以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究

全文

(1)以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 內政部建築研究所研究報告中華民國 95 年 12 月.

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(3) 095301070000G3217. 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 研究主持人：陳建忠協同主持人：林慶元研究員：湯潔新研究助理：邱聖幃李建均. 內政部建築研究所研究報告中華民國 95 年 12 月.

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(5) ARCHIECTURE AND BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF INTERIOR REASEARCH PROJECT REPORT. The Research of Virtual Reality Exploring Evacuation Sign Equipment Recognition. BY Chien-Jung Chen Ching-Yuan Lin Chieh-Hsin Tang Sheng-Wei Chiu Jian-Jyun Li. December 31, 2006.

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(7) 目. 次. 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 目. 次. 表. 次 ..................................................................................................... Ⅴ. 圖. 次 ..................................................................................................... Ⅷ. 摘. 要 ..................................................................................................... XI. 第一章. 緒. 論................................................................................. 1. 第一節. 研究背景及目的.............................................................................. 1. 第二節. 研究範圍與限制.............................................................................. 2. 第三節. 研究內容與程序.............................................................................. 3. 第四節. 研究流程.......................................................................................... 5. 第二章. 文獻回顧與理論架構建立..................................................... 7. 第一節. 標示設備相關法令之探討.............................................................. 7. 第二節. 指示性圖示與認知.......................................................................... 10. 第三節. 造形語意符號理論.......................................................................... 15. 第四節. 虛擬實境模擬應用.......................................................................... 18. 第五節. 避難時間理論.................................................................................. 23. 第三章. 標示認知虛擬實境架構探討................................................. 29. 第一節. 模擬標的物之空間環境與標示...................................................... 29. 第二節. 模擬程式架構與流程...................................................................... 33. 第三節. Quest 3D 模擬製作概觀 ................................................................. 39. 第四節. 避難模擬程式架構探討.................................................................. 41 I.

(8) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 第四章. 避難標示設備模擬與分析..................................................... 47. 第一節. 無標示之模擬與分析...................................................................... 47. 第二節. 既有標示之模擬與分析.................................................................. 52. 第三節. 修正後標示之模擬與分析.............................................................. 62. 第四節. 修正後標示之煙火模擬與分析...................................................... 72. 第五節. 綜合討論.......................................................................................... 78. 第五章. 避難時間計算與路徑選擇分析............................................. 81. 第一節. 驗證公式避難時間之探討.............................................................. 81. 第二節. 驗證公式與模擬之比較.................................................................. 83. 第三節. 模擬避難逃生路徑選擇特性分析.................................................. 87. 第四節. 綜合討論.......................................................................................... 95. 第六章. 結論與建議............................................................................. 97. 第一節. 結. 論.............................................................................................. 97. 第二節. 建. 議.............................................................................................. 99. 附錄一. 出口標示圖像認知調查 ........................................................................... 101. 附錄二. 出口標示圖像色彩認知調查 ................................................................... 102. 附錄三. 避難方向標示圖像認知調查 ................................................................... 103. 附錄四. 避難方向標示圖像色彩認知調查 ........................................................... 104. 附錄五. 避難標示設備圖像認知調查(簡答題) .................................................... 105. 附錄六. 避難標示設備圖像認知調查(選擇題) .................................................... 106. 附錄七. 期中簡報意見彙整 ................................................................................... 107. II.

(9) 目. 次. 附錄八. 專家座談意見彙整 ................................................................................... 111. 附錄九. 期末簡報意見彙整 ................................................................................... 112. 附錄十. 第一次工作會議紀錄 ............................................................................... 115. 附錄十一. 第二次工作會議紀錄 ........................................................................... 116. 參考書目 ................................................................................................. 117. III.

(10) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 表次表 2-1 標示設備相關規定....................................................................................... 8 表 2-2 各居室避難安全性能驗證........................................................................... 23 表 2-3 各樓層避難安全性能驗證........................................................................... 23 表 2-4 整棟避難安全性能驗證............................................................................... 24 表 2-5 台北市步道服務水準................................................................................... 26 表 2-6 交通部運研所訂定之行人服務水準等級................................................... 26 表 2-7 出口寬度與步行速度之關係....................................................................... 27 表 4-1 無標示設備之受測人數基本統計............................................................... 47 表 4-2 無標示設備之性別避難時間統計............................................................... 47 表 4-3 無標示設備之專業別避難時間統計........................................................... 48 表 4-4 無標示設備之年齡別避難時間統計........................................................... 49 表 4-5 無標示設備之性別居室與樓層避難時間統計........................................... 50 表 4-6 無標示設備之專業別居室與樓層避難時間統計....................................... 50 表 4-7 無標示設備之年齡別居室與樓層避難時間統計....................................... 51 表 4-8 既有標示設備之受測人數基本統計........................................................... 52 表 4-9 既有標示設備之性別避難時間統計........................................................... 52 表 4-10 既有標示設備之專業別避難時間統計..................................................... 53 表 4-11 既有標示設備之年齡別避難時間統計 ..................................................... 54 表 4-12 既有標示設備之性別居室與樓層避難時間統計..................................... 55 表 4-13 既有標示設備之專業別居室與樓層避難時間統計................................. 55 表 4-14 既有標示設備之年齡別居室與樓層避難時間統計................................. 56 表 4-15 舊版標示設備之受測人數基本統計......................................................... 57 表 4-16 舊版標示設備之性別避難時間統計......................................................... 57 表 4-17 舊版標示設備之專業別避難時間統計..................................................... 58. IV.

(11) 目. 次. 表 4-18 舊版標示設備之年齡別避難時間統計..................................................... 59 表 4-19 舊版標示設備之性別居室與樓層避難時間統計..................................... 60 表 4-20 舊版標示設備之專業別居室與樓層避難時間統計................................. 60 表 4-21 舊版標示設備之年齡別居室與樓層避難時間統計................................. 61 表 4-22 出口標示圖像認知調查滿意度結果......................................................... 63 表 4-23 方向指示圖像認知調查滿意度結果......................................................... 64 表 4-24 出口標示圖像色彩認知調查滿意度結果................................................. 65 表 4-25 方向指示圖像色彩認知調查滿意度結果................................................. 65 表 4-26 圖像認知正確率結果(一) .......................................................................... 66 表 4-27 圖像認知正確率結果(二) .......................................................................... 67 表 4-28 修正後標示之受測人數基本統計............................................................. 67 表 4-29 修正後標示之性別避難時間統計............................................................. 67 表 4-30 修正後標示之專業別避難時間統計......................................................... 68 表 4-31 修正後標示之年齡別避難時間統計......................................................... 69 表 4-32 修正後標示之性別居室與樓層避難時間統計......................................... 70 表 4-33 修正後標示之專業別居室與樓層避難時間統計..................................... 70 表 4-34 修正後標示之年齡別居室與樓層避難時間統計..................................... 71 表 4-35 修正後標示煙火影響之受測人數基本統計............................................. 72 表 4-36 修正後標示煙火影響之性別避難時間統計............................................. 73 表 4-37 修正後標示煙火影響之專業別避難時間統計......................................... 73 表 4-38 修正後標示煙火影響之年齡別避難時間統計......................................... 74 表 4-39 修正後標示煙火影響之性別居室與樓層避難時間統計......................... 75 表 4-40 修正後標示煙火影響之專業別居室與樓層避難時間統計..................... 76 表 4-41 修正後標示煙火影響之年齡別居室與樓層避難時間統計..................... 76 表 4-42 不同標示之避難時間比較......................................................................... 79 表 4-43 不同標示之性別分析................................................................................. 80 V.

