關(guān)于聯(lián)覺效應輔助盲人色彩感受的設計研究

郭 磊 張?zhí)K杭(中國美術(shù)學院 上海設計學院，上海 210203）

在對于環(huán)境的感知過程中，顏色感受是必不可少的部分。而視障者（在本研究中狹指先天失明）對顏色感受缺失該如何去補償？本文先分析“色彩感受”，提出“輔助什么”和“怎么輔助”；再結(jié)合文獻，提出解決方案；并加以實踐總結(jié)。

一、色彩感受的本質(zhì)與視障人群調(diào)研

1.色彩感受的本質(zhì)

感知色彩是人類認知世界的重要途徑之一，而色彩給予人的感受則受多方面影響。目前國外主流學術(shù)界多數(shù)主張將色彩認知劃分為物理屬性、生理特性、語言文化三個作用源；國內(nèi)學者張積家等人表示色彩的感受來源于物理-生理、認知-智力、社會-文化；馮健親則在《色彩：理論實踐研究》中把色彩感受分為物理、生理、心理三個層面，歸納整理后不難發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外，對色彩感受的本質(zhì)都離不開三個層面——即當我們看到一個顏色時，人體依次感受到物理色彩、生理色彩、心理色彩，且其關(guān)系式如下：色彩感受=物理感受+生理感受/心理感受。物理顏色表示顏色的客觀存在，是被測物經(jīng)反射與吸收光所形成的色感呈現(xiàn)；生理感受被劃分在自然科學范疇內(nèi)，是由視覺器官形成的色彩感受機制對外界顏色所產(chǎn)生的視覺結(jié)果；心理感受則是由生理與經(jīng)驗加工后所得。視障者因缺失視覺器官無法接收到反射光信號，進而無法有后兩項色彩感受。

2.視障者的色彩感受調(diào)研

根據(jù)國家統(tǒng)計局相關(guān)記錄，我國約有視覺殘障者1 233萬人，占殘疾人總數(shù)的14.83%，按照視障程度，可分為先天失明群體、后天失明群體、尚有光感群體、法定盲人群體。為了獲知視障群體對于色彩感受輔助系統(tǒng)的相關(guān)意見，本研究積極向當?shù)貧埪?lián)機構(gòu)尋求幫助，在第三方的幫助下，對100余位不同程度的視障者分發(fā)調(diào)研問卷，問卷內(nèi)容主要包括視障者對色彩相關(guān)的需求情況、人機交互習慣、購買力與購買習慣等三個方面，并加入了對筆、手機、遙控器等交互工具的使用經(jīng)驗問題，方便后續(xù)設備的使用設計。調(diào)研過程得到了積極的配合，回收共103份有效問卷，通過大致的概率分析，根據(jù)不同的視障程度建立了四類用戶名片。并進行分析，得出下列結(jié)論：

（1）主要用戶特征：青年人為主，后天失明人群比例高于先天失明人群，弱視群體與全盲群體占比相差不大。教育程度以初、高、本平均三段劃分；

（2）需求：近六成人群接觸過色彩相關(guān)活動（考慮到青年人為主），七成群體對繪畫或音樂等形式感興趣，然而四成的用戶表示，并不會購買能輔助感受色彩的設備；

（3）交互習慣：多數(shù)人都有使用“筆”的經(jīng)驗(持懷疑態(tài)度），代替視覺感受色彩的方式主要還是以粗糙度為主——基于觸摸盲文的習慣，使用輔助儀器則主要為了分辨顏色。

在調(diào)研過程中我們了解了視障者日常感知事物主要依靠觸摸和聽聲音，即非視覺感受去代替視覺感受，那么色彩感受是否也能由非視覺感受所代替呢？帶著這個思路，我們進行了進一步研究。

二、聯(lián)覺效應對色彩感受的輔助可能

1.聯(lián)覺效應為輔助方式

經(jīng)文獻查閱，張積家指出能由概念機能彌補視覺機能缺陷，時琴琴認為受語言文化影響視障者不會毫無顏色概念，可見不同感知模式間可以相互轉(zhuǎn)換與共鳴，其被稱為“聯(lián)覺效應”。通過聯(lián)覺刺激感官共鳴，就有補償缺陷感覺的可行性，而它需要感官-意識的完整反饋機制的前提，并要求有信息錄入—調(diào)出的神經(jīng)基礎，當普通人初食辣椒時，會將辣椒的基本屬性（形狀——錐形、顏色——紅、味道——辣）儲存至記憶庫中，再看到辣椒形狀時，會本能地從記憶庫中抽調(diào)顏色——紅、味道——辣等信息，同時聯(lián)覺于味覺器官，刺激唾液腺分泌唾液，這種共鳴構(gòu)成了聯(lián)覺基本形式。

視障者缺少視覺器官等同缺少一個輸入端，但仍有觸發(fā)聯(lián)覺的條件：當視障者食用辣椒后并再次觸摸到辣椒形狀的物體時，同樣也能對味覺產(chǎn)生共鳴，其記憶庫中未有視覺帶來的顏色信息，而視障者的顏色概念還來源于經(jīng)驗、文化及教育，對顏色概念的判定能通過當前語境補充。傳統(tǒng)對視障者的印象存在著聽覺、觸覺較常人更加敏銳的經(jīng)驗，張增慧、林仲賢在聽力對比實驗后提出盲童的聽覺、觸覺辨別能力均高于正常兒童，且觸覺高于聽覺。視障者在生活中通過觸覺與聽覺來補償視覺，因長期代替而更靈敏的觸覺與聽覺，證明了其代替視覺輔助色彩感受的可行性。

