程禹諾， 鐘 廈

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院， 江蘇 徐州 221116）

0 引言

隨著VR、AR 等技術(shù)的發(fā)展， 智能眼鏡迎來(lái)了可穿戴電子設(shè)備的時(shí)代潮流， 以AR 智能眼鏡為代表的可穿戴式設(shè)備掀起了全新的電子消費(fèi)潮流[1]。 2012 年，谷歌宣布推出第一款商用AR 眼鏡——Google Glass，標(biāo)志著AR智能眼鏡正式進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)， 燃起了各行業(yè)對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的興趣。 微軟公司于2015 年正式推出的HoloLens AR 眼鏡，變革了當(dāng)時(shí)的人機(jī)交互模式，將AR 智能眼鏡行業(yè)推向了新的高度。

可穿戴智能設(shè)備的推廣，產(chǎn)品以新的形式呈現(xiàn)，產(chǎn)品的目標(biāo)用戶(hù)群體、 人機(jī)交互方式、 使用情境等也隨之改變。 在人人設(shè)計(jì)的背景下，UCD（User-Centered Design）理念對(duì)目標(biāo)用戶(hù)的研究?jī)?nèi)容不斷深化，強(qiáng)調(diào)以用戶(hù)為中心、用戶(hù)優(yōu)先的設(shè)計(jì)模式。 另外，用戶(hù)認(rèn)知信息的能力被AR技術(shù)不斷放大， 用戶(hù)需求也已不再局限于單純的功能需求，還包括了用戶(hù)感知、心理、體驗(yàn)等需求。UCD 理念中關(guān)注用戶(hù)的使用習(xí)慣、期望的人機(jī)交互方式、視覺(jué)感受[2]等方面，圍繞用戶(hù)的潛在需求和感受進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)讓產(chǎn)品來(lái)適應(yīng)用戶(hù)的目的。研究AR 智能眼鏡的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，旨在減少用戶(hù)在使用產(chǎn)品中的負(fù)面因素，并提出UCD 視角下的AR 智能眼鏡的設(shè)計(jì)策略。

1 AR 智能眼鏡設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀

作為信息時(shí)代和算力提升的產(chǎn)物，AR（Augmented Reality）技術(shù)受到的關(guān)注日益廣泛，并且已經(jīng)在各大領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，顯示出了巨大的研究和商業(yè)潛力。 隨著第一款A(yù)R 智能眼鏡的問(wèn)世，全球各大科技公司都開(kāi)始對(duì)AR 智能眼鏡及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品探索和開(kāi)發(fā)，更加人性化、 更加智能及性能更加的AR 智能眼鏡即將問(wèn)世。 AR智能眼鏡也成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)， 其技術(shù)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用則是學(xué)者研究的重心。

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中，AR 智能眼鏡的相關(guān)研究主要聚焦于人機(jī)交互方式研究——重點(diǎn)是人造現(xiàn)實(shí)界面與手勢(shì)、 語(yǔ)音等交互，而針對(duì)AR 智能眼鏡的設(shè)計(jì)要素研究目前相對(duì)較少。 沈潔研究了HoloLens 智能眼鏡交互界面布局， 提出了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)三維交互界面設(shè)計(jì)策略， 并依托實(shí)景導(dǎo)航任務(wù)，為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)三維交互界面的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)；李佩聚焦于智能眼鏡的交互設(shè)計(jì)與應(yīng)用， 分析了現(xiàn)有智能眼鏡交互方式的局限性，提出了新的智能眼鏡交互方式，豐富了智能眼鏡交互設(shè)計(jì)方法與實(shí)踐。

國(guó)外文獻(xiàn)中，AR 智能眼鏡的相關(guān)研究重點(diǎn)偏向于底層技術(shù)和應(yīng)用評(píng)估， 如針對(duì)AR 智能眼鏡在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用和眼動(dòng)追蹤技術(shù)等展開(kāi)。 Gallos Parisis 等[3]充分研究并總結(jié)了各類(lèi)可穿戴設(shè)備在醫(yī)療和教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，為AR 智能眼鏡在實(shí)際應(yīng)用可行性提供了科學(xué)依據(jù)；Lavoye Virginie[4]針對(duì)AR 技術(shù)在零售業(yè)中的應(yīng)用研究，通過(guò)AR 智能眼鏡的應(yīng)用提升了消費(fèi)者的用戶(hù)體驗(yàn)以及個(gè)性化需求，對(duì)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)普及化具有積極的作用。

