焦泽栋 曲延瑞

摘要：居家养老已成为欧美、日本等发达国家和我国的主要养老方式[1]，随着智能时代的来临，越来越多的智能设备开始进入养老领域当中，本文针对居家养老的环境，对老年人听声音需求作出调研，设计一款针对老年人日常需求的音响设备。通过访谈调研法，了解和发现老年人居家状态下对于声音设备的切实需求，结合了当下智能音响设备相关软硬件作出功能设定。根据人机工学、通感理念、人性化设计确定产品形态，运用Rhino软件进行参数化建模设计，3D打印制作原型设备进行实境测试。设计出一款家用智能养老音响产品方案。老龄化社会愈发明显，针对老年人的智能设备需求也越来越高，本文对居家养老系统中的音响部分做出了设计和思考，无论从公益角度，还是市场化角度，智能养老用品都急需人们去开发和可持续的重要工作和使命。

关键词：居家养老 智能音响 分区响度 人性化设计 产品设计

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2020）02-0028-04

引言

根据全国老龄工作委员会办公室发布的中国老龄事业发展报告（2013），预计到2050年，60岁以上人口占总人口比例例将达到33%.实际社会现状中，居家养老是更多家庭的选择，智能居家养老产品应运而生[2]，本文针对音响设备作出研究和设计。老年人往往听力会出现不同程度的下降，本设计研究结合老年人听力及声音对人生理的影响等情况，通过访谈法、情景分析法调研现代老年人居家养老对音响的需求，结合人机工程学、通感设计、人性化设计等方法进行设计，为智能养老音响提出设计新的思路和可能。

一、智能音响产品功能研究

（一）什么是智能产品：智能产品是使产品结合现代信息技术，使产品的控制构件尽可能模仿人脑的思维方式，更好地辅助人来完成日常的工作、生活需求，有效的提高效率、节约能源。

（二）音响的用途和组成：声音是信息传递的一种方式，是人们传递信息的重要工具，音响设备的作用是把音频信号转为声音播放，是现代社会当中不可或缺的一种电子产品。音响也根据用途分为很多种类，例如：大型展演活动中，舞台上的大型音响能向在场的成千上万人播放出实时的乐曲，突出响度和环绕立体音;音乐发烧友会使用Hi-Fi音响来听更加高保真的声音，突出声音的还原度。本文通过实际调研探索针对老年人的家用音响该侧重的功能。

音响一般会与其他设备组合使用，在居家环境中，电视、电脑、录音器等设备都需要音响配合使用，现代设备中这些设备一般是已经将音响部分集成进了设备当中，但也均提供音频输出接口，以用于对音频有特殊需求的用户可以自行连接音响。如图1所示，本设计当中的音响结合家用设备做出相关设计，既能单独作为放音设备使用，也可连接家用电器组合使用。

（三）音响组成部分

音响主体系统大体包合：

1.声源设备：（列如：DVD、CD、MP3、MP4、电脑、手机、麦克风等声源输出设备）2.音频信号动态处理设备（压限器、效果器、调音台、音频处理器、均衡器等音频信号处理设备）3.音频信号放大设备（前级功率放大器、后级功率放大器、数字功率放大器等模拟功率放大器、设备）4.声音还原设备（全频音箱、吸顶喇叭、音柱、线阵音箱、阵列式音箱、高音喇叭、低音炮等）。

音响放音的主功能已经开发得相当成熟，在主功能的基础上针对老年人要做出适当的创新应用，以更好地符合老年人实际需求，同时提高产品性价比。

二、目标用户需求研究

本研究针对用户为居家养老的老年人，老年人不擅长使用线上问卷等互联网工具，因此确定调研思路为通过线下一对一的方式与老年人进行访谈，过程里结合问卷调研了用户对居家环境下对声音有何困扰和需求，确认老年人看中的产品特点。老年人对现代技术不够了解，可能会出现没有联想到的功能和需求点，因此在访谈调研的基础上增加情景分析法调研，以第三人称角度模拟分析老年人对音响的使用情景，进一步挖掘和补充用户需求并确定设计点，如图2。

（一）通过访谈法调研老年人对声音的需求：在中国60周岁以上的公民为老年人，因此确定对60位60岁以上的居家养老的老年人进行一对一访谈加问卷调研，主要访谈内容主要结合年龄、听力状况、看电视节目内容爱好、其他听声需求，有没有因为电视等声音大影响到他人，音响设备需求等方面展开。

