導語：產(chǎn)品形態(tài)情感化設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在產(chǎn)品造型中快速解決用戶日益傾向多樣化和個性化的感性需求問題。通過研究用戶參與設(shè)計的模式，提出了感性信息“轉(zhuǎn)嫁-映射”概念，即利用超橢圓方程提取形態(tài)橫截面特征，通過用戶對單體形態(tài)橫截面特征的風格感知評價實驗，創(chuàng)建形態(tài)橫截面原型風格特征庫，將感性信息轉(zhuǎn)嫁到單體形態(tài)橫截面特征參數(shù)中。用戶可通過語義檢索獲取自己所需的形態(tài)橫截面原型，并通過調(diào)整原型參數(shù)將感性信息與產(chǎn)品形態(tài)特征進行映射，構(gòu)成新的形態(tài)原型。由設(shè)計師在形態(tài)原型的基礎(chǔ)上完成設(shè)計方案，解決了產(chǎn)品情感化設(shè)計決策的科學依據(jù)，為產(chǎn)品的情感化設(shè)計提供了研究基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計;情感化設(shè)計;轉(zhuǎn)嫁-映射;感性需求;決策

產(chǎn)品造型中快速解決用戶日益傾向多樣化和個性化的感性需求問題是當前智能設(shè)計關(guān)注的熱點。有創(chuàng)造力的設(shè)計師與未接受過設(shè)計培訓的人在數(shù)據(jù)分析和計算機輔助的情況下共同完成產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)已成為可能[1]。滿足用戶感性需求的產(chǎn)品不僅僅取決于物理層面的功能屬性，還需要通過構(gòu)建“意義”的形式來激發(fā)愉悅和情感。[2]由于用戶對產(chǎn)品的需求表達，并不是一種理性的、可定量的信息，而是模糊的、多數(shù)以定性為主的感覺性的信息[3]，所以，要實現(xiàn)產(chǎn)品智能設(shè)計滿足用戶感性需求，需要在開發(fā)過程中能夠準確地影射用戶的感性需求，即在用戶的感知中獲得比較優(yōu)秀的形態(tài)[4]。在傳統(tǒng)情況下，積極有效的方法是設(shè)計師在設(shè)計過程中通過設(shè)計多種方案來迎合用戶的感性需求，工作量大，方案決策不確定性因素大，在具體實施面向用戶感知的產(chǎn)品設(shè)計時，很難將這些感性類的語言與造型的特征直接轉(zhuǎn)化[5]。因此，在造型過程中，如何有效獲取產(chǎn)品感性需求信息、提取產(chǎn)品造型特征，并將感性需求信息轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品造型特征中是面向用戶感知的產(chǎn)品情感化設(shè)計與決策中的關(guān)鍵問題[6]。關(guān)于用戶需求方面的研究，Otto等用基本型、期望型和興奮型三種需求類型描述了用戶需求[7]。1984年，日本卡諾博士建立了KANO模型[8]，以直觀描述不同產(chǎn)品階段的動態(tài)需求。以外觀個性化設(shè)計為主的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計是影響用戶對產(chǎn)品情感化感知的主要因素。文中提出了感性信息“轉(zhuǎn)嫁-映射”概念，即用戶根據(jù)自己的感性需求，通過“調(diào)整產(chǎn)品造型特征原型參數(shù)”將感性需求信息經(jīng)“轉(zhuǎn)嫁媒介（原型設(shè)計）”與產(chǎn)品造型特征進行映射，從而實現(xiàn)“面向用戶參與的產(chǎn)品情感化設(shè)計”，為后期以用戶為核心的產(chǎn)品情感參數(shù)化的智能設(shè)計與決策提供研究基礎(chǔ)。

