发光媒体界面对产妇负面情绪的干预效应研究

葛 凯，郝洛西,2

(1.同济大学建筑与城市规划学院，上海 200092； 2.高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室，上海 200092)

引言

产妇在临产期易产生焦虑、恐惧等负面情绪，进而导致无效宫缩、产程延长、子宫、胎盘血供减少，严重时出现难产、新生儿窒息等问题[1,2]。在待产空间采用积极视觉干预手段对产妇压力的缓解、分娩体验的提升均有帮助。如增设艺术作品(不发光)可引导产妇注意力转移从而缩短产程[3]，对自然影像[4,5](发光)的应用会对产妇分娩体验产生积极影响(心率降低，Apgar、QPP评分升高)。然而，缺乏针对媒体界面形式，比如纸质图片和发光图像的对比研究，针对媒体界面各参数，比如图像素材、色相、亮度的量化研究也很少。本文针对以上内容开展实验研究，为设计与推广我国产科空间媒体界面的应用提供技术参数支持。

1 实验设置

基于现场调研提取出单人待产空间的典型模型，搭建了1∶1的待产空间模拟实验室进行实验研究。模拟病房尺寸为4 m×2.7 m×2.8 m。为排除自然光因素干扰，开窗区域采用遮光窗帘隔绝自然光线，被试感受并评价待产区域的人工光照环境。所有场景室内温度均设定为24 ℃。模拟待产室采用面板灯提供白光基础照明，媒体界面为产妇提供视觉干预。该实验白光照明参数设定：被试平躺时眼部水平照度值为150 lx，色温为4 000 K。该实验共定制两个媒体界面装置，媒体界面A嵌入式安装于天花板，媒体界面B安装于墙面(以下简称界面A、界面B，见图1)。通过视线分析，结合天花板结构承重、成本核算及后期维护等因素综合考虑，确定装置参数(见表1)及安装位置。该装置屏幕采用无反光设计，屏幕边框外加设白板衬底，天然白蜡木包边。将舒适化屏幕与自然元素画框结合，营造温馨的居家氛围。

本研究由3个小实验(a、b、c)组成，共17个照明场景(见表2)。考虑到产妇分娩时期的特殊身体状况和安全性，本研究甄选在过去1年内有分娩经验的身心健康、视力正常、大专以上文化水平的产妇作为研究对象。共有8名被试(平均年龄为27.64±2.34岁)参加了本次研究。其中有1名被试在实验过程中因个人原因退出。

表1 媒体界面参数(数据来源：上海哎哦网络科技有限公司)

图1 床头灯具、平板灯具、媒体界面安装位置及照明示意图Fig.1 Installation position and lighting sketch of bedside lamp, panel lamp and media interface

1.1 实验a：基于视点轨迹追踪的界面形式研究

艺术作品与媒体界面呈现视觉信息的方式不同，而视觉信息的呈现方式影响受试者的注视策略[6]。针对产科空间，目前缺乏将同种视觉信息不同呈现方式作对比实验的研究。为验证发光/不发光的图像对产妇注意偏向的引发程度差异，界面A、界面B的左半部分屏幕呈现发光图像(构图包含Ulrich和Gilpin[7]推荐的循证要素：具有可见性的深度透视图，树木和水元素)，右半部分屏幕用纸质图片(尺寸、内容与左半部分完全一致)遮蔽(见图2)。为保证界面整体视看效果，避免被试注视点频繁落在左右画面交界处对后期眼动数据分析产生干扰，所选实验材料采用水平构图。

表2 照明场景与研究内容

图2 基于视点轨迹追踪的界面形式研究-实验过程图片Fig.2 Research on interface form based on viewpoint trajectory tracking-experimental process pictures

1.2 实验b：基于注意维持水平的图像动态偏好研究

人类感知的自然世界是动态的，而不是静态的。考虑到产妇在待产空间的活动范围受限，本研究所考虑的界面图像动态变化为自然世界自身的动态事件。坐姿时界面B呈现平视角度图片(山水)，躺姿时界面A呈现仰视角度图片(树林)。界面A、界面B的左半部分显示静止图片，右半部分屏幕显示动态图片(左右屏幕图片内容一致，仅动态、静态之分，见图3、图4)。界面A、界面B呈现画面时长均为5 s，被试依次视看结束后选择偏好的图片(静态或动态)，并完成相应部分的问卷填写。

