基于感性工学的视障者色彩识别辅助产品设计研究

西安工程大学 刘冠宇 孙薇

视障者主要通过触觉、听觉、嗅觉等感知方式来获取信息，来一定程度上弥补视觉的缺失，当面对颜色识别类图像信息时，视障者仍缺少相对有效的获取此类信息的方式。感性工学理论已经广泛应用于设计的各个层级[1]，其创新之处在于可以量化感性需求，使设计更加合理。因此，文章以感性工学为理论基础，探究更符合视障者色彩识别需求的产品。

1 感性工学的研究方法

感性工学是工学的一个分支，是以人的生理与心理需求为导向，在设计中通过建立数学模型[2]，把用户感性需求转换成产品设计要素的方法，最终得出用户的真实需求，从而设计出能真正满足用户需求的产品。首次将感性工学落地化的具体应用开始于汽车的制造业[3]。近年来，感性工学已经在各个设计领域得到发展。感性工学的设计方法是首先定位目标产品，通过词汇收集、词汇分析和词汇筛选确定感性词汇，通过各种科学方法如李克特量表法、SPSS 统计法和语意差分法等，进行用户调研并收集感性数据，再将感性数据信息化得到设计要素，便于设计师更准确地把握设计点满足用户需求，如图1 所示。

图1 感性工学设计方法

文章主要是通过产品语意差分法进行感性测量，产品语意差分法源自心理学测量方法，通过对用户进行直接访谈或发放调查问卷等方式，获得用户对某种产品的感性意象形容词。这些形容词需要进一步筛选以更加贴切用户对产品的感觉，将这些形容词分成含义相对的词汇组，并将感性词组的程度划分为5 个等级，受测者觉得非常同意，给予-2 和2 评分，-2 表示非常冷漠，2 表示非常关爱。如图2（以冷漠– 关爱为例），将这些词汇进行科学整合，筛选出具有代表性的词汇，再进一步的分析得到感性要素[4]。

图2 盲人产品“冷漠—关爱”5 阶评估尺度

2 视障者色彩识别辅助产品现状

通过市场研究发现关于视障者色彩识别产品的种类较少，目前国内关于这方面的研究还处在初级阶段。现有识色产品功能较多，并多以智能眼镜作为产品的载体，其中OrCam MyEye 智能眼镜和Theia Vision 智能眼镜比较有代表性。这两种产品均智能扫描目标物体，通过语音播报的方式告知视障者颜色信息，这些产品过于追求功能的全面以致于增加了看似丰富的功能，但实际使用率较低，同时增加了用户的学习成本。通过听觉代替视觉的缺失是一种可行的方式，但大多数视障者更喜爱用触觉来代替视觉而非听觉，听觉的交互方式更易受到外界环境的影响，与此相比，触觉代替视觉的方式更加稳定，且更易被视障者接受。针对视障者的产品设计中，例如盲人手表、盲人拐杖、盲人购物辅助器等产品均是触觉作为交互方式，在当今社会通过触摸来完成交互的产品也越来越多，人们通过触觉感知不同的事物时，会产生不同的联想，从而积累触觉经验。多数视障者曾经看到过颜色，对颜色保留有视觉经验，通过触觉产生一定刺激便可使视障者重新找回视觉感[5]。因此，市面上的视障者色彩识别辅助产品仍有很大的设计空间。

3 基于感性工学的视障者色彩识别辅助产品设计分析

3.1 感性词汇的确定

选用具有代表性的16 个视障者产品进行感性分析，其中包含便利性产品6 个，分别为视障者群体使用的闹钟、计算器、手表、手环、盲文便利贴、点钞器，由此收集感性词汇17 个；包括舒适性产品4个，分别为视障者群体使用的智能行李箱、象棋、手机、多功能导盲杖，由此收集感性词汇16 个；包含安全性产品5 个，分别为视障者群体使用的导盲眼镜、托盘、水杯、导盲仪、厨具，由此收集感性词汇17 个。共计收集感性词汇40 个，如表1 所示。经过词汇配对，得到感性词汇组40 对，共计80 个感性词汇，如表2 所示。

表1 感性词汇收集

表2 感性词汇配对

对所得词汇进行整理，经过与设计领域专业人士讨论筛选，得出 16 对感性词汇。将 16 对感性词汇制作成调查问卷。最终将评价分数较高的8 对感性词汇作为最终的感性意象对应词汇，如表3 所示。

表3 代表感性词汇

3.2 感性工学下的感性意象分析

3.2.1 建立语意差分量表

文章针对这些代表感性词汇进行了问卷调查，被调查者包括视力正常者43 人，视障者17 人，共计发放60 份问卷，回收有效问卷40 份，回收率为66.7%。共收集样本16 个，针对每个样本建立5 级语意差分量表，并对16 个样本按照便利性、舒适性和安全性的顺序进行重新编号，下表列出其中一个样本的语意差分量表，如表4 所示。