(12) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 表 4-44 不同標示之專業別分析............................................................................. 80 表 5-1 居室避難時間分析....................................................................................... 83 表 5-2 樓層避難時間分析(TYPE A 無標示)......................................................... 84 表 5-3 樓層避難時間分析(TYPE B 既有標示) .................................................... 85 表 5-4 樓層避難時間分析(TYPE C 舊版標示) .................................................... 85 表 5-5 樓層避難時間分析(TYPE D 修正後標示) ................................................ 85 表 5-6 樓層避難時間分析(TYPE E 修正後標示+煙火模擬) .............................. 86 表 5-7 性別避難路徑選擇(TYPE A 無標示)......................................................... 89 表 5-8 專業別避難路徑選擇(TYPE A 無標示)..................................................... 89 表 5-9 年齡別避難路徑選擇(TYPE A 無標示)..................................................... 89 表 5-10 性別避難路徑選擇(TYPE B 既有標示) .................................................. 90 表 5-11 專業別避難路徑選擇(TYPE B 既有標示)............................................... 90 表 5-12 年齡別避難路徑選擇(TYPE B 既有標示) .............................................. 91 表 5-13 性別避難路徑選擇(TYPE C 舊版標示) .................................................. 92 表 5-14 專業別避難路徑選擇(TYPE C 舊版標示) .............................................. 92 表 5-15 年齡別避難路徑選擇(TYPE C 舊版標示) .............................................. 92 表 5-16 性別避難路徑選擇(TYPE D 修正後標示) .............................................. 93 表 5-17 專業別避難路徑選擇(TYPE D 修正後標示) .......................................... 93 表 5-18 年齡別避難路徑選擇(TYPE D 修正後標示) .......................................... 93 表 5-19 性別避難路徑選擇(TYPE E 修正後標示+煙火模擬) ............................ 94 表 5-20 專業別避難路徑選擇(TYPE E 修正後標示+煙火模擬) ........................ 94 表 5-21 年齡別避難路徑選擇(TYPE E 修正後標示+煙火模擬) ........................ 95 表 5-22 不同標示路徑選擇結果............................................................................. 96. VI.

(13) 目. 次. 圖次圖 1-1 研究流程圖................................................................................................... 5 圖 2-1 CNS 10207 之圖形規定 ............................................................................... 7 圖 2-2 出口標示燈................................................................................................... 7 圖 2-3 避難方向指示燈........................................................................................... 8 圖 2-4 認知過程簡示圖........................................................................................... 12 圖 2-5 符號特性簡示圖........................................................................................... 17 圖 3-1 模擬空間平面圖........................................................................................... 30 圖 3-2 新舊版本之避難標示設備........................................................................... 33 圖 3-3 模擬程式流程圖........................................................................................... 34 圖 3-4 節點位置說明圖(本模擬平面為對稱型故節點則一標示) ........................ 35 圖 3-5 無任何標示設備(TYPE A)節點一 .............................................................. 35 圖 3-6 無任何標示設備(TYPE A)節點二 .............................................................. 35 圖 3-7 無任何標示設備(TYPE A)節點三 .............................................................. 36 圖 3-8 無任何標示設備(TYPE A)節點四 .............................................................. 36 圖 3-9 目前標示設備(TYPE B)節點一 .................................................................. 36 圖 3-10 目前標示設備(TYPE B)節點二 ................................................................ 36 圖 3-11 目前標示設備(TYPE B)節點三................................................................. 36 圖 3-12 目前標示設備(TYPE B)節點四 ................................................................ 36 圖 3-13 舊版標示設備(TYPE C)節點一 ................................................................ 37 圖 3-14 舊版標示設備(TYPE C)節點二 ................................................................ 37 圖 3-15 舊版標示設備(TYPE C)節點三 ................................................................ 37 圖 3-16 舊版標示設備(TYPE C)節點四 ................................................................ 37 圖 3-17 修正後標示設備(TYPE D)節點一 ............................................................ 37 圖 3-18 修正後標示設備(TYPE D)節點二 ............................................................ 37. VII.

(14) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 圖 3-19 修正後標示設備(TYPE D)節點三 ............................................................ 38 圖 3-20 修正後標示設備(TYPE D)節點四 ............................................................ 38 圖 3-21 修正後標示設備(TYPE E)節點二............................................................. 38 圖 4-1 無標示設備之性別避難時間統計圖........................................................... 48 圖 4-2 無標示設備之專業別避難時間統計圖....................................................... 48 圖 4-3 無標示設備之年齡別避難時間統計圖....................................................... 49 圖 4-4 無標示設備之性別居室與樓層避難時間統計圖....................................... 50 圖 4-5 無標示設備之專業別居室與樓層避難時間統計圖................................... 51 圖 4-6 無標示設備之年齡別居室與樓層避難時間統計圖................................... 51 圖 4-7 既有標示設備之性別避難時間統計圖....................................................... 53 圖 4-8 既有標示設備之專業別避難時間統計圖................................................... 53 圖 4-9 既有標示設備之年齡別避難時間統計圖................................................... 54 圖 4-10 既有標示設備之性別居室與樓層避難時間統計圖................................. 55 圖 4-11 既有標示設備之專業別居室與樓層避難時間統計圖 ............................. 56 圖 4-12 既有標示設備之年齡別居室與樓層避難時間統計圖............................. 56 圖 4-13 舊版標示設備之性別避難時間統計圖..................................................... 58 圖 4-14 舊版標示設備之專業別避難時間統計圖................................................. 58 圖 4-15 舊版標示設備之年齡別避難時間統計圖................................................. 59 圖 4-16 舊版標示設備之性別居室與樓層避難時間統計圖................................. 60 圖 4-17 舊版標示設備之專業別居室與樓層避難時間統計圖............................. 61 圖 4-18 舊版標示設備之年齡別居室與樓層避難時間統計圖............................. 61 圖 4-19 出口標示圖像認知調查四種圖示............................................................. 63 圖 4-20 方向指示圖像認知調查四種圖示............................................................. 64 圖 4-21 出口標示圖像色彩認知調查四種圖示..................................................... 64 圖 4-22 方向指示圖像色彩認知調查四種圖示..................................................... 65 圖 4-23 修正後標示之性別避難時間統計圖......................................................... 68 VIII.

(15) 目. 次. 圖 4-24 修正後標示之專業別避難時間統計圖..................................................... 68 圖 4-25 修正後標示之年齡別避難時間統計圖..................................................... 69 圖 4-26 修正後標示之性別居室與樓層避難時間統計圖..................................... 70 圖 4-27 修正後標示之專業別居室與樓層避難時間統計圖................................. 71 圖 4-28 修正後標示之年齡別居室與樓層避難時間統計圖................................. 71 圖 4-29 修正後標示煙火影響之性別避難時間統計圖......................................... 73 圖 4-30 修正後標示煙火影響之專業別避難時間統計圖..................................... 74 圖 4-31 修正後標示煙火影響之年齡別避難時間統計圖..................................... 74 圖 4-32 修正後標示煙火影響之性別居室與樓層避難時間統計圖..................... 75 圖 4-33 修正後標示煙火影響之專業別居室與樓層避難時間統計圖................. 76 圖 4-34 修正後標示煙火影響之年齡別居室與樓層避難時間統計圖................. 77 圖 5-1 驗證計算說明圖........................................................................................... 82 圖 5-2 各節點視角模擬圖(以 TYPE D 為例) ........................................................ 88 圖 5-3 TYPE A 無標示避難路徑選擇分析圖 ........................................................ 88 圖 5-4 TYPE B 既有標示避難路徑選擇分析圖 .................................................... 90 圖 5-5 TYPE C 舊版標示避難路徑選擇分析圖 .................................................... 91 圖 5-6 TYPE D 修正後標示避難路徑選擇分析圖 ................................................ 95 圖 5-7 TYPE E 修正後標示+煙火避難路徑選擇分析圖 ...................................... 94 圖 6-1 建議修正之標示設備圖(出口標示) ............................................................ 97 圖 6-2 建議修正之標示設備圖(方向指示) ............................................................ 98. IX.

(16) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. X.

