家具造型設(shè)計(jì)中的感知意象研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

■丁 歡 許柏鳴 Ding Huan & Xu Boming

(1.2.南京林業(yè)大學(xué)家具與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院，江蘇南京 210037)

引言

一款家具產(chǎn)品若不迎合和體現(xiàn)消費(fèi)者的價(jià)值，那么它必然會失敗。成功的家具產(chǎn)品應(yīng)該具有高情感因素，正如情感化設(shè)計(jì)專家Donald A.Norman所言：“產(chǎn)品具有好的功能是重要的，產(chǎn)品讓人易學(xué)會用也是重要的，但更重要的是這個(gè)產(chǎn)品要能使人感到愉悅?！盵1]所以，家具造型設(shè)計(jì)師不僅要考慮家具功能因素，還必須研究與情感認(rèn)知有關(guān)的感受或者感覺等情感因素，挖掘消費(fèi)者對家具造型的感知意象,使得設(shè)計(jì)出來的家具具有情感化效應(yīng)[2]。但這感知意象卻是隱藏在用戶內(nèi)心深處的，不易被表述，屬于隱性知識，故需要通過一定的技術(shù)手段將其外顯化。

1 感知意象概念

感知意象是人對外物所具有的感覺以及感知的總和，是一種心理上的期望與感受，其實(shí)質(zhì)是一種高度凝聚的，具有深層次內(nèi)涵的人類感知情感活動(dòng)。感知意象的一般形成過程：當(dāng)大腦接受外界的刺激后產(chǎn)生感覺，這些感覺經(jīng)過大腦神經(jīng)系統(tǒng)的信息加工與綜合處理后產(chǎn)生了知覺和認(rèn)知，隨后，認(rèn)知與體驗(yàn)相互作用上升為情感，并以語言或者其他方式表述出來。

設(shè)計(jì)師一方面創(chuàng)造家具產(chǎn)品的功能，另一方面也設(shè)計(jì)了它某種外形，這個(gè)外形則表現(xiàn)出某種的情感風(fēng)格。在人類情感受到重視的時(shí)代，家具造型形態(tài)已成為設(shè)計(jì)師與用戶交流的重要媒介。用戶接觸到一款家具產(chǎn)品時(shí)，就會觸發(fā)一些情感上的想象，進(jìn)而在腦海中會形成對這一家具產(chǎn)品的一系列感知意象，藉以“時(shí)尚的、高級的、大眾的”等感知意象形容詞語匯進(jìn)行表述。

對于家具造型設(shè)計(jì)師而言，應(yīng)用感知意象相關(guān)知識來研究怎樣使家具產(chǎn)品愉悅?cè)说母泄?，使得家具產(chǎn)品更適應(yīng)人的感性需求，是在感性設(shè)計(jì)時(shí)代設(shè)計(jì)出符合消費(fèi)者內(nèi)心需求的家具產(chǎn)品的重要設(shè)計(jì)手段。

2 感知意象研究方法與關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)知識能否被清晰地表述或者表達(dá)，學(xué)者們將知識分為“外顯性知識”和“內(nèi)隱性知識”。外顯性知識能通過圖表、聲音、文字等技術(shù)手段傳授于他人的技能或者是客觀事實(shí)；而內(nèi)隱性知識則是我們無法輕易表述清楚的直覺、技能和經(jīng)驗(yàn)，比如設(shè)計(jì)靈感、訣竅、聯(lián)想、判斷力等這些具有較強(qiáng)偶然性、模糊性以及主觀性的知識。將這些知識顯性化地表述出來是這類知識研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)[3]。而感知意象正是這樣不易表述清楚的內(nèi)隱性知識。

表1 7點(diǎn)語意差異法心理評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（豪華的—樸素的）

2.1 語義差異（Semantic differential,SD）法

為了研究內(nèi)隱性知識，美國社會心理學(xué)家奧斯古德（Osgood）等于1957年提出了語義差異法，又譯語意差異法。它通過提取研究對象的語義，將消費(fèi)者的感知意象反應(yīng)在李克特量表(Likert scale)上，然后運(yùn)用各類數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析其規(guī)律[4]。

