虛擬視覺體驗景觀設計改良研究

張林文君　秦菊英　卜宇彬

以對于廣場景觀設計工程為例，通過眼動儀記錄多名被測者虛擬模型多處場景的眼部動態數據，將被測者的觀看位置、觀看時間和觀看頻率等進行比較分析，匯總分析數據后與各場景景觀設計要求和目的相互比較得出景觀設計客觀評價，為景觀設計改良提供簡便科學的依據與方法。

目前景觀設計中常應用三維建模軟件進行建模以驗證空間分布、節點效果等，但設計人員常常因缺乏他人對于其設計的場地模型有客觀評價而無法改進設計。為提高設計人員的設計水平與作品的評價速度以及客觀程度，利用眼動儀進行分析和反饋是一個更高效和科學的辦法。這種方法的應用可減少景觀設計中不必要的設計損失，為建設人性化的景觀工程做出貢獻。

1研究意義

景觀設計工程是龐大的，建設面積大，耗費資金多，參與人員繁雜。通常在設計階段景觀設計人員會通過建立虛擬模型來檢驗設計效果。大多數景觀設計人員使用Sketch up作為虛擬建模工具，以檢驗設計的空間分布、交通組織、景觀節點設計和設計細節等內容。

這類虛擬的模型通常由設計師和相關設計人員進行建立，在主觀上對于設計內容有一定了解和認識，有時缺乏對于設計內容的客觀認識和評價。另外，設計師在設計時也缺乏了解非專業性人士對于景觀設計效果的認識。

讓設計人員了解普通人群對于景觀設計效果的評價，對于改進設計有著更好的輔助作用。如果以實際場地作為試驗場地將會耗費大量的人力物力；如果建立縮小比例的實體模型，將耗費大量的時間用于建模，對于景觀設計改進沒有太大實質性意義。并且許多景觀節點在設計中存在著主景與配景之間關系不協調的情形，例如其之間大小、顏色、形狀、位置、距離等。

HED移動式眼動儀是具有客觀記錄反應被測者眼部動態的儀器，能夠記錄被測者眼部的觀測點、觀測軌跡、觀測時間和觀測頻率等內容，有效反應被測者對于某一事物的關注點、興趣度等。但該儀器具有一定的局限性，如果在光線照射較強的場地不能輸出有效數據，如果利用儀器觀測有反光的屏幕也將不能有效分析觀測內容。另外在戶外由于處于動態測試情況下，被測者眼部與觀測事物的距離有著較大改變，眼動儀的數據將有著較大的誤差。

基于該儀器的特性以及景觀設計的改進需要，將兩者結合應用進行了試驗性研究。

2研究方法與難點

將某景觀設計模型形成圖像或視頻投射給被測者觀看，通過眼動儀記錄觀測者對于投射或屏幕影響的觀測點、觀測時間、觀測軌跡和觀測頻率等內容，以得出該處景觀設計的主景、配景之間大小、顏色、形狀、距離是否關系協調。將該內容反饋給景觀設計人員，進行合理性評價和得出改進之處。

試驗要求：(1)觀測者應在不知實驗目的的情況下對于屏幕進行隨意觀測：(2)不同試驗者對于景觀設計事物有著不同喜好，通過一定數量被測者的研究才能得出科學結論；(3)合適的投影亮度應滿足被測者和眼動儀的共同需要，眼動儀錄制的現場光線不能太強，但被測者對于亮度較低的屏幕有時不能體驗到虛擬模型場景中。

3參與人員

工作人員：儀器調試及分析員1人，模型動畫放映及現場指揮1人，提供某廣場景觀設計虛擬模型的設計人員1人；被測者：不同專業學生10人。

被測者視力情況：正常視力3人，其余均有不同程度近視(2人佩戴隱形眼鏡，其余均用裸眼觀測)。

4器材與場地

試驗器材：眼動儀1臺、筆記本電腦2臺、投影儀1臺、投影幕布1個、秒表1只、相同型號座椅3只。

試驗場地：21號樓B214室(不開燈，門關閉，窗用不透光窗簾遮擋)

5研究過程

研究以某城市廣場的景觀設計方案進行。該場地北面和東面為城市道路，南面鄰電信大樓，西面靠百貨大樓。總體設計效果圖如圖1所示。

測試過程大致分為八個步驟：

(1)開啟投影儀，保持固定位置投射到幕布上，并連接筆記本電腦1，將其畫面以分辨率1024*768投射。每次被測時，都必須保證分辨率和投影的亮度、對比度等條件的相同，以免因設備的展示不同導致被測者或眼動儀分析軟件的錯誤。

(2)連接眼動儀和筆記本電腦2。

(3)將被測者先后安排到同一座椅上就座。

(4)將眼動儀先后戴上各被測者，并觀測投影進行方位調試，頭部應盡量保持不動，眼睛可隨意觀測。

(5)開啟筆記本電腦1上的廣場景觀虛擬場景動畫，并啟動秒表與眼動儀錄制程序。每次場景之間的切換采用動畫場景切換，以保證切換過程中被觀測者的合理邏輯和對被觀測物方位及功能的認識。如果使用建模軟件導出后的圖片，圖片之間切換顯得非常不自然，被測者對于圖片的認識和感受也會相應降低。此時被測者的瞳孔基本不會因感受的情況而縮放，只會因圖片切換而進行一定的方位移動，即使有瞳孔縮放反應，也因觀測圖片而非虛擬場景而不科學。

