徐旻培，李嘉樹

（南京藝術(shù)學(xué)院，南京 210013）

據(jù)第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查顯示，我國殘疾人口總數(shù)約為8 500 萬人。其中，聽覺障礙人群高達(dá)2 780 萬，約占?xì)埣踩丝倲?shù)的32%，位居殘疾人總數(shù)的首位[1]。然而，大多數(shù)聽障人士仍然由于出行不便、交流不暢等問題難以融入社會(huì)。面向如此龐大的視障群體，對于聽障輔助設(shè)備的創(chuàng)新亟須得到推進(jìn)。在如今助聽設(shè)備同質(zhì)化的背景下，基于數(shù)字建構(gòu)的交互聽障輔助系統(tǒng)憑借增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)手段，幫助視障人群以多感官的擴(kuò)展來彌補(bǔ)聽覺缺陷，為助聽設(shè)備的發(fā)展提供了新的思路。

本文基于對數(shù)字建構(gòu)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體論述，根據(jù)聽障患者的具體需求，提出了數(shù)字建構(gòu)下AR 現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)在聽障患者中的應(yīng)用預(yù)想，在探討了聽障輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可能性后，總結(jié)出數(shù)字建構(gòu)下AR 聽障輔助交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與技術(shù)路徑，最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)踐，以期滿足聽障人群的實(shí)際生活需求。

1 數(shù)字建構(gòu)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)概述

1.1 數(shù)字建構(gòu)

“數(shù)字建構(gòu)”最早指的是在建筑生產(chǎn)過程中使用物質(zhì)或非物質(zhì)的數(shù)字技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)及建造。其中，非物質(zhì)數(shù)字技術(shù)包括創(chuàng)造性地使用腳本、編程和參數(shù)化模型軟件，而物質(zhì)數(shù)字技術(shù)包括創(chuàng)造性地使用數(shù)字建造技術(shù)，例如數(shù)控切削、3D 打印和激光切割等[2]。隨著相關(guān)研究的深入與數(shù)字技術(shù)的不斷創(chuàng)新，如今數(shù)字建構(gòu)的語義已拓展至整個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其特征與優(yōu)勢也開始呈現(xiàn)于不同類別的設(shè)計(jì)實(shí)踐之中。

徐衛(wèi)國[3]對數(shù)字建構(gòu)進(jìn)行了較為全面的定義，其認(rèn)為數(shù)字建構(gòu)是以生成形體的內(nèi)部邏輯系統(tǒng)作為構(gòu)造的基礎(chǔ)邏輯，并依靠軟件技術(shù)與數(shù)控設(shè)備進(jìn)行建構(gòu)與加工的設(shè)計(jì)方法[4]。根據(jù)這一定義，數(shù)字建構(gòu)得以被引入更為微觀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域之中。相較于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，數(shù)字建構(gòu)在數(shù)據(jù)計(jì)算、擬態(tài)呈現(xiàn)、后期加工等方面都呈現(xiàn)出更為便利且精準(zhǔn)的優(yōu)勢。在具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，這些優(yōu)勢被直觀地展現(xiàn)于軟件技術(shù)與數(shù)控設(shè)備結(jié)合的工作流中，使設(shè)計(jì)師得以憑借先進(jìn)的結(jié)構(gòu)模型與計(jì)算手段來解決復(fù)雜的實(shí)際問題。例如RHINO+GRASSHOPPER 的參數(shù)化建模系統(tǒng)便是通過簡單的數(shù)值和電池組來對模型進(jìn)行調(diào)控的，通過利用計(jì)算機(jī)高效計(jì)算的特點(diǎn)來完成對精確模型的設(shè)計(jì)生成，見圖1。而MAYA 和ZBRUSH 這類建模系統(tǒng)則是結(jié)合數(shù)位板與壓感筆等外部設(shè)備，在面與面的橋接下以更偏向于手工調(diào)控的工作流程來實(shí)現(xiàn)視覺化藝術(shù)創(chuàng)作的，見圖2。由此可見，數(shù)字建構(gòu)已憑借其高效性、準(zhǔn)確性、創(chuàng)造性等特征突破了傳統(tǒng)的束縛，在釋放設(shè)計(jì)自由度的同時(shí)推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)品的創(chuàng)新。