根据访谈情况整理;a老人听力状况有明显差异，也糠治听力不好的老人看电视时直接以看字幕为主，降低了对声音的需求，另一部分听声音的老人会有被他人说电视声音过大的情况。b老人对音质要求不高，能听清楚使用便捷、性价比高是老年人优先看重的，如表1。c大多数老人抵触佩戴助听器，觉得麻烦、戴上就会越来越依赖等。

其他调查问卷调研结果在后文中结合设计展示。

（二）通过情景分析法调研老年人对音响使用的需求

1.情景分析法含义：情景分析法（Scenario Analysis）又称为脚本法，是预测对象可能出现情况或后果的方法。要求结合各种可能的情景，融合各种不同因素，综合考虑对预测对象的影响[3]。

2.用户听力状况及相关需求分析：使用情景分析法对产品进行分析，根据不同家庭状况当中，家庭成员听力状况、对产品功能需求、操作方式进行考察，以此来预测新产品可能的使用情景，确定设计目标，如表2。

综合以上两种调研方式的结果，本研究确定以下四个研究目标和设计思路;a同时满足耳背和不耳背者的听声需要。b能够根据老人睡醒状态自动启停。c更简单的控制方式。d能够整合日常的其他设备基础功能。

三、音响主体功能设计

（一）“分區响度”功能设计：根据实际调研数据，如图3所示被调研人群当中超过一半的人有不同程度的听力下降情况，如图4所示51.79%的人表示有家人说自己看电视时声音过大的情况，而调小音量，老人只能选择看字幕放弃听声音，因此满足不同听力的人在同一空间当中的听声问题，是针对居家养老音响需要解决的问题之一。利用“音频聚焦”（Audio Spotlight）的系统——能够让声音像手电筒光柱一样沿着人们想让他传输的方向发射，不影响周围的环境[4]。通过定向声波方式实现声音向不同方向放出声音，互不影响，每个使用者听到专属于自己的声音，如图5。

根据居家环境特点和人机工程学，计算定向声波的方向和每两个声音还原设备的间隔角度。一般情况下电视均为靠一侧墙，人坐于电视正前方180度内观看电视，因此针对居家环境设计的音响设备，功能原型设计为半圆形面向180度定向发出声音。如图6，根据人机工程学尺寸，双人沙发长度126-150cm，四人沙发长度232-252cm，最小平均每人座位宽58cm，居家环境下观看电视机最佳距离为350-400cm，取平均值进行计算，即375cm。根据三角函数确定9人并排坐下时，音响需要满足的角度关系，以此确定定向音响的发声方向，两侧一般坐人较少，也很少出现在电视两侧并排坐多人的情况，因此针对两侧的定向音响数量减少，控制有效成本，直接平分两侧剩余角度来确定内部定向音响方向[5]。同时在音响外部设计上外加拢音罩加强声音的定向性。

完成“分区响度”功能，还必须配套的一项技术就是室内定位技术，需要确定听力较差者的位置，对这一方向增大响度。本设计采用蓝牙定位技术[6]，给老年人佩戴蓝牙手环，以完成更精确的室内定位，且有效地控制了成本。

（二）“小憩模式”功能设计：根据实际调研数据，如图7所示78.33%的老年人每天都会看电视，43.33%的人平均每天看电视时间超过三小时，如图8，参与调研且看电视的老年人当中50.88%的人平均每天都会在电视前磕睡，如图9，这些磕睡的人当中46.15%的人平均每次磕睡时间长度会超过30分钟，甚至有12.82%的人平均每次瞌睡长度都睡超过1小时，因此老年人在电视前的小憩时间可以设计“小憩模式”——响度降低、亮度降低、启动低功率模式，以此避免打扰老年人休息，同时可节约能耗。

通过手环检测和红外热感双重检测判断是否有人在音响附近及人员是否处于睡眠状态。老年人佩戴的定位手环同时有加入检测心率的功能，人在睡眠时的心率会明显降低且平稳，红外感应摄像头检测音响前的人员保持姿态不动，来判断用户处于睡眠状态，音响设备进入“小憩模式”。当红外摄像头感应到前方无人时，也直接进入“小憩模式”节约能源。