(6)每隔10秒鐘切換一次景觀場景，共20場景。每次切換場景時，切換過程中的耗時不計入場景觀看的10秒鐘內。另外因為虛擬場景的限制，被測者不能體驗三維場景，所以場景切換之間的時間段不計入分析過程中。

(7)保存并分析眼動儀記錄數據。保存后文件擴展格式為AVI，且不能經過壓縮，后期可重新導入匹配進行二次分析研究。

(8)將匯總數據提交給景觀設計人員進行討論分析。匯總數據主要有三大部分組成：第一部分為紅點分析圖，即每場景觀測點分布及走線圖；第二部分為觀看區域分析圖，共有兩種圖表形式組成；第三部分為被測者瞳孔縮放統計圖，表明被測者對于觀看事物的興趣與喜好等。通過三部分統計圖，可以較為客觀的表現被測者觀看時的心理反應。

6研究結論

通過將屏幕劃分為九個等大的區域進行觀測范圍分析。將每秒觀測的范圍以百分比形式進行累計后統計得出以下圖表(見表1)。以該表為例，深紫色代表左上區域，橄欖綠色代表中上區域，橙色代表右上區域；淺紫色代表左中區域，紅色代表中間區域，淺紅色代表中右區域；粉綠色代表左下區域，藍色代表中下部區域，孔雀藍顏色代表了右下區域。橫坐標代表演示進度(以五秒為單位進行統計)，而縱坐標代表觀看區域的百分比。

實驗結果通過分析被測者觀察區域、觀察時間和觀察頻率以及瞳孔大小等作出結論，以某一被測者的結論為例，以下是被測景觀主入口畫面及被測時觀看區域分布圖：

主入口設計時主要設計目的是吸引過往人群。中央主要雕塑位于視覺中心區域，即表1中紅色代表部分。通過以上圖表中可以看出，過往人群在觀看主入口時(20—25秒)會被中央主要雕塑所吸引，達到了設計的目的，由此得出結論：第一位被測者的表現表明主入口景觀達到了設計目的。

通過對多位被測者的數據分析，得出以下綜合結論：

(1)主入口景觀設計合理，到達設計目的。主入口主要景觀為噴泉和中央雕塑。通過對遠距離的巨大雕塑的第一觀感，形成大氣開闊的空間體驗和交通引導。從各被測者的結果統計分析表明，大多數的被測者首先將注意力集中到中央雕塑，其次注意的是噴泉(表1中20—25秒區間淺紅色區域)，從這點上表明主入口景觀設計較為合理，達到了設計的目的。

(2)下沉廣場入口有一定引導性，需增加特色景觀。下沉廣場入口主要設計目的有二，其一是給予進入下沉廣場的交通過道，其二是將廣場道路交錯，形成多層次的景觀空間體驗。通過數據分析表明，105—110秒區間內觀測者注意力主要集中在中間和左中部分，該區域對應的景象為道路和透明的玻璃架空頂。說明大多數觀測者主要觀看對象單一，表現為“無景可觀”，設計上可進一步深入設計，將更多的設計手法融于墻面設計，以形成更好的豎向景觀效果。(3)咖啡休閑設計較為合理，空間感受性強。咖啡休閑處主要為了提供停留休息洽談的地方。通過被測者觀看軌跡可以發現，在此處各界面的設計均能吸引人觀看，且觀看時間較長，移動頻率較慢，達到了設計目的(見圖3)。

(4)電信廣場入口花壇設計需要加強和周圍聯系。電信廣場入口花壇處是一個重要的交通交匯空間，因此該處的景觀設計應該與周圍的景觀能夠相互聯系，形成連貫效果。但從各被測者的數據來看，觀看點基本集中在中央花壇，基本無其它觀測點(見圖4)。由此可以說明，入口花壇的中心綠化設計需要改善。雖然被測者的關注點都集中在中心花壇上，但由于花壇形狀、地面鋪裝或者花壇綠化的原因，觀測者的視線沒有得到很好的延續。所以電信廣場入口花壇設計需要加強和周圍的聯系。

(5)中央走道需要增加景觀。中央走道位于下沉空間內，整體空間呈現長條形。該空間主要起連接上層空間景觀，并引導上層空間的視線以及引導人至下層空間的目的。通過比對分析各觀測者數據，主要發現觀測者始終都在觀察遠處的中央雕塑和跌水景觀效果。從這點來看，該處的設計目的達到過半，但是近處始終沒有吸引人的景觀，如果能在中央走道增加景觀，給上層觀測者提供更好的視覺享受將會使整體空間更加精彩。綜上所述，通過統計分析觀測者對于景觀場景的數據并和設計意圖進行比對，能夠分析出設計的場景的合理性和需改善處。

以上試驗研究說明虛擬視覺體驗景觀設計改良方法可操作，實用性較強，雖然存在一定的局限性，但有效客觀的讓景觀設計人員了解非專業人士對于設計的景觀場景的觀看心態，并為景觀設計人員提供了改良的依據和方法。