實(shí)體交互設(shè)計(jì)框架在智能燈具的應(yīng)用

摘要：

隨著信息社會(huì)的快速發(fā)展，實(shí)體交互與傳統(tǒng)的家居產(chǎn)業(yè)進(jìn)行深度融合。本文通過實(shí)體交互前沿研究成果分析及案例，闡述了實(shí)體交互的三大類型及四個(gè)特征，梳理了系統(tǒng)性實(shí)體交互設(shè)計(jì)框架的特點(diǎn)，并對這種實(shí)體交互設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，在這基礎(chǔ)上與家居領(lǐng)域集合，設(shè)計(jì)出了新型智能花燈，并對設(shè)計(jì)框架的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探索和擴(kuò)展。

關(guān)鍵詞：

實(shí)體交互設(shè)計(jì)框架智能家居智能燈具

中圖分類號(hào)：TB47

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2015） 04-0020-03

實(shí)體交互的定義和特征

實(shí)體交互TI（ Tangile Interaction）是1997年Brygg Ullmer和Hiroshilshii首次提出的。他們從傳統(tǒng)的認(rèn)知模式和直接的使用方式得到啟發(fā)，有意將真實(shí)物理世界應(yīng)用到人機(jī)交互HCI（Human Computer Interaction）領(lǐng)域中。在后來的研究中，實(shí)體交互TI（Tangile Interaction）被認(rèn)為是實(shí)體界面交互TUI（Tangile User Interface），而T J（Tangile Interaction）的定義則更加廣泛。在2006年，霍內(nèi)克爾和阿諾（Hornecker和Buur）從不同學(xué)科角度提出實(shí)體交互的三種類型：a）.從計(jì)算機(jī)科學(xué)和人機(jī)交互的角度，而產(chǎn)生的以數(shù)據(jù)為中心的視角，如烏爾默和石井（Ullmer and lshii）等人提出的有形用戶界面。如MIT media lab的動(dòng)態(tài)家具設(shè)計(jì)作品TRANSFORM（圖1）從工業(yè)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度，而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為中心的視角。如清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)下的單身人士媒體交互設(shè)備（圖2）從藝術(shù)和建筑的角度，而產(chǎn)生的空間為中心的視角。比如世界上第一個(gè)以“互動(dòng)藝術(shù)”（lnteractive Art）為主題的新媒體藝術(shù)博物館——德國ZKM博物館（圖3）。

關(guān)于實(shí)體交互的特征，總結(jié)下來有以下四個(gè)特征：1.有形/物質(zhì)性；2.身體所體現(xiàn)的相互作用；3.數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)形式；4.嵌入在物理空間，并擴(kuò)展物理空間。實(shí)體交互開拓了更大的設(shè)計(jì)空間，可以從不同的角度，將不同類型的人都聚到一起，整合來自不同學(xué)科的方法，包含人機(jī)交互、計(jì)算機(jī)科學(xué)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和互動(dòng)藝術(shù)等領(lǐng)域。

實(shí)體交互設(shè)計(jì)的框架

對于“框架”的意義，最有用的定義和描述是2006年羅杰斯和穆勒提出的。抽象的框架是思維的工具，一個(gè)框架的功能是集中人們的觀點(diǎn)，提供給人們不同的概念，使人們的思維系統(tǒng)化，并允許深思和反思。一般情況下，框架可以包括準(zhǔn)則、模型和分類的概念結(jié)構(gòu)。

2006年，霍內(nèi)克爾和阿諾（Hornecker和Buur）提出在物理空間和社會(huì)互動(dòng)上的框架（表1），框架側(cè)重于物理空間和社會(huì)互動(dòng)的融合，有助于理解實(shí)體交互的用戶體驗(yàn)，提供相關(guān)概念和觀點(diǎn)，考慮有形互動(dòng)的社會(huì)性。設(shè)計(jì)框架有四個(gè)主題，這四個(gè)主題之間不是相互排斥而是相互關(guān)聯(lián)的，是提供不同角度的實(shí)體交互。每一組的主題概念通過定義來闡述。主題如下：1.實(shí)體操縱性。在實(shí)體交互中通常指身體操縱的具有鮮明觸覺屬性的物體對象，具體操作是物理對象與身體之間的互動(dòng)。這些對象被加上允許用戶控制的計(jì)算資源。2.空間互動(dòng)性。事實(shí)上是指嵌入在真實(shí)空間的實(shí)體交互，通過空間的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生互動(dòng)。3.體現(xiàn)便利性。突出物理對象和空間的相互影響和指導(dǎo)新興群體行為的方式。4.表現(xiàn)性。聚焦于通過采用實(shí)體交互的系統(tǒng)性、表現(xiàn)性和易讀性的物質(zhì)和數(shù)字表示方式。交互設(shè)計(jì)的用戶體驗(yàn)研究是實(shí)體交互設(shè)計(jì)的先導(dǎo)，本文從提升用戶體驗(yàn)的角度通過應(yīng)用框架設(shè)計(jì)的理念來設(shè)計(jì)基于實(shí)體交互的智能燈具。