1.3 实验c：基于情感偏好的图像要素研究

该实验针对图像的素材、色相、饱和度以及亮度参数进行研究。选取了6张自然图片，素材分别为雪山、大树、海滩、海浪、落日和麦田，原始图片主色调分别为蓝、绿、青、紫、红和黄(第一组，见图5)。因原始图片糅合了多种颜色，欲研究被试对图片颜色的偏好，需降低维度，故用photoshop软件将图片处理成单一色相，用HSB色彩模式标定色相(H代表色相值，S代表饱和度，B代表明度)，6种色相分别为：红(0，100，100)、黄(60，100，100)、蓝(240，100，100)、绿(120，100，100)、青(180，100，100)和紫(300，100，100)。为避免被试因图片素材的个人喜好干扰色相的选择，在此将每张图片依据其素材的自然色彩属性，处理成两种不同色相，组成12张图片(第二组)。考虑到相同内容不同饱和度的图片对视觉刺激不同，视看感受有差异，色彩饱和度对人情绪反应的影响甚至比色相强烈[8，9]，因此将饱和度降低为50%，组成12张图片(第一组)，共30张图片。因被试对素材的偏好存在个体差异，为避免练习效应，影响色相偏好的数据准确性，故将原始图片放在最后一组进行，主试询问被试相应问题后帮助完成主观问卷的填写。最后播放被试第一选择的界面图像(第三组原始图片)，被试感受该图像1 min后，填写STAI量表。考虑到静态图像内容较为固定，被试长时间观看同一张图片易产生视觉疲劳，结合个体审美偏好差异，提供多种图片切换，在实际应用中更为人性化。图片切换频率的快慢对被试的视看感受有直接影响，在此研究被试对静态图片切换频率的偏好，实验素材为原始图片。

图3 界面A(位置：天花板)呈现画面Fig.3 Image presented by interface A(location: ceiling)

图4 界面B(位置：墙面)呈现画面Fig.4 Image presented by interface B(location: wall)

考虑到相同色相不同亮度的图片给人的视觉感受不同，本实验采用明度参数划分图片的亮度等级。本实验材料选取了6张100%饱和度图片：雪山(蓝)、大树(绿)、海滩(青)、海浪(紫)、落日(红)、麦田(黄)以及1张大树(黑白)图片作为原始明度图片，在此基础上增减明度。因图片明度增减幅度在50%以上会影响内容的识别，经过初筛后选定增减幅度为25%和50%，共计5级明度(亮度)，35张图片(见表3)。考虑到本研究评价项较多(7张图片×5级亮度×2种体位，共计70项)，为避免疲劳效应，每张图片呈现时长为1.5 s。被试选出偏好亮度等级后闭眼休息5 s，主试帮助完成相应问卷的填写。

2 实验数据采集

本实验采用主、客观实验手段相结合的方式，被试在每个场景结束后进行主观问卷评价，在实验a采集眼动数据，研究目标刺激对注意偏向的引发强度。该实验问卷由三部分组成。第一部分为基本资料：姓名、年龄、职业、文化水平、孕产史等信息；第二部分为“状态特质焦虑量表”(STAI)，对被试在界面干预前后的情绪状态进行心理学的评估；第三部分是自制界面主观评价问卷，收集被试对各场景的主观评价及程度。本实验采用Tobii Pro Glasses 2收集眼动数据，通过Tobii Glasses Controller软件进行校准开始/停止记录。

3 实验数据处理与分析

本实验采用Excel和SPSS软件进行主观数据处理与分析，采用ErgoLAB软件进行眼动数据的叠加、诠释和可视化分析。

3.1 实验a：基于视点轨迹追踪的界面形式研究

呈现方式(发光/不发光)主观偏好结果表明，躺姿时所有被试均偏好位于天花板的界面A，且都偏好发光图片。坐姿时所有被试更偏好位于墙面的界面B，其中85.7%的被试偏好发光图片。表明无论躺姿或坐姿，被试均更偏好发光图片。眼动测量方面，剔除因被试移动头部或未能正确参与实验导致的无效个案，截取被试视看界面A(躺姿)、界面B(坐姿)时0～10 s的眼动数据进行分析发现，被试在兴趣区1(发光)的总注视时长为兴趣区2(不发光)的2.13倍，总注视次数为兴趣区2的2.03倍(见图6、图7)，配对样本的T检验结果表明，被试在兴趣区1、2内的注视时长无显著性差异(P=0.06)，总注视次数有显著性差异(P=0.02)。对比主、客观数据发现，被试注视点集中兴趣区与主观偏好兴趣区相同，表明目标刺激对注意偏向的引发强度与偏好结果一致。综上可得，躺姿时被试偏好位于天花板的界面A，坐姿时被试更偏好位于墙面的界面B。无论躺姿还是坐姿，被试均偏好发光的界面形式。

