關于聯覺效應輔助盲人色彩感受的設計研究

郭 磊 張蘇杭(中國美術學院 上海設計學院，上海 210203）

在對于環境的感知過程中，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”；再結合文獻，提出解決方案；并加以實踐總結。

一、色彩感受的本質與視障人群調研

1.色彩感受的本質

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。目前國外主流學術界多數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，歸納整理后不難發現國內外，對色彩感受的本質都離不開三個層面——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，是被測物經反射與吸收光所形成的色感呈現；生理感受被劃分在自然科學范疇內，是由視覺器官形成的色彩感受機制對外界顏色所產生的視覺結果；心理感受則是由生理與經驗加工后所得。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研

根據國家統計局相關記錄，我國約有視覺殘障者1 233萬人，占殘疾人總數的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的相關意見，本研究積極向當地殘聯機構尋求幫助，在第三方的幫助下，對100余位不同程度的視障者分發調研問卷，問卷內容主要包括視障者對色彩相關的需求情況、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驗問題，方便后續設備的使用設計。調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：多數人都有使用“筆”的經驗(持懷疑態度），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、聯覺效應對色彩感受的輔助可能

1.聯覺效應為輔助方式

經文獻查閱，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換與共鳴，其被稱為“聯覺效應”。通過聯覺刺激感官共鳴，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—調出的神經基礎，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顏色——紅、味道——辣等信息，同時聯覺于味覺器官，刺激唾液腺分泌唾液，這種共鳴構成了聯覺基本形式。

視障者缺少視覺器官等同缺少一個輸入端，但仍有觸發聯覺的條件：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。傳統對視障者的印象存在著聽覺、觸覺較常人更加敏銳的經驗，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.聯覺效應對比實驗

（1）實驗目的與思路

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

（2）實驗準備

人員需求：30名兒童（9～14歲，男女各占一半），15名美術專業人員；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、長短調性、色調等概念）。每人取一張白紙用以記錄，測驗結束后回收。

①色彩與溫度聯覺實驗。于平面上橫向放置排列7個透明塑料杯，杯內通過開水、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想到什么事物？什么場景？哪杯水舒適？（為后續溫度控制區間做參考）再次打亂杯子的次序，重復觸摸，猜測水杯的次序。

②聲音與色彩聯覺實驗。實驗準備了相同旋律不同調性的7個音頻，將音頻按調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色彩與粗糙度聯覺實驗。每組分發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）實驗結果

對回收填色紙進行歸納：

表1 聯覺效應對比實驗結果

進一步分析做出以下小結：

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，而轉化或表達過程中存在失真，也同樣由于年齡與經驗，年齡越大失真越小；

④受測者基于生活經驗普遍對色彩-溫度的聯覺程度最高，且符合色溫標準。

三、輔助系統設計

孟塞爾顏色模型是由美國藝術家阿爾伯特·孟塞爾（Albert Henry Munsell，1858－1918）在1898年創制的依據色彩的視覺的感知特點而建立的色彩分類體系，其將色調、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）。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分，對于色彩的聯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，能夠對色彩的基本屬性產生相對性的辨別。但即使是生理感受也需要多個感官的同步共鳴才能產生和諧又整體的聯覺效應，反觀本次輔助系統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。