圖1 RHINO+GH 生成的參數(shù)化拓?fù)淠Ｐ虵ig.1 Parametric topology model generated by RHINO+GH

圖2 MAYA+ZBRUSH 生成的精細(xì)化模型Fig.2 Refined model generated by MAYA+ZBRUSH

1.2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

1965 年，計(jì)算機(jī)專家伊凡·蘇澤蘭首先提出了“終極顯示”的概念，在蘇澤蘭的設(shè)想中，未來將存在一種顯示器能使觀眾無法分辨其呈現(xiàn)的內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)世界的差別。這一創(chuàng)造性的設(shè)想也成為了之后增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的核心概念：將多感官構(gòu)成的沉浸式交互的虛擬世界融合至現(xiàn)實(shí)場景中。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下，人們可以通過多感官感知的方式，將現(xiàn)實(shí)世界中難以體驗(yàn)到的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺以及味覺等具體信息融入超越現(xiàn)實(shí)的感受體驗(yàn)之中[5]。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)憑借其特有的交互性，結(jié)合了數(shù)字建構(gòu)語境下的物質(zhì)與非物質(zhì)數(shù)字技術(shù)，在擴(kuò)展了用戶感知范圍的同時(shí)拓寬了交互設(shè)計(jì)與數(shù)字建構(gòu)的語義，為后續(xù)理論與實(shí)踐的創(chuàng)新提供了全新的思路，見圖3。隨著相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)也已廣泛應(yīng)用于軍事、教育、娛樂、醫(yī)療乃至設(shè)計(jì)行業(yè)。

圖3 AR 技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用Fig.3 Application of AR technology on mobile devices

2 AR 輔助交互系統(tǒng)在聽障患者中的應(yīng)用預(yù)想

2.1 聽障患者對輔助產(chǎn)品的需求分析

鑒于聽力感官的功能缺失所導(dǎo)致的種種問題，面向聽障患者的輔助產(chǎn)品更需圍繞患者自身的實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，對于聽障患者的普適性需求分析可以基于馬斯洛需求層次理論（見圖4），結(jié)合聽障患者與輔助用具的交互特點(diǎn)，分為安全與生理需求以及社交與心理需求。

圖4 馬斯洛需求層次理論Fig.4 Maslow's hierarchy of needs

2.1.1 安全與生理需求

安全與生理需求指的是人身安全、生活穩(wěn)定的需要，以及免遭痛苦、威脅或疾病等。對聽障患者來說，其個(gè)人的安全需求在聽覺信息的長時(shí)間缺失中很難得到保障。因此，輔助交互產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要首先考慮到對用戶的交互性引導(dǎo)，在以安全性為首的前提下合理規(guī)劃用戶的交互行為，從而保障用戶的出行安全。

2.1.2 社交與心理需求

社交與心理需求指的是一個(gè)人與其他人建立感情的聯(lián)系或關(guān)系的需要，以及對審美、認(rèn)知等精神層面的需求?；谳^差的溝通效率與社交體驗(yàn)，聽障患者常會(huì)產(chǎn)生孤獨(dú)感、自卑感以及缺乏安全感等負(fù)面情緒，從而導(dǎo)致不同程度上的心理問題。與此同時(shí)，由于助聽設(shè)備的特殊性，長時(shí)間的強(qiáng)制佩戴往往會(huì)令患者對助聽設(shè)備產(chǎn)生抵觸心理，甚至影響生活，造成不同程度的自我認(rèn)知能力的不足。而通過設(shè)計(jì)優(yōu)良的產(chǎn)品融入弱勢群體的生活來提供幫助，能使他們感受到尊重和關(guān)懷而不會(huì)產(chǎn)生排斥被他人同情的心理障礙[6]。由此可見，針對輔助交互產(chǎn)品的設(shè)計(jì)同樣需要以聽障患者心理保護(hù)與審美情感的提升為前提，在充分滿足聽障患者對設(shè)計(jì)個(gè)性化的需求的同時(shí)滿足聽障患者的社交與精神需求，為后續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)踐的發(fā)展提供可參考的框架。

