养老机构居住空间老年人视觉舒适距离及颜色偏好分析

付 瑶，王梓通，惠 荣，马欣怡

(1.沈阳建筑大学建筑与规划学院，辽宁 沈阳 110168；2.中国建筑西南设计研究院有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410000；3.谢菲尔德大学建筑学院，英国 谢菲尔德 S10 2TN)

中国人口老龄化越发严重，将面临一系列问题。2019年我国65周岁及以上老人占总人口数达到12.6%。预计2040年时我国的老龄化比例将超30%，2050年老年人口将达到4.8亿。截止到2019年底，沈阳市60岁以上的老年人口数量占总人口的25.6%，远高于全国老年人口占比，老龄化问题需引起关注。在应对日趋紧迫的养老需求中，养老机构的居住空间设计成为建筑领域的研究重点。在考虑人本视角的前提下，对老年人的生理心理行为、生活习惯等方面的反馈进行设计和优化具有重要意义。

由于老年人身体机能的减弱，其视觉层面的空间感知能力变低，从而影响老年人的基本生活。在建筑居住空间设计中，目前研究多关注影响老人的居住行为以及视觉舒适的光照强度上。张玉芳[1]通过实验得到老年人阅读照明最舒适条件为照度1 000 lx、照度均匀度微弱变化、深色背景、暖色温。王恬等[2]对养老机构卧室进行调查、实测和建模，研究表明光环境主观满意度最高，达到85.8%，预测的满意度模型表示老年人照度满意下限为231 lx。在老年人使用空间光环境中，针对视觉舒适距离及颜色偏好的研究较少。王雅静[3]等总结了养老空间采光照明的问题，指出有必要研究适宜老人观看电视等活动的健康照明环境；张军等[4]采用心理生理实验，从疗愈角度探讨了老年人居室色彩色调舒适度。

对于居住行为和感知方法上，目前研究多采用从心理学领域延展至建筑学科的人因设备和主观量表进行评价。人因设备的空间感知评价中，陈筝[5]、叶宇[6]、孙澄[7]等均通过生理指标反馈对建成环境或城市空间等进行了评价或综述。原林[8]、张军[4]等分别采用脑电仪、心电以及VR设备对老年人的卧室照明环境和色彩搭配的视觉舒适进行了评价。为了能客观、准确地反应老年人的居住行为和感知情况对养老机构空间的影响，笔者针对养老机构居住空间的使用颜色和老年人在其空间内看电视的行为，采用皮电反馈以及眼动仪进行分析，在已有研究及数据[9]的基础上进行实验，研究老年人看电视时距离长短对视觉舒适性的影响，以及老年人对不同颜色喜好程度的偏爱。

1 实 验

1.1 实验原理

实验原理基于科学、客观、标准的心理测量测试手段，其中主观评价多采用鉴别个体最为常用的心理评价工具即心理量表，在视觉舒适性评价中一般采用顺序量表、语义差异量表、类别量表等[10]。客观评价则采用生理指标反馈进行实验，其原理在于当外界环境产生刺激时，人的心理以及生理会产生应激反应，情绪随之变化，这些变化会产生一定的生理反应，通过这些生理反馈的差异可以评价个体在一定条件下的情绪或压力[11-13]。

1.2 实验被试与材料

考虑养老机构内部实际使用情况以及统计样本的基本需求，选取机构内34名老年人作为被试，实验被试人群年龄在70～89岁。

实验采用可穿戴式生理反馈仪器进行测试，包含皮肤电反应指标模块(EDA)、便携式眼动仪、人机环境同步平台(ErgoLab)等。EDA生理监测模块统一配戴于被试食指与中指的指肚部位，校准后被试以舒适姿态放置被检测部位，实验时保持静止。眼动仪安装在实验笔记本电脑屏幕边框正下方，实验时保证眼睛距离眼动仪(65±5)cm处，并校准瞳孔中心点位置。实验还采用主观问卷对被试的舒适程度进行评价，问卷采用李克特五级量表标尺。

