识。如果使用建模软件导出后的图片，图片之间切换显得非常不自然，被测者对于图片的认识和感受也会相应降低。此时被测者的瞳孔基本不会因感受的情况而缩放，只会因图片切换而进行一定的方位移动，即使有瞳孔缩放反应，也因观测图片而非虚拟场景而不科学。

(6)每隔10秒钟切换一次景观场景，共20场景。每次切换场景时，切换过程中的耗时不计入场景观看的10秒钟内。另外因为虚拟场景的限制，被测者不能体验三维场景，所以场景切换之间的时间段不计入分析过程中。

(7)保存并分析眼动仪记录数据。保存后文件扩展格式为AVI，且不能经过压缩，后期可重新导入匹配进行二次分析研究。

(8)将汇总数据提交给景观设计人员进行讨论分析。汇总数据主要有三大部分组成：第一部分为红点分析图，即每场景观测点分布及走线图；第二部分为观看区域分析图，共有两种图表形式组成；第三部分为被测者瞳孔缩放统计图，表明被测者对于观看事物的兴趣与喜好等。通过三部分统计图，可以较为客观的表现被测者观看时的心理反应。

6研究结论

通过将屏幕划分为九个等大的区域进行观测范围分析。将每秒观测的范围以百分比形式进行累计后统计得出以下图表(见表1)。以该表为例，深紫色代表左上区域，橄榄绿色代表中上区域，橙色代表右上区域；浅紫色代表左中区域，红色代表中间区域，浅红色代表中右区域；粉绿色代表左下区域，蓝色代表中下部区域，孔雀蓝颜色代表了右下区域。横坐标代表演示进度(以五秒为单位进行统计)，而纵坐标代表观看区域的百分比。

实验结果通过分析被测者观察区域、观察时间和观察频率以及瞳孔大小等作出结论，以某一被测者的结论为例，以下是被测景观主入口画面及被测时观看区域分布图：

主入口设计时主要设计目的是吸引过往人群。中央主要雕塑位于视觉中心区域，即表1中红色代表部分。通过以上图表中可以看出，过往人群在观看主入口时(20—25秒)会被中央主要雕塑所吸引，达到了设计的目的，由此得出结论：第一位被测者的表现表明主入口景观达到了设计目的。

通过对多位被测者的数据分析，得出以下综合结论：

(1)主入口景观设计合理，到达设计目的。主入口主要景观为喷泉和中央雕塑。通过对远距离的巨大雕塑的第一观感，形成大气开阔的空间体验和交通引导。从各被测者的结果统计分析表明，大多数的被测者首先将注意力集中到中央雕塑，其次注意的是喷泉(表1中20—25秒区间浅红色区域)，从这点上表明主入口景观设计较为合理，达到了设计的目的。

(2)下沉广场入口有一定引导性，需增加特色景观。下沉广场入口主要设计目的有二，其一是给予进入下沉广场的交通过道，其二是将广场道路交错，形成多层次的景观空间体验。通过数据分析表明，105—110秒区间内观测者注意力主要集中在中间和左中部分，该区域对应的景象为道路和透明的玻璃架空顶。说明大多数观测者主要观看对象单一，表现为“无景可观”，设计上可进一步深入设计，将更多的设计手法融于墙面设计，以形成更好的竖向景观效果。(3)咖啡休闲设计较为合理，空间感受性强。咖啡休闲处主要为了提供停留休息洽谈的地方。通过被测者观看轨迹可以发现，在此处各界面的设计均能吸引人观看，且观看时间较长，移动频率较慢，达到了设计目的(见图3)。

(4)电信广场入口花坛设计需要加强和周围联系。电信广场入口花坛处是一个重要的交通交汇空间，因此该处的景观设计应该与周围的景观能够相互联系，形成连贯效果。但从各被测者的数据来看，观看点基本集中在中央花坛，基本无其它观测点(见图4)。由此可以说明，入口花坛的中心绿化设计需要改善。虽然被测者的关注点都集中在中心花坛上，但由于花坛形状、地面铺装或者花坛绿化的原因，观测者的视线没有得到很好的延续。所以电信广场入口花坛设计需要加强和周围的联系。

(5)中央走道需要增加景观。中央走道位于下沉空间内，整体空间呈现长条形。该空间主要起连接上层空间景观，并引导上层空间的视线以及引导人至下层空间的目的。通过比对分析各观测者数据，主要发现观测者始终都在观察远处的中央雕塑和跌水景观效果。从这点来看，该处的设计目的达到过半，但是近处始终没有吸引人的景观，如果能在中央走道增加景观，给上层观测者提供更好的视觉享受将会使整体空间更加精彩。综上所述，通过统计分析观测者对于景观场景的数据并和设计意图进行比对，能够分析出设计的场景的合理性和需改善处。

以上试验研究说明虚拟视觉体验景观设计改良方法可操作，实用性较强，虽然存在一定的局限性，但有效客观的让景观设计人员了解非专业人士对于设计的景观场景的观看心态，并为景观设计人员提供了改良的依据和方法。