2.2 聽障患者對AR 輔助交互系統(tǒng)的應(yīng)用場景構(gòu)想

“場景”一般指戲劇、電影等藝術(shù)作品中的場面，在生活中泛指特定的情景[7]。如今這一詞匯越來越多地與設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)，指的是設(shè)計(jì)過程中真實(shí)的以人為中心的體驗(yàn)細(xì)節(jié)[8]。在不同場景下，用戶對于產(chǎn)品的功能以及交互模式的預(yù)期也會(huì)有所不同[9]。特別是對殘障人群來說，相關(guān)輔助設(shè)備的用戶場景體驗(yàn)更應(yīng)該受到重視。因此，針對AR 交互輔助系統(tǒng)的應(yīng)用場景構(gòu)想應(yīng)直接把聽障患者的行為作為設(shè)計(jì)對象，在具體的場景中預(yù)測用戶目標(biāo)，從而為用戶提供更為完善且流暢的使用體驗(yàn)。具體來說，用戶對于產(chǎn)品的應(yīng)用場景構(gòu)想可被分為客觀場景與目標(biāo)場景。

2.2.1 客觀場景

客觀場景指的是客觀存在于現(xiàn)實(shí)生活中的場景。聽障患者在出行、交流等過程中所處的真實(shí)環(huán)境或是其遇到的突發(fā)狀況都被納入對客觀場景的構(gòu)想中[10]。在聽障患者日常出行的客觀場景下，患者便往往會(huì)由于感官能力缺失而發(fā)生各種類似于交通事故、迷路、溝通不暢的狀況。因此，只有在事先經(jīng)過了對此類客觀場景的構(gòu)想，設(shè)計(jì)師才得以在日常生活中提取聽障患者的安全以及社交需求，從而解決患者的實(shí)際問題。由此可見，設(shè)計(jì)師需要在客觀場景的構(gòu)想中找到用戶痛點(diǎn)，并在隨后的設(shè)計(jì)實(shí)踐中提出相應(yīng)的解決路徑。

2.2.2 目標(biāo)場景

目標(biāo)場景是建立在客觀場景之上，設(shè)計(jì)師所期望達(dá)成的能解決用戶客觀場景中相關(guān)問題與需求的用戶場景[11]。對聽障患者來說，其目標(biāo)場景是相對明確的，即無障礙地進(jìn)行各類活動(dòng)。因此，在對聽障患者目標(biāo)場景的構(gòu)想中，設(shè)計(jì)師需要考慮到用戶的環(huán)境體驗(yàn)、行為體驗(yàn)和情緒體驗(yàn)，在感知用戶使用產(chǎn)品過程中的行為、模式以及心理活動(dòng)的同時(shí)，對客觀場景進(jìn)行分析研究，借此構(gòu)建能夠滿足用戶需求的目標(biāo)場景。

3 AR 現(xiàn)實(shí)交互聽障輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略

3.1 AR 聽障輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

基于聽障患者對輔助系統(tǒng)的需求分析與應(yīng)用場景構(gòu)想，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互聽障輔助系統(tǒng)應(yīng)在設(shè)計(jì)中遵循信息無障礙、感官代償、情感化原則，從而進(jìn)一步推動(dòng)助聽設(shè)備在現(xiàn)有基礎(chǔ)上的創(chuàng)新發(fā)展。

