虚拟环境中人本照明设计：色温与日光模拟对用户体验的影响研究

推荐：为解决虚拟环境照明设计缺乏实证依据的问题，研究人员开展人本虚拟照明(HCVL)研究，通过双实验设计验证色温(CCT)和虚拟日光对空间感知的影响。结果显示暖光增强放松感，日光模拟提升空间感，为元宇宙环境设计提供科学依据。

　　

随着元宇宙和虚拟现实技术的快速发展，人们每天在数字环境中停留的时间呈指数级增长。然而一个被长期忽视的问题是：虚拟空间中的灯光究竟如何影响用户体验？现实中，我们早已知道办公室惨白的荧光灯会让人疲惫，咖啡馆温暖的黄光能促进社交——这些人类对光照的生理和心理反应，是否同样适用于数字世界？

传统的人本照明(Human-Centric Lighting, HCL)研究在物理空间已建立完善体系，但虚拟环境存在三大独特挑战：显示设备的光谱特性与真实光源存在差异；用户对虚拟光源的"感受"可能不同于真实光照；动态交互场景需要新的照明范式。特别是在后疫情时代，虚拟会议疲劳、数字空间不适感等问题凸显，建立科学的人本虚拟照明(Human-Centric Virtual Lighting, HCVL)框架迫在眉睫。

研究人员通过互补的双实验设计开展创新研究。实验1采用真实世界设置，95名来自22国的参与者使用个人设备评估虚拟展台和会议空间；实验2在受控实验室进行，106名德国大学生使用标准化设备完成相同测试。两实验均采用Flynn语义差异量表（13项7级评分），评估温暖感、亮度、空间感等维度。

关键技术方法包括：1) 使用Autodesk 3ds Max和Allseated ExVo创建12种光照条件的虚拟场景；2) 双环境验证策略（真实世界vs实验室）；3) Flynn量表量化主观感知；4) 统计采用配对t检验和Wilcoxon符号秩检验，经Bonferroni校正。

【主要结果】
色温效应：

• 暖光(CCT<3300K)显著增强放松感(relaxation评分+0.347d)和视觉温暖感(+0.920d)
• 冷光(CCT>5300K)使空间感提升17.3%，验证"冷光-空间"的认知关联
• 实验室环境额外发现暖光提升美观度(r=0.72)和愉悦感(r=0.76)

日光模拟：

• 虚拟日光被普遍认为更明亮(brightness评分+1.931d)、更清晰(haziness评分+0.923d)
• 引发强烈偏好(likeability评分+0.77r)，尤其在创造"特殊感"方面效果显著
• 与物理研究相反：虚拟日光反降低隐私感，反映数字环境独特认知模式

设备与文化影响：

• 实验室结果效应量普遍大于真实世界(d值平均高0.4)，凸显设备变异性的干扰
• 亚洲参与者对暖光的隐私评价与德国样本相反，提示文化背景的调节作用

【讨论与意义】
这项发表在《Applied Ergonomics》的研究首次系统验证了HCVL框架的可行性，揭示虚拟照明遵循"认知迁移"规律——用户会无意识套用现实世界的照明图式来评价数字空间。特别值得注意的是，虚拟日光展现出"超物理"特性：虽然模拟真实阳光，但用户对其亮度、空间感的评价甚至超过实体环境，这为设计增强现实照明提供了新思路。

研究还发现技术参数（如屏幕亮度、分辨率）会显著干扰照明感知，这对元宇宙平台开发具有直接指导价值：建议建立虚拟照明的设备校准标准，开发自适应算法补偿显示差异。文化差异的发现则强调需要开发区域定制化照明方案，例如为东亚用户优化冷光场景。

未来研究需向三个方向拓展：1) 在沉浸式头显(HMD)中验证发现；2) 加入生理指标如心率变异性(HRV)评估非视觉效应；3) 开发动态HCVL系统，模拟昼夜节律变化。这项研究为正在兴起的"数字健康"领域奠定了重要基石，其建立的实验范式将成为虚拟环境人因研究的标杆方法。