實(shí)體交互案例和創(chuàng)新點(diǎn)

根據(jù)以上論述的實(shí)體交互方法和框架設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出家居產(chǎn)品智能花燈ECO-LAMP（圖4），它在遵循以上理念的同時(shí)，還進(jìn)行了探索和拓展，針對設(shè)計(jì)框架的便利性進(jìn)行了拓展和完善，將便利性拓展到了與人交互的自然性和與周圍環(huán)境的和諧性。

首先，智能花燈ECO-LAMP具有實(shí)體操縱性TM （tang.blemanipulation）。智能花燈ECO-LAMP與人身體之間有互動(dòng)性，花燈被加上允許用戶控制計(jì)算的計(jì)算系統(tǒng)，依靠人類的潛意識(shí)動(dòng)作即可完成交互行為。智能花燈可通過直接操作進(jìn)行交互，包括多種動(dòng)作和感知方式。若用戶直接觸摸智能花燈，是有形的觸摸，花燈會(huì)感受到用戶對它的撫摸和溫暖，會(huì)彎曲燈頸更靠近人一點(diǎn)，燈光顏色也會(huì)從理性冷酷的熒光藍(lán)變成炙熱激情的大紅色，以表達(dá)自己對于人類喜愛之情的歡快反應(yīng)。（圖5）當(dāng)智能花燈ECO-LAMP接收到用戶的感知方式指令（如語音、姿勢、呼吸、震動(dòng)等）后，在真實(shí)空間中以實(shí)體移動(dòng)或扭曲或變色來反饋。（圖6、圖7、圖8）當(dāng)用戶走近智能花燈ECO-LAMP時(shí)，花燈會(huì)自動(dòng)扭曲燈頸移向用戶并變色，表示歡迎主人的回歸。在花燈可感應(yīng)的范圍之中，當(dāng)人離它越近時(shí)，它彎曲得越厲害，顏色會(huì)逐漸變成最暖的橘色；當(dāng)人在感應(yīng)范圍邊緣時(shí)，它會(huì)稍微彎曲，顏色變成中性色綠色；當(dāng)人超出其感應(yīng)范圍時(shí)，無任何變化。當(dāng)人離開后，它會(huì)漸漸自動(dòng)恢復(fù)原樣。值得一提的是，燈頸材料運(yùn)用醫(yī)用硅膠和納米碳顆粒的混合物，一般是用來作為仿人類皮膚的傳感壓阻材料，配以機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以360°旋轉(zhuǎn)和彎曲。當(dāng)用戶對智能花燈大聲吶喊時(shí)，花燈害怕被問責(zé)而彎曲花頸遠(yuǎn)離主人。在它可感應(yīng)的范圍之中，離人越近，感知聲音越大，花燈彎曲越厲害，顏色會(huì)逐漸變成最暖的橘色；當(dāng)聲音分貝在花燈可感應(yīng)范圍的邊緣時(shí)，花燈會(huì)稍微彎曲，顏色變成綠色；當(dāng)聲音不在可感應(yīng)范圍中，無變化。圖8表示，當(dāng)人在花燈附近跳躍發(fā)出振動(dòng)時(shí)，花燈不彎曲，顏色直接變成熱情的橘色，讓人感到亢奮。這些互動(dòng)都屬于輕質(zhì)互動(dòng)，都是簡單的、直接的映射反饋。輕質(zhì)互動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)“對話”樣式的交互作用，交互產(chǎn)品給予持續(xù)的反饋，允許用戶繼續(xù)以小的動(dòng)作步驟，表達(dá)和快速測試他們的想法。