(17) 摘. 摘. 要. 要. 關鍵字：虛擬實境、標示設備、圖像認知一、研究緣起避難所需時間一直是能否達成安全避難的首要指標，避難時間的長短亦是造成人員傷亡多寡的重要關鍵，但在火場中人群避難的行為除了與人因工學有密切相關外，對於標示設備所造成的避難行動影響亦不容忽視，避難行為的形成亦與其對該標示設備的認知熟悉度有著莫大關係。另有鑒於國內對標示設備的研究並不多見，且既有標示設備閱讀後之避難效果亦不明白，故本研究擬針對現有標示設備進行閱讀後訊息傳遞的探討，以及標示設備改善方案的提議，作為日後主管機關對於標示設備修正時之參考。二、研究方法及過程由於標示設備修正之閱讀認知實驗，受限於現實困難而無法於實際空間進行，而目前電腦虛擬實境的技術已經十分成熟，故本研究擬將以虛擬實(Virtual Reality)境技術為工具進行實驗，不但可免除現場實驗的困擾，更可透過虛擬實境立即得知改善方案的效能結果，如此將可確保日後標示修正後之成效。三、重要發現經由本研究證實，透過虛擬實境平台之建立可有效進行各種標示的模擬實驗，並且可以達到無法進行真實火場避難實驗之優點。模擬程式亦可做為教育訓練之工具，對於後續任何新標示的推廣極具重大意義。本研究則透過不同背景條件(性別、專業別)得知各條件與避難時間之關係，研究發現女性避難時間約為男性 1.55 倍，非專業者則為專業者 1.18 倍，說明背景條件足以影響避難時間之長短。此外，透過與驗證公式的比較來掌握驗證公式與模擬結果的差異性，兩者差異約為七倍說明驗證公式相對保守。四、主要建議事項. XI.

(18) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 立即可行之建議主辦機關：經濟部標準檢驗局協辦機關：內政部營建署、內政部消防署經由實驗證實，修正後標示其意義已廣受民眾所肯定，且避難時間長短排序為：目前標示>舊版標示>修正後標示，因此本研究建議 CNS 10207 所訂之標示圖像，可參考本研究所建議之圖像進行修正。修改重點有二，一為放大象徵性符號( 文字)並以中英文同時並列為佳，另一為方向指示中原有文字由「緊急出口」變更為「避難方向」，以利提供更明確的意義傳達。而門型框架與人型圖示係由 ISO 所建議，因此本研究不建議調整，以確保國際性適用問題。. EXIT. 緊急出口出口標示. EXIT. 避難方向方向指示. 長期性建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：（無）由於本研究現階段著重於避難標示設備之修正探討，對於建築物中空間環境因子對於標示閱讀的影響則未有深入之研究，因此建議後續研究方向可以空間環境因子，例如：室內家具、燈光、室內裝修材，建築物構件等對標示閱讀的影響予以模擬分析，其目的在於讓標示設備能更清楚地被閱讀，並釐清空間環境因子與標示閱讀之關係，作為日後限制室內裝修等之相關規定的依據。在本次研究中僅以單人獨自進行避難模擬，因此有關多人集體避難時的結果並無法得知，而多人模擬避難結果與驗證公式之相關性課題亦尚不明確。而本土性多人避難之行為模式亦尚未建立，為釐清多人同時避難之結果，因此建議後續研究可朝向多人避難方式進行探討，除可建立本土性資料外，亦可提供性能設計時驗證公式計算結果比對之參考。. XII.

(19) 摘. 要. Abstract Keywords: virtual reality, emergency signs, image recognition I. Whereas Considering there are not many researches addressing issues related to emergency signs and how existing emergency signs work in emergency evacuation is not yet well known, this research intends to discuss the conveyance of message after the emergency sign is read and to bring up suggestions for the improvement of emergency signs. II. Research Methods and Process Since it is difficult to carry out a reading recognition test on the adjusted emergency signs in the real-world space, this research uses virtual reality to administer tests, whereby the effect of the improvement solution can be readily acquired. III. Important Findings This research includes subjects of varying backgrounds (different genders and professions) to find out the connection between each element and the required safe egress time. It is suggested in this research that the time females need for safe egress is 1.55 times more than that needed by males; on the other hand, non-professionals need 1.18 times more time than professionals do for safe egress. This means that background factors do influence the length of time needed for safe egress. In addition, there is a seven-fold difference between the calculated result of the verification formula and the simulation result. IV. Major Suggestions Suggestions for Instant Action The message conveyed by the adjusted sign has been widely recognized by the public. And lengths of time needed for safe egress for different signs are sorted in the. XIII.

(20) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. order of: current sign > old sign > adjusted sign. I suggest future adjustment be made to the sign image provided in CNS 10207 in accordance with the image proposed in this research. And such adjustment should include: (1) enlargement of symbolic signs (the text) and the use of bilingual (English and Chinese) text; and (2) the need for a more explicit massage by displacing the original Chinese text of “exit” with “escape direction.”. 緊急出口. EXIT. Emergency Exit. 避難方向. EXIT. Escape Direction. Long-term Suggestions The current focus of this research is on the adjustment and improvement of the in-use emergency signs but how environment elements in a building influence sign reading is not thoroughly investigated. As a result, I suggest future researches be developed to address such issues as furniture, lighting, materials for interior decoration, components of a building, etc. to make emergency signs more reader friendly and to clarify the relation between environment factors and sign reading.. XIV.

(21) 第一章緒論. 第一章第一節. 緒. 論. 研究背景及目的. 避難所需時間一直是能否達成安全避難的首要指標，避難時間的長短亦是造成人員傷亡多寡的重要關鍵，在建築物防火避難安全性能驗證中對於避難所需時間亦有明確的規範與計算方式。但在火場中人群避難的行為除了與人因工學有密切相關外，對於標示設備所造成的避難行動影響亦不容忽視，避難行為的形成亦與其對該標示設備的認知熟悉度有著莫大關係。換言之，標示設備的認知結果將直接影響避難行為與避難所需時間。有關標示設備的認知，經由前期(九十四年度)的研究證實，性別與年齡均未明顯影響標示閱讀(專業別則尚未證實)，但對於標示設備所攜帶之意義則有頃向無法理解之現象，因此適度的改善既有標示設備的呈現方式應屬當務之急。在國外，有關標示認知方面的研究，Piamonte (2001)[1]發現藉由標示認知的等級測驗結果將有助於標示的設計與改進，Murray (1998)[2]則發現不同圓形的禁止符號將產生不同的偏好等級，因此符號的表示方式將會影響認知的結果，Wogalter (2002)[3]與 Shieh (2003)[4]則針對警告性符號進行研究，透過圖形的設計、安排，以提升使用者對警告性圖示的瞭解。而 Petiot (2004)[5]亦使用語義分析法來解析符號意義傳遞與認知的關係。由此可知，標示設備的符號呈現方式與認知效果有著極密切之關係。對於符號與認知的探討，由於標示設備本身屬物，以符號學觀點分析，目的在符號學的範疇下建立標示符號的專屬符號學系統；標示認知屬知識的增長，以認知心理學分析，目的在心理學的範疇下，建立標示認知的專屬認知系統，如此避難標示設備之符號建構與認知內容才得以確定。另有鑒於國內對標示設備的研究並不多見，且既有標示設備閱讀後之避難效果亦不明白，故本研究擬針對現有標示設備進行閱讀後訊息傳遞的探討，以及標示設備改善方案的提議，作為日後主管機關對於標示設備修正時之參考。 1.

(22) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 另由於標示設備修正之閱讀認知實驗，受限於現實困難而無法於實際空間進行，而目前電腦虛擬實境的技術已經十分成熟，故本研究擬將以虛擬實(Virtual Reality)境技術為工具進行實驗，不但可免除現場實驗的困擾，更可透過虛擬實境立即得知改善方案的效能結果，如此將可確保日後標示修正後之成效。緣此，本研究將針對上述課題進行調查與分析，以釐清相關標示設備與民眾閱讀訊息傳遞的具體內容，分析既有標示設備的實際效能，據以提供日後此類圖面及標示設置的參考。研究目的如下所示：一、建立虛擬實境網路實驗平台，提供類似之圖像認知實驗使用。二、以避難標示設備(CNS 10207)[6]為探討對象物，檢討現行圖示與本研究修正後之圖示，於實際避難協助時之效能，據以提出標示設備改善方案供相關主管機關參考。. 第二節. 研究範圍與限制. 依據本研究第一年研究成果顯示避難標示設備閱讀產生困擾，由於避難標示設備係位處於建築空間，因此閱讀該標示設備時恐易受空間內之空間型態、視覺角度、燈光明暗度、周遭其他物品或標示所影響。而本研究現階段以討論標示設備本身說明性課題為主，因此在研究範圍的設定上，將著重於避難標示設備本身的探討，約略說明其研究範圍及限制如下：一、對於標示設備相關法令的探討僅止於依據現有規定進行模擬，以瞭解其效能為何並不針對法規層面(各類場所消防安全設備設置標準)進行修正建議探討，但對於 CNS 10207 則將提出具體改善建議。二、有關符號學與認知心理學僅為本研究所引用之分析工具，將視為研究方法的一部份，並試探該學理應用於避難標示設備的結果，而不做該學理進一步的分析。三、避難標示設備本身將全面探討其構成要件對閱讀時之影響，例如：文字大小. 2.

