視覺技術與聲音技術

歐美、日本及中國已開發出具語音、聲光、可改變方向避難等避難標示燈，運用 於避難逃生障礙場所，避難標示的可視性與認知熟悉度，影響使用者的避難行為與避 難所需的時間，且內政部消防署於 2012 年 4 月訂定「老人福利機構防火安全指導綱領」， 針對有收容視覺或聽覺障礙者，應設置閃爍或音聲引導功能之出口標示燈，2012 年 5 月台北市議會也規定要求標示設備附加燈光閃滅及引導音響等設備，提供安全有效之 建築避難空間，依據調查發現，目前國內大型百貨商場中的標示設備，可能有同時有 新、舊標示設備同時使用的情況，其裝修擺設也有所不同，對標示設備亦造成若干的

干擾。 (林裕昌 & 賴文忠, 2009) (謝宗榮 & 陳建民, 2012) (林慶元 & 吳慈葳, 2012)

壹、視覺影響

視覺是因生物需求而產生之官感，人在神精系統中要如何從蒐集之資訊尋找出重 要性，並建立先後順序，必須要依靠眼睛注視物體而接收，因此視覺元素所產生之引 導作用，使人接收之訊息後排序先後，故眼睛對於人與外界之資訊接收站有重要之地 位，在接收過程中 Deatherage 指出當訊息呈現狀況為(1)複雜；(2)冗長；(3)之後可能用 被引用；(4)具有空間性和方向性；(5)不要求即時行動；(6)聽覺系統負荷過重；(7)環 境吵雜；(8)訊息接收者的工作狀態允許停留在某個固定的位置時；以視覺方式呈現進 行較為適當，其汛期針對空間、位置、方向時，以視覺表現較具有優勢存在。故運用 視覺方式呈現空間、位置、方向上的引導作用具有其重要之影響，而適宜刺激人眼波 長為 370-740 奈米的電磁波，即可見光部分。

表 2- 1 可見光波長整理表

顏色 波長 頻率

紅色 約 625—740 nm 約 480—405 THz 橙色 約 590—625 nm 約 510—480 THz 黃色 約 565—590 nm 約 530—510 THz 綠色 約 500—565 nm 約 600—530 THz 青色 約 485—500 nm 約 620—600 THz 藍色 約 440—485 nm 約 680—620 THz 紫色 約 380—440 nm 約 790—680 THz (資料來源：本研究自行繪製)

發光二極體(Light-Emitting Diode，LED) 是一種特殊的二極體，由半導體晶片組 成，這些半導體材料會預先透過注入或攙雜等工藝以產生 p、n 架構。與其它二極體一 樣，發光二極體中電流可以輕易地從 p 極（陽極）流向 n 極（陰極），而相反方向則不 能。兩種不同的載流子：電洞和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向 p、n 架構。

當電洞和電子相遇而產生複合，電子會跌落到較低的能階，同時以光子的模式釋放出

22 能量（光子即是常稱呼的光）。

LED 所用的材料都是直接帶隙型的，因此能量會以光子形式釋放，它所發射出的 光的波長（顏色）是由組成 p、n 架構的半導體物料的禁帶能量決定，這些禁帶能量對 應著近紅外線、可見光、或近紫外線波段的光能量。

此電子元件於 1962 年推出，早期 LED 只能夠發出紅光，其後發展出其他單色版 本之元件，至今夠發出的光已經遍及可見光，用途由初時的指示燈及顯示板等；隨著 白光發光二極體的出現，近年逐漸發展至被普遍用作照明用途，其優點在於：

1. 在低光度下能量轉換效率高，較為省電，非常適合在低光度需求中使用。

2. 反應時間短（以 ns 為單位），可以達到很高的閃爍頻率。

3. 使用壽命長，且不因連續閃爍而影響其壽命。

4. 耐震盪等機械衝擊。

5. 體積小。

6. 便於聚焦。

LED 設備可以透過電池供電、照明等，並且可以透過編碼技術轉換成組合語言即 可以透過 LED 顯示出所需要的文字訊息或符號，而 LED 可以裝置在各種場所如：地 板、牆面或掛至於出口上方，且裝設於煙或霧等低照度的狀況下，LED 的亮度依舊可 以顯示出避難指引之指標，若鋪於地板中則可以運用顏色方式顯示危險程度，如紅色 代表危險而綠色代表安全等方式。 (United States Patent No. US 6646545 B2, 2003)

在環境中也有許多應用實例如：

車燈應用：汽車用 LED 作轉向與剎車燈，主要好處是 LED 極高的開關速度，其亮起 時間比白熾燈快 0.5 秒之多，且 LED 燈在白天時與白熾燈炮相比亮度較高、

使用壽命長、點亮速度快，更可增加 6m 的煞車辨識距離，也可降低事故 發生。

交通號誌：在戶外環境的交通燈使用開關快速的 LED，此外 LED 壽命較長也減少壞

燈及影響交通的機會。

貳、聲音傳導

聲音是通過物體振動產生的聲波。是通過介質（空氣或固體、液體）傳播並能被 人或動物聽覺器官所感知的波動現象，在振動介質(空氣、液體或固體)中某一質點沿 主軸來回發生振動，並帶動周圍的質點也發生振動，逐漸向各方向擴展，這就是聲波。

聲波的傳播不是介質分子的直接位移，而是能量以波動形式的擴展。聲波的能量隨擴 展的距離逐漸消耗，最後聲音消失。連續振動的音叉，使周圍的空氣分子形成疏密相 間的連續波形。聲音的頻率一般會以赫茲表示，記為 Hz，指每秒鐘周期性變化的次數。