（三）控制化简设计：操作的简便性是在调研当中，老年人群体除了听清声音以外最看重的点。访谈中多数老年人也表示不擅长使用新型触控开关方式，因为老年人的肌肉控制力下降，手指的触感也下降，不确定是否准确按下了按钮，因此针对老年人的设备应该继续采用机械式按钮。常规操作的基础上再适当加入语音控制系统辅助调节。

1.按键控制：按键是人机交互的重要部分，明确的设计语义能让用户使用过程更准确，可以快速适应产品的操作，按键设计也作为工业设计学习中的必修环节之一，可见其重要性。现在市面产品的主流设计偏向按钮扁平化，甚至是使用触屏来代替按钮，以体现极简的设计及科技感，而此音响设计中目标用户是老年人，此类用户特点为学习新事物速度慢，且不适应平板的触控感，因此针对老年人的按键设计需要更加明确的语义，且执行用户指令后反馈更明确，本设计如图10所示。

2.语音控制：通过语音进行交互控制已成为现代智能产品的重要交互方式之一，声音作为一项重要的直观感受，作为信息传递的媒介，让人与人可以明确地沟通想法，现代智能科技之下，更实现了人与机器沟通想法，即通过语音发出指令，控制对应设备的功能。声音也能够更好地渲染环境氛围，比如将声音设计为音乐或者自然声音，可以让人感觉身处自然当中，令人产生愉悦感[7]。

智能语音控制系统的应用改变了传统产品操作方式，带给人们新的操作体验，将为人类生产、生活带来极大便利[8]。现有语音控制系统在不断迭代过程当中已经实现对常家用电器的开关控制等多种交互功能，且智能系统在信息处理效率和质量上在不断迅速优化[9]。现有的语音控制系统已经较为成熟，可以直接整合应用于语音音响当中。需要值得关注的是老年人不擅长记住过多指令，相关的语音控制系统应当简洁高效，且能给予老年人明确的反馈信息。现在市面上的产品已经有较成熟的常用语音控制开发包，可以作为整合功能之一融入此音响当中。

四、人机系统设计

（一）人性化设计：现代的产品除了解决用户需要的必要功能以外，还要同时满足人们的精神需求提升用户感受，音响也不例外，产品的外观是给用户的第一感受，智能设备外观以简洁、科技感为主，颜色大多选用浅色，显得更加大气，也方便与其他颜色的产品相搭配，如图11，同时也应满足不同颜色喜好人群的需求，因此产品应该有多种配色选项是用户可以自行选择。

一般家庭空间内墙面主要使用白色偏暖色，接近白的颜色，这样的颜色让人感觉在空间中不会感觉压抑，也更加温馨。后期选择各种颜色的家具、电器等也不会与墙面颜色太冲突。因此音响的颜色也采用偏白色的纯色为主，同时提供多种颜色的贴膜，使用户可以根据自己的喜好自由选择和更换颜色。

（二）结合通感理念设计：通感最初起源于文学，指把不同感官的感觉沟通起来，视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等各种器官都可以沟通，不分界限，彼此相同。近些年随着工业化信息化融合发展，产品的设计早已不单是解决单一的功能问题，而是结合用户的多种感官，综合设计，实现眼、耳、口、鼻、手的结合使用，将通感理念融入设计，提升用户体验。

音响加入气味助眠和声音助眠功能，自然联想到散发清香的花朵，将音响造型设计为花朵造型，拢音罩为花瓣，如图12，使音响不再是冷冰冰的机器，而是成为家中的一部分，起到艺术装饰效果，也让看到的人容易注意到淡淡的清香。但花朵造型积灰后较难清理，需要配合空气净化器使用，且针对老年人的调研数据当中也体现产品外观是老年人对产品最不在意的方面，因此花朵造型只作为概念提出。

（三）人-机-环境設计及参数化建模

本研究针对的用户是老年人，该群体的特点是由于身体机能的退化，认知能力、行动能力等各方面已远不如年轻人，因此针对老年人的产品应该尽可能少地让老年人重新去学习新的功能和操作功能，而是让老年人可以使用最简洁直接的操作，因此音响只保留“开关”、“调大音量”、“调小音量”三个按钮。老年人使用的用品应该格外注意安全性，防止意外磕碰等对使用者造成不必要伤害，本设计音响的全部边缘进行倒角，同时把产品边缘和按键轮廓也设计为灯光条，增强科技感，也可以在较黑暗的条件下让用户也可以看清楚产品，准确操作。