3.1.1 信息無障礙原則

信息無障礙是指通過信息化手段彌補(bǔ)身體機(jī)能、所處環(huán)境等存在的差異，使任何人都能平等、方便、安全地獲取并使用信息[12]。由于殘疾人生理方面的缺陷，其在生活中遇到障礙的可能性較常人更高。因此，對于聽障輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要以信息無障礙原則為基礎(chǔ)，在數(shù)字技術(shù)的幫助下從信息可理解性與信息有效性兩個(gè)角度入手，確保聽障患者能夠在無障礙的前提下獲取相關(guān)信息。在信息可理解性層面，用戶對于信息的無障礙獲取可以被理解為相關(guān)交互智能產(chǎn)品應(yīng)符合用戶的認(rèn)知方式與使用習(xí)慣。進(jìn)一步來說，有關(guān)產(chǎn)品需要以完善的信息架構(gòu)為前提，在充分考慮到產(chǎn)品容錯(cuò)率的同時(shí)提高用戶對信息獲取的效率。在信息有效性層面，信息無障礙下的設(shè)計(jì)實(shí)踐可利用多通道的交互模式，為特殊群體難以獲取的視覺或聽覺等信息尋找等效替代通道，完善產(chǎn)品交互邏輯，提升信息反饋實(shí)時(shí)性，使特殊群體的無障礙需求得到滿足。

信息無障礙的概念自20 世紀(jì)60 年代開始便已在發(fā)達(dá)國家受到關(guān)注。1961 年，美國制定了第一個(gè)《無障礙標(biāo)準(zhǔn)》。1974 年，聯(lián)合國組織正式提出了信息無障礙的設(shè)計(jì)主張，進(jìn)一步完善了無障礙的理念[13]。近年來，在我國經(jīng)濟(jì)與文化水平迅速發(fā)展的形勢下，對特殊群體權(quán)益的保障已成為重要的社會(huì)議題。2021年，在中國殘聯(lián)等13 部門印發(fā)的《無障礙環(huán)境建設(shè)“十四五”實(shí)施方案》中，“大力發(fā)展信息無障礙建設(shè)”被著重提出，借力技術(shù)跨越障礙成為研究重點(diǎn)[14]。在針對聽障患者的設(shè)計(jì)實(shí)踐之中，騰訊天籟實(shí)驗(yàn)室推出了一個(gè)集測聽、輔聽、遠(yuǎn)程看護(hù)于一體的應(yīng)用程序，用戶可以根據(jù)自身情況得到不同的輔聽增益。微軟的Microsoft Translator、Kinect 則對聽障人士在語言翻譯、手語溝通方面的需求進(jìn)行了深入研究，以軟硬件結(jié)合的方法體現(xiàn)了產(chǎn)品的信息無障礙化原則。

3.1.2 感官代償原則

感官代償最早出現(xiàn)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，是指人在某個(gè)感覺器官遭受損害甚至缺失時(shí)，人就會(huì)被動(dòng)調(diào)控其他器官的感覺能力，以適應(yīng)生理機(jī)制的變化、保障生存[15]。對聽障人士來說，聽覺功能的缺失會(huì)在一定程度上使其他感官能力得到增強(qiáng)，此時(shí)，感官代償?shù)脑瓌t便可以被運(yùn)用于相關(guān)輔助設(shè)備中。

研究數(shù)據(jù)表明，83%的外部信息都是由視覺感官接收的。因此，作為人類獲取信息的最主要途徑，視覺代償可以作為聽障患者最主要的代償方式。例如Google Glass 與Microsoft Hololens 等可佩戴設(shè)備都在設(shè)計(jì)中引入了感官代償?shù)脑O(shè)計(jì)原則，通過傳感器、微型攝像頭、抬頭顯示器等數(shù)字設(shè)備為用戶在視覺層面上提供了平常難以感知到的信息，增強(qiáng)了視覺感官系統(tǒng)的感知能力，并在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與感官代償?shù)倪^程中補(bǔ)償了聽障患者在感官上的缺失，見圖5。

圖5 微軟Hololens 混合現(xiàn)實(shí)可佩戴設(shè)備Fig.5 Microsoft Hololens MR wearable device