而分貝是用來表示聲音強度的單位，記為 dB。

「聲音」一詞在生理學及心理學上的定義是指大腦所接收到的聲音，和物理學的 定義略有差異，心理聲學中有許多心理學和聲學有關的研究。不過有時聲音只是指頻 率在人類或其他動物聽覺範圍內的振動，任何器官所接收的聲音頻率都有其範圍限制。

人類的耳朵一般只能聽到約在 20Hz 至 20,000 Hz（20kHz）範圍內的聲音，其上限會 隨年齡增加而降低，聲波的特性，與光波及電磁波有許多類似之處，同樣有反射、繞 射、穿透，以及能量消耗及轉換的問題，而決定聲音的三要素有：音色（Tone）、音高

（Pitch）、音量（Volume）。

表 2- 2 聲音型別決定三要素與對應影響因子

要素 影響因子

音色 (Tone) 波型 (Waveform) 音高 (Pitch) 頻率 (Frequency) 音量 (Volume) 振幅 (Amplitude) (資料來源：本研究自行繪製)

表 2- 3 聲音特性差異表

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固定因子 影響因子 特性 結果

相同頻率 振幅大 能量越強 聲音越大 相同頻率 振幅小 能量越弱 聲音越小

相同振幅 頻率高 高音 穿透力弱，傳播短

相同振幅 頻率低 低音 穿透力強，距離長

(資料來源：本研究自行繪製)

根據根據經建會人力規劃處統計台灣自 1993 年後高齡者人口已到達到 149 萬餘人，

所佔總人口 7.1%以上，根據經建會推估，直至西元 2025 年高齡者之人口數會佔台灣 總人口數的 20%，當火災發生時，高齡者聽覺對於室內避難行為與以往的觀念已有所 不同，經過實驗驗證，高齡者對於 4000Hz 及 500Hz 較容易產生察覺及反應，對於 4000Hz 以上之聲音有無重聽之患者都會快速形成陷落，而 4000Hz 以內之頻率則會因 為重聽程度而有所不同。 (曾威融, 雷明遠, & 劉時泳, 2013)

參、國內外視覺技術與聲音傳導技術應用

1. 視覺技術應用

日本也有將動態導引應用於各種商場表示之中，如遠藤工業開發出「Pure Screen Alert」，運用懸掛式強化玻璃，並且運用防煙投影技術，使得動態導引技術更為多元化，

當平時，可以做為一般商場廣告應用，並且也可以指示該區附近設施，使視覺動態導 引技術有不同變化，當緊急其況發生時，可以透過控制系統使得投影機更變為逃生導 引裝置，於發生緊急狀況時，運用監控系統變換投影內容，成為動態導引裝置，導引 人群離開，如圖 2- 7 所示。

圖 2- 7 Pure Screen Alert 投影動態指示 (資料來源：台北市玻璃商業同業公會, 2013 230 期 玻璃世界)

2. 聲音傳導應用

美力生股份有限公司推出 MAR-LS12 閃滅及音聲引導功能，消防緊急逃生出口燈，

避難方向指示緊急逃生出口燈，面板採 LED 光源可節能減碳，標示面板以綠色為底，

白色表「緊急出口」字樣（包括文字與圖形）採印刷或雕刻製作，耐燃等級材料，不 易變形及變色。具閃滅警示，裝置採高亮度穿透力氙氣燈，具反光基座能讓光源集中 不會產生散光現象。

出口標示面板採用 LED 光源，達到節能減碳之要求，標示面板以綠色為底，用白 色表示「緊急出口」字樣（包括文字與圖形）採印刷或雕刻方式製作，使用耐燃等級 材料，不易變形及變色。當發生火災緊急狀況時，以閃滅及音聲引導警示動作，幫助 避難弱者往安全逃生出口疏散，亮燈時不會有影響辨識之眩光，閃滅裝置光源採用高 亮度高穿透力氙氣燈，模組化更換簡單，同時具有反光基座能讓光源集中不會產生散 光現象，其裝置如圖 2- 8 所示。

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圖 2- 8 MAR-LS12 閃滅及聲音導引消防緊急逃生出口燈 (資料來源：美力生股份有限公司, http://www.marrison.com.tw/)

3.國外相關專利

1. Color-coded evacuation signaling system (United States Patent No. US 6646545 B2, 2003)

運用 LED 裝置於建築物之地面並舖於透明走到之上，運用自動推送方式當環境中 發生火災時 LED 則會指引方向，在煙或霧的環境中，LED 依舊能夠顯示出逃生方向，

透過顏色之不同表示環境中的危險程度。

2. Intelligent directional fire alarm system (United States Patent No. US 7626507 B2, 2009)

智慧定指火災情報系統，能識別火災危險程度，並標示最近的建築物出口位置給 予環境與火災位置與逃生出口之相對安全路徑。

3. Emergency alarm and evacuation system (United States Patent No. US 3969720 A, 1976)

緊急季警報與疏散系統只會人員逃離出口，此系統包含一個警報器與多個指向出 口之指示單元，每一個警報器接包含有一個發光光源，以提供視覺與聽覺知避難導引 技術，此聲音裝置可能為人聲。

表 2- 4 專利與本研究比較

專利/研究名稱 聲音指示 動態導引指示 智慧型導引 無線傳輸 緊急備源 Emergency alarm

and evacuation system

警 報 疏 散，可為人

聲 光源指示 多指向出口逃生 無 無 Color-coded

evacuation signaling system

無 透明 走道 之中

LED 導引 推送導引 無 無 Intelligent

directional fire alarm system

無 無 識別火災位置

而 Android 系統背景喚醒機制(Google Cloud Messaging, GCM)讓手機的 App 可以 被外部事件主動觸發及啟動，運用 Google Cloud Messaging for Android API 使 APP