声学寻路

声学寻路(Acoustic wayfinding)是使用听觉系统来定位自己和在物理空间中导航的实践。它通常由视障人士使用,使他们能够在不依赖环境视觉线索的情况下保持活动能力。

声源定位
声源定位是在给定声场测量值的情况下定位声源的任务。声场可以使用声压和粒子速度等物理量来描述。通过测量这些属性,可以(间接地)获得源方向。

声学定位是利用声音来确定其声源或反射体的距离和方向。定位可以主动或被动完成,可以在气体(如大气)、液体(如水)和固体(如地球)中进行。主动声学定位涉及创建声音以产生回声,然后对其进行分析以确定相关物体的位置。被动声学定位涉及检测被检测物体产生的声音或振动,然后对其进行分析以确定相关物体的位置。这两种技术在水中使用时都称为声纳。被动声纳和主动声纳都被广泛使用。

声镜和碟子,当使用麦克风时,是一种被动声学定位的手段,而当使用扬声器时,则是一种主动定位的手段。通常,使用多个设备,然后在多个设备之间对位置进行三角测量。

作为一种军事防空工具,从第一次世界大战中期到第二次世界大战初期,被动声学定位被用来通过拾取发动机的噪音来探测敌机。由于雷达的引入,它在二战之前和二战期间变得过时,雷达更有效(但可拦截)。由于声音衍射,声学技术的优势在于他们可以“看到”拐角和山坡。

传统上,声压是使用麦克风测量的。麦克风有一个极性模式,将其灵敏度描述为入射声音方向的函数。许多麦克风具有全向指向性模式,这意味着它们的灵敏度与入射声音的方向无关。存在具有其他极性模式的麦克风,它们在某个方向上更敏感。然而,这仍然不是声音定位问题的解决方案,因为人们试图确定确切的方向或原点。除了考虑测量声压的麦克风外,还可以使用粒子速度探头直接测量声学粒子速度。粒子速度是另一个与声波相关的量,然而,与声压不同,粒子速度是一个向量。通过测量粒子速度,可以直接获得源方向。使用多个传感器的其他更复杂的方法也是可能的。许多这些方法使用到达时间差 (TDOA) 技术。

有些人将声源定位称为“逆问题”,因为测量的声场被转换为声源的位置。

寻路
寻路包括人们(和动物)在物理空间中定位自己并从一个地方导航到另一个地方的所有方式。从历史上看,寻路是指旅行者在陆地和海上使用的技术,用于寻找相对没有标记且经常被错误标记的路线。这些包括但不限于航位推算、地图和指南针、天文定位以及最近的全球定位。

寻路也可以指波利尼西亚土著人民使用的传统导航方法。古代波利尼西亚人和太平洋岛民掌握了在太平洋岛屿上探索和定居的寻路方法,许多人使用马绍尔群岛棒图等设备。凭借这些技能,他们中的一些人甚至可以在海洋中航行,也可以在自己的土地上航行。尽管长时间在海上有危险,但寻路是一种生活方式。今天,波利尼西亚航海协会尝试了传统的波利尼西亚航海方式。 2014 年 10 月,Hokule’a 号船员抵达汤加的另一个岛屿。

最近,寻路已在建筑环境中用于指代用户在建筑环境中的方向和选择路径的体验。凯文 A.林奇在他 1960 年出版的《城市形象》一书中使用了这个术语(最初是“寻路”),在那里他将寻路定义为“对来自外部环境的明确感官线索的一致使用和组织”。

1984 年,环境心理学家罗梅迪·帕西尼 (Romedi Passini) 发表了长篇“建筑中的寻路”(Wayfinding in Architecture),并将这一概念扩展到包括使用标牌和其他图形传达、建筑环境中的视觉线索、听觉传达、触觉元素,包括对特殊需求的规定用户。

加拿大著名平面设计师 Paul Arthur 和 Romedi Passini 在 1992 年出版的另一本书“寻路:人、标志和建筑”中进一步扩展了寻路概念。这本书是一本名副其实的寻路圣经,里面有描述、插图和列表,所有这些都设置在人们如何使用标志和其他寻路线索在复杂环境中找到路的实际背景中。有一个广泛的参考书目,包括有关现有信息的信息以及它在公共场所火灾等紧急情况下的有效性。

