基于审美体验的交互装置实体界面设计研究

刘倩茹　李栋宁

摘要：实体界面（TangibIe User Interface，TUI）作为交互装置与受众的交互媒介、现实世界与数字世界之边界，直接影响受众审美体验。从受众审美体验出发，探讨交互装置中的实体界面设计策略。首先，将受众对交互装置的审美体验过程分为知觉、触发、反馈三个阶段，总结出知觉在先、触发的无目的性及体验的合目的性特征;其次，根据以上特征，分析良好的交互装置审美体验所依赖的实体界面条件。根据交互装置的审美体验特征及其实体界面所创条件，提出制造信息线索、引入恰当隐喻、排除交互障碍三个设计策略。从受众审美体验出发，结合实体界面的特征及优势，为改善交互装置审美体验提供思路。

关键词：实体界面 实体交互 交互装置 审美体验体验设计 人机交互 数字媒体

中图分类号：TP399 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）06-0025-03

引言

自上世纪90年代起，国内外交互装置创作活动不断增多，交互装置作品层出不穷。近年来，随着Teamlab、Moment Factory等艺术团体，以及Daniel Rozin等新媒体艺术家的交互装置作品進入大众视野，交互装置的大众认知度得到提高，但其理论研究方面略为滞后。

随着普适计算和交互场景的发展，交互系统愈发多元化。交互装置是能够接收多模态信息，并以丰富形式来展示结果的前端智能型交互系统，其实体界面（Tangible User Jnterface，TUI）以最小化干扰融入环境，交互方式贴近自然，且能够感知情境以适应用户，是最接近普适计算理念的设计之一。实体界面作为数字世界与物理世界的边界、人与机器的桥梁，是交互的承载者。交互装置的审美性赋予实体界面以特殊的体验方式，而过多地将注意力置于在界面上，容易造成对交互设计对象，即人的行为的忽视。本文试图从受众审美体验链路出发，探讨交互装置的实体界面设计策略，从而进一步改善受众体验水平。

一、交互装置中的实体界面

实体界面这一概念最早由麻省理工媒体实验室的石井裕（Hiroshi Ishii）教授等人提出。实体界面以用户自身注意力为中心，允许用户操纵与程序耦合的日常物体或建筑表面，使用户能够注意到背景环境及空间中的展示媒体。实体界面的目标是弥合虚拟数字空间与真实物理环境间的边界，沟通人类活动的前景与背景，实现人与交互装置的双向互动。

在自然交互方式逐步盛行的过程中，国内外众多学者对实体界面展开系统研究。石井裕教授等人将实体界面原型系统归纳为metaDESK、transBOARD及ambientROOM三类;基于上述三类原型系统，清华大学美术学院的鲁晓波教授等人，将实体界面研究类型细分为基于实物的桌面交互、基于实物的增强现实、环境显示和涉身用户界面四类;结合新技术与新材料，清华大学米海鹏教授等人提出“几何塑形”、“运动反馈”与“功能形变”三种新型实体界面形态。以上类型基本涵盖交互装置的不同实体界面形态及互动方式，但在受众与各实体界面交互的过程中，其审美体验特征存在一定共性。

在应用方面，交互装置之实体界面充分利用物理世界中的真实物品，带给人们的无法诉说的，需调动身体知觉去亲身经历的体验，在注意力稀缺的时代有着广阔的应用前景。例如，NIKE、IKEA等诸多品牌与新媒体艺术团队跨界合作，利用交互装置凸显实体产品特色，营造“千店千面”的差异化体验，在体验经济时代成功实现实体店的模式转型。

二、交互装置的审美体验特征

受众与交互装置实体界面的交互过程涉及三个阶段，即知觉、触发和反馈，分别与审美体验的前提、起点及目标相关联。

（一）知觉在先

人类的知觉、身体与世界是一个统一体。交互装置唯有在由“身体.物体一背景”构成的知觉场中显现，审美体验才具备发生条件。而实体界面作为技术中介，通过传感器收集体感数据，与受众形成交互关联，从而延展受众身体可感知和经验的范畴。对于交互装置，实体界面是受众进入装置的交互系统的重要介质;而对于受众，知觉是交互装置融入其身体空间的前提。