(23) 第一章緒論. 、圖示形式、顏色改變、亮度調整等條件，而所涉及之建築空間的影響則不在本研究主要討論範圍內。四、對於標示閱讀的模擬實驗，由於真實避難時的心理狀況無法掌握，故閱讀模擬僅設定於一般情境下而非實際避難時。五、對於虛擬實境的模擬將以 Quest 3D ver3.0 軟體為例，因此其模擬技術將受限於此軟體目前所提供之功能強弱。. 第三節. 研究內容與程序. 一、研究內容依據研究目的，本研究研究內容可分為下列層面說明： 1. 文獻回顧：文獻回顧可分為兩個層面說明。A.虛擬實境實驗工具之架構、方法、資料庫、物件設定及限制條件等；B.閱讀認知結果分析工具應用的相關文獻整理，此部份著重於認知心理學與符號學。 2. 資料收集：目前以各類場所消防安全設備設置標準所訂之標示設備為分析標的物，因此資料蒐集可分兩類。A.國內 CNS10207 對標示設備所訂規定及公共場所相關指示性標示圖示的收集；B.國外 ISO 7001 對公共場所標示之相關規定。 3. Quest 3D 模擬：利用上述資料蒐集成果，並選擇適當室內空間後，進行虛擬實境模擬，模擬過程將視其結果調整標示呈現方式並進行多次情境模擬。 4. 模擬結果分析：根據模擬結果，分析不同標示圖示之閱讀認知差異內容，藉以釐清標示設備中文字與圖示對於閱讀的影響大小，另針對受測者背景資料進行多變量分析，用以解析性別、學歷、專業別等因素對標示閱讀的影響。 5. 虛擬實境系統應用的可行性評估：根據 3、4 項的分析成果，評估虛擬實境系統之可行應用方式，與應用時可能面對的相關限制條件。 6. 提出建議：依據情境模擬過程結果、實證分析成果與相關文獻的分析，提出 CNS 10207 修正具體建議，與日後類似標示閱讀認知平台建構方式，以利於推廣標. 3.

(24) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 示的認知。二、研究程序步驟一：文獻回顧與研究架構建立主要回顧虛擬實境建置與該系統建置之相關技術，以及應用虛擬技術相關文獻，做為建立本研究虛擬部分的基本架構，並檢視可能面臨的課題與設定情境。步驟二：收集情境模擬所需之圖面資料圖面資料分為模擬之室內空間形式與標示之圖示兩大類，其中空間部分擬針對其室內裝修實際情況進行模擬，因此需建立裝修材質資料庫等資料。步驟三：設定 Quest 3D 系統模擬之基本情境此部分主要為空間光源的設定、標示亮度與位置的改變，著重於非標示設備本身內容的改變層面問題的設定。步驟四：進行情境模擬情境模擬進行方式乃以標示設備本身改變為主，主要包括文字改變、圖示改變、顏色改變等，實驗於相同空間中進行上述的改變，以分析各要件對閱讀認知的影響大小。步驟五：標示設備認知結果分析透過多次情境模擬，分析影響標示設備閱讀要素，作為修正標示設備之依據與建議提出之基礎。步驟六：修正標示配置方案並進行第二次模擬從符號認知的角度，本步驟將評估虛擬系統所能提供的功能，了解不同標示呈現於該系統中的認知結果。並經多次模擬與實證後，從模擬情境成果之比較分析，作為評估最終標示閱讀理解的成效與對避難的協助。步驟七：研擬標示配置應用方式之建議事項本步驟說明虛擬實境系統應用於標示認知評估的方式及可能面對的限制。步驟八：報告撰寫本步驟將綜合彙整研究發現，撰寫成果報告與政策應用之建議。 4.

(25) 第一章緒論. 第四節. 研究流程. 依據前述步驟本研究流程如下所示：研究動機與目的確立. 研究目的方法及文獻. 研究範圍與方法界定. 國內相關文獻資料蒐集. 國外相關文獻資料蒐集. 模擬空間形式. 實驗平台建立. 虛擬實境平台建立. 模擬標示圖示. 模擬情境設定. 模擬實驗. 解析與方案提出. 既有標示設備的模擬. 修正後標示設備模擬. 既有標示設備效能分析. 修後標示設備效能分析. 新舊標示的綜合分析. 標示設備配置的提議. 結論與後續研究. 圖 1-1 研究流程圖(資料來源：本研究整理). 5.

(26) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 6.

(27) 第二章文獻回顧與理論架構建立. 第二章. 文獻回顧與理論架構建立. 第一節標示設備相關法令之探討依據建築技術規則建築設計施工篇第 116 條(標示設備)供本編第 113 條第 1 款、第 2 款使用及第 3 款之旅館使用者，依下列規定設置標示設備：一、出口標示燈：各層通達安全梯及戶外或另一防火區劃之防火門上方，觀眾席座位間通路等應設置標示燈。二、避難方向指標：通往樓梯、屋外出入口、陽台及屋頂平台等之走廊或通道應於樓梯口、走廊或通道之轉彎處，設置或標示固定之避難方向指標。建築物內之避難設備依據「各類場所消防安全設備設置標準」第 10 條規定為 1.標示設備、2.避難器具、3.緊急照明設備三種，而標示設備包含：出口標示燈、避難方向指示燈及避難指標三項。該法令對於標示設備之大小、懸掛位置及數量均有明確之規定，另該條文第 153 條規定出口標示燈及避難方向指示燈應符合 CNS 10207，該規範對於圖形之規定如圖 2-1 至圖 2-3 所示。. 圖 2-1 CNS 10207 之圖形規定(資料來源：本研究整理). 緊急出口. 緊急出口. 緊急出口. 緊急出口. 圖 2-2 出口標示燈(資料來源：本研究整理). 7.

(28) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 緊急出口. 緊急出口. 緊急出口. 圖 2-3 避難方向指示燈(資料來源：本研究整理) 依據各類場所消防安全設備設置標準第 3 編(消防安全設計)第 3 章(避難逃生設備)第 1 節(標示設備)，所列之標示設備(出口標示燈、避難方向指示燈)規定如表 2-1 所示。表 2-1 標示設備之相關規定一、出口標示燈相關規定 1. 設置高度. 規定內容距樓地板 1.5m 以上 A. 通往戶外之防火門。. 2. 設置位置. B. 通往安全梯及排煙室之防火門。 C. 通往另一防火區劃之防火門。 D. 居室通往走廊或通道之出入口。. 3. 亮度. 出口標示燈應保持不熄滅，其亮度在直線距離三十公尺處，能明顯看出其標示面圖形及顏色。. 4. 大小選擇. 總樓地板面積在一千平方公尺以上者，使用大型；總樓地板面積未滿一千平方公尺者，使用中型或大型。. 二、避難方向指示燈相關規定 1. 設置高度. 規定內容距樓地板 1.m 以下自走廊或通道任一點至避難方向指示燈之步行距離在十公尺以下。且優先設置於走廊或通道之轉彎處。. 2. 設置位置. 壁面與避難方向指示燈標示面之距離： A. 大型：三公分以上十公分以下。 B. 中型：二公分以上八公分以下。. 8.

