基于多通道模式的可穿戴产品信息显示设计研究

张艳河　徐环环

关键词：可穿戴产品;多通道;信息显示设计

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2022）02-0106-03

为了实现高效人机交互，越来越多的可穿戴产品使用了多通道交互方式。多通道能够利用各感官的信息输送优势，平衡用户处理信息时的认知资源，缓解用户的认知负荷，并降低传统交互中繁重的信息交互负担，保证顺畅、有效的人机交互。可穿戴产品由于外形、体积等方面的限制，迫切需要更高效的多通道信息显示方法。

1可穿戴产品概述

可穿戴产品能长时间佩戴于身体上，且基于计算机、微传感等前沿技术的便携智能设备，具有无异物感、便携、易用、智能和能力拓展等特性。该产品配合特定功能及应用程序，能够持续运行或长时间待机，并可主动或协助用户完成目标任务。在此过程中，用户通过多种交互方式灵活地控制产品，增强、拓展了个人能力，并提高了人们生活的便利性。依据产品穿戴部位，可以将可穿戴产品划分为头戴式、颈腕式和身穿式。其中，头戴式主要包括眼镜类、耳戴类、头盔类等类型;颈腕式主要包括手表类、手环类、腕带类等类型;身穿式主要包括衣着类、附着类、携带类等类型。

可穿戴产品萌芽自20世纪60年代的穿戴式计算机，经由“可穿戴计算机之父”史蒂夫·曼恩等研究者不断深入研究、发展相关产品与技术，从而加速了可穿戴产品的发展。这些前期研究为后续可穿戴产品的研发夯实了基础，并且由于谷歌眼镜、运动手环等产品的进入，使可穿戴产品逐步受到了大众和市场的关注。21世纪开始，伴随着互联网、传感器等技术的進一步研发，可穿戴产品正式步入了蓬勃发展阶段。迄今为止，可穿戴产品已应用于运动、娱乐、健康、安全和医疗检测等多个领域，产品便携、易用等特性已得到大众认可，并被苹果、微软、耐克、阿迪达斯、索尼等著名跨国企业争相开发，其市场规模呈逐步扩大的趋势，具有极强的发展潜力。目前，国内外对可穿戴产品的研究正在逐渐深入，并主要集中于材料、技术、交互方式等方面。如陈莉、张艳琳等研究了可穿戴产品的柔性传感器;孙效华、冯泽西结合不同类别的可穿戴设备及其交互方式，提出了可穿戴设备的界面设计原则。

2可穿戴产品的多通道模式

目前，大多可穿戴产品的信息显示方式移植自手机等智能设备，并不能与产品及其功能完美匹配。同时，可穿戴产品的造型、体积以及便携特性等也限制了自身显示方式与显示程度。此次研究依据市场销量、大众认可度、企业知名度等因素，对头戴式、颈腕式、身穿式三类典型可穿戴产品进行了调研与分析。可穿戴产品的信息显示形式主要包括视觉、听觉和触觉三种，其中视觉囊括了图像、文字、色彩等要素，听觉主要包括声音等要素，触觉主要涉及震动、温度、压力等要素。这些信息显示形式经过不断地完善和发展，形成了视听、视触、视听触和听触4种典型多通道模式。

2.1视听多通道模式

由于视听多通道模式贴近已有信息接收经验，用户对此模式的信息显示较为熟悉，无需过多学习就能直接、快速地据此获取、理解信息。根据通道适宜性理论，信息传递需要选择合适的通道，如视觉通道传递空间维度信息、听觉通道显示时间维度信息等。其中，视觉和听觉是人体获取信息的最主要通道，而视觉通道传输的信息量占总量的80%，也是产品最主要、最直接的信息显示形式。当信息经由视觉通道显示时，需考虑视野、视距、明暗、色彩等因素。同时可穿戴产品存在显示屏狭小的问题（部分产品无屏幕），视觉信息的承载能力较弱。利用听觉通道转述信息可突破视觉通道的显示限制，并丰富、优化穿戴者获取信息时的感受及体验。反之，听觉内容的显示限制也需要视觉进行补充。除此之外，由于人的注意具有选择性，视听通道结合可利用视线焦点及听觉的选择能力，加大了可穿戴产品的信息显示强度。在现有产品中，不少头戴式产品，如爱普森AR眼镜、Jabra Pulse运动耳机、LIVALL智能闪盔、立擎安全帽和Muse脑电波智能头带等均采用了此模式。以专为技术人员设计的Vuzix M4000智能AR眼镜为例，该产品的共享视觉功能支持远程端人员与用户视频通话，并在其AR视觉上进行实时涂写（如图1），帮助穿戴者在无数视觉信息中及时捕捉到关键内容。同时，其扬声器搭载降噪功能，也能够帮助技术人员更清楚地获取听觉信息。