一、感性信息的“轉(zhuǎn)嫁-映射”概念

如何讓用戶在產(chǎn)品概念早期參與到設(shè)計當中，并將感性需求在關(guān)鍵設(shè)計與決策環(huán)節(jié)中反映出來，是當前產(chǎn)品情感化智能設(shè)計與決策的發(fā)展基礎(chǔ)。用戶參與設(shè)計的積極性決定了產(chǎn)品映射用戶感性需求的準確性。讓用戶在設(shè)計過程中扮演積極的角色可以有效地將感性需求量化并納入設(shè)計過程[9]。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，消費者參與產(chǎn)品設(shè)計的程度更加深入，大大減少了產(chǎn)品與消費者真正需要之間的差距。[10]從目前的設(shè)計方法來看，根據(jù)用戶參與設(shè)計的程度和方式，可以將用戶參與設(shè)計的模式分為直接參與和間接參與。用戶直接參與可以讓產(chǎn)品設(shè)計更能夠準確地反映用戶需求。間接參與，則需要設(shè)計師將獲取到的用戶需求根據(jù)自己的設(shè)計手法反映到產(chǎn)品設(shè)計當中。無論是用戶直接還是間接參與設(shè)計，都需要將模糊的、不確定的，甚至隱含的感性信息以可視、可觸等物理要素呈現(xiàn)出來。作為承載可視信息的產(chǎn)品造型（產(chǎn)品形態(tài)、產(chǎn)品色彩），文中提出感性信息“轉(zhuǎn)嫁-映射”的概念，是指首先通過用戶對形態(tài)的感知評價，建立可通過語義檢索的“造型特征原型庫”，這樣庫中的“原型”便成為感性信息與產(chǎn)品造型特征的“轉(zhuǎn)嫁媒介”。用戶在參與產(chǎn)品設(shè)計時，通過語義檢索調(diào)出“造型特征原型庫”中的形態(tài)原型（Form）[F]或色彩原型（Color）[C]，“調(diào)整產(chǎn)品造型特征原型參數(shù)”將自己對產(chǎn)品的感性需求信息經(jīng)“轉(zhuǎn)嫁-媒介(原型設(shè)計)”映射到產(chǎn)品造型特征中，即直接將自己的感性偏好轉(zhuǎn)化到新的形態(tài)原型設(shè)計[F']或新的色彩原型設(shè)計[C']中，然后交由設(shè)計師完成后期的設(shè)計深入，從而將用戶感性信息轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品造型當中，實現(xiàn)用戶參與的產(chǎn)品情感化設(shè)計，如圖1。