(29) 第二章文獻回顧與理論架構建立. C. 小型：一公分以上六公分以下。 3. 亮度. 亮度自燈正下方地面算起零點五公尺處，有一勒克司 (Lux)以上。. 4. 大小選擇. 該層樓地板面積在一千平方公尺以上者，設置中型或大型；其他以外之場所，應擇一設置。. 三、免設標示設備規定第 146 條. 自居室任一點能直接觀察識別其主要出入口，且與主要出入口之步行距離，符合下列規定者，得免設標示設備：. 一、供第十二條各款使用之場所步行距離在避難層為二十公尺以下，在避難層以外之樓層為十公尺以下者，得免設出口標示燈。二、供第十二條第一款及第五款第一目使用之場所，步行距離在二十公尺以下者，得免設避難方向指示燈。三、前款以外之場所，步行距離在三十公尺以下者，得免設避難方向指示燈。四、供第十二條各款使用之場所，步行距離在三十公尺以下者，得免設避難指標。五、由居室任一點能直接觀察識別供通往平常出入走廊或通道使用之出入口，且各居室之用途、樓地板面積符合下表規定者。用途別. 第十二條第一款第一目. 第十二條第一款第四目. 第十二條第一款第六目. 至第三目. 、第五目、第七目、第. 、第二款第一目至第九. 二款第十目. 目、第十一目、第十二目、第三款、第四款. 居室樓地板面. 一百平方公尺以下. 二百平方公尺以下. 四百平方公尺以下. 積. 六、集合住宅之居室。前項之規定，於地下層及無開口樓層，不適用之。資料來源：本研究整理. 9.

(30) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 第二節. 指示性圖示與認知. 2.2.1 指示性圖示人類利用視覺、聽覺、嗅覺、味覺等各種感覺器官，借以感知形、色、音、味、等訊息，其中以視覺接收的訊息最多，透過看的見圖畫、顏色之記號為界面，非語言的傳達資訊，即是所謂的視覺傳達( Visual Communication )。以功能而言，視覺性的記號可分為指示性、說服性、象徵性、說明性等類別；應用於認知環境之指示性記號，一般通稱為標示或指標，而避難標示設備即透過視覺認知而理解環境，因此屬於「指示性圖示」的一環。在 Young and Wogalter (1990) [7]的研究中即發現，良好圖形化設計的標示能夠有效地幫助資訊的傳達，其能夠讓使用者在第一眼看到的時候，就清楚地瞭解其所要表達的意義；反之，若標示圖形的設計讓人感到困惑，標示就無法達成預期的功效，甚至可能陷人於危險。在人員避難的過程中，對於標示意義的認知時間，是標示設備在設計時所需要考慮的重要依據。由於人員在避難時並不是處在靜止的狀態，標示設備上的文字在時間上可能無法清楚地告訴人員避難標示所代表的意義，人員避難往往必須憑藉著標示上的圖形設計來瞭解當時的路徑況為何。在 Shapiro et al. (1987) [8]的研究即發現，以圖形符號傳達的標示設計會比以文字傳達的標示對於受試者認知的時間(perception time)及可閱讀的距離(legibility distance)上更有效率。而許多的研究結果也支持這樣的說法，如 Jacobs et al. (1975) [9]則評估年輕人觀測圖形及文字型標示的可見度距離(visibility distance)，他發現圖形標示會比文字標示少兩倍的距離就可以觀測到。Ells and Dewar (1976) [10]的研究也發現，受試者對於圖形標示的口頭反應(verbal reaction)會較文字的標誌快，而且在眩光下更明顯。Kline et al. (1990)[11] 研究在白天(daylight)及黃昏(dusk)對於交通標示的視覺績效影響，他發現圖形交通標誌的觀測距離都遠比文字的觀測距離好很多。Kline and Fuchs (1993) [12]在模擬白天的照度狀況下，探討文字及標誌種類理解力(comprehension)及能見. 10.

(31) 第二章文獻回顧與理論架構建立. 度(visibility)，研究的結果也發現受試者對於圖形的交通標示會比文字的交通標示的績效要好。 Janice & Dewar (1981) [13]以機場和奧運標誌符號為研究對象，各挑選出兩類標誌符號八種圖形意義，每個圖形意義由四種不同圖形呈現，其研究針對各圖像符號的識別距離、理解性、偏好程度及瞬間識別性作評估。結果顯示具象徵性意義的圖示例如：奧運的五色環標誌、獎牌上的桂冠圖示及以飛機的圖示象徵機場等，有較高的理解性、偏好程度及瞬間識別性。Cairney & Sless (1982) [14]以一組職業性安全符號為例，針對不同使用族群 (澳洲人、越南人) 進行研究測試，用來說明不同族群對不同的圖像符號所產生的易學性與記憶性，結果發現不同的族群在圖像的認知上會有些微的差異，其原因可能來自於生活習慣、環境或文化，但明顯的不同族群對圖像的認知差異並不大。Kacmar & Carey (1991) [15]探討使用者介面的圖像使用情形，進行電腦的文字 (text) 、圖像 (icons) 及文字圖像混和 (text-icons) 三者之使用者的認知準確率及反應時間之研究。結果顯示文字和圖像混和的型式準確率最高。但在反應時間上，三種型式之間並無很大顯著差異。Baber & Wanking (1992) [16]以汽車儀表版上的圖像符號為樣本，針對各種符號、文字、標題的組合方式，對受測者做識認上的測試比較，結果顯示以「文字+標題+符號」的組合方式，受測者的反應時間最短。根據標示設備的特性可知，標示設備圖示中的「箭頭」可提供方向性的指示，而「緊急出口」的文字說明可提供安全的指示性概念，因此對於空間中動線的理解可藉由標示設備具有的指示性功能予以達成。. 2.2.2 圖示的認知由於解析標示設備的認知內容係屬於心理學的範疇，故本研究將引用皮亞傑 (Jean Paul Piaget，1896-1980)的認知發展論(congnitive-development theory)進行探討。對於皮氏來說，他認為「認知」並不是一種既存的狀態，而是一種「發生」的過程，它並不存在於進行認知的主體，也不存於被認知的客體之中，而是發生於 11.

(32) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 主體對於客體進行認知時，所構成的交互關係當中，而「知識」便是這個過程所產生的結果。在其理論建構中有四個關鍵的概念，分別為：基模(schemata)、同化 (assimilation)、調節(accommodation)、平衡(equilibrium)，而這四個概念便是構成認知發展過程的重要要素。 1. 認知過程的產生人. 新的事物. 認知過程. 嘗試以現有的基模去進行同化. 暫時的認知平衡. 量的改變. 同化與調節的平衡. 改變基模做出調節創造基模. 得到平衡. 質的改變. 圖 2-4 認知過程簡示圖(資料來源：本研究整理) 認知的過程首先以既有的基模去進行新事物辨別，試圖從中找到類似的與差別的基模而予以理解新的事物，若因差異太大而無法於既有基模中進行理解對比時，則須以改變既有基模(學習)或創造新的基模(實驗)來進行認知，並從而做出調節，直至達到認知平衡為止。這樣的概念不斷重複於新事物的認知上，皮氏也認為此過程不會因為年齡不同而過程有所差異，對於所有事物的認知均依此模式而進行學習。因此對於避難標示認知的學習而言，年齡的差異應不會是構成認知結果不同的主因，無論各年齡層對於事物認知的方式均以此而發展，差異的形成與要因應另有其構成原因。在認知的過程中有兩個極為重要的觀念，它決定了知識的成長與否，這兩個觀念分別為：同化與調節。調節是知識結構的成長，意義在於新基模的創造或舊基模的修改擴大，屬於質的提升；同化則僅是基模的生長及數量的增加，並不會引至基模的發展或演變，屬於量的改變。. 12.

(33) 第二章文獻回顧與理論架構建立. 2. 認知差異的解讀由於認知的差異在於「認知結構」的內容變化而非關乎年齡，認知結構係指抽象概念經由學習、教育經驗組織而成的一種形式，因此學習與教育為構成認知差異的主要原因，於是為避免避難標示認知的差異產生，除標示本身的一次認知與固定性(堅固性不變動性)之外，學習與教育為最有效手段。認知的差異不只是生活經驗所造成之數量上的不同，更重要的是品質方面的差異，於是年輕專業人員對於標示設備解讀結果的正確性大於非專業的年長者可視為必然現象，標示設備解讀的正確性不會因閱讀次數的增加而有所助益(因為一次之認知性作用)，因此必須在既有知識結構中進行改變或創造，而達成改變或創造的手段仍為學習與教育。所以可推論商場內員工與一般顧客對於避難標示設備的首次認知結構應會約略相同，但員工的認知結果會較理想，因為員工對於避難路線的熟悉度來自於生活經驗的學習，而較無關於標示的說明性，於是標示設備應以何種方式來呈現其存在意義，則涉及標示符號性的討論，應由符號學的觀點來進行基礎理論的解析。 3. 避難標示設備的認知在避難標示設備認知的過程中，與一般新的事物認知應有所不同，因為我們可輕易從日常生活週遭找到類似於避難標示設備符號的其他形式，例如：公共場所中的各類標示符號，均以明示性及方向性為其主要功能不斷地向使用者進行展現，故對於避難標示符號認知而言並不屬於全新事物的認知，使用者可從既有的認知模式中找到類似的基模而予以同化，類似舉一反三。因此這些基模早已存在無須創造或改變，僅需進行重新排列組合，但改變或創造產生認知的結果是否能符合原圖像意義頗令人質疑，因為創造的過程恐已產生美學符碼的內容而發生錯誤的解讀。由此看來，教育與學習似乎成了避難標示設備認知的最佳途徑。另有關標示設備所具有的安全性隱含意義功能，設計者要如何透過精簡的符號方式來傳達亦考驗著設計者的符號編碼能力。 4. ISO 對於圖像認知的規定 13.

