跨越感官 – 产品的多模态交互（系列四）

“人类是了不起的，我们每时每刻都会过滤和处理数百万条感官信息。我们不断编织这些信息，不断更新的想法，了解我们自己、我们周围的人以及世界上的其他一切。”

🌲 本篇知识点概括：

1. 三种主要感官刺激：电磁/化学/机械

2. 感官聚焦：选择、过滤和优先处理

3.我们的感官及其独特性 –视觉

01 三种主要感官刺激

我们的感官感知到的刺激分为三类：电磁 / 化学 / 机械

电磁：

我们的视觉具备检测电磁波频率并将其解释为光和颜色的能力。眼睛对不同波的强度或振幅感受到的明暗程度不同，我们看到的电磁波谱的跨度称为可见光波谱。紫外线和红外线正好落在人类（和大多数其他生物）能够看到的两端之外。通过触摸体验到的热量也是电磁能的一种形式。

光子是光以及所有其他电磁辐射的组成部分。它的特性，例如有时像波，有时像粒子的质量都让科学家感到惊讶和困惑。（一个有趣的事实是，人类和其他动物携带的光化学反应类似于太阳能电池板的工作原理。不同之处在于：人体会因为光学子产生褪黑激素而晒黑）

化学：

我们可以通过鼻子或舌头检测到许多化学物质的存在。这种反应基于分子和受体之间的直接接触。我们可以感受令人愉悦的香水和食物，这种感受是基于感官与美味食物之间的分子接触，但目前没有专门基于化学感知互动的界面。我们的皮肤可以在一定程度上检测到一些化学物质，比如：辣椒油、薄荷醇、桉树等刺激的热、冷各类其他刺痛反应。这是由于温度感知受体在发挥作用，这类受体感知能力也起到了保护我们的作用。

机械：

物理接触和听觉感知都属于机械层的感知。触摸是与我们的身体直接接触，而声音通常是间接的，空气波通过我们的耳朵输送到撞击耳膜的骨骼，导致内部的细小毛发摆动。其他机械层面的身体感知，例如平衡、疼痛感和本体感觉。本体感知这是一种鲜为人知但非常重要的感知，它根据身体部位的位置、运动来保持身体的平衡。（btw，「本体感知」也是我研究生阶段研究的课题，有机会也会专门写一篇本体感知的文章分享😄）

无论哪种类型的刺激触发感知能力，我们的感知器官都会将其转换为电化学信号，这些信号由大脑处理，在注意到信息后，大脑会将这些信息塑造成连贯的体验。

02 感官聚焦：选择、过滤和优先处理

感知的尺寸、分辨率和范围：

触觉由几种类型的感受器组成，这些感受器可以检测到温暖和凉爽、质地、压力等的信号，但这些都需要有直接的物理接触。而视觉则只能检测到光，尽管视觉只能感应到一个维度的信号，但它可以精细地感知到许多方面，例如数百万种颜色、精确的运动和各类复杂的物理形式，所感知到的颜色和强度也会随着距离变化为改变。

当光污染很少的时候，我们甚至可以用肉眼看到银河系（下图的银河是我们在索科特拉岛用肉眼看见的）在极度干净的夜空下，肉眼可以看到星星、星云和其他光年外的天体。

我们的眼睛可以看到离我们几英尺远的花朵，也可以看到数十亿光年外的星星。对于还没有被教导过任何物体定义的人来说，花朵和星星可能看起来非常相似。同时，人类也需要时间来了解距离和大小如何影响事物的外观。

感官聚焦：

我们的每种感官能力都可以处理不同种类和数量的信息。要使用它们，人们需要弄清楚哪些信息是重要或紧急的，哪些是不可靠的（比如在弱光条件下分清颜色），以及哪些与我们当下的决定和行动是最相关。在设计多模态体验时，我们需要思考人类感官能注意到什么，会错过什么，能记住什么，什么会导致混淆。在每种感官能力中，我们聚焦的注意力，称为感官聚焦，弄清楚要应用和记住哪些事情，就可以忽略其余的。如何做到这一点在很大程度上取决于感官、场景和我们的直接目标。