美国新媒体艺术家Daniel Rozin的魔镜系列装置由各种物理材料和马达组成。在魔镜装置被受众知觉到之前，它只是一堆材料，唯有受众通过视觉或触觉“触及”到它，它才真正进入受众身体空间，才真正“在场”，从而有可能产生一系列的交互过程（见图1）。受众与交互装置之见与被见、触与被触关系，都是以身体知觉为前提。

（二）无目的的触发

康德认为，美具有无目的的合目的性;王国维先生曾说，故美术之为物，欲者不观，观者不欲;朱光潜先生认为，美是自然而然地流进心里的。审美为非功利性活动，在交互装置审美体验活动中，作为体验起点的触发行为是无目的性的。从受众角度来看，其并非抱有具体目的去靠近审美对象;从审美角度来看，美并无具体目的，它趋向一种共通感。因此，在交互装置中，受众的完满审美体验始于无目的的触发行为，建于感受美的自然过程，成于最终的合目的体验。

交互装置的触发依靠实体界面的输入功能，且常常由受众的好奇心驱动，并伴随着随机性。在CT.LAB的互动纸艺装置Blooming中（见图2），在受众经过交互装置之前，它呈静止状态;当受众无目的地移动，碰巧经过Blooming装置，摄像头捕捉到受众影像，便触发机关。装置被触发后，花瓣朝受众的运动方向盛开时，带给受众“我只为你盛开”的美好感受。这一体验的起点，便是受众的无目的触发行为。

（三）合目的的体验

无目的的合目的性是康德对美的现象的描述。当人们与审美对象发生无目的的“触碰”，事物隐而不露的本质得以敞开，在这种状态下，主体才能激起“诗意的审美”，收获合目的的体验。

实体界面中的许多交互方式符合人类长久以来的自然习惯，其反馈也符合人类行为预期，因此有助于为受众创造合目的体验。在互动音乐装置Reactable中，旋转元件代表控制音频，这与人类通过调节收音机上的旋钮来控制音量的行为一致;在韩国首尔数字创意公司Raonsquar开发的基于导电油墨的音乐互动墙PLAYDODO中，墙上每种乐器的交互方式与演奏对应真实乐器的手法类似（见图3）;在Reefs on the Edge装置中，受众作用于实体界面的行为影响着虚拟的珊瑚礁生存环境，这与真实世界中，人类介入其他生物生存环境会对其造成影响这一事实一致。实体界面中人类所熟悉的交互方式常常能引起受众共鸣。

三、交互装置的实体界面条件

在交互装置系统中，实体界面是受众与交互装置的互动接口。受众的无目的行为触发交互装置，并得到与行为相协调的合目的反馈，在这一过程中，交互装置自身的实体界面特征为良好审美体验创造了条件。

（一）实体界面与体验情境互融

实体界面与交互装置体验情境互融，是知觉、交互与情感三个层面的互融。实体界面之广延性是其互融的重要条件。广延是物质的基本空间属性，凡物质必然占据空间，有其长宽高。相较于二维图形界面，具有广延性的实体界面有着更多的知觉维度、更多的交互触点，以及更多的情感连接点。

从受众知觉的角度看，实体界面与体验情境在空间上是互融的。具有广延性的实体界面真实存在于物理空间中，不仅能带给受众以视听体验，甚至能调动受众的触觉及嗅觉。从交互角度看，实体界面交互接口与体验情境互通。实体界面作为交互装置的一部分，直接敞开于体验空间，也直接影响着体验环境。实体界面组件分布于受众的活动空间中，受众无目的地游走增大触发装置的概率。从情感的角度看，实体界面与体验情境相互构造。受众作用于实体界面的同时，也塑造着交互装置空间情境;受众对体验情境的理解，同时也赋予实体界面以不同的意义。例如，2018年由“天猫奇妙研究所”与“轩尼诗Hennessy”合作的新媒体艺术展“酒神精神的复兴”中，新媒体艺术家们将味觉与视听感官结合，打造沉浸式体验，让来到现场的观众都成为作品的一部分，与作品及体验情境融为一体。该艺术展的其中一个作品是新媒体艺术家陈娱设计的气味互动装置《酒狂》。盛满酒的容器随着观众的位置变化而产生不同频率的振动，酒液进渐，酒香随之飘散。在该作品中，观众自身活动触发交互装置并影响着体验情境，敞开于体验空间的实体界面让观众自然而然地成为音乐演奏者，利用振动促使实体酒液气味弥散，营造嗅觉体验。在该交互装置中，酒液实体界面与体验情境的互融，使现场体验完美契合“think less， feel more”这一主旨。