表4 语意差分量表（样本1 为例）

3.2.2 因子分析

由于本次调查针对的用户群体比较特殊，故参与调研的人群中包含视力正常人，其中包括设计领域的专业人士和视障者的家人朋友，因调查过程比较困难，故问卷回收率是66.7%。对40份问卷调查的数据进行统计分析得到了16 份样品的每一对感性词汇的得分的平均值，如表5 所示。

表5 感性词汇得分平均值

将感性词汇的平均值导入SPSS 数据分析软件。通过对数据的降维化处理，从公因子方差表6 中可以看出，公因子方差的累积贡献率越接近 0.9，则表明提取的公因子越能反映出原始变量的主要信息。主成分分析表7 中的数据分析可知，用户对于视障者产品受到的主成分影响有2 个，其中主成分1（66.110%）的影响是主成分2（16.762%）的四倍左右。从成分矩阵表 8 中，可以看出和主成分1 关系最紧密的前两个感性词汇是“简洁的”和“实用的”，主成分2 关系最紧密的前两个感性词汇是“规整的”和“简洁的”[6]。通过对视障者产品感性词汇的因子分析可以得到影响视障者产品设计的主要感性词汇有简洁的、实用的、和规整的特性。

表6 公因子方差表

表7 主成分分析表

表8 成分矩阵表

4 基于感性工学的视障者色彩识别辅助产品设计实践

根据上述内容，帮助视障者用户识别颜色的产品需要具备简洁的、实用的、规整的这3 种特点，将目标用户需要的视觉信号转换为可触摸的触觉信号。根据以上三种特点逐个分析：简洁性代表产品的造型和交互方式简单，用户通过单一的步骤即可获知目标颜色；实用性代表产品能实际帮助到视障者，无多余功能；规整本意是有规律与整齐，代表产品造型合乎规范、合乎标准且为日常使用产品，力求降低用户的学习成本。

根据视障者更愿意使用触摸的方式了解信息，故而将所需要的视觉信号转换为触觉信号是关键点。产品载体选择手表，其一是较好的便利性，其二是较广的用户接纳性，其三是手表的表盘有足够的面积以供视障者用户识别使用。通过使用通感联觉的方式将视觉色彩转化为触觉信息，通过联想产生感觉转移生成通感意象以此获取表达主体，以此达到色彩识别的目的。根据用户调查研究，选出被大多数人接受的各颜色中具有高辨识度的事物具象化，便可将此种元素定为对应颜色的识别工具。将每种颜色的象征元素再次发放问卷，选出最能代表每种颜色的联觉形状，最终确定红色为火焰、橙色为橘子、黄色为香蕉、绿色为树叶、蓝色为水滴、紫色为葡萄、黑色为叉号、白色为雪花，并在每种颜色图案的下面设置对应的盲文。后天性视障者便可通过触摸不同颜色对应的形状这种方式唤醒自己的视觉记忆，将触觉信号转换为视觉信号。

手表有黑红配色与全黑配色，表盘主要由3 部分构成，上端为高清摄像头，用于对颜色的扫描识别；下端为重置键，用于识别完一种颜色后重置表盘便于下次使用；中间面积由橡胶棒组成的圆形表盘，用于摄像头捕捉到颜色后在此部分进行对应的图案显示，图案由橡胶棒的凹凸变化显示，便于视障者用户触摸识别颜色，同时具有颜色不同震动幅度不同的设计。腕带部分采用的是硅胶，手环是硅胶材质与弹性钢片经过硅胶硫化机高温挤压而成。日常的使用方式是手环伸长往手上一甩，就会发出“啪”一声，就牢牢地扣在手腕上，所以被人们简称为硅胶手腕带，简便的穿戴方式便于视障者用户的日常使用，如图3 所示。产品使用步骤分为4 步：（1）按压开关开启；（2）将摄像头对准目标进行扫描；（3）用户触摸生成的表盘图案；（4）由图案联想到对应颜色。产品细节及使用方法如图4 所示。

图3 产品展示图

图4 产品细节与使用方法图

5 结语

如今市场上关于视障者识色的产品种类较少，视障者的服务需求也越来越被人们重视，该类产品具有较强的发掘潜力。文章以感性工学为理论基础对视障者色彩识别辅助产品的感性意象进行探究，建立了感性需求与设计要素之间的联系，从视障者的识色需求出发，针对目前市场上产品的不足，以触觉作为交互基础为产品设计师提供了解决视障者识色问题的设计思路，也是对市场上此类产品的缺失进行设计探索。