(34) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. ISO ( The International Organization For Standardization )是目前全球的圖像符號規劃的組織，其中負責圖像符號的調整事務是由 TC145 Department 所管轄， Zwaga & Easterby 把公共標誌設計的原則與程序加以整理，被採用為 ISO 公共標誌設計的標準程序 ( ISO TC145/SCI )。建議一個標準的公共標誌，必須通過一連串的偏好(排序)測試、識認測試等，如果滿足 ISO 建議 67% 的正確識認率以上，才能採用為標準的公共標誌，( Zwaga & Easterby，1976 )[17]。另外在「Theoretical review of the Methodology for evaluating Pictorial Symbols」，可觀察 ISO 在測試一個標誌符號必須所經過的程序與步驟，其測試的方法為 Ranking test Comprehension test 是由 ISO 組織研發出來協助設計師們，測試圖像符號的辨識率之方法與步驟，(池蓉姬，1992 )[18]。除 ISO TC145 部門在繪圖文字的規劃外，日本人太田幸夫將語言中的名詞、動詞和形容詞以直線、斜線、曲線、圓弧和圓圈做成可延展 87 個以上的圓形，建立 ( Lovere Communication System ) 圖案傳達系統(厲忠發，1996)[19]，將圖形以規則化的文法組合表達語言的意義，例如以幾個圖案即可表達：媽媽去移動嬰兒車或長頸鹿跨過欄杆去喝水等，簡單的圖形符號來取代傳達，以減少文字的數量。在 1971 年由查爾斯‧比里斯(Charles Bliss ) 為加拿大的殘障兒童制定一套嚴密合理且簡單的符號系統，它結合了較具象的圖像符號意形符號以及較抽象的符號，這一百個基本符號組合後可以表達不同的意義，無論是太田幸夫或是年由查爾斯‧比里斯他們的研究都試圖將圖像符號取代複雜的文字形式。. 14.

(35) 第二章文獻回顧與理論架構建立. 第三節. 造形語意符號理論. 符號學領域是非常廣大及深遠的，並被利用在不同的領域之中，包括空間、美學、音樂、建築、繪畫、電影、漫畫、廣告、文學、劇場及神學，當然也應用到設計當中；符號學的研究在六○年代開始被應用在當代建築上，並建立起了第一批在符號與建築之間相關聯的作品，將建築當成一種非語言溝通的系統來研究，並確認了將環境符號化的可能性，表示環境可以用不同的符號和人溝通。在德國烏爾姆(Ulm)造型學院時期開始研究對於以符號學為基礎的計量美學，主張使設計能夠像科學一樣被研究、實驗及證明。烏爾姆造型學院的觀點，主要在表明形式美學的功能原理，如內在及外在的形式聯繫，也就是所謂的能從外在的形式了解到內部的意涵。. 2.3.1 標示的造形語意產品語意學是在研究一件產品在被使用時，所有的象徵性質及這些知識在工業設計上的運用﹔除了要考量物理和生理的功能，還要考慮到心理、社會、和文化的情境，也就是所謂的象徵環境(Symbolic environmen)。Klaus Krippendorff 的產品語意學中偏向解釋理論的學說，並且從設計者、產品、使用者三種要素中的使用者的角度出發。認為產品語意不只是關於設計產品的外型，而是從研究人類如何了解生活實務情形和為什麼這樣做開始的，使我們了解週遭的事物，並且讓我們儘可能的掌握和處理這些事物，使機器能夠容易被使用，功能容易被了解。更透過產品語意的使用，讓產品適應我們做事的方式。主張用明白容易了解的介面來減少不協調的產生，並且將產品語意學從經驗領域、哲學、方法論三個部分來討論。. 2.3.2 標示的符號理論關於符號理論首推瑞士的語言學家索緒爾(Ferdinand de Saussure，1857-1913). 15.

(36) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. ，他認為符號係由符號具(signifier)與符號義(signified)所構成，符號具是一個具體的音像(sound-image)或視像，符號義則是一個概念(concept)即是符號所代表的意義，而符號所代表的意義是依據整個社會文化系統所定。由於圖象與文字皆屬於符號的一環，因此相較之下諸多論述皆認為圖象更適合做為傳遞訊息的溝通介面，其理由可分成下列幾點。 1.. 圖象介面在學習上和認知(recognition)上，都比語文容易(Lodding，1983)[20] 。其中最有名的是 Cairney & Sless (1982)[21]的研究，他們發現，對於澳洲當地出生的人或移民者而言，學習和認知圖象警告訊息的能力比文字佳。. 2.. 圖象介面比文句(text) 介面更具有普遍性(universality)。也就是圖象介面比較沒有語言上的障礙(Lodding, 1983; Wickens, 1992 )[22]。. 3.. 圖象呈現的訊息所占的空間比文字少，所以比較節省空間 (Weidenbeck, 1999)[23]。. 4.. 一般使用者大都喜好以圖象做為溝通的介面，而且對於圖象介面的接受度高 (Kacmar et al.,1991[24]; Nielsen, 1990[25])。 Klaus（1989）在芬蘭赫爾辛基所舉辦的〝產品語意學研討會〞上，提到產品. 語意與機能主義（Form follow Function）不同的是產品語意容許視覺上的隱喻（ metaphors）、明喻（similes）和諷喻 (allegories)。他強調設計師應設計有意義的符號象徵，讓使用者瞭解他們的想法，同時讓使用者以自身的認知與判斷來操作與解讀。因此提出符號是用習慣來建立的，符號是它們要指示或代表的事物，而非它們本身。由於符號學所關注的為人與物之間訊息傳遞的過與對於意義的產生方式，索緒爾認為符號係由符號具與符號義所構成；而標示設備由標示的形體與所傳達的避難意義所組成，並以提供避難訊息為存在目的，因此亦屬於符號學訊息傳遞的範疇，故標示設備的訊息傳播符號性得以確定。標示設備具有一般符號傳達意義的基本特質，但標示設備是否另有其他與一般符號不同的符號特質？就符號的觀點來說，單一符號性的符號幾乎不可能存在，符號大多有兩種或兩種以上之符號 16.

(37) 第二章文獻回顧與理論架構建立. 特質，因此圖像大多呈現多義性之結果(例如美學符碼 aesthetic codes)，在美學符碼中多義性特質為常態之必然結果，圖像所傳達的意義可以容許有不同的解讀結果，端視閱讀者個人背景及認知差異而定。標示設備由標示的形體與所傳達的避難意義所組成，並以提供安全避難訊息為存在目的，因此標示設備的基本訊息傳播之意指作用符合羅蘭巴特(Roland Barthes，1915-1980)對符號的描述，將此關係設計描述如圖所示。巴特認為符號可分為指示性及引申性兩大類，當符號所構成的內容愈靠近指示性，則表示該符號所攜帶的意義是具有一對一的替代性，其符號產生的意義較具明確的明示性特徵，即使經過閱讀轉化作用後，該符號意義仍同等於原符號意義。換言之，訊息經由「閱讀」後仍可明白表示原意義而不會產生引申意義作用(多義性)的解讀，因此就標示設備而言，必須儘量靠近指示性特徵而遠離引申性。符號內容的傾向傾向指示性. 傾向引申性. 標示性符號. 引申性符號. (標誌符號). (美學符號) 中心線(具可動性) 交通標誌商業標誌等指示性符號. 文學繪畫等引申性符號. 圖 2-5 符號特性的簡示圖(資料來源：本研究整理) 綜合前述內容，對於標示設備而言應具備下列幾點特性： 1.. 瞬間辨識性：第一眼看到的時候，就清楚地瞭解其所要表達的意義。. 2.. 圖像性：對於認知時間及閱讀距離而言，圖形標示優於文字標示。. 3.. 肖像性與象徵性：當圖像為肖像性及象徵性時，有較高的理解性、偏好程度及瞬間辨識性。. 4.. 文字與圖形並用：當標示為文字和圖像混和的型式時，認知準確率及反應時間均最佳。 17.

