程禹諾， 鐘 廈

（中國礦業(yè)大學建筑與設計學院， 江蘇 徐州 221116）

0 引言

隨著VR、AR 等技術的發(fā)展， 智能眼鏡迎來了可穿戴電子設備的時代潮流， 以AR 智能眼鏡為代表的可穿戴式設備掀起了全新的電子消費潮流[1]。 2012 年，谷歌宣布推出第一款商用AR 眼鏡——Google Glass，標志著AR智能眼鏡正式進入消費市場， 燃起了各行業(yè)對增強現(xiàn)實技術的興趣。 微軟公司于2015 年正式推出的HoloLens AR 眼鏡，變革了當時的人機交互模式，將AR 智能眼鏡行業(yè)推向了新的高度。

可穿戴智能設備的推廣，產品以新的形式呈現(xiàn)，產品的目標用戶群體、 人機交互方式、 使用情境等也隨之改變。 在人人設計的背景下，UCD（User-Centered Design）理念對目標用戶的研究內容不斷深化，強調以用戶為中心、用戶優(yōu)先的設計模式。 另外，用戶認知信息的能力被AR技術不斷放大， 用戶需求也已不再局限于單純的功能需求，還包括了用戶感知、心理、體驗等需求。UCD 理念中關注用戶的使用習慣、期望的人機交互方式、視覺感受[2]等方面，圍繞用戶的潛在需求和感受進行產品設計和開發(fā)，最終實現(xiàn)讓產品來適應用戶的目的。研究AR 智能眼鏡的設計與開發(fā)，旨在減少用戶在使用產品中的負面因素，并提出UCD 視角下的AR 智能眼鏡的設計策略。

1 AR 智能眼鏡設計研究現(xiàn)狀

作為信息時代和算力提升的產物，AR（Augmented Reality）技術受到的關注日益廣泛，并且已經在各大領域發(fā)揮了重要作用，顯示出了巨大的研究和商業(yè)潛力。 隨著第一款AR 智能眼鏡的問世，全球各大科技公司都開始對AR 智能眼鏡及相關設備進行產品探索和開發(fā)，更加人性化、 更加智能及性能更加的AR 智能眼鏡即將問世。 AR智能眼鏡也成為近年來國內外學者研究的熱點， 其技術實現(xiàn)和應用則是學者研究的重心。

國內文獻中，AR 智能眼鏡的相關研究主要聚焦于人機交互方式研究——重點是人造現(xiàn)實界面與手勢、 語音等交互，而針對AR 智能眼鏡的設計要素研究目前相對較少。 沈潔研究了HoloLens 智能眼鏡交互界面布局， 提出了增強現(xiàn)實三維交互界面設計策略， 并依托實景導航任務，為增強現(xiàn)實三維交互界面的設計提供指導；李佩聚焦于智能眼鏡的交互設計與應用， 分析了現(xiàn)有智能眼鏡交互方式的局限性，提出了新的智能眼鏡交互方式，豐富了智能眼鏡交互設計方法與實踐。

國外文獻中，AR 智能眼鏡的相關研究重點偏向于底層技術和應用評估， 如針對AR 智能眼鏡在實際生產中的應用和眼動追蹤技術等展開。 Gallos Parisis 等[3]充分研究并總結了各類可穿戴設備在醫(yī)療和教育領域中的應用，為AR 智能眼鏡在實際應用可行性提供了科學依據；Lavoye Virginie[4]針對AR 技術在零售業(yè)中的應用研究，通過AR 智能眼鏡的應用提升了消費者的用戶體驗以及個性化需求，對于增強現(xiàn)實普及化具有積極的作用。

2 UCD 視角下AR 智能眼鏡的設計定位

設計定位的主要作用集中于設計初期階段， 即根據目標用戶的個性化需求、市場差異化以及產品CMF、交互方式等，綜合確定明確的設計方向，是設計過程的關鍵要素和產品開發(fā)的戰(zhàn)略階段。 UCD 設計理念的核心就是人的因素，只有明確了產品面對的目標用戶，才能使設計更加符合目標用戶的需求，從而達到更好的體驗。如為青年人設計的沉浸式游戲AR 眼鏡、專為外科醫(yī)生設計的AR眼鏡、為警察設計的軍用AR 頭顯設備等。

