面向精神障碍服刑人员心理矫治的实体交互设计研究

赵超 苏华 关家印

关键词：心理矫治;实体交互;色彩设计;声音设计;形态设计

1 研究背景

为建設现代化人文监狱，对患有精神障碍的服刑人员进行心理矫治，清华大学设计学研究团队与某监狱局紧密合作，探索以声音、色彩、气味等元素为介质的心理矫治产品、环境、服务系统，进而实现减轻精神障碍服刑人员的病情，降低发病频率，帮助其尽快回归社会的改造目的。

本课题的研究对象为某监狱在押服刑人员100 人，其中患有精神障碍的服刑人员70 人，正常服刑人员30 人。本研究采用实验测试的方法，为了保证实验测试研究的信度和效度，降低研究环境对被试人群产生负面情感影响，研究团队将该监狱心理咨询中心的墙壁粉刷成淡灰色，辅以软装、壁纸、挂毯等作为墙面装饰。研究团队从年龄、文化程度、入狱前职业、罪名、病因等方面对实验样本的情况进行综合分析，以便有针对性的对精神障碍的服刑人员实施心理干预与矫治工作。

研究发现，监狱中主要的精神障碍病症有三种，分别是抑郁症、躁郁症和精神分裂。根据对监狱内主要精神障碍病症的分析，本研究制定了基于艺术治疗的心理矫治研究方法。艺术治疗以实现监狱精神障碍服刑人员的康复为目标，主要针对抑郁症、躁郁症患者，为他们进行长期的、有规律的心理矫治。抑郁症患者的情绪在监狱中长期处于负向的状态。通过艺术治疗若干疗程的矫治后，患者情绪能够趋于平稳，逐渐发展为正向、积极的状态;躁郁症患者的情绪起伏不定，在不同的发病周期有不同的情绪表现。通过艺术治疗针对不同发病周期的心理矫治后，患者的情绪能够趋于平稳，在不同发病周期的表现有所缓和，逐渐发展为较为平和的状态。

1 服刑人员心理及情感矫治的色彩设计

本研究所进行的色彩研究表明，高明度的色彩能够给精神障碍服刑人员带来正向的情感矫治;从色彩色相的维度来说，中绿、橙色、蓝色等能给此类服刑人员带来正向的情绪，黑色、灰色、翠绿、紫色等会带来负向的情绪，红色相对中性。所以针对抑郁症患者的场景，整体选取高明度的配色，色相选择也尽量偏向正向色彩;而针对躁郁症患者，整体色彩明度可以适中，在注意色彩搭配的前提下色相选择也可以尽量丰富（图1）。

研究团队借助于奥斯特瓦德（W.Ostwald）色彩系统作为色彩设计的理论框架。奥斯特瓦德色立体是由色相、明度、纯度三要素构成一个三维空间的复锥形立体，每一个色彩都可以通过参数进行定位，这极大的方便了色彩的使用与管理。使用奥斯特瓦德色立体进行色彩设计时，如果确定了体系中的某一颜色，便可以从这些色彩系列中求得与这一颜色调和或对比的色彩关系（图1）。

本研究选取CSS 十六进制颜色标色法对选取颜色进行标注。针对两个不同时期的精神障碍服刑人员设计两类不同的配色方案（图2）。抑郁症和处于郁期的躁郁症病人，设计以黄色、绿色、橙色等为主要色调，通过其与红色搭配，借助于高纯度的颜色和丰富的色彩搭配唤起抑郁症患者的正向情绪（图3）。

针对处于躁期的躁狂症患者，在色彩设计时使用较冷的绿色和蓝色作为主要的色调。根据色彩研究的结果，这类颜色在平复患者情绪的同时，也会唤起他们负向的情绪，所以通过提高色彩明度的方式来减少色彩的负面影响。此类色彩选取较为统一的色调来平复此类患者的情绪（图4）。

将两种配色方案放在同一坐标轴中进行对比，可以得到：两种色彩方案都尽量选取高明度的颜色。针对抑郁症和处于郁期的躁郁症患者的配色纯度都相对较高，色彩搭配丰富热烈;针对处于躁期的躁郁症患者使用纯度较低的颜色如绿色、蓝色等，另外搭配少量的红色，将情绪的强度降低的同时避免唤起他们的负向情绪（图5）。