本设计当中的音响提出了分区响度功能，在居家环境的封闭空间下，声音传到普通光滑墙面会有反射造成声音叠加的混响，这样会降低分区响度功能的效果，从经济性和美观性来考虑，可以选用隔音墙纸贴在家庭墙壁上，可以根据自己的喜好选择图案的搭配，同时可以极大程度减少声波在墙壁反射的情况。

根据设备功能和设计草图使用RHINO建模对比在室内实际使用状况下的尺寸比例，最终确定长24cm，高7.4cm的半圆柱型音响，此尺寸可以放置在电视柜上，不占用太多空间，简洁的颜色不会影响看电视时的观感，如图13。

五、音响其他辅助功能结合策略

现有很多已研发出的技术可以很好地与音响相产品相结合，能够提高产品的综合性，用更少的产品，占用更少的空间和资源，实现更多的功能。

（一）声音助眠设计：根据相关文献，目前老年群体中40%～70%的人存在不同类型、不同程度的睡眠障碍，而慢性失眠症在所有睡眠障碍类型中所占的比例最大[10];音乐帮助睡眠的动机是十分复杂的，其是一种多方面的影响，主要体现在音乐的节奏可以改善呼吸节奏，使呼吸变慢，心情平复，音乐的旋律也可以让人心理产生不同变化。通过发出低频率诱导用户进入睡眠状态，或通过播放雨声等白噪音来降低生活环境中的杂音，诱导用户放松成为现在音乐助眠的主要方式。

（二）灯光融合音响设计：睡眠质量和光照强度有很大的联系。褪黑色素人体内一种激素，其作用包合改善睡眠，当人长时期暴露在300勒克司强度的光照下时，会抑制褪黑素的分泌[10]，因此需要控制照明度保持在300勒克司以下才能提高睡眠质量。特定的红橙色灯光可以促进褪黑色素的产生，综合照度和特殊波长的光，可以帮助失眠者提高入睡速度，或用于夜间提示灯避免干扰用户睡眠质量。

（三）芳香融合音响设计：针对不同的失眠心理和状态，也对应着不同香型的失眠，分为薰衣草型、苦橙叶型、罗勒型等[10]，不同的味道带给人的感觉不同，气味通过嗅觉给出大脑一个信号，并使身体做出一系列反应，例如饥饿状态下闻到食物香味会刺激食欲，口腔内助消化的唾液增加，都是身体自然的反应，同理特殊的香味也能让人身心更加放松，能够通过从气味影响心情从而改良人们的睡眠质量。

结语

当今社会老年人养老需求越来越大，居家养老也是当前社会状况下更多家庭所选择的养老模式，通过现代科技使老年人的晚年生活更加舒心健康，也是我们青年一代义不容辞的责任，本文只是对居家养老系统中的音响部分做出了设计和思考，无论从公益角度，还是市场化角度，智能养老用品都急需人们去开发和可持续的重要工作和使命。

参考文献

[1]李宝娟，孙晓杰.我国“互联网+”居家巷慧养老现状分析[J].卫生软科学，2019，33（03）：8-11.

[2]杨小静，何小娟.基于居家养老模式的智能产品设计研究[J].设计，2019，32（09）：12-13.

[3]李岩.基于情景分析的多功能音響概念设计[J].科技展望，2016，26（07）：132-133.

[4]樊兰.把声音从我身上移开！[J].IT经理世界，2009（07）：47-48.

[5]闫梅.人机工程学在机械设计中的应用[J].科技风，2019（10）：144.

[6]闫大禹，宋伟，王旭丹，胡子烨.国内室内定位技术发展现状综述[J].导航定位学报，2019，7（04）：5-12.

[7]李响，张海敏，徐人平，等.逆向工程在工业设计中的应用[J].轻工机械，2010，28（1）：102-106.

[8]张荣强，王洁婷，石贵岭.中国古典家具逆向工程建模方法解析[J].机械设计，2013，30（2）：173-27.

[9]潘锋.智能语音控制系统设计与研究[J].电子设计工程，2019，27（22）：6-9+14.

[10]张涵，李晶，杨玉婷.老年人助眠产品设计[J].戏剧之家，2019（15）：194-196