2 UCD 視角下AR 智能眼鏡的設(shè)計(jì)定位

設(shè)計(jì)定位的主要作用集中于設(shè)計(jì)初期階段， 即根據(jù)目標(biāo)用戶(hù)的個(gè)性化需求、市場(chǎng)差異化以及產(chǎn)品CMF、交互方式等，綜合確定明確的設(shè)計(jì)方向，是設(shè)計(jì)過(guò)程的關(guān)鍵要素和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)略階段。 UCD 設(shè)計(jì)理念的核心就是人的因素，只有明確了產(chǎn)品面對(duì)的目標(biāo)用戶(hù)，才能使設(shè)計(jì)更加符合目標(biāo)用戶(hù)的需求，從而達(dá)到更好的體驗(yàn)。如為青年人設(shè)計(jì)的沉浸式游戲AR 眼鏡、專(zhuān)為外科醫(yī)生設(shè)計(jì)的AR眼鏡、為警察設(shè)計(jì)的軍用AR 頭顯設(shè)備等。

AR 智能眼鏡所搭載的具體功能、應(yīng)用場(chǎng)景、性能指標(biāo)、使用方式等具體產(chǎn)品案，也是需要在設(shè)計(jì)定位階段進(jìn)行詳細(xì)闡述和說(shuō)明，從而更好地服務(wù)于目標(biāo)用戶(hù)[5]。 通過(guò)在產(chǎn)品定位階段制定出詳細(xì)的設(shè)計(jì)流程和任務(wù)， 指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐，將設(shè)計(jì)活動(dòng)進(jìn)一步深入和細(xì)化。

作為眼鏡行業(yè)的分支，AR 智能眼鏡的一切功能都是基于鏡片這個(gè)載體進(jìn)行展開(kāi)。 目前而言，AR 眼鏡鏡片的三維成像技術(shù)和光學(xué)技術(shù)層面的研究和發(fā)展， 已經(jīng)足夠滿(mǎn)足現(xiàn)有的基本需求。 以Google Glass 為代表的單目式AR 智能眼鏡，由于其可視面積小、低分辨率等技術(shù)限制，只能完成的信息交流等簡(jiǎn)單的任務(wù)。 而HoloLens 作為雙目式AR 智能眼鏡的代表， 在光學(xué)顯示和續(xù)航能力上有了很大的提升，解決了目前單目式AR 智能眼鏡的痛點(diǎn)，而且畫(huà)面清晰、精準(zhǔn)，為應(yīng)用場(chǎng)景提供了更多的可能性。如在搶險(xiǎn)救災(zāi)場(chǎng)景下， 雙目式AR 智能眼鏡能提供高清晰度、寬視野的畫(huà)面，更有利于救援人員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。 通過(guò)這兩類(lèi)智能眼鏡的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)， 雙目式AR 智能眼鏡更能滿(mǎn)足更大用戶(hù)群體的需求，雙目式設(shè)計(jì)成為AR 智能眼鏡主要形態(tài)必然是未來(lái)的趨勢(shì)所在。

而在AR 智能眼鏡的具體設(shè)計(jì)中， 眼鏡的色彩、造型、 材料的設(shè)計(jì)風(fēng)格要與目標(biāo)用戶(hù)的審美認(rèn)知水平保持一致，從而激發(fā)用戶(hù)的心理好感，讓用戶(hù)產(chǎn)生情感共鳴。AR 智能眼鏡具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，其在不同的領(lǐng)域中所展示出的設(shè)計(jì)風(fēng)格、產(chǎn)品功能都各有差別。如應(yīng)用于軍工行業(yè)的AR 智能眼鏡，產(chǎn)品風(fēng)格硬朗冷峻，外形采用機(jī)械感設(shè)計(jì)，全機(jī)深黑色金屬感，厚重的機(jī)身展現(xiàn)著一種科技、嚴(yán)肅、力量的感受；而應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)的AR 智能眼鏡，純白色機(jī)身和極簡(jiǎn)的結(jié)構(gòu)營(yíng)造出一種安全、智能、可靠的產(chǎn)品形象，讓患者產(chǎn)生信賴(lài)和平靜的心理感受，見(jiàn)圖1。

圖1 不同應(yīng)用領(lǐng)域中的AR 智能眼鏡

3 UCD 視角下AR 智能眼鏡的設(shè)計(jì)策略

在UCD 理念下的AR 智能眼鏡產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略可分在3 個(gè)方面：一是功能設(shè)計(jì)策略；二是人機(jī)交互方式設(shè)計(jì)策略；三是審美設(shè)計(jì)策略。在不同的設(shè)計(jì)階段下根據(jù)目標(biāo)用戶(hù)的需求，得到不同的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，也會(huì)產(chǎn)生不同的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3.1 AR 智能眼鏡的功能設(shè)計(jì)原則

