从认知原理谈3C产品中的听觉设计

（南京林业大学家居与工业设计院210037）

一、人对于声音的认知特点

（一）声音的物理学特性

从物理学角度来讲，声音是由振动产生的，声源振动导致介质发生振动，从而形成声波，当振动消失时，声波也随之消失。声波作为一种机械波，具有波动传播的性质，在传播过程中，与介质种类、温度等多种因素相关，且具有机械波反射、折射、干涉、衍射、扩散反射等性质。在物理声学领域，声音具有主频、幅度、频谱等主要性质。

（二）声音的生理学及心理学特性

声音的产生与传播是声波的力学现象，而当声音通过介质传入人耳后的一系列产生听觉的过程就属于生理学范畴。当人耳接收到通过介质传入的声音信号后，将其机械能转变为听觉神经上的神经冲动，神经脉冲到达大脑皮层的听觉中枢，人才能感知声音，产生听觉。此外，从心理学角度来讲，大脑皮层不仅产生听觉，还会产生多种心理感受。在获取听觉的过程中，人们将声音的性质分为音调、响度、音色几个方面。对于3C产品而言，响度多包含用户可以控制的若干等级，所以3C产品听觉设计过程中需要着重设计的主要是音色和音调两个方面。由于声音具有的心理学特性，使其包含多重意义，如在为残障人士，尤其是以盲人为用户进行无障碍设计的过程中，听觉设计能够提高其完成基本生理需求的体验感。以健康人群为用户进行听觉设计能够加强其在特殊操作情境的体验，例如：安全警告、信息提示、交互反馈、增强记忆、增强现实体验、展示工作状态、体现产品质量的视觉信息等。

二、听觉设计在3C产品中的重要性

本文中的听觉设计特指“3C产品中人造声音的设计”，即Intentionalsound（简称IS）。例如Windows系统开关机时的乐声、智能手机键盘的按键声、平板电脑的操作声音等。

（一）听觉是重要的信息接受渠道

人类是通过视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉来获得外界信息的。其中视觉传递了约70%的信息，其次是听觉，占据了15%-20%，所以听觉是除了视觉外最重要的信息获取来源了。与视觉相比，听觉有许多优势。听觉的认知过程是路径最短、最直接的认知通道并贯穿着认知过程的始终，因为进入人脑的视觉、触觉信号总是先解码为听觉码后再编码成语意。视觉最敏感的注意力范围是视网膜中央凝视点的2°以内凹区域。但听觉则可以接受到所处环境中所有方向传来的声音，接受范围很广，有全向性。

（二）3C产品对听觉设计的需求

3C产品普遍以视觉用户界面为主进行交互，但如果少了听觉的帮助，产品的交互体验会大打折扣。听觉交互的优势有以下几点：（1）用户只有在与界面对视时才能实现视觉交互，这限制了用户使用产品时的空间自由，而因为听觉的全向性，用声音进行交互时用户可处在声音可达到的任何位置，不必面向界面。如果需要达到提醒、交流的功能，听觉交互更有效率；（2）视觉信息感知效率低。人类在现实环境下获取信息的方式是五感并用的，只靠视觉界面传递信息会造成视觉信息过载，传递效率低。而人类听觉的认知路径最短，信息传递效率高。视觉与听觉结合，能提高工作绩效，和信息传递准确率；（3）现实生活中无时不在和声音接触，所以使用听觉界面可增强临场感，沉浸感，亲切感。在游戏设计、人工智能、仿真设计等应用领域，如果交互只通过视觉画面，没有语音、背景音乐、音效等声音设计，虚拟环境会缺少临场感和真实感，用户缺少亲切感，使用体验不佳；（5）对于视障人士来说，听觉是最重要的感官。好的听觉界面可以让有视障人士能够顺利使用3C产品。

三、听觉设计的原则和思路

事实上，有关听觉体验的研究涉及了声学、物理学、生理学、心理学、人机工程学等多个学科。由于人耳的构造非常复杂，人们尚未能从生理角度解释清楚人耳的听觉特性，这无疑又为听觉设计的研究增加了难度。笔者从声音本身的物理特性和心理声学的相关原理这两方面入手，探讨使用者与声音的关系提出设计原则和思路如下：

（一）3C产品声音设计的基本原则

1.以用户为中心的设计原则。从用户的角度出发，以人为本已经成为了设计界的基本法则。以用户为中心的理念在3C产品的声音设计中则表现为在声音开发的整个过程中都把用户纳入考虑范围。

2.可辨识性原则。研究表明，人类通过自身的进化已经能够毫不费力地理解各种自然声音。3C产品中的声音应当要与人们已经习得的或者自然的联系相一致，就是当人们听到这个声音时能联想到相应的操作或准确地获取特定的信息。比如多数智能手机的拍照声效都会设计成“咔嚓”声，事实上就是在用电子音模仿老式照相机的机械快门音。