3.1.3 情感化原則

認(rèn)知心理學(xué)家唐納德·A·諾曼將情感化設(shè)計(jì)分成三個(gè)層次：本能層次、行為層次和反思層次，分別對應(yīng)產(chǎn)品中的造型、效用以及意義[16]。其中，諾曼對于反思層設(shè)計(jì)的闡述尤為關(guān)鍵，他強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要在滿足用戶使用需求的同時(shí)，還能帶來情感上的共鳴和精神上的愉悅。而由于聽障患者生理上的局限，相關(guān)輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)便更應(yīng)注重患者的情感需求，外觀呆板、功能單一的輔助設(shè)備往往會(huì)令患者產(chǎn)生抵觸心理，從而影響到其生理乃至心理狀態(tài)。因此，市面上已有產(chǎn)品將情感化原則代入具體設(shè)計(jì)之中，例如日本博報(bào)堂開發(fā)的一種新型聽力輔助產(chǎn)品“Orchestra Jacket”便創(chuàng)造性地將助聽設(shè)備以科技外套的造型進(jìn)行呈現(xiàn)，通過將聲音轉(zhuǎn)換成振動(dòng)的方式，使聽障患者在樂觀積極的情緒中感受到聲音的存在，見圖6。

圖6 “Orchestra Jacket”聽力輔助夾克Fig.6 "Orchestra Jacket" hearing aid jacket

3.2 AR 聽障輔助系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

當(dāng)下，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)正以一種全新的姿態(tài)進(jìn)入設(shè)計(jì)領(lǐng)域，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開始朝著產(chǎn)品化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。在AR 聽障輔助系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，移動(dòng)計(jì)算、跟蹤注冊與體感交互技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用。

3.2.1 移動(dòng)計(jì)算

從定義上來看，移動(dòng)計(jì)算的范疇覆蓋了可移動(dòng)設(shè)備各類型數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、分享、顯示等全鏈條過程，其中的數(shù)據(jù)可能來源于人機(jī)交互，也可能來自于設(shè)備感知。在應(yīng)用層面，移動(dòng)計(jì)算憑借其移動(dòng)性高、續(xù)航能力強(qiáng)、高性能的特點(diǎn)主要呈現(xiàn)于智能手機(jī)這類數(shù)字設(shè)備之中。但隨著5G、AI 技術(shù)的普及和人機(jī)交互形式的革新，移動(dòng)計(jì)算的形態(tài)已從手機(jī)、電腦延伸至可佩戴的外界設(shè)備之中。對可佩戴增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來說，通信技術(shù)與算法的拓展與遷移催生了更加多元化的移動(dòng)平臺(tái)，例如高通發(fā)布的驍龍XR2 移動(dòng)數(shù)字平臺(tái)便憑借其強(qiáng)大的移動(dòng)計(jì)算能力，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)搭載至可穿戴設(shè)備中，有助于提升聽障患者獲取信息的時(shí)效性、準(zhǔn)確性，為傳播信息媒介的升維提供了可能。

3.2.2 跟蹤注冊

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的最終目的是實(shí)現(xiàn)虛擬物體和顯示物體的完美融合，要達(dá)到這一目標(biāo)，除了需要依靠移動(dòng)計(jì)算技術(shù)之外，還必須獲取虛擬物體在實(shí)際環(huán)境中的確切位置。而根據(jù)用戶視場與視點(diǎn)的跟蹤，將虛擬物體顯示至真實(shí)環(huán)境中的精確位置的技術(shù)就是跟蹤注冊[17]。在AR 輔助系統(tǒng)的使用過程中，用戶常常通過頭部、眼珠的轉(zhuǎn)動(dòng)來獲取外部的信息，因此，對外界物體的精確定位和實(shí)時(shí)跟蹤便顯得尤為重要。目前，基于傳感器的移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開發(fā)系統(tǒng)已逐漸成熟，主要包括了基于磁場、光學(xué)、聲學(xué)以及慣性的四類主要技術(shù)。其中，光學(xué)式跟蹤設(shè)備憑借其信號接收速度快、刷新率高等特點(diǎn)，更多地被應(yīng)用于聽障輔助這類具有較高實(shí)時(shí)性要求的AR 系統(tǒng)中。如今，在移動(dòng)計(jì)算能力的大幅提升下，跟蹤注冊技術(shù)突破了以往實(shí)時(shí)性不佳的局限，在大范圍高精度的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下聽障患者與外部世界進(jìn)行良好的交互已成為可能。

