通用设计视角下低视力群体室内环境色彩和明度配置实验探究

赵 伟，张尔科，安昱臻，宋佳音

(天津大学 建筑学院，天津 300072)

引言

全世界有超过2.85亿人被诊断患有视力障碍(WHO，2011)，中国是世界上视觉损伤患者数量最多的国家[1]，由老年人和残疾人组成的视障群体长期被忽视。2010年WHO公布中国视障人群中低视力人数为 6 726 万人，占总人口的5.02%[2]。

人一生的多数时间都在室内空间环境中，低视力群体更是因生理、心理、行为及外界因素难以真正地融入社会公共空间，更难以进行正常的行为活动。低视力人群同盲人的生理特点与行为需求有很大不同，因为他们获得信息最自然、最有效和首选的方式依旧是视觉[3]。虽然低视力的研究是一个医学问题，但通过科学的室内设计提升低视力人群的空间活动能力是个设计问题。

1 低视力与环境设计

1.1 低视力与室内设计

1950年，埃莉诺·费伊(Eleanor Faye)和杰拉尔德·方达(Gerald Fonda)提出低视力的概念[4]。20世纪下半叶，低视力成为视觉科学的一个热门课题。20世纪90年代，“通用设计”理念影响到建筑设计领域，将“视觉无障碍”定义为使用视觉高效、安全地穿越环境，感知环境中关键特征的空间布局，并跟踪环境中的位置和方向[5]。美国ADA(Americans with Disabilities Act)指南(1990)与《老年及低视力人群的照明和视觉环境》(ANSI /IES RP-28-07)率先关注视觉损失如何影响人们对环境的感知。2010年美国建筑科学研究所(National Institute of Building Sciences，NIBS)成立低视力设计研究专家组，并提出了关于“低视力与环境设计”的议题，艾琳·尚伯雷克(Eric M. Schambureck)等[6]使用情景类型学的方式来解释环境空间中的低视力问题。

同时期在设计实践当中，设计师也开始根据低视力人群的视觉特点，探索了针对低视力人群的设计作品。泰国Home Pro与BBDO Bangkok合作开发面向低视力群体的室内环境优化方案，根据W3C组织国际视觉增强方法，使用7∶1的色彩对比度，使低视力人群更安全高效地使用室内空间。

我国自20世纪80年代起逐渐开始相关研究，于1989年颁布了《方便残疾人使用的城市道路和建筑设计规范》(JGJ 50—88)，从无障碍的角度对城市公共空间的细部设计进行规定，并发行了有关无障碍设施的通用图集(88J12)。但在针对低视力群体的研究和设计上，目前的环境设计中缺乏系统完善的考量。

步入21世纪，低视力研究主要侧重于视觉在日常活动中的作用，而较少研究低视力的临床表现和视觉特征。基于低视力人群的生理特征，探索室内空间视觉要素与低视力人群认知的关联性，是营造通用性室内环境的重要途径。当前的室内环境设计在保证空间易读性上缺乏充足的研究成果。本文以提高空间易读性为目的，以人在环境中的感官对比为切入点，以明度对比为重点进行研究。

1.2 低视力与对比

低视力人群通常对空间及他们在空间之中的关系缺乏掌握，对空间中物体的大小、形状或物体间的关系难以获取[7]。低视力人群严重依赖触觉对比、亮度对比和明度对比三种类型的对比来识别物体与空间。

1.2.1 触觉对比

低视力人群通过皮肤获取环境信息、感知空间变化。例如对盲文、盲道的使用就是依赖触觉对比。但对于在生命后期出现视力下降的群体来说，他们获取信息最自然的方式依旧是通过视觉。

1.2.2 亮度对比

低视力人群可以借助多种类型的照明技术提高生活质量。亮度对比的设计可以提供适宜的光环境，帮助低视力人群更清晰地感知物体。正确的光源位置有助于人在室内空间的行为活动。

1.2.3 明度对比

明度对比是色彩配置的重要方面，合理的色彩配置能够提高低视力人群的空间访问性，既往研究表明，对于正常视力群体，高色彩对比度与高明度对比度的阅读速度一样快。明度对比与空间识别有很强的关系。当物体与其周围环境相比，明度对比越大时，越易于人们看到物体，特别是对于低视力人群。环境空间的明度对比也需与空间色彩的纯度、色相进行配合，否则会对低视力人群的空间信息获取造成困扰。