AR 智能眼鏡產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要符合功能性原則和使用安全性原則。 在UCD 理念下堅(jiān)持產(chǎn)品功能性原則，保證能夠高效完成任務(wù)，強(qiáng)調(diào)用戶(hù)在設(shè)計(jì)中的重要作用。在滿(mǎn)足產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)上，是否合適的交互方式、是否易用和是否安全決定了用戶(hù)體驗(yàn)上限， 也決定了產(chǎn)品在更新迭代后繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

AR 智能眼鏡的功能性，主要分為幾個(gè)方面，穿戴方式、信息內(nèi)容顯示、功能布局及操作方式。 就應(yīng)用領(lǐng)域而言，AR 智能眼鏡可分為消費(fèi)端和行業(yè)端。盡管目前來(lái)說(shuō)，AR 眼鏡真正到消費(fèi)端還需要很久的時(shí)間，但是已存在于消費(fèi)端的AR 智能眼鏡， 其設(shè)計(jì)的重心放在了便攜性和外觀設(shè)計(jì)上。 例如杭州某科技公司發(fā)布的消費(fèi)者版AR智能眼鏡Vieewer，其設(shè)計(jì)初衷是基本達(dá)成跟普通眼鏡的一致性，包括外觀、佩戴感覺(jué)、使用性都跟普通眼鏡無(wú)差異。該眼鏡在功能設(shè)計(jì)上，出發(fā)點(diǎn)就是解決消費(fèi)者在特定場(chǎng)景的痛點(diǎn)。 比如國(guó)外旅游時(shí)遇到語(yǔ)言障礙，AR 智能眼鏡能將對(duì)方的話(huà)直接翻譯為中文。而對(duì)于行業(yè)端來(lái)說(shuō)，由于各行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的復(fù)雜性，產(chǎn)品是否安全可靠，是除功能之外的另一重要因素。 行業(yè)端對(duì)于產(chǎn)品更需要其性能強(qiáng)大、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、工作穩(wěn)定、不影響用戶(hù)其他操作。以醫(yī)療行業(yè)為例，美國(guó)Surgical Theater 公司推出的“手術(shù)導(dǎo)航高級(jí)平臺(tái)（SNAP）”，利用AR 技術(shù)，將病人的大腦內(nèi)部虛擬化， 清晰地呈現(xiàn)在佩戴了AR 智能眼鏡的外科醫(yī)生眼前，讓醫(yī)生在復(fù)雜的手術(shù)之前通過(guò)研究虛擬成像，做好完備的手術(shù)方案。

圖2 商業(yè)端與行業(yè)端的AR 智能眼鏡

3.2 AR 智能眼鏡的人機(jī)交互設(shè)計(jì)原則

AR 智能眼鏡人機(jī)交互設(shè)計(jì)需要符合可用性原則和行為邏輯原則。 AR 智能眼鏡的人機(jī)交互包括了手勢(shì)、語(yǔ)音、眼動(dòng)追蹤等多感官交互方式。 在UCD 理念中，用戶(hù)體驗(yàn)是交互設(shè)計(jì)的核心要素。 與一般的界面設(shè)計(jì)注重視覺(jué)呈現(xiàn)不同的是，AR 智能眼鏡的信息界面設(shè)計(jì)需要在虛擬和真實(shí)環(huán)境交叉的情況下，強(qiáng)調(diào)信息的簡(jiǎn)潔性和明確性，以此來(lái)達(dá)到減輕目標(biāo)用戶(hù)的疲勞感和壓迫感， 增強(qiáng)信息感知能力的目的。