3.2.3 體感交互

體感交互是基于體感設(shè)備來實(shí)現(xiàn)信息采集、傳遞和處理的數(shù)字技術(shù)，其在機(jī)器學(xué)習(xí)算法的幫助下，對人體動(dòng)作、眼動(dòng)、語音、表情等數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤與采集，從而預(yù)測用戶的行為和意圖，使用戶能夠憑借肢體動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的交互。對交互技術(shù)在聽障輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用來說，體感交互所特有的信息多維性與交互自然性優(yōu)勢無疑更符合聽障群體的行為習(xí)慣以及交互需求。以體感技術(shù)的信息多維性為例，體感交互憑借光學(xué)感測、慣性感測、骨骼感測、肌電感測等先進(jìn)的交互技術(shù)，通過人的五感來獲取多維信息，在感官代償?shù)脑瓌t下滿足了特殊群體進(jìn)行信息交互的需求[18]。然而，由于成本高昂、技術(shù)復(fù)雜、行為預(yù)測難度大等問題，體感交互技術(shù)目前還是主要運(yùn)用于如微軟Kinect、Leap motion 這類將正常人作為目標(biāo)群體的體感交互設(shè)備中。鑒于當(dāng)下助聽設(shè)備市場停滯不前的現(xiàn)狀，面向聽障患者的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究更應(yīng)從技術(shù)出發(fā)，在數(shù)字建構(gòu)背景下進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，力求實(shí)現(xiàn)AR 聽障輔助系統(tǒng)的市場化、普及化。

3.3 數(shù)字建構(gòu)對AR 聽障輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)幫助

在數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展下，助聽設(shè)備的種類已從盒式轉(zhuǎn)向入耳耳機(jī)式與眼鏡式等，其技術(shù)核心也從降噪、語音增強(qiáng)轉(zhuǎn)向增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)方向。相較于傳統(tǒng)的耳機(jī)式助聽設(shè)備，類似于眼鏡的輔助產(chǎn)品無疑在外觀的普及性以及用戶的接受性上都呈現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。但與普通眼鏡相比，搭載了揚(yáng)聲器、攝像頭、光學(xué)組件等部件的AR 聽障輔助眼鏡重量較重，體積也更大，考慮到聽障患者往往是全天候佩戴并使用助聽設(shè)備，如何保證設(shè)備的精密度以及用戶佩戴時(shí)的舒適度成為設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。在這一背景下，數(shù)字建構(gòu)的介入為解決該問題提供了可能。

首先，數(shù)字建構(gòu)的非物質(zhì)數(shù)字技術(shù)可用于對產(chǎn)品造型及細(xì)部尺寸的把控上。設(shè)計(jì)師利用非物質(zhì)數(shù)字技術(shù)，通過犀牛、ALIAS 等3D 建模軟件在計(jì)算機(jī)中對產(chǎn)品造型進(jìn)行呈現(xiàn)，在經(jīng)過對用戶頭面尺寸數(shù)據(jù)的定性與定量分析后，進(jìn)一步使用有關(guān)插件對不同規(guī)格的產(chǎn)品尺寸與外觀進(jìn)行優(yōu)化與迭代，在減少了時(shí)間與材料成本的同時(shí)便于設(shè)計(jì)師對方案進(jìn)行修改。其次，數(shù)字建構(gòu)的物質(zhì)數(shù)字技術(shù)可以用于產(chǎn)品的生產(chǎn)制作環(huán)節(jié)?；谟脩魧χ牣a(chǎn)品尺寸、造型的多樣性需求，數(shù)字建構(gòu)下的物質(zhì)數(shù)字技術(shù)以3D 打印的方式針對不同的使用者個(gè)性化定制更適合的尺寸與材料，不僅為使用者提供了更舒適的佩戴體驗(yàn)，而且也為AR交互輔助系統(tǒng)提供了良好的運(yùn)行環(huán)境，在提高產(chǎn)品美觀度的同時(shí)避免了大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)所帶來的尺寸誤差。