色彩在实际的应用中，不同颜色之间的比例关系也是影响情绪的重要因素之一。在进行色彩方案设计时，不同比例的相同颜色搭配也会产生不同的效果。因此在进行最终配色方案设计时，研究团队改变了每一套配色的色彩比例，以一种或两种颜色为主，其他颜色为辅的方式对于前期的配色方案进行了重组。这种方式不仅可以更好的突出每一种色彩方案的主题，在实际的使用中也更方便根据模型的形态、大小、比例进行调整。

第一套配色方案目的是唤起精神障碍服刑人员积极的情绪，采取明快、热烈的色彩组合饱和度高、明度相对较高，节奏明确（图6）。

第二套配色方案的目的是稳定精神障碍服刑人员的情绪，整体以蓝色、绿色为主，为避免颜色过于沉闷，在其中加入明度、纯度较低的黄色、红色，避免对于负向情绪的唤起（如图7）。

2 服刑人员心理及情感矫治的情境音频创作与实体交互设计

音乐可以对人的情绪起到调节和促进的作用。人类的大脑皮层是一个非常复杂的系统，负责处理信息、进行综合认知。知觉和认知具有整体性、理解性的特征。其中，整体性表现为人在听到音乐后，即使只感知到音乐的其中一部分特性，也可以通过知觉，联系过往的经验将其与其他感知觉联系，从而进行综合的感知;理解性表现为人在听到一段音乐后，会将其与自己的先验知识相结合对这段音乐进行理解和感知，这种知觉建立在每个人自身的认知体系上，这就意味着不同的人对相同的音乐会有不同的理解和感知。

正是这种理解和感知建立了音乐与心理之间的映射关系。而音乐之所以能够传递情感，一是由于音乐本身所具有的艺术特性，二是人通过音乐产生的联想，这就是情感映射。这两种映射是相关联的，借由这种方式音乐才能够调节人的情绪。美国心理学家凯特· 海文纳（Kate Hevner）将音乐所具有的情感特性用词汇表达出来，总计8 类、37 个词汇，并组成了环装的情感模型（图8），在这8 类情感之间可以进行相对平滑的过渡。

在实体交互装置设计中，除了色彩以外，另一个主要的元素是音频。与色彩设计的逻辑相同，在进行音频创作时也着重考虑针对抑郁症患者和处于郁期的躁郁症患者，进行积极情绪的音频设计，以及针对处于躁期的躁郁症患者进行稳定情绪的音频设计。

受服刑人员文化水平和生活环境的限制，在进行音频创作时不应过于复杂和抽象，应充分利用知觉整体性和理解性的特征，使用生活中基本场景的片段作为组成音频创作的基础，促进服刑人员的联想。选取乡村和城市作为音频创作的两个基本场景，通过日常生活中的情境让精神障碍服刑人员进行内容、情感的映射，促使他们在脑中形成基于自身经验的独特的情感，进行情绪调节，增强心理矫治的效果。

以稳定情绪为目的的音频会以乡村为主要意向进行创作，多选取乡村为基本场景。在中国传统文化中，乡村人口分散、风景宜人、民风淳朴、生活节奏慢，因而乡村象征着归隐、安逸与宁静。而快节奏的活、繁华、喧嚣往往是城市生活的代名词。在音频创作中将城市作为意向，配合恰当的音频元素适合唤起患者的积极的情绪。

音频创作的流程和方法是以一段轻音乐作为基础，奠定整个音频情境的情感基调，再根据所选取的意向，从BBC SoundEffects 网站上下载WAV 格式的基础音频文件。根据故事化的场景，使用Adobe Premiere 软件将基础音频素材剪辑，完成最终的音频制作。

在以乡村为主题的音频创作中，选取丛林、流水、鸟鸣、闪电等意向，构建出一个有情绪起伏强弱的乡村夜晚的主题情境。在音频制作的过程中，以一段舒缓平静的轻音乐，配合丛林的背景音作为整个音頻的基调。通过渐入的流水、鸟鸣、闪电的声音，描述了一段从安静到喧闹，再回归正常的乡村丛林夜晚的情境（图9、图10）。

