舰船科学技术  2022, Vol. 44 Issue (13): 31-35    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2022.13.007   PDF    
基于采光及感性认知的邮轮舷窗设计评价
姚竞争1, 张阳2, 孙洪源2, 孙彦刚3     
1. 哈尔滨工程大学 船舶工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001;
2. 山东交通学院 船舶与港口工程学院,山东 威海 264200;
3. 招商局金陵船舶(威海)有限公司,山东 威海 264200
摘要: 为优化邮轮舱室采光及舷窗造型,提升用户的乘坐体验,探究适宜的采光舒适度及舷窗造型的影响因素。以相应规范为基础,结合人机工程学测定人在舱室中的采光舒适度范围;应用眼动仪提取影响舷窗设计风格多的造型要素进行快速建模,通过量表及问卷建立邮轮舷窗造型与感性语汇间的关系,结合语义曲线图与语义空间分布图进行样本分布展示。通过实验得出当室内照度在500~1 000 lx时可以更好的让乘客感受到舒适感;以眼动仪测定了舷窗的4个边角是影响其设计风格的最大因素,并以舷窗造型样本与感性语汇构建了舷窗造型设计评价体系。为邮轮舱室的舒适采光提供了一定的取值范围,为邮轮舷窗造型符合舱室整体风格提供了参考。
关键词: 邮轮舷窗     采光     眼动仪     感性认知    
Evaluation of cruise porthole design based on daylighting and kansei semantics
YAO Jing-zheng1, ZHANG Yang2, SUN Hong-yuan2, SUN Yan-gang3     
1. College of Shipbuilding Engineerying, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China;
2. Naval Architecture and Port Engineering College, Shandong Jiaotong University, Weihai 264200, China;
3. China Merchants Jinling Shipyard(Weihai) Co. Ltd., Weihai 264200, China
Abstract: In order to optimize the daylighting and porthole shape of the cruise cabin, improve the user’ riding experience, and explore the influencing factors of suitable daylighting comfort and porthole shape. Based on corresponding specifications, combined with ergonomics, the lighting comfort range of people in the cabin is measured; an eye tracker is used to extract the modeling elements that affect the design style of the porthole for rapid modeling; the relationship between cruise porthole shape and kanesi semantics has been established through scales and questionnaires; and the semantic curve graph and the semantic spatial distribution graph are combined for sample display. Through experiments, it has been concluded that when the indoor illuminance is maintained between 500~1 000 lx, users can feel more comfortable. The four corners of the porthole have been measured with an eye tracker to obtain the biggest factor affecting its design style, and based on the porthole modeling samples and kansei semantics, the porthole modeling design evaluation system has been constructed. The results provide a certain value range for the comfortable daylighting of the cruise cabin and provide a reference for the shape of the cruise's porthole conforming to the cabin style.
Key words: cruise porthole     daylighting     eye tracker     kansei semantics    
0 引 言

邮轮作为现代旅游产业的重要一环,其在进入中国市场后便得到各政府部门的大力支持[1]。邮轮产业为游客提供了休闲、娱乐、餐饮、会议、住宿等各种使用场景,其中邮轮的居住类舱室舒适性体验则更直观地影响乘客的感受[2]。邮轮舒适性中一个重要的因素为适宜的采光舒适度[3],而采光影响不仅涉及到人的视觉感受、空间感受、邮轮各型舱室的总布局、邮轮造型等,更是与邮轮舷窗的造型、布置及规格性能直接密切相关。邮轮设计中对于采光及人的视觉要求也越来越强烈。

对于舱室的舒适性体验,国内外学者进行了大量研究。叶林昌等[4]引用因子分析法对邮轮舱室内部的空气污染物进行了分析降维,以改善空气质量提升人在舱室中的舒适性;陈森杨等[5]着眼于邮轮舱室内部的热舒适行体验,研究了在舱室内部不同布置方案下,引用Airpak软件进行数值模拟及优化,提升舱室的热舒适性;吴晓佳等[6]选择了舱室内的噪声环境,基于统计能量分析法对舱室产生噪声的来源进行了预报。以上研究围绕邮轮舱室的内部因素:空气因素、热环境因素、噪声因素分别进行了评价与优化,但舱室内部的环境因素中,光环境的指标也同样对人的舒适性体验起到关键作用,对于光环境及舱室的舷窗设计进行评价及优化有助于提升舱室内部的整体舒适度。

本文以人因工程学及感性工学为设计准则,结合人的生理舒适度需求测量在不同照度条件下人的情绪变化,从而选取最适宜舱室环境的照度范围,进而指导舱室舷窗的采光效率。应用眼动仪测定舱室舷窗中影响人感性认知的设计要素,选取关键部分进行详细设计。最后,建立邮轮舷窗造型样本与感性语汇间的关系,以语义曲线图与语义空间分布图体现不同感性语汇所对应的舱室造型样本,从而使舱室舷窗造型更符合舱室主题及人的感性需求,提高邮轮整体的产品竞争力。