AR 智能眼鏡所搭載的具體功能、應用場景、性能指標、使用方式等具體產品案，也是需要在設計定位階段進行詳細闡述和說明，從而更好地服務于目標用戶[5]。 通過在產品定位階段制定出詳細的設計流程和任務， 指導設計實踐，將設計活動進一步深入和細化。

作為眼鏡行業(yè)的分支，AR 智能眼鏡的一切功能都是基于鏡片這個載體進行展開。 目前而言，AR 眼鏡鏡片的三維成像技術和光學技術層面的研究和發(fā)展， 已經足夠滿足現(xiàn)有的基本需求。 以Google Glass 為代表的單目式AR 智能眼鏡，由于其可視面積小、低分辨率等技術限制，只能完成的信息交流等簡單的任務。 而HoloLens 作為雙目式AR 智能眼鏡的代表， 在光學顯示和續(xù)航能力上有了很大的提升，解決了目前單目式AR 智能眼鏡的痛點，而且畫面清晰、精準，為應用場景提供了更多的可能性。如在搶險救災場景下， 雙目式AR 智能眼鏡能提供高清晰度、寬視野的畫面，更有利于救援人員及時了解現(xiàn)場實際情況。 通過這兩類智能眼鏡的對比可以發(fā)現(xiàn)， 雙目式AR 智能眼鏡更能滿足更大用戶群體的需求，雙目式設計成為AR 智能眼鏡主要形態(tài)必然是未來的趨勢所在。

而在AR 智能眼鏡的具體設計中， 眼鏡的色彩、造型、 材料的設計風格要與目標用戶的審美認知水平保持一致，從而激發(fā)用戶的心理好感，讓用戶產生情感共鳴。AR 智能眼鏡具有廣闊的應用領域，其在不同的領域中所展示出的設計風格、產品功能都各有差別。如應用于軍工行業(yè)的AR 智能眼鏡，產品風格硬朗冷峻，外形采用機械感設計，全機深黑色金屬感，厚重的機身展現(xiàn)著一種科技、嚴肅、力量的感受；而應用于醫(yī)療行業(yè)的AR 智能眼鏡，純白色機身和極簡的結構營造出一種安全、智能、可靠的產品形象，讓患者產生信賴和平靜的心理感受，見圖1。

圖1 不同應用領域中的AR 智能眼鏡

3 UCD 視角下AR 智能眼鏡的設計策略

在UCD 理念下的AR 智能眼鏡產品設計策略可分在3 個方面：一是功能設計策略；二是人機交互方式設計策略；三是審美設計策略。在不同的設計階段下根據目標用戶的需求，得到不同的設計重點，也會產生不同的設計原則和設計目標。

3.1 AR 智能眼鏡的功能設計原則

AR 智能眼鏡產品設計需要符合功能性原則和使用安全性原則。 在UCD 理念下堅持產品功能性原則，保證能夠高效完成任務，強調用戶在設計中的重要作用。在滿足產品功能的基礎上，是否合適的交互方式、是否易用和是否安全決定了用戶體驗上限， 也決定了產品在更新迭代后繼續(xù)發(fā)展的關鍵。

AR 智能眼鏡的功能性，主要分為幾個方面，穿戴方式、信息內容顯示、功能布局及操作方式。 就應用領域而言，AR 智能眼鏡可分為消費端和行業(yè)端。盡管目前來說，AR 眼鏡真正到消費端還需要很久的時間，但是已存在于消費端的AR 智能眼鏡， 其設計的重心放在了便攜性和外觀設計上。 例如杭州某科技公司發(fā)布的消費者版AR智能眼鏡Vieewer，其設計初衷是基本達成跟普通眼鏡的一致性，包括外觀、佩戴感覺、使用性都跟普通眼鏡無差異。該眼鏡在功能設計上，出發(fā)點就是解決消費者在特定場景的痛點。 比如國外旅游時遇到語言障礙，AR 智能眼鏡能將對方的話直接翻譯為中文。而對于行業(yè)端來說，由于各行業(yè)應用場景的復雜性，產品是否安全可靠，是除功能之外的另一重要因素。 行業(yè)端對于產品更需要其性能強大、續(xù)航時間長、工作穩(wěn)定、不影響用戶其他操作。以醫(yī)療行業(yè)為例，美國Surgical Theater 公司推出的“手術導航高級平臺（SNAP）”，利用AR 技術，將病人的大腦內部虛擬化， 清晰地呈現(xiàn)在佩戴了AR 智能眼鏡的外科醫(yī)生眼前，讓醫(yī)生在復雜的手術之前通過研究虛擬成像，做好完備的手術方案。