語義差異法是研究感知意象最基礎(chǔ)的方法與手段，其通過尋找與研究對象相關(guān)聯(lián)的感知意象形容詞語匯來描述該對象的意象表達(dá)，使用類似“豪華的一樸素的”等語義相對或者相反的形容詞語匯對從不同的方面來度量“感知意象”這一模糊不清的心理感受，并在此基礎(chǔ)上建立9點(diǎn)、7點(diǎn)或5點(diǎn)心理學(xué)度量表格，以極度、很、有點(diǎn)等程度副詞來表示不同程度的連續(xù)的心理變化量[5]，如表1所示。

在語義差異法研究中，要求被測試者根據(jù)其主觀體驗(yàn)與感受，對測試樣本逐個(gè)進(jìn)行不同的感知意象語義詞匯評價(jià)打分，然后研究者借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對測試所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理。具體來說，就是將由多種因素(亦指感知意象形容詞語匯對)組成的多維感知意象空間，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)意義上的降維，旨在尋求能最大程度地體現(xiàn)總體感知意象傾向的、盡可能數(shù)量少的意象維度，以及各維度之間的映射關(guān)聯(lián)性。

奧斯古德等認(rèn)為感知意象形容語匯對的甄選可以從區(qū)分語義的三個(gè)因子即評價(jià)因子、活動(dòng)因子及潛在因子中得到。國內(nèi)學(xué)者吳珊[6]在研究椅子形態(tài)元素情感時(shí)確定了“感性的-理性的”、“有生命的-無生命的”、“流暢的-阻滯的”為情感評價(jià)因子，“休閑的一工作的”、“舒適的一不適的”為效用評價(jià)因子，“時(shí)尚的一古典的”則定為感官評價(jià)因子。

臺灣成功大學(xué)的蕭世文等[7]（Shih-Wen Hsiao）應(yīng)用語意差異法來研究辦公椅造型設(shè)計(jì)，從20個(gè)感知意象語匯從篩選出“豪華的”、“舒服的”、“實(shí)際的”、“優(yōu)雅的”、“穩(wěn)定的”、“耐用的”、“高貴的”共7個(gè)形容詞用于意象問卷測評，結(jié)合數(shù)量化I理論來分析研究這7個(gè)感知意象語匯與辦公椅造型元素的關(guān)聯(lián)，最后根據(jù)意象與造型的關(guān)系用3D軟件設(shè)計(jì)出具有特定意象風(fēng)格的新辦公椅造型。此外，Maurer等[8]也運(yùn)用這一方法研究了人們對街道家具造型設(shè)計(jì)的感知意象，他們共篩選出13組感知意象形容詞語對。

2.2 意象尺度（Image scale）法

意象尺度法是在語義差異法上基礎(chǔ)發(fā)展出來的,其通過尋找相關(guān)的感知意象語匯來描述研究對象的感知意象風(fēng)格與特征，并使用意義相對或者相反的感知意象形容詞語匯對，從不同角度或維度來衡量“感知意象”這個(gè)模糊不清的心理量，也建立李克特量表來表示不同心理變化量，并以主成分析法或多元尺度法來降低測量維度，最后建立所研究產(chǎn)品的意象尺度圖[9]。通過此意象尺度圖可以分析出產(chǎn)品在感知意象坐標(biāo)圖中的位置，從而能研究產(chǎn)品感知意象的規(guī)律與特征。國內(nèi)譚征宇等[10]應(yīng)用意象尺度研究法建立了塑料椅子的形態(tài)和材質(zhì)意象認(rèn)知模型，滿足了設(shè)計(jì)師利用意象詞匯檢索符合消費(fèi)者感知意象認(rèn)知模型的產(chǎn)品圖像的需求。

2.3 感知意象語匯數(shù)理分析法

在家具造型感知意象語匯研究中，若將所有感知意象評價(jià)詞匯作為獨(dú)立維度來構(gòu)成認(rèn)知空間，盡管可以用來表示消費(fèi)者對于家具造型的全面感知意象，但這個(gè)感知意象維度空間相當(dāng)復(fù)雜，難以被認(rèn)知清楚。因此，需要采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來降維、歸類。常用的方法有以下幾種。