1 融合人因要素的舱室采光率指标

根据中国船级社2017年制定的《邮轮规范》,针对乘客与船员在不同处所应满足的照明条件,即光照强度给出了照度参考的数据[7]。然而规范给出的参考值在满足基本光照条件下对于乘客舒适度的提升并未起到较大效果,由马斯洛需求层次理论可知,人类的需求会因基本条件的满足而逐渐提高标准,需求层次分为5种:生理需求、安全需求、归属需求、尊重需求及自我实现需求[8]

同样地,乘客对于邮轮各舱室采光的光照强度条件也可分为多个层次的需求,除基本需要满足的生理需求与安全需求外,人对于光照的需求早已上升到情感层面,如图1所示。因此,以提高乘客乘坐邮轮体验的舒适度为目的,还需进一步测量不同光照强度条件下乘客的心理变化,寻找最适宜或对于乘客而言最舒适的光照强度,从而有效提高邮轮舱室采光舒适性。

图 1 光照条件与人的需求层次 Fig. 1 Light conditions and people's demand level
1.1 构建情绪评价量表

根据生理和心理方面的研究表明,室内采光与照度的强弱会影响人的情绪[9],从而进一步地影响邮轮中乘客出行时的心情。因此如何把握乘客在舱室中因室内照度的变化带来的心情转变是提高乘客出行游玩的关键因素,邮轮室内照度又可由自然采光及室内照明组成[10],自然采光则在室内照度中占有很大的比例,选择合适的舱室采光指标,便可更好地为乘客的出行提供舒适的环境。因此对舱室内部采光率指标进行合理的测量,选择其中最适宜人的光照度指标进行舱室室内采光的布置。

在保证基本采光及照明的前提下,结合人因要素,通过记录被测人员在不同光照强度下的感受测定舱室采光率指标。

1)设计不同光照强度下的情绪评价量表,如表1所示。被测者在舱室固定空间中的指定位置就坐,在不同光照强度下进行阅读。

表 1 不同照度下人的情绪评价量表 Tab.1 Emotional evaluation scale of different illumination levels

2)被测者需记录自身在不同照度下阅读的情绪体验,并在量表中对应的选项进行选择;同样的步骤对多个受测者进行测试。

1.2 实验结果分析

通过对多个受测者进行测试,得到各个照度下受测者不同情绪的变化,获得如图2所示的照度-情绪分布图。

图 2 照度-情绪分布图 Fig. 2 Illumination-mood map

可以看出,当照度处于500~1 000 lx时,多数的受测者在阅读时可以感受到安逸或者平静;当照度过低或过高时,受测者在阅读时便逐渐产生焦虑甚至是烦躁的情绪。为了提高乘客乘坐邮轮的舒适度体验,舱室内需保持一定的照度来保证乘客的情绪变化。因此,改善舱室采光,保证采光率的同时改善了乘客的视觉条件,提升了乘坐过程的视觉舒适度,从而进一步提高乘客乘坐邮轮过程中的体验度。

2 邮轮舷窗设计评价及优化研究

邮轮舱室内舷窗的设计决定了室内采光率的优劣,因此舷窗不仅为乘客提供良好的视野范围,舷窗的造型设计形态是否符合人的感性认知要求同样决定了乘客乘坐邮轮时的舒适性体验。在满足功能的前提下进一步提升舷窗的造型形态,挖掘影响人心理感受的舷窗形态设计要素,设计符合人感性认知的舷窗造型形态。

2.1 基于眼动仪的邮轮舱室舷窗评价

眼动仪作为测量仪器,可精确记录人眼在聚集及处理视觉信息时所留下的轨迹特征[11],形成视觉热点图,直观反映被测样本中最能抓取人眼视觉的部分。运用眼动仪对舷窗正视图部分的造型要素进行实验研究,将邮轮舷窗的正视造型部分以特征线的形式进行描述,勾勒出邮轮舷窗的具体形态,通过改变舷窗的造型特征制作多个样本图片,由受测者在眼动仪前对不同的样本图片进行观察,可得到最终各个样本的眼动热点图。能够高效地同时展示出多个被试者的视觉关注重叠区域,表现视觉的重点关注区域,从而在进行邮轮舱室舷窗设计时有可以参考的依据。

基于眼动仪的邮轮舱室舷窗设计评价步骤如下:

1) 收集并整理多个舱室舷窗造型的正视图轮廓样本以黑白图片的形式依次进行呈现;