在以城市为主题的音频创作中，以一段节奏明快的爵士风格音乐为背景，选取儿童嬉笑打闹的声音、交谈声、火车声、风声、雨声为元素，构建了白天城市公园的主题情境。在音频制作的过程中，以儿童在公园中嬉戏的声音开场，一辆火车从公园旁的铁轨驶过，接下来下起了淅淅沥沥的春雨，场景安静了下来，雨停后儿童又回到公园中继续玩耍。为服刑人员呈现了一段欢快的故事（图11、图12）。

3 服刑人员心理及情感矫治实体交互的形态设计

研究以点、线、面为基础进行形态的设计。基于点、线、面元素设计的形态由简单到复杂，表现出不同的性格特征，对应着从开始到结束的全治疗周期。在不同的治疗周期中，患病的服刑人员可以根据自己的感受使用模块化的元素进行创作。

1.1 点元素的设计及应用

点作为形态的起始，是人类主观创造的一个相对概念。作为一个抽象的形态，点具有多样性和复杂性的特征，良好的运用能够有极强的表现力与表现深度，可以运用不同的排列方式制造出不同视觉效果、秩序感或无序感，创造出极具生命力的、独特的张力。将多个点组成的几何形态进行连接，可以将其制作成不同的模块，同时模块之间还存在一定的关联性，可以通过不同的排列组合方式进行形态创作。作为心理矫治第一阶段所使用的形态，这一形态方案造型简单，容易进行处理和摆放，方便服刑人员进行操作，熟悉并理解心理矫治的流程和方法（图13、图14）。

3.2 线元素的设计应用

线是形态的方向指引。根据点变成线的外力的不同，可以将线分为三种，前两种分别为一个外力形式和两个外力形式，第三种线的形式是结合线，是前两种形式的结合。这些不同形式的线有着不同的线型、角度和粗细，给人带来不同的心理感受。线的形态创作是基于三角形的线性分割。以等边三角形的中心做其他三条边的平行线，将等边三角形分割形成了三个梯形，作为基本的形态。以梯形的短边为直径画圆，将梯形分割成两个部分。为避免尖锐的形态对精神障碍服刑人员心理造成刺激，将梯形和半圆进行倒角处理，得到最终的模块方案，即半圆、梯形的组合模块。模块中同时包含直线和曲线、正形和负形。精神障碍服刑人员可以通过梯形不同角度的拼接，利用曲线和直线将其组合成不同的线型。心理矫治第二阶段的方案，加入了曲线、直线的元素，形态同时包含正负形。相对复杂的形态给精神障碍服刑人员带来更多的排列组合方式，但整体仍然保留了较为规整的几何形态（图15、图16）。

3.3 面元素的设计应用

面是形态的集合，是其他所有形态的统筹。面既可以作为形态的一部分，又可以作为空间的一部分，在不同的状态下有着不同的特性。面在空间中的不同位置会和其他形态组合成不同的关系，在设计中可以进行丰富的变化。面的形态的创作是使用一段曲线进行旋转、镜像形成面的单元形，将这一单元形态进行对称、阵列后形成面的集合，最后通过阴影标注的方式选出不同曲面的单元形态。模块的顶部用曲面进行切割，不同模块的切割方向、长度也有所不同，最终形成不规则的，应用于心理矫治第三阶段的形态方案。更加复杂的曲面和参差错落的形态能够给精神障碍服刑人员带来更多的联想，更深层次的发掘他们内心的想法（图17、图18）。

4 整合实体交互设计方案

在服刑人员与模块进行实体交互的过程中，需要通过特定的操作台实现。为避免对精神障碍服刑人员造成干扰，操作台设计尽可能简约，同时需要选取相对柔和的色彩，让使用者将注意力集中在交互模块上。由于本装置的使用场景是在监狱环境中，安全性是重要的考虑因素。