因子分析法(Factor analysis，F(xiàn)A)，又稱為因素分析法，它用來降低感知意象認(rèn)知空間的維度，并簡化這個(gè)感知空間的結(jié)構(gòu)。因子分析是主成分分析法(Principle component analysis，PCA)的一個(gè)發(fā)展，其從相關(guān)矩陣內(nèi)部的關(guān)聯(lián)性出發(fā)，濃縮具有復(fù)雜關(guān)系的相關(guān)變量為少數(shù)幾個(gè)綜合變量的一種多變量數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法[11]。

聚類分析(Cluster analysis，CA)是將多位變量按照它們相似程度進(jìn)行歸類的降維方法。聚類分析主要的作用是把類似的樣本歸納為一類，把不相似的、有差異的樣本區(qū)分出來。其原理是依據(jù)最大化類內(nèi)的相似程度和最小化類間的區(qū)別程度原則將對研究對象進(jìn)行分類或分組，分析后形成的每組類是一個(gè)對象類，并由其導(dǎo)出相應(yīng)的分類規(guī)則[11]。

多元尺度分析法(Multi一dimensional scaling，MDS)主要用于探討多個(gè)對象或者變量間的相似或者不相似程度。其經(jīng)由一定降維方法，在低尺度（維度）空間里使用點(diǎn)之間的距離來表示這種相似或不相似程度。它可以用來識別變量間相似性的內(nèi)在因素。由于多元尺度分析法一般是依據(jù)研究對象間的相似程度或稱為距離來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，因此只要得知了研究對象間的距離矩陣，就可以利用相關(guān)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件畫出它們相似知覺圖[11]。

3 感知意象與造型設(shè)計(jì)知識的映射

研究感知意象一個(gè)重要目的就是把具有內(nèi)隱性質(zhì)的用戶感知意象與家具造型特征知識連接起來，即在感知意象和家具產(chǎn)品造型語義層面上建立驅(qū)動(dòng)映射關(guān)系，從而生產(chǎn)新的家具造型設(shè)計(jì)方案。感性工學(xué)（Kansei engineering）是一種應(yīng)用工程數(shù)理分析法來研究人類的感性需求與事物的特性之間相互聯(lián)系的理論與方法，其可將人類模糊不清的感性需求和感知意象轉(zhuǎn)化為具體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要素[12]。

感性工學(xué)可分為定性推論式、正逆結(jié)合式和數(shù)學(xué)模型式三大類型研究方法[12]。目前在家具造型設(shè)計(jì)中應(yīng)用最多的是正逆結(jié)合型感性工學(xué)。正逆結(jié)合式感性工學(xué)構(gòu)建感知意象語義與產(chǎn)品形態(tài)要素之間相互關(guān)聯(lián)，并將研究結(jié)果建成專家輔助系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)感知意象與產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素之間的相互映射來為產(chǎn)品設(shè)計(jì)師使用[12]。

在感性工學(xué)框架下，學(xué)者們應(yīng)用工程數(shù)學(xué)的方法來實(shí)現(xiàn)感知意象語義與家具造型特征的映射關(guān)系，主要有以下幾種主流的數(shù)學(xué)工具。

3.1 數(shù)量化理論I類

數(shù)量化理論是多元統(tǒng)計(jì)分析發(fā)展出來的一個(gè)推廣，是日本學(xué)者林知己夫在20世紀(jì)50年代提出的。數(shù)量化理論I類的基準(zhǔn)變量是定量變量，但說明變量不一定是定量變量，可以是定性變量。該理論能解決諸多說明變量是定性變量的預(yù)測類問題[13]。