二、感性信息“轉(zhuǎn)嫁-映射”下的形態(tài)原型情感設(shè)計方法

（一）基于形態(tài)橫截面特征提取的“形態(tài)原型”設(shè)計。產(chǎn)品形態(tài)原型設(shè)計可以利用最貼近產(chǎn)品形態(tài)的簡單幾何體來概括，例如用球體、柱體、方體對形態(tài)圍合。相對復雜的產(chǎn)品形態(tài)，可將其分解為不同的、單一的、子形態(tài)的組合，同樣可以用球體、柱體、方體來概括這些“子形態(tài)”。這樣，復雜產(chǎn)品的“形態(tài)原型”是由多種簡單幾何體按照復雜產(chǎn)品形態(tài)的拓撲關(guān)系重構(gòu)組合而成的三維模型[12]。通常，這些長方體、球體、柱體被定義為包圍盒。1976年Clark提出包圍盒技術(shù)概念，采用簡單的幾何形體將復雜的幾何物體圍住的方式，通過對兩個幾何物體的包圍盒是否相交，來判斷它們是否碰撞。目前包圍盒技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到剛體觸碰、變形體觸碰、機器人視覺識別、圖像分析以及形態(tài)信息獲取、形態(tài)設(shè)計等領(lǐng)域當中[12]。包圍盒技術(shù)在形態(tài)信息獲取與設(shè)計中的應(yīng)用越來越受到重視。包圍盒圖作為幾何模型具有簡單和緊湊的特性，便于形狀風格分析。為了解決用戶直接參與形態(tài)設(shè)計，所以，將構(gòu)成產(chǎn)品形態(tài)的包圍盒轉(zhuǎn)化為參數(shù)化設(shè)計，這樣用戶就可以通過參數(shù)調(diào)整影射出自己的感性需求。對稱形態(tài)的美感是人類所共知的，所以多數(shù)產(chǎn)品的形態(tài)中，對稱的形態(tài)很多。為了實現(xiàn)感性設(shè)計的“參數(shù)化”文中提出用超橢圓方程來獲取對稱形態(tài)的橫截面二維造型特征[14]，這樣用戶可以通過參數(shù)化調(diào)整把自己的感性需求映射到新的形態(tài)原型當中。把X、Y項的指數(shù)看成橢圓方程的變量，則得到“超橢圓”的笛卡爾表達式（1），即（1）a，b分別是橢圓的長半軸、短半軸的長，當=1時，為一般橢圓方程。設(shè)p，q為任意正實數(shù)，并替代，且p≠q，上述橢圓方程的表達公式變?yōu)槌瑱E圓方程式（2）。（2）式（2）克服了x，y只適應(yīng)于典型橢圓形的問題，可以形成不同曲率、曲線特征的圖形[14-16]。用超橢圓方程提取形態(tài)的截面圖形，可解決產(chǎn)品形態(tài)截面中較為復雜的曲線特征提取。如果用不同的“半橢圓”進行組合來提取形態(tài)截面曲線，則能滿足更多圖形的特征提取，如圖2。取a為1/2的產(chǎn)品子形態(tài)橫截面寬度w，b可與b’取不同的值，具體參數(shù)設(shè)置標注見圖2中的（a）。文中用MATLAB開發(fā)了超橢圓提取與輸出產(chǎn)品子形態(tài)截面特征圖形的程序，模擬輸出的橢圓a相同，不同長軸b，b’，及不p，同q和p’，q’組成的圖形，圖2中的（b）。用超橢圓將產(chǎn)品關(guān)鍵部位的橫截面特征提取，是一種二維的圖形。通過建立z坐標，并將指定圖形Cij（u）在坐標空間內(nèi)進行平移T、繞z軸旋轉(zhuǎn)Rz(θ）、縮放S等方法建立三維幾何體Cij（u）‘，即（3）（二）用戶感知評價下的形態(tài)橫截面原型風格特征庫創(chuàng)建。