(38) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 第四節. 虛擬實境模擬應用. 「模擬」是一種實驗性及應用性的方法論，是具有時間序列的狀態描述的狀況歷史而組成，因此它是一段既定時間內改變的活動與過程，它反應了這些模型的動態本質(徐艾琳，1999)[26]。「模擬」是對一環境、物件或設計作一真實或創造的照片、影像或模型；更狹義的定義是對未來計畫中環境或情形創造一個二度或三度的影像(李麗雪，1996)[27]。廣義地說，每個人都使用模擬來做日常的決定。在進行某項行動之前，人們經常會先在腦海中建立一個模型，甚至是一個實體的模型，以便增加對環境的感知，並且有益於決策過程(陳鴻勝，2003)[28]。視覺模擬應用之領域相當廣泛，它在景觀、都市設計或建築之設計過程中，扮演了重要角色，經由模擬的展現作為與業主或一般民眾溝通之媒介。景觀視覺模擬乃是透過模擬媒體與技術，將設計成果與實際景觀結合，並具體的表現，分析人類與實質環境之互動關係，協助設計者思考與執行(羅國瑜，2002)[29]。視覺模擬是二度空間的各種圖集以及三度空間的實體模型或電腦模型；視覺模擬即對一環境、物件或設計做一真實或創造的照片、影像，或只要能在視覺上表現或創造其他事物之影像的任何方式均可稱之(邱茂林，1999)[30]。視覺模擬強調的是視覺上的圖像或形式模擬分析，傳統應用攝影技術如合併、溶入、變形或剪接技術以求得理想之效果。應用電腦如彩繪軟體、電腦動畫、多媒體或虛擬實境等使得視覺模擬研究更為方便。 Stephen R.J Sheppard, Ph. D(1989)[31]提到視覺模擬的五項基本原則為 1. 代表性；2. 精確性；3. 清晰度；4. 趣味性；5. 合理正當性等五項，其說明如下： 1. 代表性(Representative)：模擬應該選擇典型的視點、視野狀況、環境狀況或計畫案狀況；相同的計畫案也有一些變因，如施工中與建造後完成之差異與改變，都會影響最後結果。 2. 精確性(Accurate)：模擬與建造後之真實景觀的類似程度，要多正確的模擬才可以達到與真實景觀評估結果一樣，模擬是一種預測，只能儘量減少誤. 18.

(39) 第二章文獻回顧與理論架構建立. 差。 3. 清晰度(Clear)：模擬的內容、組成與成果能夠清楚被認知，不清晰的模擬會降低觀賞者之了解程度。 4. 趣味性(Interesting)：模擬之結果應具備激發觀賞者興趣之能力。 5. 合理正當性(Legitimacy)：模擬結果應可以解釋及說明其正確性，以提高其受信賴度。電腦模擬環境提供了適當的媒介來測試大尺度的空間能力。即時的電腦影像能夠讓使用者在實驗室可提供的範圍內學習大尺度的、動態的、三向度的環境。除此之外研究者可以藉由這樣的媒介來控制可用的感覺資訊其品質與程度。因為有逐漸明顯的證據指出對虛擬的大尺度空間內在的呈現，以大多數的基準來說，效果皆類似於真實世界的空間。虛擬實境(Virtual Reality)是電腦提供視覺、聽覺、觸覺等感官模擬，使用者可以在其間以即時的方式進行移動游走，並獲得回饋訊息如同於真實情境般。其中視覺模擬的部份則由一個觀景視窗元素組成，可以精細表現視窗內各元素之間的相互關係。虛擬環境的出現提供了一個比紙筆測試更為有力的媒介來測試大尺度的空間能力。因為電腦運算環境允許一個研究者更為良好的控制刺激的特質。它們提供一個有用的工具以及在空間認知上隔離個別差異。因此，雖然電腦心理測量學測試並不能預測其效用，然而對於一個實驗的認知條件與義務，它們可能較傳統的紙筆測試能夠提供更多的資訊。(楊健則， 2002)[32]。虛擬實境受到重視的原因是其能提供不少好處及許多不同的應用領域(崔興邦，1994)[33]，如下： 1. 危險及遠端環境操作：目前尚有許多人工作於危險或艱困的環境中，如具有放射性、有毒或是在外太空中。在這些環境即可利用虛擬實境的技術透過機器人代理操作，且讓使用者有親臨現場操作的感覺，而沒有實際的危險。 2. 科學視覺(Scientific visualization)： 19.

(40) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 科學視覺是提供 3D 電腦圖學工具來幫助科學家分析物質的成份或建立較好的物體模型。而虛擬實境在此應用最好的例子為 NASA 的 Virtual Wind Tunnel，在這應用中，科學家用其手指來控制氣流的方向及大小，並利用超級電腦來計算氣流通過飛機的狀況，科學家可以觀察到飛機的穩定性。 3. 建築視覺(Architectural Visualization)：以往雖然購買者可由 2D 的圖片或影片看到未來房子的景象，但是就是欠缺臨場感，利用虛擬實境的技術就可以提供購買者身臨其屋的感覺。其他類似的應用還有虛擬藝廊、數位博物館、數位美術館，甚至藉由 Internet VR 提供完整的虛擬實境環境，可以讓消費者毫不費力地在虛擬商場中拿起商品檢視一番，透過網路訂購物品。 4. 設計(Design)：許多設計都牽涉 3D，例如汽車外型的設計，但是使用傳統的輸入方式(如滑鼠 )及顯像方式，會造成設計者在設計上有某些方面的困難。但若利用虛擬實境的自由輸入裝置及立體呈像技術，即可給予設計者相當好用的介面。 5. 教育與訓練：飛行模擬器是此一方面應用最佳的範例。最近在美國醫院或是特殊教育中心也利用虛擬實境系統來幫助智能不足或人格異常的學童，讓他們透過在虛幻的世界裏遊玩來進行治療。其他類似的應用還有虛擬社區網站裡的虛擬情境學習，可以把真實世界中的學習環境(如教室、辦公室或戶外)及學習活動，完整且真實的搬到網路上進行(葉耀明，2001)[34]。 6. 娛樂(Entertainment)：雖然在娛樂方面的虛擬實境系統的技術，看似較低階的，但卻是推動整個虛擬實境技術發展的動力。目前虛擬實境系統因其價格過高，所以安裝的數量過於稀少，但是娛樂的虛擬系統必須將價格降低及發展較好品質的效果來增加競爭性，故會帶動整個技術及產業的發展。目前機種是以 PC 為平台，再搭配高效率的繪圖卡、頭戴顯示器及操控的平台組合成娛樂用的系統。 20.