1.3 实验方案及流程

笔者针对老年人的视觉舒适距离和颜色偏好设计两组实验分别调查。

(1)视觉舒适距离实验。采用EDA生理监测模块测定的皮电信号和舒适主观问卷调查视觉舒适距离的影响，选取1.6 m、1.9 m、2.2 m、2.5 m、2.8 m五组距离进行实验。实验在地面划分标记五组距离，让被试观看视频。

实验流程：首先被试实验前进行简单的任务培训以及操作须知，在被试明确任务后，保持被试心情平静、呼吸平稳，按照要求佩戴EDA模块，采集3～5 min静息数据作为基准数据。然后让被试坐在随机指定距离标尺下，保证被试静息数据与基准数据一致，被试注视电视屏幕开始播放视频时记录数据，视频内容为随机播放，在观看2 min视频结束后填写主观舒适评价问卷。主观问卷标尺分别为很不舒适计1分、较不舒适计2分、中等舒适计3分、较舒适计4分、非常舒适计5分。随后更换其他距离标尺位置，重复上述操作，确保被试在五组距离均被有效测量，每组距离的间隔时间为2～3 min，保证被试静息数据与前基线数据一致。

(2)视觉颜色偏好实验。采用Tobii Pro X3眼动仪测定的瞳孔直径等眼动数据和舒适主观问卷调查颜色偏好，其目的主要研究老年人对所处环境的颜色喜好程度。针对居住空间设计的常用色彩选用孟塞尔颜色系统，颜色选取包括主要的色相：红、黄、绿、蓝，同时包含前序调查中老年人选择较多的中介色相红黄(橙)、绿蓝(青)、紫红(玫红)，并在原有的色相基础上增加室内较为常见的咖啡色、灰色。最后测试的颜色包括绿(5G/4/6)、橙(5YR/7/12)、青(5PB/6/14)、玫红(5RP/6/20)、咖啡(5R/5/6)、蓝(5B/7/8)、红(5R/5/16)、灰(2.5P/6/2)、黄(5Y/9/12)共9种颜色。

实验流程：首先被试实验前进行简单的任务培训以及操作须知，要求被试视线全程保持在电脑屏幕上，并想象居住空间的颜色，同时重点关注喜爱的颜色。在被试明确任务后，让被试观看室内绿植，放松心情，然后让被试坐于实验电脑屏幕前就位，保持正常观看坐姿，进行眼动仪校准。随后被试浏览笔记本电脑屏幕随机播放的颜色图片，图片素材均为1 600×1 600像素，总计9张，每张间隔10～15 s，每张图片浏览时间10 s。在每次浏览颜色图片结束后，被试填写主观喜好评价问卷。主观问卷标尺分别为很不喜欢计1分、较不喜欢计2分、中等喜欢计3分、较喜欢计4分、非常喜欢计5分。

2 研究结果

由于个别老年人身体因素如易出汗、过敏、测试过程中产生心理抵触等原因，生理信号采集的数据会有丢失及异常，因此剔除无效数据后的有效被试为30人。其中视觉舒适距离实验采集有效EDA皮电信号30组，每组包含5种不同距离下的有效生理反馈；视觉颜色偏好实验中眼动仪采集有效数据30组，每组包含9种不同颜色下的有效生理反馈。对初始数据在ErgoLab软件中按不同类别分段进行处理，去噪得到皮电、瞳孔直径以及注视时长数据，同时导出被试对颜色图片的眼动热点图。结合被试的主观问卷，对实验结果进行整理和分析。

2.1 视觉舒适距离实验结果

2.1.1 主观评价结果

不同距离下老年人视觉舒适主观评价结果见图1。

图1 老年人在不同距离处的主观舒适评价Fig.1 Subjective comforts evaluation of the elder people at different distances

从图中可以看出，在不同距离下，老年人主观评价的数据分布较为均匀。其中在1.9 m、2.2 m处的舒适程度评价最为集中，分别为较舒适、中等舒适。1.6 m、2.5 m、2.8 m的评价数据分布离散程度相对较小，数据特征较为明显。其中1.6 m处舒适程度评价结果相对偏高，中位数及上四分位数达到非常舒适；2.5 m及2.8 m处舒适程度评价结果的中位数均为较不舒适，但2.8 m相较2.5 m的总体评价低，介于很不舒适与较不舒适之间。