为低视力人群提供明度对比良好的空间环境，有助于低视力人群识别物体并保证其生活的独立。现有研究多集中在触觉对比和亮度对比上，对明度对比的定量研究并不多，基于明度对比的色彩组合的研究较少。因此本研究从色彩配置及明度对比入手，探索增强低视力人群活动独立性的手段。

2 实验设计

借助循证设计的方法，制定了面向低视力群体的室内环境提升设计研究流程(图1)。

该研究以低视力群体与室内设计为例，通过文献研究、既往研究，发现明度对比在空间设计中的重要影响。首先从空间需求出发，分析了逻辑框架，通过实地考察、深度访谈、线上实验、线下问询，得到了关于配色和明度对比的信息。据此设计了包括空间明度、色度和色彩配置三个实验。分析实验数据、整理实验结论可生成一系列配色方案，将配色方案在低视力人群、正常视力人群、眼科医生中进行满意度调查。

实验研究探究针对低视力群体的空间环境配色设计策略，为帮助低视力群体更简单高效地认知和使用室内空间提供有价值的参考。

2.1 观察者要素

实验现场首先对受试人群进行视力测量，并记录分组。正常视力组：最佳矫正视力为(1.5≥v≥0.8)的视力状况。低视力组：最佳矫正视力为(0.3>v≥0.05)的视力状况。

2.2 室内环境空间要素

从室内光照、材质、颜色三个要素入手，对触觉对比、亮度对比、明度对比进行研究，其中研究重点为颜色要素对应的明度对比，并扩展到色彩配置，设计了空间明度、色度、色彩配置三组实验。

2.3 实验要素梳理

2.3.1 光照

光照包括自然光照和人工光照，是构成光环境的要素。人眼在过强或过弱的光照条件下都无法正常获得环境空间的信息并对其进行判断。实验控制亮度对比在适宜区间内。

2.3.2 材料

材料是空间中物体质感的载体。人在空间中主要凭借触觉对物体的材料信息进行感知和判断。不同材料的搭配以及材料的不同形态为使用者呈现出触觉对比。

2.3.3 颜色

颜色包含明度、色相、饱和度三个要素，色相和饱和度统称为色度。人眼通过它们对色彩进行感知判断。不同颜色配置形成的视觉效果不同，具体表现在整体色调、色彩情感传达以及清晰度感知等方面。

2.4 实验模块

实验环境光照较少，阻隔自然采光、关闭室内灯光，配合深色低反光材料的室内材质，保证设备屏幕为唯一光源，且屏幕光照强度适宜并保持不变。

2.4.1 空间明度对比

空间环境控制对比强度为：14%、21%、33%、60%和76%[8]。按照空间配色环境主色的不同，配置到空间中组成十张图片，如图2所示，进行清晰度和偏好度评价。本实验旨在探索人们对于空间环境对比度合理数值的选择，探索空间设计中的首选明度对比值，并调查不同明度搭配之间的差异。

2.4.2 空间色度组合

参考使用美国《ADA ALTERNATIVE》和日本《CUD推奨配色セットガイドブック》推荐色彩，按照不同色度，在满足明度对比清晰的条件下，搭配出58种图片，如图3所示，进行空间色度偏好实验，在同空间色度配色图片中选择偏好的图片，为之后空间设计提供良好配色建议。

图3 空间色度组合实验图谱Fig.3 Experimental graph of spatial chromaticity combination

2.4.3 空间色彩配置

空间色彩配置根据色彩面积比例大小依次可分为主色调、辅助色和点缀色，主色调占空间中绝大多数面积，在空间色彩上起主导作用。根据调研实验得出的受试人群色彩偏好，经由设计师配色设计，进行空间色彩配置实验。选取四个配色(黄色、绿色、蓝色、红色)作为主色调，配置到卫生间、室内、卧室、室内交通空间中组成四张空间配色图片，如图4所示，首先进行清晰度、偏好的评价，之后对客厅、走廊、卧室、厨房、卫生间、活动室、健身房、餐厅、医疗室等空间进行空间应用的偏好选择。本实验旨在探索人们对于颜色搭配的偏好程度并从心理偏好出发探索空间色彩的合理配置。

