■賀田瀟 呂文蕾 耿曉杰 冀姚慧 He Tianxiao & Lv Wenlei & Geng Xiaojie & Ji Yaohui

(1.2.3.4.北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

圖書(shū)館閱讀環(huán)境決定著讀者的學(xué)習(xí)效率和閱讀水平，近年來(lái)，關(guān)于圖書(shū)館環(huán)境和圖書(shū)館家具的研究層出不窮，相當(dāng)一部分已開(kāi)始嘗試將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于圖書(shū)館的研究當(dāng)中，旨在提高讀者的沉浸體驗(yàn)感和閱讀效率。為了能給圖書(shū)館研究帶來(lái)更為清晰直觀的量化數(shù)據(jù)，本文引入了虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合眼動(dòng)技術(shù)，并提出了多種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方式的建議，以期進(jìn)一步拓展圖書(shū)館家具的研究前景。

1 圖書(shū)館家具研究的現(xiàn)狀和意義

1.1 圖書(shū)館家具研究的現(xiàn)狀

圖書(shū)館家具是指在圖書(shū)館中具有收藏文獻(xiàn)和提供服務(wù)的各種傳統(tǒng)及現(xiàn)代化家具，具體包括典藏家具、閱讀家具和辦公家具。與民用家具和辦公家具蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭不同，圖書(shū)館家具設(shè)計(jì)發(fā)展較為緩慢，特別是國(guó)內(nèi)，長(zhǎng)期存在設(shè)計(jì)觀念守舊，創(chuàng)新思維缺乏的問(wèn)題[1]。

1.2 圖書(shū)館家具研究的意義

圖書(shū)館，尤其是高校圖書(shū)館，作為人類精神財(cái)富的聚居區(qū)，承載著教育關(guān)懷、文化傳承、精神塑造、人文關(guān)懷等多種功能。近年來(lái),我國(guó)高校辦學(xué)規(guī)模不斷擴(kuò)大,圖書(shū)館文獻(xiàn)資料載體形態(tài)日趨多樣服務(wù)內(nèi)容也有所拓展,對(duì)圖書(shū)館家具的功能設(shè)計(jì)有了嶄新的要求[2]。本文欲通過(guò)探究圖書(shū)館家具設(shè)計(jì)因素，為讀者營(yíng)造一個(gè)適宜的閱讀環(huán)境，體現(xiàn)良好的文化傳承和人文關(guān)懷理念，促進(jìn)圖書(shū)館事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合眼動(dòng)技術(shù)的研究及應(yīng)用

2.1 眼動(dòng)技術(shù)

眼動(dòng)技術(shù)是當(dāng)代心理學(xué)研究的重要技術(shù)，大量研究表明眼動(dòng)數(shù)據(jù)與情緒有很大的相關(guān)性[3]。通過(guò)研究認(rèn)知過(guò)程中眼球的三種基本運(yùn)動(dòng)——注視、眼跳和追隨運(yùn)動(dòng)，可以得知被試的內(nèi)部情感及思維活動(dòng)情況，對(duì)研究個(gè)體的內(nèi)在認(rèn)知過(guò)程和指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)具有重要意義[4]。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)也稱虛擬環(huán)境，人造現(xiàn)實(shí)、VR等，一般包括仿真、交互、人造、沉浸、認(rèn)知、遠(yuǎn)程呈現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)通訊等[5]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如今已被應(yīng)用到了多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，在交互體驗(yàn)、工業(yè)設(shè)計(jì)、仿真訓(xùn)練等方面都取得了巨大進(jìn)展[6]。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合眼動(dòng)技術(shù)及其應(yīng)用

將眼動(dòng)跟蹤技術(shù)應(yīng)用到虛擬現(xiàn)實(shí)中，可以實(shí)現(xiàn)二者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。眼動(dòng)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

2.3.1 體驗(yàn)性應(yīng)用

眼動(dòng)技術(shù)作為虛擬環(huán)境中的探索工具，它的作用猶如Windows系統(tǒng)中的鼠標(biāo)功能一樣，用戶可以用眼球的運(yùn)動(dòng)來(lái)與VR軟件用戶界面進(jìn)行交互，用眼睛來(lái)控制界面，觸發(fā)一系列的選擇操作，極大增加了用戶的操作速度和體驗(yàn)感[7]。這種方式現(xiàn)已應(yīng)用于部分VR游戲當(dāng)中，通過(guò)VR眼鏡實(shí)現(xiàn)。

2.3.2 研究性應(yīng)用

在虛擬現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用眼動(dòng)跟蹤技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被試的眼球運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)，對(duì)被試的情感變化情況和認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行分析研究。這種應(yīng)用常見(jiàn)于研究學(xué)習(xí)影響機(jī)制、導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)及界面設(shè)計(jì)等?？赏ㄟ^(guò)頭盔式VR及其內(nèi)置眼動(dòng)追蹤模塊設(shè)備實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，如我國(guó)七鑫易維公司研發(fā)的aSeePro VR可拆卸方案，可與HTC vive頭盔相結(jié)合實(shí)現(xiàn)眼動(dòng)控制及眼動(dòng)數(shù)據(jù)的記錄，能夠輸出瞳孔半徑、注視軌跡和注視點(diǎn)熱圖等數(shù)據(jù)，凝視定位精度小于0.5°，可追蹤的視場(chǎng)角達(dá)110°以上。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合眼動(dòng)技術(shù)在圖書(shū)館家具中的應(yīng)用方法