由此可見，針對AR 聽障輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅需要遵循信息無障礙、感官代償、情感化原則，以滿足用戶在不同應(yīng)用場景下的具體需求，也需要使用移動(dòng)計(jì)算、跟蹤注冊、體感交互技術(shù)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能。而在輔助設(shè)備的造型設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)師需要使用建模軟件對產(chǎn)品外觀進(jìn)行生成與優(yōu)化，并采用3D 打印這類數(shù)字化生產(chǎn)方式對產(chǎn)品進(jìn)行再加工與批量化生產(chǎn)，從而以數(shù)字建構(gòu)的設(shè)計(jì)方式提升產(chǎn)品的普適性與精確性。

4 數(shù)字建構(gòu)下AR 現(xiàn)實(shí)交互聽障輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.1 設(shè)計(jì)概況

4.1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

在理論層面，設(shè)計(jì)以聽障群體生理與心理上的特殊性為切入點(diǎn)，引入信息無障礙、感官代償、情感化原則，試圖在數(shù)字建構(gòu)的視域下提高產(chǎn)品對于聽障患者的吸引力。在技術(shù)層面，設(shè)計(jì)囊括了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)下的移動(dòng)計(jì)算、跟蹤注冊、體感交互等數(shù)字技術(shù)，期望通過數(shù)字技術(shù)的高效計(jì)算以及非線邏輯來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的外觀以及系統(tǒng)的構(gòu)建，在滿足聽障患者實(shí)際需求的同時(shí)，進(jìn)一步為相關(guān)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的精細(xì)化和集成化提供思路。

4.1.2 設(shè)計(jì)定位

根據(jù)世界衛(wèi)生組織2021 年發(fā)布的《世界聽力報(bào)告》[19]，聽障患者的聽力損失等級大致可以被分為輕度、中度、中重度、重度、極重度六類，其中，中度以上聽力損失患者在安靜環(huán)境下的聽力體驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)偏差，而極重度聽力損失患者則基本聽不到外界的聲音。由此可見，患者由于聽力損失程度的不同，其對產(chǎn)品的主要需求也會(huì)產(chǎn)生差異。因此，基于上述分類標(biāo)準(zhǔn)，以聽力閾值大于35 的中度到極重度聽力損失患者為目標(biāo)人群，并憑借可選擇的功能以及交互模式來滿足不同聽力損失等級患者的差異化需求。

4.2 設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案名為“GLASS”，見圖7。該設(shè)計(jì)使用數(shù)字建構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，首先通過數(shù)字建模、3D 打印等方式對眼鏡的外觀造型進(jìn)行構(gòu)想，其次引入助聽系統(tǒng)與AR 交互聽障輔助系統(tǒng)，在遵循了信息無障礙、感官代償、情感化設(shè)計(jì)原則的同時(shí)滿足了聽障用戶的特殊需求。

圖7 “GLASS”設(shè)計(jì)展示Fig.7 Design of "GLASS"

在外觀層面上，“GLASS”以護(hù)目鏡為靈感來源，整體由鏡片、鏡框與一側(cè)投影AR 內(nèi)容的延伸臂構(gòu)成。相較于傳統(tǒng)的眼鏡造型設(shè)計(jì)，“GLASS”自身具有多邊形的標(biāo)志性特征，以便與其他產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)，產(chǎn)品加入了小面積亮色作為點(diǎn)綴，打破了消費(fèi)者對輔助設(shè)備單一、呆板的刻板印象，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)所遵循的情感化原則。