图4 空间色彩配置实验图谱Fig.4 Experimental atlas of spatial color configuration

3 实验结果分析

本次实验共有139人参与，收集有效实验数据105组，其中正常视力群体(对照群体)30组，低视力群体75组。空间明度对比实验和空间色彩配置使用Likert五点法收集受试群体的评判数据。

3.1 空间明度对比实验

3.1.1 清晰度

将两种受试人群对清晰度的评分(图5)由高到低排序，在空间明度对比选择中，两种受试群体都认为W76%(白底且明度对比值76%，下同)的空间搭配图片清晰度最佳；整体数据显示受试群体在空间清晰度选择中，明度条件相同情况下认为白底信息传达清晰度优于黑底；同时明度搭配比值同清晰度评分呈现明显的正向关系。

图5 空间明度对比实验-清晰度Fig.5 Spatial lightness contrastexperiment-definition

不同之处在于空间是否清晰的判断上，低视觉人群的满意度普遍比正常视觉人群的满意度低，低视力群体对于明度差异更为敏感。由图5的变化趋势可知，随着明度的降低，清晰度评价相应降低，且低视力群体的降幅大于正常群体的降幅。

3.1.2 偏好度

将两种受试人群对偏好度的评分(图6)由高到低排序，整体数据显示，相同空间对比条件下所有群体都对白色底色更偏好，说明所有人群更偏好整体明亮的空间。空间整体明度的高低是偏好度评判的重要因素。随着空间对比条件的下降，人们的偏好度也随之下降。偏好度数据排序显示，低视力群体对空间明度对比的要求高于正常视力群体。

图6 空间明度对比实验-偏好度Fig.6 Spatial lightness contrast experiment-preference

3.2 空间色度实验

3.2.1 空间色度偏好

如图7所示，正常群体和低视力群体对色度偏好变化基本一致，两者偏好度最高的为白色空间；低视力人群对白色、中绿和中黄的偏好较高，正常群体对白色、中黄的偏好较高；低视力人群对空间色度组合不同偏好的选择差异大于正常群体。

图7 空间色度组合实验-偏好度Fig.7 Spatial chromaticity combination experiment-preference

3.2.2 空间色彩组合偏好选项

正常视力/低视力群体两者的色彩色度选项偏好重合选项共10项(图8)。重合选项显示不同视觉状态群体对于色彩色度组合的偏好基本一致。图像背景为低明度时，两者更偏好白色空间构件的空间图片；图像背景为高明度时，两者更偏好蓝色空间构件的空间图片。

图8 空间色度组合偏好选项Fig.8 Spatial color combination preferences

3.3 空间色彩配置实验

3.3.1 清晰度与偏好度

如图9所示，清晰度的评分低视力群体均低于正常视力群体；受试人群对绿色调的清晰度评价最低。如图10所示，低视力人群对偏好度的评分均低于正常视力人群的评分；两种受试群体均对蓝色调最为偏好、对绿色调最不偏好。平均来看，清晰度分值均高于偏好度分值。

图10 空间色彩配置实验-空间色彩Fig.10 Space color configuration experiment-space color

3.3.2 功能空间色彩偏好

如图10所示，两种受试群体对不同功能空间有不同的色彩偏好，色彩与空间功能有一定的对应关系。公共空间的偏好选择更加均衡，整体评分高于居家空间。

家庭空间和公共空间中使用的颜色调偏好存在差异，家庭空间中使用最多的颜色调是蓝色调和黄色调，公共空间中使用最多的则为蓝色调和红色调。蓝色调在家庭空间和公共空间中的使用非常普遍，尤其是在卫生间和活动室等区域中的使用量比较高。

4 实验结论

4.1 明度对比

空间明度对比实验数据结果表明，明度对比与物体识别之间存在着正相关关系，当明度对比提高时，物体的识别性也会相应提高，反之亦然。这些发现验证了既往的研究，低视力群体需要高明度对比以便于他们剩余视力的使用。尽管高明度对比(60%、76%)的识别性更高，但中明度36%对比也已经满足其使用需求，这意味着未来满足低视力群体室内环境空间明度需求的设计中有更多的可能。相同空间对比条件下所有群体都对白底色更满意，较高的对比度和白色背景通常可以提供更好的视觉体验，因为它可以帮助低视力群体更清晰地区分不同的空间视觉元素。