2.聯(lián)覺效應對比實驗

（1）實驗目的與思路

為研究正常人的聯(lián)覺模式，從中尋找引誘視障者刺激的可能，對正常人進行聯(lián)覺實驗。

（2）實驗準備

人員需求：30名兒童（9～14歲，男女各占一半），15名美術(shù)專業(yè)人員；器材準備：一次性塑料杯若干，暖壺及配套設備，一盒冰磚，液體溫度測試儀，不同顆粒度砂紙，音頻播放器，300色馬克筆與彩色鉛筆，白紙若干。

（3）實驗過程

將30名兒童以男女等比進行分組，A組、C組人員不進行任何引導性訓練，B組人員則進行色理基礎引導（色彩的色相、明度、純度三要素，色溫、長短調(diào)性、色調(diào)等概念）。每人取一張白紙用以記錄，測驗結(jié)束后回收。

①色彩與溫度聯(lián)覺實驗。于平面上橫向放置排列7個透明塑料杯，杯內(nèi)通過開水、冰水比兌，使其溫度依次為，0，5，10，15，20，25，30（單位/攝氏度）并標記好序號（1～7號）。由實驗人員引導，三組成員孩童依次去觸摸杯身，然后在白紙上選擇馬克筆畫出觸摸溫度的色彩意象。并由輔助人員詢問被測試者不同的溫度分別能夠聯(lián)想到什么事物？什么場景？哪杯水舒適？（為后續(xù)溫度控制區(qū)間做參考）再次打亂杯子的次序，重復觸摸，猜測水杯的次序。

②聲音與色彩聯(lián)覺實驗。實驗準備了相同旋律不同調(diào)性的7個音頻，將音頻按調(diào)性由低到高順序播放，三組人員在白紙上選擇馬克筆畫出聽覺感受的色彩意象。錯序播放，令三組人員對音頻進行排序，以測試其聽覺判斷靈敏度。

③色彩與粗糙度聯(lián)覺實驗。每組分發(fā)7張顆粒程度不同的紙，分別是打印紙紙與60，240，600，2 000，5 000，7 000（單位/目）的砂紙。各組人員依次去觸摸紙張，然后在白紙上選擇馬克筆分別畫出色彩意象。

（4）實驗結(jié)果

對回收填色紙進行歸納：

表1 聯(lián)覺效應對比實驗結(jié)果

進一步分析做出以下小結(jié)：

①受訓練程度不同，對色彩的敏感度與歸納程度也不同，隨著年齡增長，聯(lián)覺效應會逐漸趨向概念化；

②色彩心理感受的差異程度存在，不同人使用的色系也存在差異(測驗中存在女性的高明度色系使用率更高，低齡兒童的高飽和色系使用率更高等想象）；

③色彩的生理效應是心理感受的前提，而轉(zhuǎn)化或表達過程中存在失真，也同樣由于年齡與經(jīng)驗，年齡越大失真越小；

④受測者基于生活經(jīng)驗普遍對色彩-溫度的聯(lián)覺程度最高，且符合色溫標準。

三、輔助系統(tǒng)設計

孟塞爾顏色模型是由美國藝術(shù)家阿爾伯特·孟塞爾（Albert Henry Munsell，1858－1918）在1898年創(chuàng)制的依據(jù)色彩的視覺的感知特點而建立的色彩分類體系，其將色調(diào)、明度、色度依靠人的視覺反應等階劃分，因架設之科學使其成為國際上普遍采用的色彩模式。用于輔助系統(tǒng)中，分別對非視覺反饋形成索引（色相-溫度、明度-粗糙度、色度-音調(diào)）。原型機使用嵌入式單片機設計，配合語音控制，使用者則通過掃描色彩得到聲音、粗糙度、溫度反饋，意以非視覺感受轉(zhuǎn)錄視覺感受。

通過10位不同視障者佩戴體驗，收集以下反饋信息：①語音系統(tǒng)易受外界雜音干擾而識別不出，需要靠近設備才行；②掃描時的震動反饋不強，只能微弱分辨低明度與高明度時的震動；③溫度模塊需要提前預熱，變溫效率不理想，且集成精細上不容易散熱；④能感受到相對程度的區(qū)分，對于色彩的聯(lián)覺體驗太過零碎難以有整體的感受；⑤佩戴的舒適度與便攜程度仍需進一步改善；⑥聲音模塊工作時音量太大，影響了其他感官體驗。不足之外，單從對感官的反饋來看，能夠?qū)ι实幕緦傩援a(chǎn)生相對性的辨別。但即使是生理感受也需要多個感官的同步共鳴才能產(chǎn)生和諧又整體的聯(lián)覺效應，反觀本次輔助系統(tǒng)所營造的感受反饋過于生硬，這還需要大量的適配與研究才行。設備產(chǎn)品上的改進必須兼顧散熱問題、集成問題、舒適度，其需要我們進一步的改進。