有關(guān)形態(tài)風格方面的研究，日本色彩設(shè)計研究所小林氏在對“形態(tài)和聯(lián)想”的調(diào)查發(fā)現(xiàn)“外凸的形狀表示溫暖，內(nèi)凹的形狀表示寒冷；帶角的形狀表示堅硬，去角的形狀表示柔軟”等，且這些感知在一定的時期內(nèi)相對穩(wěn)定，可適用于不同的產(chǎn)品情感化設(shè)計。所以研究具有共同感知特性的形態(tài)及其所對應(yīng)的感性信息可以很好地反映出用戶群的需求傾向。形態(tài)橫截面原型風格特征庫的創(chuàng)建可以實現(xiàn)通過語義檢索得到用戶感性需求所對應(yīng)的形態(tài)設(shè)計特征。創(chuàng)建步驟如下：步驟一提取產(chǎn)品橫截面形態(tài)特征；步驟二通過感知評價實驗獲取用戶對產(chǎn)品橫截面形態(tài)特征的感知評價信息等；步驟三將獲取的感性信息進行量化并將橫截面形態(tài)分類處理；步驟四將量化好的分類信息映射到產(chǎn)品形態(tài)特征參數(shù)中；步驟五構(gòu)建可語義檢索的形態(tài)特征原型庫。由于用戶對產(chǎn)品形態(tài)風格的感知主要來自于三維形態(tài)體的感知，并不能直接感受到形態(tài)橫截面的風格。因此，本研究文中根據(jù)市場上收集的支架產(chǎn)品12個，用式(1-2)獲取相關(guān)的橢圓參數(shù)，輸入到MATLAB程序中，輸出提取的橫截面的造型特征。通過用戶對形態(tài)橫截面的風格感知評價構(gòu)成“形態(tài)橫截面特征原型風格特征庫”。如圖3中的樣本以及表1中的“圖形”。確定“清新的——沉悶的（F-D）”、“動感的——安靜的（M-Q）”、“流行的——淘汰的（P-O）”、“舒適的——不適的（Co-Uc)”等4對感性詞匯作為用戶對產(chǎn)品個性化感知評價語義詞對，分別對應(yīng)1-0的分值。通過打分實驗，利用加權(quán)平均法得出單體橫截面特征||M-Q||、||F-D||、||P-O||、||Co-Uc||的風格感知值，如表1。按照風格語義評價進行排序，得到如圖3所示的支架橫截面特征風格感知情況。圖3中，橫排并列的截面圖形表示通過評價獲取的用戶感性信息近似。并以此構(gòu)成“形態(tài)橫截面特征原型風格特征庫”。如果參與感知評價的人數(shù)越多，感知評價越準確。（三）基于形態(tài)橫截面原型語義檢索的產(chǎn)品形態(tài)情感設(shè)計。首先將產(chǎn)品復雜形態(tài)拆分為子形態(tài)，子形態(tài)橫截面原型風格特征庫的建立是根據(jù)用戶感性需求語義評價構(gòu)建的，每種截面原型都對應(yīng)著用戶的感性評價值。基于橫截面原型語義檢索的產(chǎn)品形態(tài)情感化設(shè)計讓用戶根據(jù)自己的感性需求找到合適的語義及其閾值對應(yīng)的原型，調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)進一步直接反映自己的需求，設(shè)計出新的子形態(tài)原型，組合新的形態(tài)原型，進而構(gòu)成新的產(chǎn)品形態(tài)原型。然后由設(shè)計師在新的產(chǎn)品形態(tài)原型基礎(chǔ)上完成相應(yīng)的產(chǎn)品造型設(shè)計。如果用戶滿意，設(shè)計師完成后期產(chǎn)品深入設(shè)計，如果不能滿足用戶感性需求，則可以返回，重新獲取產(chǎn)品形態(tài)原型，繼續(xù)設(shè)計流程。設(shè)計流程如圖4所示。