日本尼桑研究所汽車研究中心和廣島大學(xué)JINDO等[14]以辦公座椅為研究對象,采用語義差異法,將座椅設(shè)計(jì)元素進(jìn)行編碼,應(yīng)用數(shù)量化I類來探討用戶的心理感知意象Y(因變量)與辦公室椅子造型設(shè)計(jì)要素定性變量X(自變量)的映射關(guān)系，利用回歸分析方法建立關(guān)聯(lián)數(shù)學(xué)模型，并開發(fā)出輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件,當(dāng)用戶輸入感知意象語義形容詞時(shí),該系統(tǒng)會生成新的三維辦公座椅設(shè)計(jì)方案。

國內(nèi)學(xué)者劉文金等[15]在研究明式椅子時(shí)，分析了家具造型中的幾何特征，應(yīng)用數(shù)量化理論I的產(chǎn)品感知意象造型研究方法，構(gòu)建了基于造型特征、意象語義特征及其映射關(guān)系的家具造型特征定量化模型。

3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模仿動(dòng)物神經(jīng)處理信息系統(tǒng)及人類特有的學(xué)習(xí)、認(rèn)知行為方式所發(fā)展出來的一類信息處理數(shù)學(xué)算法模型。由于它特有非線性信息處理技術(shù)，能有效地提高處理感知、直覺等這類信息能力，用來建立輸入變量與輸出變量之間復(fù)雜的關(guān)系，已經(jīng)被成功地應(yīng)用到工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)要素與消費(fèi)者對產(chǎn)品的意象感知之間的關(guān)系屬于黑箱模型，不易被精確地描述清楚，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則非常適用于建立這兩者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系[11]。

從目前研究來看，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能構(gòu)建反映消費(fèi)者情感意象評估的家具造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從而使家具造型設(shè)計(jì)能更好地滿足用戶的感知意象需求，提高了設(shè)計(jì)方案的成功率。例如，臺灣成功大學(xué)的蕭世文（Shih-Wen Hsiao）等[16]以辦公轉(zhuǎn)椅為研究對象，應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立椅子造型元素與意象形容詞的映射關(guān)系，并建立關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，用于生產(chǎn)符合意象的三維家具設(shè)計(jì)模型。

3.3 支持向量機(jī)（Support Vector Machine，SVM）

Vapnik等人在1995年提出支持向量機(jī)算法，它是的一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的模式識別方法[17]，以分類幾何邊緣最大化和經(jīng)驗(yàn)分類誤差最小化為學(xué)習(xí)目的，能有效地避免過度學(xué)習(xí)、維數(shù)災(zāi)難和局部極小等傳統(tǒng)算法存在的一系列問題，更重要的是在小樣本條件下其仍然具有良好的預(yù)測能力。Wang[17]等人率先把支持向量機(jī)算法應(yīng)用在感性工學(xué)研究中，認(rèn)為該方法適合于產(chǎn)品的感知意象值預(yù)測。在家具設(shè)計(jì)方面，李永鋒[17]以辦公座椅為例，在獲取產(chǎn)品意象和造型設(shè)計(jì)要素的基礎(chǔ)上，應(yīng)用支持向量機(jī)算法構(gòu)建產(chǎn)品感知意象值的預(yù)測模型，結(jié)果表明支持向量機(jī)具有較高的預(yù)測準(zhǔn)確度。

3.4 模糊邏輯（Fuzzy logic）

模糊邏輯是由Zadeh于1965年所提出來的一套算法理論，它能模擬人類思維決策的方式，特別適用于數(shù)學(xué)模型難以精確表示的不確定系統(tǒng)[18]。家具產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)要素與消費(fèi)者對產(chǎn)品的意象感知之間的關(guān)系復(fù)雜，且不能夠被精確地描述出來，模糊邏輯非常適用于建立這兩者之間的關(guān)系。模糊邏輯擅長于表述界限不清晰的經(jīng)驗(yàn)與定性知識，它借助于隸屬函數(shù)概念，區(qū)分模糊集合和處理模糊關(guān)系，最終能模擬人腦實(shí)施規(guī)則型推理。韓國學(xué)者PARK等[19]提出了一種模糊邏輯方法，以辦公室座椅設(shè)計(jì)為例構(gòu)建了“豪華的、平衡的和魅力的”語義模型，同時(shí)用回歸模型檢驗(yàn)了其效能，并對辦公座椅的多樣造型與消費(fèi)者情感滿意度之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。