可见、可触甚至可嗅的实体界面与体验情境的互融，能够为交互装置体验情境增添真实感、沉浸感，也创造了更高的触发及共情几率。

（二）数字内容与实物耦合

在受众与交互装置互动的过程中，实体界面与数字内容耦合是创造合目的体验的另一条件，并包含两层含义。其一是静态耦合，表现为实体界面外观上的所见即所指。例如，在BEYOND EXPERIENCE新媒体艺术工作室制作的济州岛传奇故事互动墙中（见图4），当体验者按压真实的鼓风机，动画中的灶便会燃起火焰。该装置中的实体鼓风机是人们在日常生活中可以见到的物品，观众看到它便知道它是生火的工具，并根据日常习惯去按压。在这一行为中，实体鼓风机极大简化了观众在操作时的认知过程，以及从心理目标到物理操作的转化过程。

实体界面与数字内容耦合的第二种类型是动态耦合，即数字内容的变化与实物的变化一致，包括状态一致和效果一致。若实物作为输入端，当其位置或形状等属性被改变，对应的数字模型立刻接受信号，改变相应的数字参数及信息，并输出反馈;若实物作为输出端，当传感器采集到位置、手势、温度等相关数据，系统会立即处理数据后并将指令传给实物，产生相应反馈。在CT.LAB与澳键丰泽合作的数字化体验展厅中（见图5），当体验者将展位上的产品拾起，數字影像便瞬间转换为该智能美容仪的产品参数。实体产品位置的变化与数字内容生成的联动，不仅让用户获取对产品的切实感知，同时使用户在注意力集中于产品的时刻获取产品信息，加深对产品认识。

数字内容与实物的静态及动态耦合，不仅能够缩短受众适应及反应的时间，而且有助于弥合虚与实、数字与物理世界的边界。

（三）表示功能与控制功能模糊

表示功能与控制功能的模糊是交互装置自身形式与功能间的模糊性，该模糊性常常为体验增添惊喜。在二维图形界面中，信息的控制接口与表示接口几乎是分离的。用户用鼠标、键盘等设备输入指令，而反馈信息是通过其他输出设备呈现出来的，如屏幕、投影等。而在实体界面中，实物组件可以是具备控制功能的输入端，也可以是具备表示功能的输出端，甚至可以兼具控制功能和表示功能。例如ART+COM团队创作的模拟人工湖的地面交互装置《双重性》。当行人从装有发光二极管的玻璃地面上走过时，玻璃上呈现出如水波纹般的光。在该交互装置中，装有传感器的玻璃地面作为实体界面，既体现其控制功能，即利用隐藏的传感器采集行人位置信息;同时也体现其表示功能，即根据采集到的行人位置数据，在相应区域呈现相应的灯光效果。

实体界面表示功能与控制功能的模糊，弱化了界面的存在，因此受众在无意间触发装置时，并非带有特别的目的性，从而易于收获即时且惊喜的合目的体验。

四、交互装置的实体界面设计策略

交互装置实体界面设计与一般设计过程类似，包括概念设计和物理设计，其中物理设计又包括展示设计、操作设计及交互设计。对于交互装置的实体界面，以上三个设计层面分别涉及信息线索的呈现、交互映射的建立和交互障碍的排除。