三、用戶感性信息“轉(zhuǎn)嫁-映射”下的含支架產(chǎn)品形態(tài)情感化設(shè)計案例

在很多產(chǎn)品里，支架不僅僅作為支撐結(jié)構(gòu)，同時也是產(chǎn)品造型的主要元素，例如桌子、椅子的支撐腿、梯子的支撐桿和腳踏、自行車的車架、淋浴花灑的支撐架、扶梯、健身器的架構(gòu)等。所以，支架的形態(tài)風格在整個產(chǎn)品造型設(shè)計風格中起到了決定作用。用戶對這些支架的外形、風格的感知評價，反映著用戶對產(chǎn)品的情感化需求。目前，這類產(chǎn)品的支撐架多為標準型材，以降低加工成本。但是，型材品種及形態(tài)不能滿足當前用戶對產(chǎn)品的情感化需求，因而，越來越多的以支架結(jié)構(gòu)為主體造型的產(chǎn)品開始采用非標準型材，這無疑增大了加工成本和市場風險。那么如何實現(xiàn)新研發(fā)的非標支架有效滿足用戶感性方面的情感化需求，避免開發(fā)研制風險，或者說，生產(chǎn)型材的廠家能夠獲取用戶對型材風格的需求趨勢，提前生產(chǎn)新型型材，以滿足市場需求或引導市場需求，就成為此類產(chǎn)品能夠快速滿足用戶需求，實現(xiàn)科學決策的關(guān)鍵技術(shù)。文中研究方法對支架風格評判以及風格特征庫的建立，可以更好地支持含支架產(chǎn)品的風格化設(shè)計。案例一，首先將餐桌造型分解為支撐腿和桌面兩個子形態(tài)；讓用戶以“清新的-沉悶的”（||F-D||）作為一對風格特征，進行設(shè)計參與，通過語義檢索形態(tài)橫截面特征原型風格特征庫（表1），得到子形態(tài)的截面特征原型5號樣本；然后再調(diào)整子形態(tài)的三維幾何構(gòu)造參數(shù)，即輸入坐標上的變換距離tz，旋轉(zhuǎn)角度θz，縮小比例S，沿以坐標原點為圓心的圓弧軌跡移動等復合變換，便得到了基于形態(tài)截面風格特征的支撐腿基本形態(tài)（表2）；組合桌面和支撐腿的形態(tài)原型，由設(shè)計師對設(shè)計方案進行優(yōu)化設(shè)計，快速獲得設(shè)計方案，效果圖如圖5，設(shè)計過程將用戶感性需求“轉(zhuǎn)嫁映射”到了設(shè)計方案中。案例二為單人電動車車架設(shè)計（電動車的子形態(tài)）。同樣讓用戶以“清新的-沉悶的”（||F-D||）作為一對風格特征，進行設(shè)計參與，通過語義檢索形態(tài)橫截面特征原型風格特征庫（表1），得到子形態(tài)的截面特征原型1號樣本；然后再調(diào)整子形態(tài)的三維幾何構(gòu)造參數(shù)，即輸入坐標上的變換距離tz，旋轉(zhuǎn)角度θz，得到基于截面風格的各種形態(tài)（圖6），再通過設(shè)計師的再設(shè)計表達，得到最終的設(shè)計方案，具體的風格感知值與變形設(shè)計參數(shù)見表3“單人電動車設(shè)計實例”。根據(jù)新的形態(tài)原型特征圖形，通過三維變化和組合，得到如圖7的新形態(tài)原型設(shè)計方案。當參與的用戶增多時，可以通過數(shù)據(jù)的采集，獲得用戶需求趨勢。而這一趨勢最終能夠以形態(tài)原型參數(shù)的取值范圍量化出來，這樣也就實現(xiàn)了對用戶群感性需求信息的量化并映射到造型中。

根據(jù)研究提出的感性信息“轉(zhuǎn)嫁-映射”的概念，通過用戶對單體形態(tài)橫截面的風格感知評價實驗，將感性信息映射到橫截面的特征參數(shù)中，并探討了形態(tài)橫截面原型風格特征庫創(chuàng)建方法，使用戶可通過語義檢索獲取自己所需的形態(tài)截面原型的方法，從而實現(xiàn)了用戶通過調(diào)整截面原型參數(shù)將感性信息與產(chǎn)品形態(tài)原型特征進行映射的思想。通過含支架產(chǎn)品形態(tài)原型開發(fā)與設(shè)計，驗證了文中提出的“基于形態(tài)原型語義檢索的產(chǎn)品形態(tài)情感化設(shè)計”較好地將用戶感性需求信息映射到造型過程中，為后期面向用戶參與新產(chǎn)品形態(tài)情感參數(shù)化設(shè)計與決策奠定了基礎(chǔ)。為了更好地實現(xiàn)面向用戶感知的產(chǎn)品情感化設(shè)計，用戶直接參與的產(chǎn)品形態(tài)體特征的提取及其參數(shù)化設(shè)計以及基于截面風格相似的形態(tài)變形設(shè)計方法、解決風格一致性的產(chǎn)品形態(tài)系列化設(shè)計等值得進一步研究。

作者: 楊前 王家民 單位:西安理工大學藝術(shù)與設(shè)計學院