2.2视触多通道模式

视触多通道模式主要依靠视觉通道显示较复杂的图像、文字等信息，并运用触觉通道以压力、振动等形式反馈提示性信息。由于用户视线停留在可穿戴产品的时间较短或观看产品不便，导致产品存在信息遗漏、强度平均等局限。针对这些问题，可穿戴产品利用振动、压力等形式即时作用于人体皮肤，提醒用户接收信息或向其传达信息内容，并能增强整体信息的真实感。与视觉、听觉通道相比较，尽管触觉信息的传达强度最高，但存在信息量少且需要学习、识别等问题。例如，尽管高频率振动两次与产品低频长时间振动之间存在较大差异，但用户仍然需要学习、理解其含义。由此可见，视觉和触觉两种通道相结合有助于弥补二者的缺陷，及时、完整且高效地传达讯息。在现有视触多通道产品中，Lumo Lift坐姿矫正器、Fineck智能颈环、小米手环和Soundbrenner Core节拍器手表等产品属于典型。以后者为例，用户可以将其穿戴于手腕、手臂和大腿等位置，方便观察表盘的时间、节拍、分贝与节奏光线等视觉内容，并感受不同频率振动所传达的节拍信息。该产品可以帮助用户避开环境音等干扰，提高用户接收信息的强度。

2.3视听触多通道模式

视听触三通道能够集成各通道优势，交叉使用通道独立、叠加、互补的信息显示方式，满足不同情景下不同信息的传递需要，是更符合多通道交互的模式。在现有产品中，HTC VIVE Pro VR眼镜、韶音AS800骨传导耳机、华为儿童手表4X、SKG按摩仪等多种不同类型的可穿戴产品已采用了视听触三通道模式，并且能够针对不同情景和信息使用相应的显示方式。以HTC VIVE VR眼镜为例（如图2），用户不仅能在菜单界面中查看选项等信息，在游戏情景中获取画面、音效、语音等信息，还能在游戏关键时刻感受到手柄传递的关联性振动。三通道叠加显示时，可穿戴产品的信息显示强度和效率很高，常被用于传达简单涵义或耗时短的产品信息，如软件下载、闹钟设置和短信息接收等任务。然而，视听触多通道模式可能会导致信息过于详细、冗长，增加了用户的认知负荷并使其无法长时发挥效用。例如，当用户使用智能手表的语音功能询问天气时，其屏幕能显示详细的天气信息，产品会在两次振动后播报语音信息。尽管详尽的信息显示方式提高了用户信息获取的准确性，但其多次重复提示也可能令人感觉厌烦。

2.4听触多通道模式

听触多通道模式既囊括了听觉信息的明确性与凝练性，又融合了触觉信息的直接性与及时性。在听觉方面，由于辨识声音的能力强，用户无需过多学习就能够轻松地理解听觉信息的涵义。在触觉方面，此类产品可传达感知类、提示类和引导类等简单、直接的信息。由于人体无法对触觉感知进行选择性屏蔽，因而当听觉信息被噪音干扰时，触觉通道可以辅助用户获取信息。不仅如此，听觉与触觉信息还能有效避开光线、视野、视力等视觉因素的干扰。此外，该模式中的用户注意力集中度需求相对降低，因而适用于视觉受限的人群。目前，其典型产品有OrCamMyEye视障可穿戴AI设备、丰田BLAID可穿戴设备等。其中，后者能通过不同方位的震动感应器，直接明了地为视障人士指明正确路线。该产品还可利用语音播报将识别到的外界环境信息传达给用户。此外，与音乐和节拍相关的可穿戴产品，如Woojer Strap Edge音乐振动设备（图3a）、Drumpants可穿戴打鼓设备（图3b）也采用了此模式，增强了用户的沉浸感及对信息的感知强度。

3基于多通道模式的可穿戴产品信息显示设计方法

结合多通道模式研究可穿戴产品的信息显示设计，能够为可穿戴产品的信息显示和交互设计提供理论依据，并帮助改良现有可穿戴产品的信息显示缺陷，以此适应多元使用情景及不同信息的显示需要。依据不同通道在信息融合中的影响，已有研究将多通道信息显示划分为信息独立、信息冗余和信息互补三种方式。根据该理论，可穿戴产品的多通道信息显示可以划分为通道独立、通道叠加和通道互补三种基础方式。其中，通道独立是指信息以适宜的单个通道直接、有效地传达给用户;通道叠加是指运用两种或以上通道显示相同内容信息，以此增加显示强度，并保证信息传递的完整程度;通道互补是指多个通道显示同一信息的不同部分，利用不同通道优势显示适宜的产品信息，减少单通道信息传递过程中的损耗、忽视信息歧义、信息丢失等问题。这些基础信息显示方式能交叉地应用于可穿戴产品设计，并进一步地表现为通道选择、通道转化和信息转移三种显示方法（如图4）。