3.1 可研究的家具設(shè)計(jì)因素

現(xiàn)有的文獻(xiàn)及研究常常從家具尺度、家具材質(zhì)、以及家具的室內(nèi)布局來(lái)分析圖書(shū)館家具對(duì)讀者的影響。

3.1.1 家具尺度

①?gòu)娜松斫嵌扔懻摷揖叱叨鹊目茖W(xué)性。圖書(shū)館書(shū)架的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)在人的肢體活動(dòng)的范圍之內(nèi)，因此需查閱資料了解人在查閱書(shū)籍時(shí)常使用的站姿、蹲姿以及雙臂活動(dòng)時(shí)的軀體尺寸。以圖書(shū)館書(shū)架高度設(shè)計(jì)為例，考慮到男女身高差異，應(yīng)選取女性P5百分位尺寸數(shù)據(jù)為依據(jù)設(shè)計(jì)高度上限，男性P95百分位尺寸數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)高度下限。

表1 材質(zhì)與布局結(jié)合的多因素實(shí)驗(yàn)分析

②從人的心理角度討論家具尺度的人性化。從設(shè)計(jì)心理學(xué)角度來(lái)看，高尺度的家具會(huì)使讀者感受到圖書(shū)館嚴(yán)肅莊重的氣質(zhì)，但可能過(guò)于沉悶。相反，低尺度的家具會(huì)顯得空間寬敞明亮，可適當(dāng)緩解讀者的疲勞情緒。因此，許多兒童閱覽室常常會(huì)設(shè)計(jì)有榻榻米、小方凳等低矮家具，一方面適應(yīng)兒童矮小的身體尺度，另一方面可以為孩子們提供寬敞的活動(dòng)空間[8]。大型的公立圖書(shū)館如國(guó)家圖書(shū)館則會(huì)選擇大的家具，如十幾人公用的長(zhǎng)型聯(lián)排座椅、大面積靠墻書(shū)架等，旨在營(yíng)造館內(nèi)嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)氣氛，規(guī)范讀者的不正當(dāng)行為。

3.1.2 家具材質(zhì)

現(xiàn)有的圖書(shū)館家具材質(zhì)主要有木質(zhì)、布藝、皮革、塑料、玻璃五種。

木質(zhì)材料常具有豐富的紋理，不管是色澤還是觸感都能賦予空間自然強(qiáng)大的生命力，令人感覺(jué)溫馨舒適[9]。布藝家具柔軟舒適、溫馨親切，能傳遞給人輕松愉悅的視覺(jué)感受。金屬可塑性強(qiáng)，使用者會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的安全感。使用金屬家具的空間大多透露出一種嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、審慎理性的態(tài)度[10]。塑料家具常具有多變的造型和靚麗的色彩，能產(chǎn)生愉悅輕松的情感表現(xiàn)，適當(dāng)使用可為整體閱讀環(huán)境帶來(lái)活力。玻璃家具干凈整齊，常給人眼前一亮的感覺(jué)。

3.1.3 家具的室內(nèi)布局

圖書(shū)館內(nèi)的家具室內(nèi)布局主要是指讀者閱讀常用的桌椅以及存儲(chǔ)圖書(shū)常用的書(shū)架之間的分布情況，主要有“藏閱分離”或“藏閱合一”兩種。

“藏閱分離”模式,即書(shū)庫(kù)和閱覽室分開(kāi)，書(shū)庫(kù)專門用于存放圖書(shū)，閱覽室僅供讀者閱覽[11]。這種模式下讀者的閱讀更為寬敞明亮，心理舒適度高。然而“藏閱分離”意味著讀者在大部分時(shí)間跟書(shū)籍是分離的，讀者的閱讀體驗(yàn)感是有所缺失的。

“藏閱合一”則指的是“借、閱、藏一體化”的圖書(shū)館布局。在這種布局中，讀者和書(shū)籍的關(guān)系更為親近。但由于書(shū)架和桌椅的高度差大，穿插擺放極有可能造成高度空間上的浪費(fèi)，同時(shí)產(chǎn)生采光不足的問(wèn)題。

3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合眼動(dòng)技術(shù)在圖書(shū)館家具研究中的實(shí)驗(yàn)設(shè)想

3.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_立

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合眼動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)被試在圖書(shū)館閱覽室環(huán)境中進(jìn)行游覽，通過(guò)輸出的眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析被試對(duì)不同的圖書(shū)館家具設(shè)計(jì)因素的偏好程度，從而為圖書(shū)館家具設(shè)計(jì)提供可量化的數(shù)據(jù)支撐。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景搭建