4 研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢

基于感知意象的家具造型設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及心理學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科交叉的前沿研究工作，由于其研究時(shí)間還不長，尚未形成完整的理論體系，但已初具雛形。隨著家具造型設(shè)計(jì)日益與信息技術(shù)的整合發(fā)展，其研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢還將在以下幾個(gè)方面展開。

4.1 感知意象特征規(guī)律和準(zhǔn)確表達(dá)

具有隱性知識特點(diǎn)的感知意象嵌入在消費(fèi)者的個(gè)人主觀感受和經(jīng)驗(yàn)之中，研究它的規(guī)律和特征，特別是如何把它清晰地表述出來將會成為以后研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。提取第一手的消費(fèi)者對家具造型的主觀感受除了傳統(tǒng)的語義差異法之外，近年來研究者還借助腦電測量、體壓分布測量、眼動(dòng)測試等人體工程學(xué)手法來輔助獲取消費(fèi)者的感知意象，以此來更準(zhǔn)確地獲取感知意象。

4.2 雙重感知意象

家具造型設(shè)計(jì)師同樣也具有自己的感知意象模型，但這個(gè)模型不一定和用戶的感知意象模型相一致。羅仕鑒等[20]以MP3為研究對象，分析了用戶和設(shè)計(jì)師的產(chǎn)品造型感知意象的差異，認(rèn)為設(shè)計(jì)師注重感性認(rèn)知和用戶更趨于理性；而陳祖建[21]在研究家具產(chǎn)品的消費(fèi)者與設(shè)計(jì)師的感知意象模型時(shí)卻得出：設(shè)計(jì)師注重理性的設(shè)計(jì)思維，消費(fèi)者選擇家具則偏向感性?？梢娽槍Σ煌漠a(chǎn)品，設(shè)計(jì)師與用戶的心理感受是不一樣的。因此，有必要針對具體的家具類型，研究設(shè)計(jì)師的感意象模型如何與用戶的感知意象相匹配，才能更好的發(fā)揮家具造型設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)天賦且能滿足市場的需求，而這個(gè)雙重感知意象的研究將會成為一個(gè)熱點(diǎn)。

4.3 造形形變理論等計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新

造形形變法是將美學(xué)因素視為可量化的變量來尋找產(chǎn)品的感知意象的一種方法，它從一系列造形特征中計(jì)算出具有代表性風(fēng)格的造型，并借助平面圖形、三建模以及平均計(jì)算程序來量化造形。設(shè)計(jì)師選擇兩個(gè)相異的既有造形后，再將兩個(gè)造形的風(fēng)格參數(shù)按不同比例混合，即可融合出一個(gè)新造形意象方案。臺灣學(xué)者莊柏宣[22]以沙發(fā)椅造形為例，研究了造形形變的感知意象預(yù)測，且具有良好的創(chuàng)新性，能根據(jù)形變創(chuàng)造出具有可控性的意象沙發(fā)造型產(chǎn)品。隨著計(jì)算機(jī)輔助圖形設(shè)計(jì)的不斷更新，類似造形形變理論的創(chuàng)新家具造型設(shè)計(jì)手法等將為設(shè)計(jì)界帶來新的設(shè)計(jì)手段，并必將成為一種新趨勢。

5 結(jié)語

感知意象是家具造型設(shè)計(jì)中一種有效方法，可以指導(dǎo)家具造型的設(shè)計(jì)與研究。本文總結(jié)、回顧了國內(nèi)外關(guān)于感知意象的基本概念及其在家具造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對家具造型設(shè)計(jì)中的感知意象研究方法及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析綜述，針對目前感知意象特征規(guī)律、雙重感知意象、以及與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展，討論了基于感知意象家具造型設(shè)計(jì)研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。

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[8]意家具設(shè)計(jì)愛好者.[DB/OL]www.topchair.cn/blog/post/268.html.