3.差异性设计原则。即设计的声音必须是独一无二的，对应3C产品中特定的操作或者命令。以求传达给用户准确的信息，防止误操作的产生。

4.标准化设计原则。对不同场合使用的听觉信号尽可能标准化。以智能手机键盘声为例，系统自身的页面和APP中的页面可以视为两个不同的场合，各个APP之间也是不同的场合。用户在这些场合中使用键盘打字时的键盘音应当标准化。

5.遵循生理学和声学的客观规律。比如噪声是声波的频率、强弱变化无规律、杂乱无章的声音，噪音对人身体和心理都有损害，因此在设计声音时要尽量降低噪声的干扰，提高音质。又比如人耳对中频段的声音最为灵敏，频率高的声音往往会使人产生焦虑、紧张感，频率低的声音会使人感到舒缓放松，因此应该着重设计声音的音色和音调，让用户获得良好的听觉体验。

6.删繁就简，所设计的声音不能太复杂，降低用户学习成本。当下产品设计中使用的声音主要分为语言类和非语言类，非语言类声音又包括自然声音和乐音。在运用这两种声音时，应当优先保证声音信号的指示性和信息传达的功能。笔者建议无论是模拟自然声音还是使用乐音，都应当尽量短促、清晰，以减轻耳朵负担。

7.情感化设计，注重情感表达。在设计声音时，应当注意赋予声音情感化的形象，一方面通过声音传递感情、勾起回忆、给人惊喜，满足用户的需求和期望。另一方面使产品与用户进行情感上的交互能够很好地消除人机之间的隔阂感。

8.注重与视觉界面的结合。用户体验是用户在认识和使用产品的全过程中通过多个感官建立起来的一种综合的纯主观的感受。所设计的声音也应当与视觉界面相结合，提高交互的完整度，丰富产品形象，给用户更好的视听体验。

（二）3C产品声音设计的流程和思路

1.声音开发设计的基本流程

基于以用户为中心的设计原则，参考视觉界面交互设计的经验，声音设计师在进行3C产品声音设计时可以参考以下流程：

（1）开展有关声音的用户研究和设计调研。要求设计师进行声音分析，记录和比较各种声音样本，然后运用情境访谈、焦点小组、启发式评估、单独访谈等方式收集用户的各种意见，使用语义差分法得到用户对某种声音信号喜恶程度的初步评估报告。

（2）确定声音设计的目标产品。在设计之前应当明确是为哪一种产品的哪一模块作设计。

（3）用户目标及需求分析。受性别、年龄、文化差异和个人喜好等因素的影响，人们对于3C产品都有自己的偏好，对于同一类产品声音的认可度也不尽相同。设计师可以采用采访、问卷调查、建立人物模型等方式确定用户需求。进而明确所设计的声音信号应当具备的功能和应当带给用户的感受。

（4）初步声音设计。从声音的物理属性入手，结合心理声学的相关理论，设计声音信号的各种物理量。调整音高，美化音色，控制混响，制作出初步的声音原型。

（5）验证和测试。反复观察和比较各个声音原型，运用问卷调查法收集用户的体验信息，然后反复修改完善，最后定型该声音信号。

2.从认知心理学的角度谈声音开发设计的思路

人对产品声音的认知和心理发生过程从简单的感觉到逐渐分化和复杂化，依次经过如下环节，即知觉、注意、记忆、表象、思维、情绪。整个过程环环相扣，缺一不可。在进行3C产品的声音设计时，可以从以上几个环节入手。比如（1）使用听标，即运用人们熟悉的自然界的声音，让用户本能地把声音信号跟产品信息联系起来，降低学习成本，防止误操作发生。（2）依据格式塔原理，建立心理模型。即依据大多数用户的经验和习惯去设计，让声音与用户的心理模型相匹配。

四、结语

随着社会生产力的发展，总体消费水平的提高，人们对于3C产品的外观、功能和附加属性都提出了更高的要求，传统的依赖于视觉界面的交互方式已经无法满足用户情感和体验方面的需求。近年来VR、AR技术的飞速发展，必将全面提升3C产品的用户体验，其中听觉设计在辅助视觉界面，提高交互效率，丰富产品形象等方面具有无可比拟的作用。从认知原理来研究听觉设计就是依据声音的物理学、生理学和心理学特性，研究出具备适合新科技趋势特质的声音，满足消费者的情感体验。3C产品的声音设计的有效方法是坚持以人为本的设计原则，在传递信息的基础上注重情感表达，增加用户对产品的满意度。