圖書(shū)館家具和圖書(shū)館內(nèi)部的閱讀環(huán)境密不可分，只有將其放在真實(shí)的閱讀場(chǎng)景中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)評(píng)結(jié)果才是真實(shí)有效的，但圖書(shū)館閱覽室普遍面積大，在真實(shí)世界構(gòu)建難度較高,因此需要借助VR技術(shù)構(gòu)建一個(gè)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，可使用3Dsmax、Unity3D等軟件進(jìn)行場(chǎng)景的搭建，并選用頭盔式VR設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法設(shè)想

尺度、材質(zhì)、布局都是圖書(shū)館家具設(shè)計(jì)中不容忽視的影響因素，每個(gè)影響因素又包含著多個(gè)水平，這就為我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提供了更多的可能性?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

①單因素實(shí)驗(yàn)

單因素實(shí)驗(yàn)只有一個(gè)變量變化，其他變量都固定不變，一般把變化的因素設(shè)計(jì)多個(gè)水平，通過(guò)幾組平行實(shí)驗(yàn)找到這個(gè)因素的不同水平變化對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響。例如，在研究書(shū)架高度對(duì)讀者的影響時(shí)，可以選擇高度為唯一變量，酌情選擇幾種常用且視覺(jué)差異較大的書(shū)架高度，如1500mm、2000mm、2500mm，建立三組相關(guān)場(chǎng)景進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以隨機(jī)的方式呈現(xiàn)給被試，并通過(guò)后期數(shù)據(jù)分析研究書(shū)架高度對(duì)讀者的影響。

②多因素實(shí)驗(yàn)

多因素實(shí)驗(yàn)指在實(shí)驗(yàn)中包括兩個(gè)或兩個(gè)以上因素，并且每個(gè)因素都有兩個(gè)或兩個(gè)以上的水平，各因素的各水平相互結(jié)合構(gòu)成多種組合處理的一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。多因素實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)效率高，實(shí)驗(yàn)控制較好，且可以獲得交互作用。

通過(guò)上文的分析可知，圖書(shū)館書(shū)架的高度和館內(nèi)家具分布存在著密切的聯(lián)系，可以就這兩個(gè)因素進(jìn)行多因素實(shí)驗(yàn)。例如，將圖書(shū)館書(shū)架高度分為1500、2000、2500mm三個(gè)水平，將布局分為“藏閱分離”和“藏閱合一”兩個(gè)水平，通過(guò)雙因素下各個(gè)水平的隨機(jī)結(jié)合，可以進(jìn)行3x2，即6組實(shí)驗(yàn)，分別是“1500書(shū)架，藏閱分離”、“2000書(shū)架，藏閱分離”、“2500書(shū)架，藏閱分離”、“1500書(shū)架，藏閱統(tǒng)一”、“2000書(shū)架，藏閱統(tǒng)一”、“2500書(shū)架，藏閱統(tǒng)一”，以隨機(jī)的方式呈現(xiàn)給被試進(jìn)行瀏覽，通過(guò)后期的數(shù)據(jù)處理，不僅可以得知“高度”和“布局”兩個(gè)因素分別對(duì)因變量的影響（主效應(yīng)A、B），還可分析這兩者產(chǎn)生的交互效應(yīng)對(duì)因變量的影響（交互效應(yīng)A x B），以及一個(gè)因素的各個(gè)水平在另一個(gè)因素的某個(gè)水平上的效應(yīng)（簡(jiǎn)單效應(yīng)a1b1、a1b2、a1b3、a2b1、a2b2、a2b3）[12]。多因素交叉實(shí)驗(yàn)方式見(jiàn)表1。

③單因素實(shí)驗(yàn)和多因素實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

單因素實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易操作，數(shù)據(jù)直觀，多因素實(shí)驗(yàn)效率高，數(shù)據(jù)交互性好，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中可將二者結(jié)合，完善整體實(shí)驗(yàn)思路。例如，在多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前進(jìn)行擬選用設(shè)計(jì)因素的單因素實(shí)驗(yàn)，篩選出對(duì)因變量影響較大的因素進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)，也可對(duì)各個(gè)因素下的水平劃分進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)；也可在多因素實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將單因素實(shí)驗(yàn)作為多因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)主要分為生理數(shù)據(jù)和主觀數(shù)據(jù)兩個(gè)方面。生理數(shù)據(jù)包括眼動(dòng)儀記錄的被試的眼動(dòng)狀態(tài)，包括瞳孔直徑、注視時(shí)間、注視軌跡、熱圖等數(shù)據(jù)。主觀數(shù)據(jù)包括三份問(wèn)卷，分別是實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前記錄被試情緒基點(diǎn)的PAD情緒量表、每個(gè)場(chǎng)景游覽完成后填寫(xiě)的PAD情緒量表以及完成全部實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景后填寫(xiě)的IPQ沉浸感量表。

4 結(jié)語(yǔ)

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的如火如荼的今天，通過(guò)跨領(lǐng)域的大膽嘗試，將虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合眼動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于圖書(shū)館家具的設(shè)計(jì)無(wú)疑將會(huì)對(duì)圖書(shū)館環(huán)境和工作帶來(lái)革命性的變革，使圖書(shū)館所提供的服務(wù)更加個(gè)性，從而吸引更多讀者，完成其文化傳承的重要使命。