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交互式灯具设计中的互动体验研究

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刘馨元王志胜

摘要：交互设计在现代生活中得到了越来越广泛的应用。近年来，LED照明产品正在快速实现对传统照明设备的替代，全球LED照明产品渗透率提升拉动照明产品销量保持高速增长。随着物联网、人工智能等新技术的普及，照明产品也在快速走向智能化。本文介绍了一种利用人肢体动作的变化，通过手环的方式识别控制灯光的方法，使灯具设计成为一个不仅满足于单一照明功能的设计。包括以下步骤：人在手腕处带上手环，当有舞蹈或健身动作时，手环上的加速度传感器采集加速信号并发送给单片机，从而控制灯光变化，改变其照度、发光面积以及整体形态。为喜爱跳舞或健身运动的人群增添趣味，在运动中获得快乐。

关键词：互动灯具，手环，肢体动作

一、交互设计概述

1.1情感交互设计

情感化是交互设计发展到高级阶段后的孕育出的一种设计理念，它致力于满足用户情感需求。著名认知心理学家唐纳德·诺曼认为情感是人对互动中是否满足自己的需要而产生的态度体验，并将其分为本能层、行为层和反思层（见图2-1）。所以，设计要满足情感的某一层次或所有层次，正如诺曼所说：“产品必须是吸引人的，令人快乐和有趣的，有效的和可理解的”。这种理念之下的设计甚至可能弱化产品本身的使用功能，而只关注用户体验的获得，这是传统设计理念所无法想象的。和交互设计的起源类似，“情感交互”的产生同样也和计算机科学关系密切，这一理念最早出现在上世纪末期——计算机技术突飞猛进时期，可穿戴电子设备就是在这一理念影响下开始进入研发。由此可见，情感交互理念与技术创新相辅相成。

1.2交互设计原则

被誉为可用性测试鼻祖——雅各布·尼尔森博士提出的交互十原则分别是：状态可见、环境贴切、用户可控、一致性原则、防错、人性化帮助、容错、优美简约、灵活高效、易用。这十原则为设计师解答了“用户与产品的交互是通过什么形式实现地”、“产品如何处理用户遇到的问题”、“产品如何做才可以易用、易于理解”等问题。（图2-2）

1.3交互方式分析

多个实体交互的应用往往能提高用户对一样产品的满意度。实体交互方式有以下四个特征（表2-3）：1.有形物质性;2.身体所体现的互动作用;3.数据的物理表现形式;4.嵌入在物理空间，并拓展物理空间。实体交互方式各个特征相互关联，为智能产品开拓了更大的设计空间。实体操作性，通常指物与人的身体直接接触或间接感知所产生的交互;空间互动性，事实上是指物在空间移动或扭曲等运动所产生的交互;体现便利性，突出物和空间的相互影响，可表现为无处不在的状态，正是这种便利性，往往舒适度和自然度是需要着重考虑分析的。

二、姿态检测技术

在过去的人机互动中，大多数注重提高效率，而忽略了人与产品之间的互动关系。随着科技的进步，电脑与人的互动不再局限于键盘和鼠标，以互动灯光表演系统为例，可以通过动作捕捉的方式和手势姿态的变化做输入来源，从而改变舞台灯光的变化，呈现出不同的舞台效果。

2.1视觉性姿态侦测

基于视觉的动作捕捉依照工作原理可以分为“标记”和“无标记”类型。有标记类型的视觉系统，被摄体需穿着特别设计的套装，套装上充满着反射体，反射体会安装在关节部位以利用摄影在三维空间捕捉到动作，最后计算出被摄体的三维坐标。这样的系统得到好莱坞电影公司和游戏工作室的青睐。使用这样的系统主要特点是能够捕捉到武术、杂技、舞蹈、体操等快速的动作，但是这样的系统非常昂贵，且需要拥有专业技术的人员方可操作。因此，无法在大众群体内普遍应用。例如：微软推出的Kinect，一款配有3D深度摄影机的体感感测器，可用于捕捉使用者的肢体动作与人体骨架。然而Kinect因工作范围有限极易受到环境光干扰，因此无法用于传统舞台的大型演出。

2.2非视觉性姿态侦测

近年来，键盘和鼠标等传统输入设备正在逐渐失传由于缺乏灵活性和自由度而使受欢迎的程度下降。相比传统的圆形用户界面，自然人机界面的启用藉由人们的共同行为，如手势、声音、面部表情、眼球运动等，因此自然人机界面得到了发展，开发人员制作了各式各样的由自然人机界面改善用户体验的尝试。如今自然人机界面逐渐成为当代人机互动重要的组成部分。这样的界面可以让人们选择更自然且知觉的方式进行互动，像是以声音、肢体动作、手势及惯性。在这样的自然人机界面互动则以穿戴式更占有价格上的优势。穿戴装置是应用现有的科技开发出微软轻便化的装置，使其可以穿戴在人的身上，以采取如生理资讯等相关资讯，然后经由有线或无线的通讯方式把资料传递到电脑运算再把结果反馈到个人行动装置上。

三、灯具设计中的行为互动

照明设计方式可以分为“按键式”、“拆装式”、“感应式”三个类别。这三个类别都可以触发多种交互方式的行为。本文重点研究“感应式”照明设计。

3.1手环控制灯具的技术处理

手环静止时为休眠状态，当有手势动作时，