3.1通道选择

在不同使用情景中，可穿戴产品支持用户选择合适的通道显示信息，以满足用户的多样化显示需求。其中，显示需求包括单通道独立显示，或多通道叠加、互补显示。例如，当处于安静的会议、办公情景时，用户可以让产品以视觉或触觉通道显示信息，避免声音影响他人;当用户在嘈杂的地铁内，可以选择信息以视觉、听觉和触觉等通道叠加、互补的方式反馈信息，防止錯过重要消息;当用户难以看到产品屏幕时，可以选择产品以听觉、触觉等方式呈现信息，增强用户的信息获取能力。当前，部分可穿戴产品已为用户开放了一定的信息选择权，但还存在着屏幕窄小、穿戴部位受限等问题。随着技术的进步，用户需求将被进一步挖掘，可穿戴产品的通道选择也将被进一步地开发，从而使用户获得更个性化、舒适化的信息体验。例如，爱牵挂专为老年人设计的智能手表（如图5），可帮助老人通过屏幕直接查看时间、天气等信息。对于视力不佳的老人而言，他们能够通过短按语音播报按钮获取声音信息。

3.2通道转化

在部分可穿戴产品中，设计师为了快速、直观地传达信息，往往会长时间占用单个通道独立显示内容。这种长期由单通道接收信息的显示方式容易让用户产生疲倦等不良反应，同时引起错失、错看消息等问题。通道转化方法有助于解决单一通道显示信息出现的多种问题。该方法将一定信息转化成其他使用率较低的通道信息，以平衡用户的“生理资源”和“认知资源”，或让部分信息转化后与其他通道叠加、互补，增加信息的表达强度。例如，智能眼镜可针对常规产品长期依赖视觉形式传达信息的问题，将部分信息转化为听觉信息并利用语音播报内容，在一定程度上解放了视觉通道，缓解了用户的视觉疲劳。通道转化方法还能将障碍通道的信息内容转移至其他正常通道，使通道障碍者获取正确、完整的信息。以Dot智能手表为例，该产品以布莱叶点字法为基础，将视觉信息转化为触觉信息。并利用手表与手机进行对接，为视障用户显示时间、天气、新闻、导航、社交等多种讯息内容（如图6），消除了用户原有的通道信息接收阻碍。

3.3信息转移

可穿戴产品为了便于长时间佩戴会尽量缩小体积，部分产品被设计成小屏幕或无屏幕，并且消减了扬声器等外置设备，从而弱化了产品的部分信息表达能力。信息转移方法适用于此类产品，以及适用于穿戴在用户视觉限制外的产品，如智能颈环、背心等。为了完整地传达产品信息，该方法应用了蓝牙、网络等无线通讯技术，使可穿戴产品与手机等电子设备连接，将无法反馈的可穿戴产品信息转移至其他设备。此方法能够突破现有可穿戴产品的显示桎梏，又能利用其他设备的多通道模式，合理采取基础显示方式完整而有效地显示信息。目前，不少可穿戴产品采用了信息转移方法。如大众所熟知的小米等品牌的运动手环，产品体量小巧轻便，同时也存在显示屏幕狭小的问题，他们均采用了产品链接手机应用软件传递数据的方式，从而向用户呈现详细信息。而LUMOback姿势监控腰不仅能以振动形式提醒用户，还能通过蓝牙使用户姿势数据同步于手机、平板电脑（如图7）。将用户难以在腰带上查看的信息，如站立、行走、跑步、久坐等姿势时长和状况进行对比，健康评价、卡路里消耗数值等信息可以转移至手机等大屏产品上呈现，方便使用者对个人相关信息的查询和了解。

4结语

可穿戴产品的多通道模式主要包括视听、视触、视听触和听触4种，而多通道模式下的产品信息显示基础方式为通道独立、叠加、互补。利用通道选择、通道转化和信息转移的多通道信息显示设计方法，能改善现有可穿戴产品的信息显示问题，灵活显示多元情景下的不同信息，其完整性、高效性也提高了可穿戴产品的可用性。

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