在视觉中有不同的聚焦方式：眼睛可以追踪运动，也可以聚焦不同视觉深度的特定物体，或者精细观察特定的细节。触觉的感知意识较差：我们会自动将其用于常规的身体运动，除非我们感到不适，否则我们其实会忽略大量的触觉信息，比如忽略衣服对皮肤、环境温度甚至坐在椅子上的感觉，因为它和当下体验不是直接相关的。在听觉中，我们可以专注于识别声音（如和声或节奏）之间的联系和分组，甚至直接过滤一个声源。感官信息不断围绕着我们。虽然我们的感官可以接收所有这些信息，但我们也会有选择性的过滤掉大部分信息。

反射：

我们有许多不需要意识就立即反应的模式，称为反射。其中许多是与生俱来的，但反射能力也是可以随着时间的推移而学习和完善。膝跳实验里，你的腿会在你完全“感觉到”这一击之前用脚作为回应，这是先天反射的一个例子；这类刺激以不同的路径发送信号，触发更快的行动速度，而不是通过大脑等高级功能进行认知处理。有时这类反射会让我们感到惊讶，“我是怎么做到的？”仿佛我们被赋予了超能力，信号直接进入脊髓，向运动神经元发送反应信号，这种迅速反应的路径称为反射弧，照射到你的眼睛里的闪光也会自动触发你的瞳孔收缩，当然一些反射动作也受到认知的影响。

在创造多模态感官体验时，最好不要意外触发不需要的反射或自动反应。尺度拿捏不好会让用户进入战斗或逃跑状态，也称为惊吓反应，例如太频繁的巨响声。我们的许多反射都可以追溯到我们的感官和神经系统的进化历程。一个奇怪的进化转折是，我们最自动化的能力其实是我们最原始的本能，而现如今自动化技术却是一种最高级的能力。

03 我们的感官及其独特性 — 视觉

视觉

作为对称生物，我们的身体具备成对的镜像解剖结构。我们有两只眼睛、两只耳朵和两个鼻孔，但肯定不希望是两只左脚吧。我们眼睛之间的距离使我们能够感知空间距离，看到三维信息。视网膜中的两种感光细胞，视锥细胞和视杆细胞，检测到光子后通过沿视神经发送信号然后深入大脑进行处理，最后做出反应。

一般来说有三种类型的视锥细胞对光波敏感，大致对应于红色、绿色和蓝色。我们的眼睛肯定是固定在头部的，它们可以在眼眶内移动，从而使我们能够快速跟踪和精确移动。这对于阅读、扫描、发现和跟踪物体以及无论我们的身体做出任何其他动作都拥有一致的世界观非常重要。但我们也会有盲点，比如视神经进入视网膜的地方，由于我们的视觉边缘弯曲很像用鱼眼镜头拍摄的照片（因为我们的眼睛是球形的），这有时候会让我们失去远离视觉中心的色觉。就像我们的鼻尖无时无刻都可见，但我们并不经常在视野中察觉到鼻尖。

我们眼睛看到的视野与我们的大脑通过平滑盲点和颜色分布不均匀而产生的图像不同。视力的一些重要特征包括视野（眼睛所接受的视觉范围），通常以度数来衡量。健康人眼的视野通常为朝向鼻子 60°、向外 107°、向上 70° 和向下 80°。您可以通过直视前方并水平伸出手臂直到双手消失来测量您的视野，垂直方向上同样如此。比如电影和电视屏幕，纵横比概念的引入就是指为观看而创建的视野。一些流行的屏幕比例是 16：9 （HDTV）、4：3（NTSC 视频和“三分之四”摄影）、3：2（35 毫米胶片）或 2.35：1 （立体声宽银幕电影）。显而易见，屏幕设计在很大程度上受视野的影响，而每只眼睛的视野之间的重叠决定了 3D 和立体技术的工作方式。

关于如何模拟视野、电影和视频特效以及整体设备体验的不同理论导致了纵横比的激增。

视觉在平衡中也起着重要作用。它是书写和印刷通信的基础，字母和数字的视觉词典能够对我们最复杂的想法进行富有想象力和精确的描述。自古以来视觉都是人类发展的重要感官，视觉让处理精细信息的能力成为可能，比如：面部识别、空间和体积测量、预估移动物体的速度，以及通过使用地平线或太阳等环境锚点计算我们自己在太空中的轨迹。

