睡眠质量与VR 虚拟环境的设计与实践

杨明红 杨振华 罗丹 胡蓉 湖南应用技术学院

现状上：因劳累过度，脑力消耗，精神衰弱，情绪急躁，压力大等原因，中国人群中有30%存在失眠症状，超3 亿人有睡眠障碍，其中成人占38.2%，学生紧追其后，而我国人群的睡眠质量还在急剧下降，利用VR 虚拟现实技术生成一种模式环境，多源信息融合交互的三维动态视景和实体行为系统仿真使人群沉浸到该环境中，从而改善睡眠质量这一方面的研究还无人问津，这也是此项目研究的意义所在。

关健词：睡眠质量 VR 虚拟环境 sleep disorder（睡眠质量）

截止于目前为止，公司白领有占比60%左右存在睡眠问题，老年人基本88.9%左右有睡眠问题的出现，随着时代与社会的发展，越来越多的青少年（学生也包括在内）出现睡眠问题，睡前的状态，睡觉时的环境与睡后的影响因素都会影响到睡眠质量，睡眠作息的混乱也是其中必不可缺的关键因素。

睡眠是人类必不可少的一部分，日常生活中是我们不可缺少的，同时人们的健康也离不开睡眠。睡眠质量不佳会导致正常体力下降，难以集中注意力去面对白天遇到的事情或者要处理的事情，而且睡眠质量长期存在问题的人（或者是睡眠障碍患者），会引起神经衰弱，抑郁，焦虑等心理问题。这严重影响了人们的正常生活。

市面上出现的解决睡眠问题的方式目前只有安眠药或者是褪黑素等一系列药物，或者是中医针灸等需要长期接受治疗的方式，这样的方式对于时间充裕的老年人来说当然是可以的，但是对于时间急迫的青年人或者中年人来说是不可长期实施的，并且药物的治疗会引起更多不必要的问题。

因此，市场上急需要出现一种在睡眠中就解决睡眠质量问题的方法，就目前情况来看，利用VR 虚拟环境的场景来模拟人们睡眠时所需要的环境（声音、气息等都可以模仿制造），影响睡眠的因素有睡前活动，睡眠作息，睡眠环境，精神状况。这些方式都是可以通过环境或者气味来改变的，当人类所处的睡前环境是内心所渴望的安逸舒适温馨的状况，闻到的气味有舒缓神经，放松身心的作用时，不仅进入睡眠的时间会缩短，而且在睡眠的过程中不会出现突发情况，所以在睡眠的过程中会持续睡眠，睡眠质量也大大的提升。

美国是VR 技术最先的研究者和探索者，近期研发出的7D 技术取得了令人瞩目的研究成果，英国VR 开发的某些方面，特别是在分布并行处理，辅助设备（包括触觉反馈）设计和应用研究方面在欧洲来说是领先的，瑞典的DIVE 分布式虚拟交换环境等大多数国家在VR 虚拟现实技术上都进入了深入发展，中国在VR上还具有巨大的发展空间，前景十分可观，国外的案列都带来了完善的经验。

VR 技术是一种协同工作虚拟现实的技术，我国VR 技术已成为构造虚拟样机，分布式虚拟环境可使地理位置上分布不同的设计人员面对相同的虚拟设计对象，通过在共享的虚拟环境中协同的使用声音和视频工具等使多个参与者在一个共享的空间中相互交互，在虚拟环境中从事构造和操作虚拟对象的活动。本项目的研究设计需要解决的几个基本内容：

(1）找到睡眠质量不同的人群，设计VR 虚拟环境场馆仿真，从而引用相应的环境，来提高人群的睡眠质量；

(2）找到影响睡眠质量的原因与影响因素，利用VR 技术的多感知性制定具有实践性的方案去解决这这些问题；

(3）找到适应体验人群的三维动态视景和实现行为的系统仿真，让体验者难辨VR 虚拟环境的真假程度。

下面是针对个人睡眠构建的VR 虚拟环境操作活动：

1.以自身为实验体（我在清新泥土香味，所处森林环境时会进入睡眠）

在一个房间里，利用VR 虚拟环境机器模拟出森林的环境,当然此时需要借助外物的辅助，绿植等摆放在房间中，放入香薰等一系列气味源。

2.睡前活动

睡前我所处的环境是我内心所渴望的最佳睡眠环境，我睡前心态会很放松

3.睡眠作息

这一点需要根据实验者来进行调整（熬夜成型等可以调整时差）

4.睡眠环境与精神状况

睡眠的过程中我能听见鸟叫（提前准备），闭上眼睛时我是处于一种轻松愉悦的心态的，睡眠的过程中我也一直会闻到我内心所需要或者所希望的气息。

在这个过程中我入睡比以前会快，因为我所处环境的原因，我一直保持着身体和头脑都很放松的状况，睡眠的过程中我一直会觉得很安心舒适，所以一直睡的很好，中途不会醒来（排除了外在原因），睡眠质量通过运动手表检测是非常良好的，深睡眠时间很充裕。

为此，该项目就是要设计实施以下内容：

(1）研究不同层次睡眠质量的人群分布。了解这些人群的主要分布情况，分析目前所知人群中性别,年龄层次,从事行业分别所占的比例，了解影响睡眠质量的原因与因素，了解VR 虚拟环境所能设计的方案；

(2）研究虚拟实现技术的运用，以场馆仿真为中心模拟出可配置方案；

(3）了解VR 虚拟环境可辨别真假的程度与其所投入的成本，研究各类环境设计情况下VR 技术的运用；

(4）研究VR 虚拟环境与睡眠质量相结合后可实际应用的方案。在常德市内选取不同层次的人群（各10 人），进行VR 虚拟环境改善睡眠质量的实践，通过了解体验者的睡眠质量程度与影响睡眠质量的原因,因素，从多感知方面进行相应的VR 环境设计，获取体验者前后睡眠质量的数据（三天左右）。

(5）如何解决VR技术上虚拟环境带给体验者的真假程度，体现视觉，听觉，触觉，味觉，嗅觉一致进入状态的情况（借助辅助工具的摆设），获取最大程度上的感知；

(6）如何满足各类体验者（因不同因素引起的睡眠质量状况）所需求的环境，如何配置出以最低的成本获取的更佳的方案。

本研究旨在从环境上改变体验者的感知，创建主题睡眠馆，从而使其改善睡眠的质量，并利用VR 虚拟环境技术，去营造各种环境，适应各种人群。

在VR 虚拟环境下的睡眠质量研究和设计分析中，我发现人类的睡眠质量最大影响因素除了外在强制的因素外（强制性熬夜），是睡眠环境占比较大，睡前所处于的环境越舒适，安逸，睡眠过程中会更加优质，模拟的虚拟环境与外在小因素的辅助，可以很大的帮助睡眠障碍者和睡眠不佳的人群解决睡觉问题，改善睡眠时间与质量。

希望在日后的发展中可以利用环境的构造，制造出最适合人群的相对应的睡眠环境，希望这一问题能友善预防或者对矫正睡眠提供最大价值的帮助。