4.2 空间色度组合

空间色度组合实验数据结果表明，色彩搭配的偏好在不同视力人群中差别较小，低视力人群内部的偏好差别较大。所有群体都更偏好白色空间组合，图像背景为高明度时，所有群体对蓝色空间组合更为偏好，低视力群体对中绿色度组合更为偏好。

4.3 空间色彩配置

空间色彩配置实验数据结果表明，在室内空间色彩配置的四种色调中，绿色调是最不易识别且不被偏好的色调。蓝色调被多数受试人群偏好，其清晰度在两视力人群中评价差别最大，该色调的空间设计需要注意更多满足低视力群体的需求。清晰度的提升对偏好度的提升有正向作用，视力状况的下降使人们对空间色彩的偏好度下降，这个现象在红色调空间最为明显，在蓝色调空间最不明显。

比起居家空间，人们对公共空间中的色彩更加包容；交通空间(走廊)与活动空间(活动室)色彩配置组合的可能性更多，也更容易被人们接受。有明显偏好的空间类型有卧室(红色)、卫生间(蓝色)、健身房(黄色)、医疗室(蓝色、绿色)，色彩搭配及空间色调倾向在很大程度上能体现场所性格。

在实验的进行中，我们也观察到由于视力状况、年龄阶段、性格差异等要素的不同，空间色彩偏好的选择差异较大，在设计中应兼顾多方需求。

5 实验讨论

本文以既往研究、文献研究为基础，结合实地考察、线上线下实验，对低视力群体的室内环境提升设计进行研究。研究成果可为室内环境设计提供参考结论。本研究有如下发现：

(1)低视力人群的空间需求。低视力人群对空间明度和色彩的清晰度要求更高，因此在室内空间信息的获取过程中更多依赖明度对比和色彩。在传达空间信息的过程中要考虑除图像、字符、标识等信息要素外，室内空间在整体明度和色彩配置的设计上也需达到超过正常视力人群需求的标准。低视力人群对空间性格在明度和色彩上的体现也更为敏感。

(2)需求与偏好的关系。信息清晰度是空间信息传达上的首要条件，清晰度是满意度判断的基础要素，低视力群体相较正常群体在实验选择上对清晰度需求更高。当清晰度满足时，低视力群体的个性偏好差异也更加明显，空间整体效果足够清晰能更好地体现空间明度和色彩组合信息。

(3)空间功能与色彩。色彩是展现空间性格的重要因素。空间性格表现在人们对居住、公共不同功能空间的色彩包容度差异上。在居住空间中，人们更偏好没有明确色彩倾向且较明亮的空间；在公共空间中，人们对色彩配置组合的包容度更高。绿色是人们偏爱度较高的一种色度，但在室内空间的使用上却少被认同(清晰度和偏好度评价低)。

本文的研究局限主要体现在偏好度的影响因素上：1)实验设计方面，偏好度的调研结果受调研问卷的配色图片影响(配色图片对受试者选择的暗示)不能完全准确地传达受试者的独立偏好状况，而会偏向于选择配色图片中出现的色彩配置；2)偏好度的结果也受到现有标识色彩的影响。现有标识色彩多为蓝白搭配，与数据结论涉及的色彩相同。

6 结语

空间环境的合理设计可以增强低视力群体活动的独立性和灵活性，提高低视力群体的生活质量。通过对既往研究、临床低视力学以及现有规定规范的研究，并结合实证研究和实验研究发现：空间明度上，低视力人群对空间清晰度的要求更高，偏好中高对比配置状况和整体明亮的空间环境；空间色彩色度组合上，由于个体差异及视功能损失情况的多样性，色彩偏好上呈现差异变化；在空间功能与色彩配置组合上，低视力群体更倾向于主色调无颜色倾向的室内空间和有明确色彩倾向的公共空间。应当意识到，无论空间色彩如何配置组合，空间信息的明确始终是影响低视力群体空间活动的首要因素，空间设计是提升低视力群体生活质量的重要方面，通过对低视力群体的室内环境设计因素的实验探究，对低视力群体的室内空间环境设计有所裨益。