在AR 智能眼鏡的人機(jī)交互設(shè)計(jì)上， 設(shè)計(jì)的最主要目標(biāo)是方便好用、即時(shí)反饋。信息界面上的反饋提醒是關(guān)鍵，同時(shí)還需要結(jié)合多感官方式，如聲音、震動(dòng)等來(lái)反饋。在手勢(shì)交互上， 對(duì)于用戶(hù)的手勢(shì)動(dòng)作也需要給予及時(shí)的反饋， 通過(guò)有效的反饋機(jī)制來(lái)保證用戶(hù)的交互行為都能得到回應(yīng)，提升用戶(hù)體驗(yàn)滿(mǎn)意度[6]。AR 智能眼鏡的形態(tài)下使用手勢(shì)進(jìn)行交互是一種符合用戶(hù)自然和習(xí)慣的交互模式，在進(jìn)行人機(jī)交互設(shè)計(jì)上，界面或者手勢(shì)交互操作必須要符合人的行為邏輯，減少錯(cuò)誤率。 另外，手勢(shì)動(dòng)作也要符合用戶(hù)的心理預(yù)期，降低學(xué)習(xí)成本。在手勢(shì)交互這一類(lèi)的設(shè)計(jì)中， 結(jié)合人機(jī)交互的特點(diǎn)， 提煉出通用的肢體語(yǔ)言，幫助用戶(hù)快速了解產(chǎn)品交互方式。而在特定環(huán)境下用戶(hù)若無(wú)法使用手勢(shì)交互，如購(gòu)物時(shí)雙手提著購(gòu)物袋，則還有一種非手操作的交互方式——眼動(dòng)交互。 在該類(lèi)AR智能眼鏡里，有個(gè)類(lèi)似于光標(biāo)的gaze 點(diǎn)，即是模擬用戶(hù)的視野焦點(diǎn)。 在對(duì)象被gaze 激活， 且用戶(hù)選擇注視該對(duì)象達(dá)到特定時(shí)間時(shí)， 交互被確認(rèn)， 界面自動(dòng)相應(yīng)此交互對(duì)象，并執(zhí)行后續(xù)操作。

3.3 AR 智能眼鏡的審美設(shè)計(jì)原則

除了產(chǎn)品功能和人機(jī)交互設(shè)計(jì)以外，AR 智能眼鏡作為頭部可穿戴產(chǎn)品，還需要具備一定的美感和裝飾性，其設(shè)計(jì)需要符合用戶(hù)吸引力原則和產(chǎn)品準(zhǔn)確定位原則[7]。在UCD 理念下，AR 智能眼鏡產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略主要關(guān)注點(diǎn)在以下兩個(gè)方面：打造產(chǎn)品形象和定制化設(shè)計(jì)。

打造產(chǎn)品形象，就是從美學(xué)的角度來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，并充分考慮目標(biāo)用戶(hù)佩戴AR 智能眼鏡時(shí)帶來(lái)的心理感受。AR 智能眼鏡產(chǎn)品設(shè)計(jì)中， 審美需求是設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)所在，在明確定位的目標(biāo)用戶(hù)基礎(chǔ)上，分析其性別差異審美、職業(yè)特性審美等，使用不同的顏色、材料和造型的進(jìn)行搭配應(yīng)用于設(shè)計(jì)之中， 使目標(biāo)群體的AR 智能眼鏡產(chǎn)品在眾多智能眼鏡產(chǎn)品中具有獨(dú)特的辨識(shí)度。 通過(guò)前期對(duì)目標(biāo)用戶(hù)的設(shè)計(jì)定位，從而確定產(chǎn)品的獨(dú)特情感風(fēng)格。

定制化設(shè)計(jì)最重要的就是要設(shè)計(jì)出與目標(biāo)用戶(hù)心理預(yù)期相匹配的產(chǎn)品。在不違反產(chǎn)品功能的前提下，UCD 理念下強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品審美要與目標(biāo)用戶(hù)的教育水平、 社會(huì)背景和文化氛圍相融合。 AR 智能眼鏡大多采用塑料材質(zhì)，以其質(zhì)量輕、 化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、 良好的延展性和強(qiáng)度高等特點(diǎn)，被工業(yè)制造領(lǐng)域廣泛運(yùn)用，設(shè)計(jì)師應(yīng)利用好材料的特質(zhì)，選擇合適的加工工藝，設(shè)計(jì)出與目標(biāo)用戶(hù)和應(yīng)用場(chǎng)景需求相匹配的造型，從而實(shí)現(xiàn)定制化設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從UCD 理念出發(fā)， 以AR 智能眼鏡產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵要素為基礎(chǔ)， 研究了AR 智能眼鏡面對(duì)不同目標(biāo)用戶(hù)的設(shè)計(jì)定位，總結(jié)出了AR 智能眼鏡產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略、功能設(shè)計(jì)原則、人機(jī)交互設(shè)計(jì)原則和審美設(shè)計(jì)原則，共同構(gòu)成UCD 視角下AR 智能眼鏡設(shè)計(jì)策略模型， 為AR 智能眼鏡產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供一些理論指導(dǎo)和支撐。