作为我们的主导感官，至少 50% 的感官处理都来自视觉，相当于所有其他感官的总和。专门用于视觉处理的神经元占据了整个皮层的 30%。因为我们处理的东西太多了，所以视觉需要更长的时间来感知，即使光是宇宙中移动最快的东西。作为这种认知代价的回报，我们可以感知到一个充满丰富动态画面的世界。我们可以看到亮度、颜色、形状和运动——这四个并行的图像处理系统协同工作。从浅到暗的阴影范围让我们感知深度和形式。尽管可以看到的颜色数量因人而异（没有冒犯徐志胜的意思😄），人的一生各个阶段也有所不同，人的一生中可感知颜色是以数百万种为单位的。想一想，我们甚至可以通过测量阳光的质量来判断现在几点，观察树木以保持在我们正在走的小路上，还能在苍白的月光下守望着逐渐消逝的篝火。

视觉需要如此多维度处理的原因有很多。一个点是，视觉所做的不仅仅是检测形状、光线、颜色和运动，还需要分析、匹配、排序、识别、记住、判断、反应等等。虽然我们确实可以通过声音的特征或特定气味的质量来分辨事物，但这些的前提是经过文化训练和身体状态。由于被设置为可以很好地处理如此多的信息，视觉对于吸收抽象数据非常有用，就像我们在阅读、数据可视化和图像学方面所做的那样。我们可以闭上眼睛，从而停止大多数视觉刺激，而我们的其他感官都没有如此即时的开/关开关。

视觉颜色（光谱）范围：

• 400～700纳米
• 大于1千万种颜色（色域）

视野：

• 大约上 70°，下 80°，向外 170°
• 距离/视力：我们可以看到停留在眼睛表面的物体和数十亿英里外的星星；
• 「20/20 视力」描述了能够在 20 英尺处看到大多数人在 20 英尺处可以看到的东西。

分辨率：

• 整个视觉的高分辨率，在视野中心的能力最高，向外降低。
• 可辨别的最小物体为 0.4 nm（大约人类的头发）。

聚焦：

• 眼球运动将每只眼睛协调在一起，也让我们的身体保持协调。我们用前庭和本体感觉输入校准视觉，以形成一种光学图像稳定系统。瞳孔扩大可以控制进入我们眼睛的光量。因为我们的眼睛提供非常高分辨率的区域相对较小，所以扫视或双眼的快速移动使我们能够收集更多的数据并建立比固定凝视更丰富的理解。焦点调节使我们的眼睛能够改变形状以聚焦在不同的视觉深度。

反射：

• 视觉盲点指的是我们的视神经会中断我们的视网膜，但大脑可以猜测应该存在什么来填补空白。
• 眨眼是为了保持眼睛湿润，清洁和保护眼睛。
• 孔放大与许多不同的人类行为有关，例如注意力、性吸引和性唤起以及惊喜。
• 惊吓反应，也称为战斗或逃跑，可能由突然、响亮或意外的声音或动作触发。与其他感官相关。
• 平衡感和视力之间的不协调会导致头晕和恶心（晕车 / VR玩久了会眩晕的原因）。
• 尴尬的姿势或快速移动的视觉刺激会导致眼睛疲劳，迫使眼部肌肉长时间保持困难的姿势或通过不断的运动而感到疲劳。

视觉无障碍：

• 大约 64%人群需要某种形式的视力矫正；
• 而 3% 的人群经历视力丧失。
• 视力会随着年龄的增长而恶化。

其他能力：

• 识别形状、轮廓和体积的视觉能力。
• 移动是识别对象位置变化的视觉能力，对于视频技术，这通常以每秒帧数 （fps） 或响应时间以毫秒为单位进行衡量。
• 人类的夜视能力低于许多其他动物，它使用视杆而不是集中在我们视网膜边缘的视锥细胞，因此，夜视效果最好在我们视野的直接中心之外。

可视化界面

作为我们的主导感知能力，大多数设计都是基于视觉的。大部分媒介都是为了被看到的，无论是文字、图像、形状，还是三者兼而有之。基于屏幕的交互设计反映了这一现实，平面设计对交互设计有很重要的影响，它涉及排版、颜色、视觉空间和图像，同时也需要引入图像学和数据可视化等子学科。电影和动画等基于运动的媒体将时间元素引入视觉设计中，交互设计以多种方式扩展了这些技术。大部分交互设计可以被描述为在视觉媒体中添加了触觉界面如，键盘、鼠标和触摸屏，这些硬件设备都极大地扩展了交互能力，让人们可以直接操作文字、图像和图形，而不仅仅是只能在纸质书上翻页。

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