（一）制造信息线索

众所周知，动物常常根据从环境中捕捉到的气味来决定觅食路线。若该气味信号引起动物兴趣，它们或许会去寻找。同样地，在交互装置中，承载交互触点的实体界面必须放出一种“信息线索”，使受众知觉到它，创造体验前提。

交互装置的信息线索有诸多类型。新奇的装置造型、醒目的文字、图像、声音、灯光等容易被注意到的内容都散发着“气味”。这些信息线索或能引起受众的注意，或起到提示作用。信息线索越明显，引起受众注意的可能性就越大;信息线索越明晰，给受众的提示就越明确。

引起受众知觉注意的因素有很多，大多出于装置的吸引力及其实体界面的易达性。例如在teamlab的互动灯光展中，受众原本并不知晓该装置意图，并非带有特定目的去靠近它。在黑暗环境中，装置光线及其运动规律引起受众注意，从而吸引受众前去探索。因此，交互装置实体界面需具备能吸引受众的元素，或用于引导受众发现交互触点的指向性内容。

（二）引入恰当隐喻

由于交互装置的数字内容与实物耦合，引入恰当的隐喻，有利于受众依靠自身已有的心智模型来理解交互装置实体界面的交互映射关系。

恰当的隐喻包含物理隐喻和行为隐喻。引入恰当的物理隐喻需考虑人们日常生活中的认知习惯，例如在表示环境温度升高时，使用红光比使用蓝光更加合适。引入恰当的行为隐喻需考虑人们日常生活中的行为习惯，在交互方式的设it～尽可能参照人们熟悉的行为方式。例如在为按键类实体界面设计交互方式时，向下按压比向上拨动更合适。

在建立物理映射和行为映射时，应综合考虑该物理映射是否符合人们的常识，其交互方式是否符合人们的行为习惯。例如“选择”行为，在Suntory HIBIKI的互动酒杯装置体验中，当受众拿起作为实体界面组件的酒杯，便开启对应的动画。“拿起”行为就像婴儿抓周一样自然，且正好代表着“选择”作用。恰当隐喻有助于制造熟悉感，从而提高受众无目的地触发实体界面的概率;另一方面，恰当隐喻有助于减少受众思考和疑惑的时间。

（三）排除交互障碍

哲学大师海德格尔在《艺术作品的本源》中谈到，“我们在对物进行理解和陈述时，必须排除一切会跻身于物与我们之间的东西，唯有如此，我们才能沉浸于物的无伪装的在场”。在交互装置中，实体界面表示功能与控制功能间的模糊性常常让受众感知不到界面，从而形成沉浸感，而在沉浸性的体验中，避免一切交互障碍是非常重要的。

当受众与交互装置进行交互时，注意力通常集中于活动本身。唯有当某些情况出现，阻碍交互进程的流畅推进时，受众才意識到其实体界面的存在，转而将注意力置于当下的障碍中。这也就是海德格尔所说的“上手”状态与“在手”状态。上手状态突现情境，只有在“上手”状态中，交互装置与受众的关系才能超越主客二元对立，实现身体空间与物理空间的动态统一。故障会中断受众的审美体验活动，恢复交互装置的对象性，使用户转而关注交互过程中的障碍。因此，受众与交互装置的交互过程中，突兀的反馈、技术的故障、操作方式的不易理解等障碍都应该被排除。交互装置的实体界面操作方式应当显而易见，或在提示下易上手。

结语

在提倡自然交互方式的今天，用户对数字信息的操控不仅仅基于屏幕和触觉。在2019年度AI人机交互趋势研究报告中，百度人工智能交互设计院提出，多通道融合交互成为主流交互形式。实体界面作为多重交互通道的融合体，其相关研究不仅对提升交互装置的审美体验水平有着重要意义，也为其它领域的交互设计提供新思路。

就受众而言，交互装置审美体验活动并非出于某种具体目的，其重点是在体验过程中与他人形成共通感。交互装置作为一种互动式系统，其实体界面的设计与受众的体验过程是相互作用的。受众的体验活动及其发生环境，为实体界面设计建立需求，实体界面设计策略同时为改善受众的体验水平制造可能，而被改变的体验活动又给实体界面设计带来新的需求，不断迭代。