其次，智能花燈ECO-LAMP具有空間性Sl（spatial interaction）。人類不能逃避空間，人類住、行動(dòng)和互相遇見都在現(xiàn)實(shí)空間中，空間是人類的棲息地。作為空間性的人，自我的身體是感知的中央?yún)⒖键c(diǎn)。運(yùn)動(dòng)和知覺是緊緊相連的，解釋空間的特性是相對自我的身體，如定位對象。空間關(guān)系因此有心理的意義，并影響知覺的設(shè)置。因此真實(shí)的空間總是在一個(gè)有歷史意義和氛圍的地方發(fā)生。智能花燈ECO-LAMP在現(xiàn)實(shí)空間中占用空間，而用戶需要與之交互時(shí)，智能花燈在真實(shí)空間可移動(dòng)或扭曲，用戶會(huì)感受到花燈的真實(shí)反饋和交流。

最后，智能花燈ECO-LAMP在便利性EF（embodied facilitation）主要體現(xiàn)在“無處不在的照明效果”，用戶走到哪兒，智能花燈ECO-LAMP就會(huì)自動(dòng)移動(dòng)到哪兒。但是，這種表現(xiàn)便利性，并不能夠認(rèn)為是自然的，舒適的，便利性著重強(qiáng)調(diào)的是實(shí)體交互的產(chǎn)品要具有操控和交互上的方便，但是我們知道家居產(chǎn)品不同于一般的電子產(chǎn)品，它存在于家庭當(dāng)中，構(gòu)成了家庭當(dāng)中不可或缺的一環(huán)，構(gòu)成了一種溫馨的氛圍感和舒適感，因此在設(shè)計(jì)家居產(chǎn)品的時(shí)候要著重考慮到智能家居產(chǎn)品在交互上的自然性和舒適性，以及可以讓小孩或老人也有能力去操作的可能性，因此只是強(qiáng)調(diào)便利性在智能家居產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上是不夠的。這款設(shè)計(jì)作品就充分考慮到了交互上的自然舒適，簡單可控，因?yàn)樗抢萌说纳眢w及感知等簡單直接的方式交互溝通，符合人的潛意識(shí)溝通方式。

在智能化運(yùn)動(dòng)的過程，也存在具體化的約束。約束的具體化是指設(shè)置或配置的空間和對象的物理系統(tǒng)。約束具體化（如大小、形式或?qū)ο笪恢茫┛梢源_定行動(dòng)軌跡，提供隱式建議，減少一些活動(dòng)，限制他人。比如智能花燈高度120cm符合人類平均身高觸碰，其次人坐在沙發(fā)上需要的照明高度?；魞?nèi)部設(shè)置多個(gè)接觸點(diǎn)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)有聲音傳感器、紅外傳感器、震動(dòng)傳感器等過個(gè)傳感器和，實(shí)現(xiàn)多個(gè)并行的輸入輸出端口（圖9）。

設(shè)計(jì)外顯性實(shí)踐過程中，主要考慮兩點(diǎn)內(nèi)容；1.獨(dú)立狀態(tài)下，智能花燈ECO-LAMP的狀態(tài)和形態(tài)；2.與用戶互動(dòng)時(shí)的狀態(tài)、形態(tài)和方式，比如人走過、觸摸、離遠(yuǎn)、離近、黑夜、白天等等情況。在具體細(xì)節(jié)上，比如非觸摸時(shí)燈光色彩會(huì)隨燈頸扭曲而逐漸變色，既是燈具情感表達(dá)的方式，也是對人類交互的可視化信息反饋（圖10）。感知耦合的重點(diǎn)在與耦合上，耦合是指物品和周圍的人、事、物等環(huán)境中的一切要素進(jìn)行交流和溝通，并發(fā)生一定的、自然的聯(lián)系。比如夜晚，燈光自動(dòng)調(diào)節(jié)到微量的光照，不影響用戶睡眠的情況下，方便用戶夜間行走和查看（圖11）。

總結(jié)

實(shí)體交互正處在從人機(jī)交互單通道的虛實(shí)分離關(guān)系向多通道的虛實(shí)結(jié)合關(guān)系轉(zhuǎn)變的趨勢。本文對實(shí)體交互的框架設(shè)計(jì)理論進(jìn)行了研究，通過對實(shí)體操作性、空間互動(dòng)性、體現(xiàn)便利性和表現(xiàn)性四個(gè)方面進(jìn)行了闡述和說明，并將實(shí)現(xiàn)便利性的原則進(jìn)行拓展到了與人交互的自然性和與周圍環(huán)境的和諧性。之后將這一方法應(yīng)用到了家居產(chǎn)品——ECO-LAMP智能燈具的設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過以上四個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對未來工業(yè)社會(huì)4.0背景下的燈具進(jìn)行了設(shè)計(jì)嘗試和探索，為智能家居的發(fā)展和流行趨勢進(jìn)行了進(jìn)行了有益嘗試。