(41) 第二章文獻回顧與理論架構建立. 7. 虛擬實境與避難由於避難過程中人員通常處於驚慌狀況，甚至還會有傷亡發生，對於事後的調查亦難以掌握避難當時的心態。因此，模擬變成為一個適當的分析方式，它可以模擬過程中的相關細節，也由於真實避難有其風險性，以真人實際進行模擬並不可行，故以往有關避難模擬之課題，皆在於討論避難行為、避難計畫或是避難時間計算等。由於數位時代的來臨使得電腦軟硬體功能與技術的進步，許多以電腦來輔助避難模擬之討論方法已經出現，商業用的套裝軟體也陸續的被開發中，電腦輔助避難模擬能在非真人參與的情形下，模擬人員在緊急狀況下之避難過程，據以分析避難過程之每一個問題點。有關避難模擬之方法，大致上可以分為視覺模擬及數學模式兩種方式。數學公式模擬方面，目前國內建築物防火避難安全性能驗證技術手冊即為首要方式；而視覺模擬部份則又可細分為數值動態模擬與即時虛擬實境兩種，目前避難主要商用軟體均為數值動態模，例如：Greenwich 大學消防安全工程系(Fire Safety Engineering Group)所開發的 Building EXODUS、英國 Edinburgh 大學所開發的 SIMULEX。EXODUS 是模擬人群疏散的軟體，它使用「個體式模擬」方法，最多可以處理 1000 人，可用來研究公共空間的疏散人群能力，架構由人員(Occupant)、移動(Movement)、行為(Behaviour)、毒氣(Toxicity)、危險場(Hazard)及幾何空間(Geometry)所組成，人員前進的動作和行為決策均是由這些子模式所決定。SIMULEX 則以 C++程式語言撰寫研發之電腦動態避難模擬軟體，適用於結構複雜的大型建築物，使用 0.25×0.25 平方公尺的精細格點，每一個格點均與 16 個格點相鄰之介面，模擬有四種基本假設。在逃生速度上，人員步行速度會受前方他人影響，而使人員之避難速度改變(Thompson, Peter. A.，1995)[35] 。虛擬實境系統最大的突破在於讓使用者置身於電腦虛擬的空間裡，任意的移動，瀏覽空間的變化並提供互動式的選擇模式，達到「身歷其境」的效果，而應用於避難模擬時楊致祥(1997)在「公共空間避難逃生之虛擬實境模擬研究」以防火避難為例，建構虛擬場景，依人視點高度，模擬人於環境中避難路線、能見度及 21.

(42) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究. 避難標示構件，藉由電腦虛擬實境技術，參考修正傳統災害防治之平面式之規劃盲點。張書維(2004)[36]在「體育館空間避難路徑之視覺模擬研究」中則以 FORM-Z 3.8、3D MAX 5 及 AUTO CAD 2004 等電腦軟體之輔助及避難行為、人員擇路模式及避難速度等理論所建構的「動態視覺模擬」方法模擬九十位虛擬避難人員在空間內的避難行為，除了模擬人員間碰撞及遲滯現象外，並討論避難過程中，避難行為、避難路徑與建築空間三者關係。 8. 建築物火災電腦模擬火災現象是一種相當複雜的現象，不僅包括物質受熱分解、揮發後與空氣混合和燃燒等過程，還包括因燃燒產生高溫所引起的熱傳以及氣體流動的過程。因為火災現象包含了許多物理及化學的過程，而這些過程的 scaling 定理並非一樣，所以最多只能部份模擬。因此，想從模型實驗所得到的資料來定量解析全尺寸的火災就有困難，也就是說模型實驗並不能完全模擬火災現象。(楊致祥，1997)[37] 在火災研究上可以使用電腦模擬方式來彌補模型實驗的缺點，而模擬方式分為兩種：區域模式(zone model)、場模式(field model)。區域模式是將建築物內的空間區劃分成若干區域，每個區域內的流場及物理化學性質假設是均勻的，不同區域的性質則不一樣，區域間的動量、質量以及熱量交換率則由動量通量、質通量以及熱通量來表示。雖然區域模式在計算上較為簡單，但它需要大量的假設，這些假設則有賴實驗結果來支持，因為它所需要的實驗資料很多，所以對實驗的依存性很高。而場模式是利用數值分析法去分析統計火災現象的動力、組份以及能量方程式。因火災通常呈紊流狀態，所以場模式通常需要各式各樣的物理化學模式去模擬火災中的各種物理化學過程。基本上，這種模式所需要的假設較少，且對火災現象也有較仔細、正確的描述，缺點是計算耗費的時間多。綜觀前述的說明可知虛擬實境的應用已十分多元，相關應用領域亦十分廣泛，在個人電腦技術與運算能力大幅提升的條件下，相信以虛擬實境實驗方式取代真實性實驗應指日可待。. 22.

(43) 第二章文獻回顧與理論架構建立. 第五節. 避難時間理論. 有關避難時間的計算，目前國內依據建築技術規則所訂須進行避難安全綜合檢討之避難時間計算，均使用內政部建築研究所 93 年 2 月所出版之「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」為計算方式，因此本研究將以避難安全時間分析、一般行人流理論、緊急行人流理論等方面進行探討，以建立本研究對於標示閱讀與避難時間關係之理論基礎。茲分別說明於下：. 2.5.1 避難安全時間分析由於避難時間的計算可分為三種形式，分別為；1. 居室避難計算、2. 樓層避難計算、3. 整棟避難計算。各階段計算內容程序如下。表2-2 各居室避難安全性能驗證計算時間別計算避難至居室外所需時間. 計算居室煙層下降時間. 說. 明. 其避難所需時間為下列三個部份之合計. 計算主要參數 1.. 建築物收容人員密度. 2.. 居室面積大小. 1.. 避難開始時間. 3.. 步行速度. 2.. 步行時間. 4.. 出口寬度. 3.. 通過出口所需之時間. 5.. 有效流動係數. 1.. 可燃物的量. 2.. 居室面積大小. 3.. 煙的發生量. 4.. 防煙區劃的性能. 5.. 有效排煙量. 6.. 防煙區劃／排煙效果係數. 煙層下降至造成避難障礙之高度時間. 驗證. 居室避難所需時間≦居室煙層下降時間. 資料來源：本研究整理表2-3 各樓層避難安全性能驗證計算時間別計算避難至直通樓梯所需時間. 計算避難路徑煙層下降時間. 說. 明. 其避難所需時間為下列三個部份之合計. 計算主要參數 1.. 建築物收容人員密度. 2.. 居室、走廊面積大小. 1.. 避難開始時間. 3.. 步行速度. 2.. 步行至樓梯出口所需時間. 4.. 出口寬度. 3.. 通過出口所需之時間. 5.. 有效流動係數. 1.. 從起火室至直通樓梯出口之所有避難路徑煙層下降時間之最小值. 1.. 可燃物的量. 2.. 居室、走廊面積大小. 煙層下降至造成避難障礙之高度. 3.. 煙的發生量. 2.. 23.

(44) 以虛擬實境探討避難標示設備認知之研究時間. 驗證. 4.. 防煙區劃的性能. 5.. 有效排煙量. 6.. 防煙區劃／排煙效果係數. 樓層避難所需時間≦樓層煙層下降時間. 資料來源：本研究整理表2-4 整棟層避難安全性能驗證計算時間別計算避難至建築物外部所需時間. 計算煙層侵入直通樓梯形成避難危險時間. 說. 明. 計算主要參數. 其避難所需時間為下列三個部份之合計. 1.. 建築物收容人員密度. 2.. 居室、走廊面積大小. 1.. 避難開始時間. 3.. 步行速度. 2.. 避難至地面出口所需時間. 4.. 出口寬度. 3.. 通過地面出口所需之時間. 5.. 有效流動係數. 1.. 由起火室經直通樓梯出口進入各垂直管道間的煙層下降時間之最小值. 1.. 可燃物的量. 2.. 居室、走廊面積大小. 3.. 煙的發生量. 4.. 防煙區劃的性能. 5.. 有效排煙量. 6.. 防煙區劃／排煙效果係數. 2.. 煙層下降至界限高度所需時間. 驗證. 整棟避難所需時間≦整棟煙層下降時間. 資料來源：本研究整理本研究僅討論至樓層避難，故引用之避難與煙層下降時間計算公式如下：一、人員避難所需之時間te=tstart+ttravel+tqueue 1. 開始避難時間 t start =. Aarea 30. ⎛ l ⎞ 2. 最大步行時間 t travel = max⎜ ∑ i ⎟ v⎠ ⎝ 3. 通過出口時間 t queue =. ∑ pA ∑N B. area. eff. eff. 二、煙層下降時間ts ts =. Aroom (H room − 1.8) max(Vs − Ve ,0.01). [. 1. 起火室 Vs = 9 (α f + α m )Aroom. ] [H 13. 2. 起火室以外空間 (1) 防火防煙門： Vs = 0.2 Aop. 24. 53 low. + (H low − H room + 1.8). 53. ].