对主观评价结果进行单因素方差分析，研究被试对不同距离的主观舒适感受是否存在显著性差异。在分析方差之前，对数据进行正态分布检验和方差齐性检验。其中Kolmogorov-Smirnov检验和Shapro-Wilk检验显著性均小于0.05，不满足正态分布；方差齐性检验显著性为0.033，小于0.05，则方差齐性检验未通过。因此应用非参数检验进行差异性分析，采用Jonckheere-Terpstra检验，结果表示被试对不同距离的主观舒适感受具有统计学差异，即显著性小于0.05。在事后两两比较中各距离相互之间的主观感受均具有明显差异，距离越大主观感受评价越低。

2.1.2 皮电结果

对被试老人的EDA皮电结果进行统计，由于老年人交感神经反馈的个体差异，需对皮电数据进行预处理，采用皮电变化率进行统计与分析，即皮电变化率=(测量值-基线值)/基线值。被试老人的皮电变化率在不同距离下的分布较为明显，距离越近皮电变化率范围越小，越远皮电变化率范围越大(见图2)。

对皮电结果进行单因素重复方差分析，研究被试对不同距离重复测量的皮电数据是否存在显著性差异。对皮电变化率数据进行检验，数据满足正态分布，即Shapro-Wilk显著性大于0.05；方差齐性检验显著性为0.168>0.05，数据方差齐性检验通过。进行单因素重复方差分析，其中Mauchly球形检验显著性小于0.05，未通过球形检验；MauchlyW值为0.025，需要进行校正处理。当MachlyW小于0.75时采用Greenhouse Geisse方法校正，校正后方差统计量F为11.495，自由度df为1.485和43.057，显著性为0.00<0.05，偏Eta方η2=0.284。被试在不同距离下皮电变化率数据具有统计学的差异，不同距离单因素重复方差预估皮电变化率均值见图3。

图3 不同距离预估皮电变化率均值Fig.3 Estimate the average EDA change rate at different distances

采用Bonferroni方法对重复测量的不同距离下皮电数据进行事后两两比较，平均值差异在0.05层级显著结果见表1。从表中可以得出，1.6 m与2.5 m、1.6 m与2.8 m、1.9 m与2.8 m、2.2 m与2.8 m之间具有显著差异，其他距离之间未发现显著性差异。

表1 不同距离下皮电数据的事后两两比较Table 1 Paired comparison of the EDA at different distances

2.2 视觉颜色偏好实验

2.2.1 主观评价结果

老年人视觉颜色偏好的主观评价数据分布如图4所示。

图4 老年人对不同颜色的主观舒适评价Fig.4 Subjective comforts evaluation of the elder people in different colors

从图中可以看出，不同颜色的主观评价数据分布较为均匀。其中绿色、红色、黄色分布较为一致，主要集中在中等喜欢与较喜欢之间；橙色、玫红数据分布较为离散，其他颜色分布则集中在较不喜欢与中等喜欢之间。

对主观评价结果进行单因素方差分析，研究被试对不同颜色的主观舒适感受是否存在显著性差异。对数据进行正态分布检验和方差齐性检验，其中Shapro-Wilk检验P<0.05，不满足正态分布；方差齐性检验P=0.559>0.05，满足方差齐性。采用Welch′s方差检验，结果表明不同颜色对被试的主观舒适感受具有统计学差异。

2.2.2 眼动结果

眼动仪收集老年人的生理反馈数据主要体现在瞳孔直径与注视时长，其中瞳孔直径的数据集中在2.68～3.18 mm，其中位数在2.95 mm上下浮动；注视时长数据分布集中在0.92～3.46 s，其中位数在2.02 s上下浮动(见图5)。

图5 老年人在不同距离下视觉生理指标分布Fig.5 The distribution of visual physiological index of the older people in different colors