图6 不同兴趣区内的总注视时长Fig.6 Total fixation duration in different regions of interest

图7 不同兴趣区内的总注视次数Fig.7 Total fixation times in different regions of interest

3.2 实验b：基于注意维持水平的图像动态偏好研究

主观问卷结果显示,躺姿时，28.6%的被试偏好静态图片，71.4%的被试偏好动态图片，而坐姿时所有被试均偏好动态图片。躺姿时图片的视看时长是坐姿时图片的视看时长的4.15倍(见图8)。无论躺姿还是坐姿，动态图片的视看时长均大于静态图片，动态图片的总视看时长是静态图片的3.07倍，表明被试更偏好动态图片，与主观问卷结果一致。配对样本的Wilcoxon符号秩检验结果表明，静态图片和动态图片的视看时长有显著性差异(P=0.01)。

图8 动、静态图片的总观看时长统计Fig.8 Statistics of total viewing time of dynamic and static images

3.3 实验c：基于情感偏好的图像要素研究

与100%饱和度相比，所有被试更偏好50%饱和度图片(见图9)。图片素材方面，被试更偏好麦田和海滩。图片色相方面，被试更偏好黄色、蓝色。配对样本T检验结果显示，被试对低饱和度和高饱和度的图片偏好无显著差异(P=1)，表明饱和度对被试的素材选择以及色相选择基本无影响。另外，同种色相的不同素材无显著差异(P=0.275)，同种素材不同色相无显著差异(P=0.057)。切换频率方面，71.4%的被试偏好10 s/张(见图10)，15 s/张次之(28.6%)，无人选择5 s/张的切换频率。因此，在实际应用中推荐10 s/张的切换频率。

图9 饱和度、色相、素材偏好统计Fig.9 Statistics of saturation, hue, material preference

图10 切换频率偏好统计Fig.10 Statistics of switching frequency preference

亮度偏好方面，Wilcoxon秩和检验结果表明，每个色相下被试在界面A和界面B下的亮度等级偏好均没有显著性差异(P>0.05)。在不区分色相时，所有被试在界面A和界面B下的偏好亮度等级无显著性差异(P>0.1)。躺姿时，即界面A下色相为黑白时被试偏好的亮度等级为4；色相为蓝和绿时偏好的亮度等级为3；色相为青、紫和红时偏好的亮度等级为2；色相为黄时偏好的亮度等级为2和3。坐姿时，即界面B下：色相为黑白时被试偏好的亮度等级2和3；色相为蓝和黄时偏好的亮度等级为3；色相为绿和青时偏好的亮度等级为2；色相为红紫时偏好的亮度等级为1。躺姿时，对蓝色、绿色、黄色时亮度偏好等级高于青色、红色、紫色；坐姿时，对蓝色、黄色亮度偏好等级最高，绿色、青色其次，红色、紫色最低。虽然Wilcoxon秩和检验表明，被试对界面A和界面B的亮度等级偏好，以及所有色相的界面A和界面B均没有显著性差异。但从原始数据可以看出，被试对蓝色、黄色的亮度偏好等级较高，对红色，紫色的亮度偏好等级较低。被试的即时焦虑状态方面，干预前S-AI的均值为48.14±6.12，干预后的S-AI的均值为31.29±3.83，表明干预后被试平均即时焦虑状态有所缓解。通过配对样本T检验结果表明，干预前后被试的S-AI存在显著性差异(P=0.002)。

图11 界面A、界面B的亮度等级偏好Fig.11 Brightness level preference of interface A and interface B

4 结论

发光媒体界面干预对被试的焦虑情绪(S-AI)有显著的缓解作用(P<0.01)。待产体位选择影响被试对界面安装位置的偏好：被试采取躺姿时，偏好位于天花板的界面，坐姿时偏好位于墙面的界面。与纸质图片(不发光)相比，无论躺姿或坐姿，被试均更偏好发光形式的界面；被试采取躺姿时对图像的视看时长均比坐姿时久。不论坐姿或躺姿，被试均更偏好动态的图像；图像素材、色相、饱和度以及切换频率方面，被试更偏好麦田或海滩的图像素材，黄色或蓝色的色相。与100%饱和度相比，被试更偏好50%饱和度的图片。从统计学数据上看，饱和度高低不影响被试对色相和素材的选择(P=1)。静态图片在实际应用中推荐10 s/张的切换频率；亮度偏好方面，每个色相下被试在界面A和界面B下的亮度等级偏好均没有显著性差异(P>0.05)。在不区分色相时，所有被试在界面A和界面B下的偏好亮度等级无显著性差异(P>0.1)。但从原始数据可以看出，被试对蓝色和黄色的亮度偏好等级较高，对红色和紫色的亮度偏好等级较低。