寻路还指帮助定位的一组建筑或设计元素。今天,由丹麦设计师 Per Mollerup 创造的“wayshowing”一词用于涵盖协助寻路的行为。他描述了寻路和寻路之间的区别,并编纂了我们在未知领域导航时都使用的九种寻路策略。然而,对于使用“wayshowing”一词的重要性存在一些争论,有些人认为它只会给已经被高度误解的学科增加混乱。

2010 年,美国医院协会出版了由 Randy R. Cooper 撰写的“医疗寻路:当今设施的最佳实践”。这本书专门针对寻求医疗保健的人全面介绍了寻路方法。

虽然寻路适用于跨学科实践,包括建筑、艺术和设计、标牌设计、心理学、环境研究,但这是 Paul Symonds 等人的最新定义之一。将寻路定义为“定位、跟随或发现通过并到达给定空间的路线的认知、社会和身体过程和体验”。寻路是一种具身性的社会文化活动,除了是一种认知过程之外,寻路几乎完全发生在与他人、周围和其他人在一起的社会环境中,并受利益相关者的影响,他们管理和控制我们试图通过的路线。这条路线通常是我们可能会喜欢的路线,例如看到风景优美的高速公路,或者我们将其视为身体挑战,例如试图通过一系列显示我们行为偏见的洞穴找到路。寻路是一项复杂的实践,通常涉及多种技术,例如问人(询问方向)和人群跟随,因此是一种结合心理和社会文化过程的实践。

除了建筑环境之外,寻路的概念最近也被应用于职业发展的概念以及个人在职业身份背景下创造意义的尝试。这在 2017 年 8 月下旬在 NPR 播客 You 2.0: How Silicon Valley Can Help You Get Unstuck 中得到解决。寻路概念也类似于信息架构,因为两者都在信息环境中使用信息搜索行为。

声学寻路法
声学寻路涉及使用各种听觉线索来创建周围环境的心理地图。这可以包括许多技术:通过来自自然环境的声音导航,例如人行横道信号;回声定位,或产生声波(通过敲击手杖或发出咔哒声)来确定周围物体的位置和大小;并记住给定空间中独特的声音,以便以后再次识别。对于视障人士来说,这些听觉线索成为关于环境中人和物体的方向和距离的视觉信息的主要替代品。然而,声学寻路技术存在许多常见障碍:嘈杂的室外环境会挑战个人识别有用声音的能力,而在室内,该建筑可能无法提供对定位和目的地有用的声学响应。

对于依赖声学寻路的人来说,最难导航的环境包括百货商店、中转站和酒店大堂等拥挤的地方,或者停车场和公园等开放空间,这些地方缺乏明显的声音提示。这意味着,在实践中,主要通过声学寻路导航的个人还必须依靠许多其他感官——包括触觉、嗅觉和残余视觉——来补充听觉线索。这些不同的方法可以串联使用。例如,视障人士经常使用白色手杖,不仅可以在物理上定位他们面前的障碍物,还可以从听觉上了解这些障碍物可能是什么。通过敲击手杖,它们还会产生声波,帮助它们测量附近物体的位置和大小。

在建筑中的重要性
最近,建筑师和声学家开始解决主要依靠声学寻路来导航城市空间的人们所面临的问题。关于声学寻路的建筑影响的主要工作来自于 2008 年失明并一直致力于改善视障人士的建筑设计的建筑师 Christopher Downey 和负责工程声学咨询实践的 Joshua Cushner 之间的合作旧金山的 Arup 设计公司。他们的工作重点是如何规划新设施以包括合理的声音标记系统和建筑空间,这些系统通过声学线索提供方向。

2011 年 9 月 20 日,美国建筑师协会旧金山分会组织了一次声学寻路讨论和徒步旅行,由 Chris Downey 和 Joshua Cushner 带领。这次巡演的目的是突出视障人士将声音与特定建筑物和地点联系起来的方式,创建“声音标记”以帮助他们在街道或室内找到自己的路,并讨论在城市设计中实施更多独特的声音标记项目。