通过图5可以看出，瞳孔直径与注视时长均有少量单因素离群值，离群值是由于老年人身体机能的个体差异导致，因此对其进行筛选。对瞳孔直径与注视时长进行多元方差分析，对数据进行假设检验：筛选后的数据服从正态分布，且散点图发现因变量间存在线性关系，马氏距离未发现多元离群值；瞳孔直径与注视时长的Pearson相关系数为0.597，两因变量间存在中等的相关关系，不存在多重共线性(相关系数小于0.9，显著性小于0.05);Box′s M检验显示方差的协方差矩阵相等(显著性为0.847>0.001)，瞳孔直径与注视时长在不同颜色的各个组中的Levene′s方差均具有齐性(显著性均大于0.05)。不同颜色的瞳孔直径与注视时长均值如图6。各颜色水平下的眼动生理指标组间不存在统计学差异，方差统计量为0.501，显著性大于0.05，Wilks′ Lambda多元统计量为0.964，偏Eta方η2=0.018。

3 研究分析

3.1 老年人视觉舒适距离

实验发现，距离的远近对老年人观看电视行为的主观感受具有明显差异，其舒适程度随距离的远近成平均下降趋势，距离越近老年人的舒适程度越高，越远则舒适评价越低。同时不同距离下的皮电结果也显示，老年人的生理反馈具有显著差异，与主观问卷相互对应，即距离越远生理反馈波动越大。在事后多重比较中，2.8 m的皮电反馈显著高于2.2 m、1.9 m、1.6 m，同时2.5 m反馈也显著高于1.6 m。说明在老年人在2.8 m距离下的交感神经异常兴奋，相较于其他距离的情绪唤醒度高，从而引起皮肤表面汗腺的电传导能力的变化值较大。其紧张、高兴、惊恐的情绪较高，结合主观舒适度评价量表的结果可以推断，2.8 m的观看距离相较其他距离为负向情绪，老年人不舒适。同理，2.5 m处的不舒适感比1.6 m处强烈，其他距离之间则无明显差异。研究发现具有生理差异的距离差值为0.6 m、0.9 m和1.2 m。构建不同距离的差值差异性对比，各距离差的主观舒适反应均具有差异，但距离差值在0.3 m以内，老年人的生理舒适程度没有明显差异；距离差值在0.9 m以上，老年人的生理舒适具有较大差异。

3.2 老年人视觉颜色偏好

实验表明，老年人颜色偏好的主观反应具有明显差异，从事后多重比较中可以看出，具有明显偏爱颜色的喜好差异集中在橙色、绿色、红色、黄色上。其中橙色喜好程度较高，与其他颜色的差异数量较多；绿色与红色的喜好程度相同，与其他颜色差异数量相同；黄色的喜好程度一般，主要与咖啡、蓝色、灰色具有差异。然而眼动生理数据结果表明，

老人对颜色偏好没有统计学差异，与主观量表结果无明显关联，但文献[14-15]指出，颜色对注视时长和瞳孔直径应有显著性差异。分析原因：①注视时长应反映被试关注材料的注意程度，从而反映对兴趣区内的喜好程度，实验关注的老年人群由于其眼部内水晶体浑浊、变黄的变化，对颜色的感知能力会受到很大影响，因此对颜色的注意程度较弱，仅集中在实验材料的情况上；②瞳孔直径是表征被试对信息注意状态的指标，可以用来推测不同颜色刺激条件下的情绪变化，但其与疲劳密切相关[16]，连续呈现的刺激会增加观看疲劳对瞳孔直径的影响，从而影响瞳孔直径对颜色偏好程度的敏感性降低[17-18]；③被试的选取由于其地区以及人数的限制，数据样本量不足以及个体局限性导致数据分析不显著。因此，实验结果导致被试对颜色的眼动生理数据无显著性差异。

4 结 论

(1)距离的远近与老年人的主观评价以及生理反馈数据存在显著性差异，距离越远老年人不舒适感越强烈。

(2)老年人对0.3 m以内的距离变化无生理舒适程度差异，对0.9 m和1.2 m的距离差值具有明显生理和主观不舒适。

(3)不同颜色对老年人眼动生理数据没有统计学差异，但对其主观评价具有显著性差异，橙色、绿色、红色、黄色的喜好程度强于其他颜色。