2) 受测者坐于眼动仪前观看样本图片10 s,并依次记录每组样本受测者注视集中的区域,见图3

图 3 不同舷窗样本眼动热点图 Fig. 3 Eye movement hot spot maps of different porthole samples

3) 最终根据眼动仪记录的数据可得到邮轮舷窗造型中对视觉影响最多的造型要素。

图中样本a,b,c,d与样本e,f,g,h为对照组,区别在于舷窗中间是否有杆件支撑。

由热点分布图可以看出,舷窗中是否有杆件支撑及支撑杆件的数量对人的视觉影响并不显著,在舷窗的设计中,可为满足舷窗结构强度为其增加支撑杆件[12]。由热点分布图还可得出在舷窗造型中,人的视觉重点停留于舷窗的4个边角处,因此,对于不同的边角类型的选择则更多决定了舷窗的造型特点及人对舷窗的视觉感性认知。

2.2 基于CAS造型的邮轮舱室建模

通过对邮轮舱室舷窗进行草图绘制及计算机辅助建模获得邮轮舱室舷窗的造型特征,可进一步帮助设计者进行舷窗造型的设计与评价。以CAS(computer aided styling)造型为基础的建模可以更快得到产品造型,其不需要具备A级曲面的高质量平顺性,但具备了基本的特征,可以在初期快速获得三维模型[13],进而用于对邮轮舱室舷窗进行综合的优化设计评价,方便在优化后进行造型设计的修改,有利于高效的实现设计意图及目标。

通过对上述8组舷窗样本进行CAS造型建模,得到并截取了样本正视方向如图4所示的三维模型图。

图 4 8组CAS模型样本 Fig. 4 8 Groups of samples for CAS
2.3 邮轮舷窗设计评价与优化

通过对8组样本以CAS模型为基础进行快速建模获得三维模型,以感性词汇为评价目标对8组模型进行语意差异化评价及优化。选择4组意义相对的感性语汇对进行舷窗样本的评价,分别为:淡雅-奢华、端庄-休闲、大众-个性、古典-现代。

由语意差异量表可对样本造型进行评价打分,选择1分则该造型更符合左侧的感性意象,选择5分则该造型更符合右侧的感性意象,结合语意差异量表进行调差问卷的发放,发放对象为从事船舶设计、游艇邮轮设计的专业教师。问卷以每个样本对应4组感性语汇对,每组感性语汇对对应5个量级,被调查对象可由自身感受选择对应的量级。问卷共发放42份,收回42份,最终统计结果如图5所示。

图 5 8组样本感性词汇语意调查曲线图 Fig. 5 The semantic survey curve of perceptual words in 8 groups of samples

为更直观地展现不同样本所具备的特征,以2组感性语汇为坐标轴绘制邮轮舷窗的语意空间分布图,可以从各样本的分布图中更清楚的分辨每组样本所具备的语义特征及其量级,如图6所示。

图 6 样本感性语意空间分布图 Fig. 6 Spatial distribution map of kansei semantics of the sample

图6可知:

1)如需选择邮轮舷窗符合奢华且休闲的特征,则可选用图6(a)坐标系中分布在第三象限的样本,例如样本h与样本d

2)如需选择邮轮舷窗符合古典且大众的特征,则可选用图6(b)坐标系中分布在第一象限的样本,例如样本a。

3)如需选择邮轮舷窗只符合一类感性特征,则可选择靠近该类感性词汇的样本,例如需邮轮舷窗符合“大众”的语义特征,则可选择样本a。

由语意空间分布图可以直观的选择符合设计风格及设计预期的舷窗样本造型,使其达到用户及设计师的要求,更好的提升邮轮舱室的产品体验度,提升用户的使用舒适度。

3 结 语

乘客乘坐邮轮的过程体验体现在整个邮轮系统的各个方面,不仅要求邮轮各个系统的设计风格相近或相符,而且要为乘客提供多方面的舒适性体验。其中采光的舒适性与否又决定了乘客的视觉感受。邮轮的舷窗在决定采光率指标的同时,其造型形态同样会影响乘客的视觉体验感。本文以采光率指标与人因工程学为研究基础,结合感性工学构建了一套邮轮舷窗设计评价与优化体系。

通过测定室内空间光照强度与阅读情绪体验,得到室内光照强度控制在500~1 000 lx范围内可以更好为乘客带来安逸、平静的心情感受;以眼动仪测定影响人视觉感受的舷窗造型设计要素,其中舷窗的4个边角为视觉重叠区域最高的地方,即此处的设计风格将更大的影响人的感性认知,进而对整个舱室的舒适度体验产生影响;通过构建舷窗造型与感性语汇间的关系,以语义曲线图与空间分布图划分了各舷窗造型的特点分布。

通过以上设计评价与优化体系,可以帮助设计者更好地选择舷窗的造型样式,以符合整个舱室空间的设计风格,且室内照度的要求也为设计者提供了采光标准,使邮轮舷窗在采光率指标及造型样式上均达到设计要求,提高舱室空间舒适度,提升人的使用体验感,增强邮轮产品的竞争力。

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