圖2 商業(yè)端與行業(yè)端的AR 智能眼鏡

3.2 AR 智能眼鏡的人機交互設計原則

AR 智能眼鏡人機交互設計需要符合可用性原則和行為邏輯原則。 AR 智能眼鏡的人機交互包括了手勢、語音、眼動追蹤等多感官交互方式。 在UCD 理念中，用戶體驗是交互設計的核心要素。 與一般的界面設計注重視覺呈現(xiàn)不同的是，AR 智能眼鏡的信息界面設計需要在虛擬和真實環(huán)境交叉的情況下，強調信息的簡潔性和明確性，以此來達到減輕目標用戶的疲勞感和壓迫感， 增強信息感知能力的目的。

在AR 智能眼鏡的人機交互設計上， 設計的最主要目標是方便好用、即時反饋。信息界面上的反饋提醒是關鍵，同時還需要結合多感官方式，如聲音、震動等來反饋。在手勢交互上， 對于用戶的手勢動作也需要給予及時的反饋， 通過有效的反饋機制來保證用戶的交互行為都能得到回應，提升用戶體驗滿意度[6]。AR 智能眼鏡的形態(tài)下使用手勢進行交互是一種符合用戶自然和習慣的交互模式，在進行人機交互設計上，界面或者手勢交互操作必須要符合人的行為邏輯，減少錯誤率。 另外，手勢動作也要符合用戶的心理預期，降低學習成本。在手勢交互這一類的設計中， 結合人機交互的特點， 提煉出通用的肢體語言，幫助用戶快速了解產品交互方式。而在特定環(huán)境下用戶若無法使用手勢交互，如購物時雙手提著購物袋，則還有一種非手操作的交互方式——眼動交互。 在該類AR智能眼鏡里，有個類似于光標的gaze 點，即是模擬用戶的視野焦點。 在對象被gaze 激活， 且用戶選擇注視該對象達到特定時間時， 交互被確認， 界面自動相應此交互對象，并執(zhí)行后續(xù)操作。

3.3 AR 智能眼鏡的審美設計原則

除了產品功能和人機交互設計以外，AR 智能眼鏡作為頭部可穿戴產品，還需要具備一定的美感和裝飾性，其設計需要符合用戶吸引力原則和產品準確定位原則[7]。在UCD 理念下，AR 智能眼鏡產品設計策略主要關注點在以下兩個方面：打造產品形象和定制化設計。

打造產品形象，就是從美學的角度來設計產品，并充分考慮目標用戶佩戴AR 智能眼鏡時帶來的心理感受。AR 智能眼鏡產品設計中， 審美需求是設計的亮點所在，在明確定位的目標用戶基礎上，分析其性別差異審美、職業(yè)特性審美等，使用不同的顏色、材料和造型的進行搭配應用于設計之中， 使目標群體的AR 智能眼鏡產品在眾多智能眼鏡產品中具有獨特的辨識度。 通過前期對目標用戶的設計定位，從而確定產品的獨特情感風格。

定制化設計最重要的就是要設計出與目標用戶心理預期相匹配的產品。在不違反產品功能的前提下，UCD 理念下強調產品審美要與目標用戶的教育水平、 社會背景和文化氛圍相融合。 AR 智能眼鏡大多采用塑料材質，以其質量輕、 化學穩(wěn)定性強、 良好的延展性和強度高等特點，被工業(yè)制造領域廣泛運用，設計師應利用好材料的特質，選擇合適的加工工藝，設計出與目標用戶和應用場景需求相匹配的造型，從而實現(xiàn)定制化設計目標。

4 結束語

本文從UCD 理念出發(fā)， 以AR 智能眼鏡產品設計中的關鍵要素為基礎， 研究了AR 智能眼鏡面對不同目標用戶的設計定位，總結出了AR 智能眼鏡產品設計策略、功能設計原則、人機交互設計原則和審美設計原則，共同構成UCD 視角下AR 智能眼鏡設計策略模型， 為AR 智能眼鏡產品設計與開發(fā)提供一些理論指導和支撐。