设计方案将色彩、声音与形态进行整合，基于实体交互的模式，形成有针对性的、有阶段性的模块化心理矫治装置设计。每次矫治可以从多种色彩方案与声音方案中选取其中一种，在相同矫治周期内进行更换，以免患者出现视觉疲劳，影响矫治效果。

装置由操作台与交互的模块两部分组成，使用基于磁感应的交互方式，交互控制部分由Arduino 组件实现。操作台中放置有磁铁，用于检测不同的模块，每个模块内部均有预先调试好的Arduino 控制板、磁力传感器和LED 指示灯。在进行心理矫治之前，通过预设，将不同颜色的模块与音频相对应。精神障碍服刑人员在操作时，将不同形态、色彩的模块放置到操作台上，此时模块会检测到周围磁场的存在，通过Arduino 组件将电路连通，模块底部的LED 指示灯会亮起，操作台也将检测到模块的位置，根据服刑人员选择的模块来播放预设好的声音。与之对应的，越多相同颜色的模块放置在操作台上，与之对应的音频声音就会越大，若将模块拿走，则对应的音频声音会减小或消失（图19、图20）。

交互模块的材质选取TPU 材料， 这是一种具有高张力、高拉力、耐老化特性的环保材料。TPU 材料可以通过改变配比，来改变最终产品的硬度，同时还能保持其物理属性，有一定弹性和韧性的材质会给予使用者舒适的触感，合适的硬度也能保证交互模块不出现形变，是交互模块的最佳材质。在心理矫治的过程中，不同的模块形态对应不同的心理矫治阶段（图21）。

在治疗的第一阶段，选取基于点的形态方案（图22）。模块是非常简单的几何形态，不会对精神障碍服刑人员造成困扰。由于形态之间有一定关联性和延续性，服刑人员可以通过堆叠的方式对模块进行排列，方便精神障碍服刑人员找到各种形态之间的关系，适合初次使用者适应此装置。通过不同颜色或相同颜色的堆叠，组合出想要的形态或效果（图23—图26）。

在治疗的第二阶段，交互模块的形态设计相对复杂（图22）。由等边三角形进行分割，得到梯形后再进行分割，得到一个分体式设计的梯形的形态。在实际的使用中可以将两个部分看做一个整体，也可以拆分开来作为单独的形态使用，这样就派生出了很多的形态组合方式和色彩搭配方案。精神障碍服刑人员可以利用梯形的直线和半圆形的曲线做出自己所期望的搭配（图27—图30）。

在治疗的第三阶段采取的是不规则曲面形态的设计，每个模块的形态轮廓之间存在一定关联性，每个模块顶部的曲面也不同（图22）。精神障碍服刑人员可以根据轮廓和顶部曲面两个不同维度来进行交互模块的摆放（图31—图34）。

在装置实际的使用中，要根据监狱精神障碍患者类型选取对应的配色方案和音频方案，根据患者所处的治疗阶段选取对应的形态方案。在此做一個具体的使用方案以及使用场景的示意：服刑人员A 是抑郁类病人，处于治疗初期阶段，所以在针对抑郁类患者的色彩方案中选取方案二，选择城市公园主题的背景音乐。在选取了矫治方案后，要根据情境建立色彩与声音的联系，色彩和声音共同构建一个情境。在此方案中，给定的情境描述如下：“公园中儿童在嬉戏，此时远处传来火车汽笛声，少顷，火车从公园旁驶过。风声越来越大，伴随着风的是一段短暂的春雨，下雨时儿童都躲到室内，公园中非常静谧。雨过天晴后儿童又从室内出来玩耍。”深绿色对应铁轨撞击声、浅绿色对应儿童嬉戏声、蓝色对应雨声、红色对应火车汽笛声、黄色对应风声（图35）。

5 结论

研究探讨了基于色彩、声音、形态研究的多媒体场景模块化实体交互装置的设计过程。通过对精神障碍服刑人员的调研、访谈所确定的两类矫治人群和矫治目标，设计出基于色彩、声音、形态三大要素与操作台同时组成的实体交互心理矫治装置。精神障碍服刑人员可以通过实体交互的模式进行操作，进行有针对性的、有计划的心理矫治。