在技術(shù)層面上，“GLASS”是一款在數(shù)字建構(gòu)下結(jié)合了AR 輔助系統(tǒng)，旨在為聽障患者提供更好體驗(yàn)的助聽器。設(shè)備引入了以光波導(dǎo)為主的光學(xué)跟蹤注冊技術(shù)，在保證助聽功能的同時(shí)有助于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的載入。具體來說，光波導(dǎo)裝置使用三種不同的透明材質(zhì)，分別作為基片、介質(zhì)膜和覆蓋層來組成一個(gè)透明的實(shí)體，通過射入光線在其中折射最終在人眼前呈現(xiàn)的方式來實(shí)現(xiàn)AR 增強(qiáng)的功能，使用戶能在直觀的體感交互中獲取所需的信息。在聲音的傳輸方面，設(shè)計(jì)采用了骨傳導(dǎo)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)助聽功能。由于聲音在骨頭內(nèi)傳導(dǎo)的損失率遠(yuǎn)低于空氣傳導(dǎo)，因此，該技術(shù)將聲波轉(zhuǎn)化為不同頻率的機(jī)械振動(dòng)，使內(nèi)耳外淋巴發(fā)生相應(yīng)波動(dòng)，從而產(chǎn)生聽覺。總的來說，設(shè)計(jì)結(jié)合了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與聽覺輔助等相關(guān)技術(shù)，在感官的轉(zhuǎn)換中提高了用戶獲取外部信息的效率，以感官代償?shù)姆绞綇浹a(bǔ)了聽障患者在生理上的缺失。

在交互層面上，“GLASS”根據(jù)用戶的聽力損失等級及其所處的客觀場景制定了不同的交互模式。首先，產(chǎn)品的多感官交互機(jī)制為聽障用戶提供了多種交互方式，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品操作的更多可能性，更加方便用戶的獨(dú)立使用。其中，視覺代償作為交互模式的核心，將用戶所需的信息投射至眼前的透明材質(zhì)之上，為用戶提供了簡單易懂的交互方式。其次，根據(jù)用戶不同的聽力損失等級，產(chǎn)品設(shè)定了個(gè)性化的交互流程。在輕度、中度、中重度的聽障患者選擇了其聽力損失等級后，系統(tǒng)會(huì)選擇以去噪、聲音增強(qiáng)的助聽功能為主，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、視覺代償功能為輔，而重度與極重度的患者則反之。最后，用戶在不同場景下對產(chǎn)品的使用方式也會(huì)隨之產(chǎn)生變化，在較為嘈雜的環(huán)境下，用戶可以自主地調(diào)整并切換系統(tǒng)功能，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備在差異化應(yīng)用場景下的高擴(kuò)展性與可用性，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)所遵循的無障礙原則。

5 結(jié)語

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是集信息集成、實(shí)時(shí)交互、跟蹤定位等多功能于一體的關(guān)鍵技術(shù)，其與助聽產(chǎn)品的結(jié)合具有極大的應(yīng)用價(jià)值。但是，由于制作成本較高、經(jīng)濟(jì)效益較低等多種原因，有關(guān)研究相對缺失。本文基于聽障患者對助聽設(shè)備的具體需求與場景體驗(yàn)，將信息無障礙、感官代償、情感化原則作為設(shè)計(jì)指導(dǎo)，在探究了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)聽障輔助系統(tǒng)深度開發(fā)可能性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了增強(qiáng)顯示交互聽障輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐，為助聽設(shè)備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了新思路。如今，數(shù)字建構(gòu)語境下的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與殘疾人輔助設(shè)備已呈現(xiàn)出不斷融合的趨勢，而隨著相關(guān)算法以及硬件設(shè)施的發(fā)展，未來針對殘疾人輔助設(shè)備的相關(guān)研究更應(yīng)結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對相應(yīng)產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新，從而提高殘疾人的生活質(zhì)量。