基于眼動分析的玩具視覺感知形式研究

周冰潔

摘要：玩具設(shè)計需要關(guān)注兒童對玩具的視覺感知。為探索“以兒童為中心的”玩具需求，將眼動跟蹤技術(shù)運用于玩具形式要素測試，通過實驗得到注視點、注視時間、熱點圖、興趣區(qū)數(shù)據(jù)等眼動指標(biāo)，結(jié)合視知覺相關(guān)理論，提煉了玩具中符合兒童需求的視覺感知形式，以此作為玩具設(shè)計的重要參考。

關(guān)鍵詞：眼動分析;玩具設(shè)計;視知覺

中圖分類號：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編碼：1672—7053（2019）05—0071—02

Abstract：Toy design needs to pay attention to children's visual perception of toys. To explore the need for“child-centered" toys， eye tracking technology was applied to toy form factor testing. Eye movement indicators such as fixation points， fixation time， heat maps， and interest area data were obtained through experiments.Combined with the theory of visual perception， the visual perception form of the toy that meets the children's needs is refined， which is used as an important reference for toy design.

Key Words：Eye movement analysis; Toy design; Visual perception

兒童處在認(rèn)知的發(fā)展階段，玩具是他們的生活好伴侶。在感覺對象中，人腦獲得的全部信息中大約有80%—90%來自視覺系統(tǒng)[1]。兒童的視知覺能力在其能力發(fā)展的過程中具有重要的意義，是兒童獲得審美意象的前提。如何使玩具滿足“以兒童為中心”的理念，如何使形式與兒童的意象認(rèn)知相吻合，是擺在玩具設(shè)計師面前的嚴(yán)峻任務(wù)。

1 眼動追蹤技術(shù)

眼動研究被認(rèn)為是視覺信息加工研究中最有效的手段之一，眼動技術(shù)在醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、航天科學(xué)等領(lǐng)域已經(jīng)展開了較為成熟的應(yīng)用，而在玩具設(shè)計領(lǐng)域仍留有很大的探索空間[2]。眼動儀可以通過眼動追蹤監(jiān)視器記錄每只眼睛的運動軌跡及在可視點上的活躍區(qū)域。眼動儀的DV系統(tǒng)，可將被試對界面的參數(shù)進(jìn)行記錄、測量和統(tǒng)計分析，通過量化的數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)人們對測評樣本的視覺認(rèn)知規(guī)律[3]。文中將眼動分析應(yīng)用于玩具視覺感知形式測試中，分析引起兒童注意的玩具造型特征，進(jìn)而分析其興趣點，實驗結(jié)果有助于設(shè)計者把握兒童視知覺規(guī)律，展開有效的玩具產(chǎn)品形式創(chuàng)新。

2 玩具視覺感知形式的眼動測試實驗

2.1 實驗對象及設(shè)備

10名被試為4—7歲兒童，其中男童5人、女童5人，無視力方面問題。眼動測試采用Eyelink 1000+桌面眼動儀及ViewPonit EyeTracker頭戴式眼動儀共兩種儀器，分別用于進(jìn)行靜態(tài)圖面測試及場景測試。

2.2 實驗材料

實驗主要目的是測試在兒童眼中最容易接受和理解的形式特征。在玩具素材的選取中注意變量因素的設(shè)定，有利于比對其視覺評價指標(biāo)。實驗提供的所有圖像素材均采用統(tǒng)一的尺寸和分辨率，圖像中主體對象所占整個篇幅的位置和大小比例也基本相同。桌面靜態(tài)圖測試環(huán)節(jié)將進(jìn)行兩組實驗。

第一組材料選用同主題異形相玩具，選取6張不同風(fēng)格的“小豬”毛絨玩具圖片，包含寫實型、抽象型及卡通型（如小豬佩奇等）。為避免圖片順序?qū)y試結(jié)果的影響，6張圖片為單張隨機(jī)顯示。

第二組強(qiáng)化對比因素，選用同源異風(fēng)格玩具，選取4個不同表現(xiàn)效果的白雪公主玩具，其服裝色彩、發(fā)型樣式都保持一致，但形式與頭身比例設(shè)計有所差異。4個玩具排列在同一張圖片中，同時呈現(xiàn)給被試。實驗特別對4個白雪設(shè)定了興趣區(qū)（InterestArea、IA），通過比對四個興趣區(qū)的數(shù)據(jù)，結(jié)合熱點圖可以進(jìn)行要素的梳理。

動態(tài)場景測試實驗準(zhǔn)備了同系列的不同顏色建構(gòu)積木玩具素材，包括紅黃藍(lán)橙綠白玫紅色及原木色，在場地內(nèi)按顏色分堆擺放，由兒童自由選擇和建構(gòu)。

2.3 實驗進(jìn)程

實驗開始前，先向兒童說明一些注意事項，同時由特定的指導(dǎo)語增加實驗的針對性和準(zhǔn)確性。實驗流程為：桌面眼動實驗一——桌面眼動實驗二——頭戴式眼動實驗——被試接受訪談——數(shù)據(jù)處理。

被試完成全部測試大約需要30min左右。在桌面眼動實驗一，要求被試瀏覽一組小豬玩具，通過按動空格鍵space切換至下一張直至瀏覽完6張樣本圖片，并選擇最喜歡的一個;在桌面眼動實驗二，要求被試瀏覽同一圖片中的4個白雪公主玩偶，并選擇最喜歡的一個;頭戴式眼動實驗要求被試在3分鐘內(nèi)選擇積木完成搭建，著重觀察其對玩具色彩、質(zhì)感等變量因素的反應(yīng);訪談部分是被試對兩次實驗里的圖片展開熟悉度、美觀性、安全感等方面的主觀評價，用以進(jìn)一步印證眼動數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

3 玩具視覺感知形式的眼動實驗結(jié)果分析

3.1 眼動指標(biāo)

眼動儀采集被試相關(guān)視覺信息，包括視點數(shù)據(jù)、興趣區(qū)域數(shù)據(jù)、綜合眼動數(shù)據(jù)以及熱點圖、視點圖、視頻等，選擇視覺信息可建立相關(guān)視覺評級指標(biāo)。

總注視次數(shù)（Number fixations）是界面吸引力或感知認(rèn)同程度主要的指標(biāo)之一;駐留時間（Duration）是被試在該樣本的停留時間，由于實驗一中樣本切換受被試控制，因此，該實驗中駐留時間等同于樣本的注視時間，觀察駐留時間可作為被試對樣本興趣度的指標(biāo)之一;興趣區(qū)的注視點數(shù)量（IA fixation count）反映了同一樣本中不同區(qū)域的重要性;同一樣本中注視IA區(qū)域的時間比例（IA dwell time %）也是反映區(qū)域形態(tài)特征的重要指標(biāo)，駐留時間越長，顯示區(qū)域就越重要;首視點個數(shù)（IA first run fixation count）是根據(jù)興趣區(qū)的有效視點數(shù)據(jù)對受試者開始一段時間內(nèi)眼動行為中視點分布狀況的反映，主要用于確定表現(xiàn)形式吸弓人關(guān)注的優(yōu)先級。結(jié)合10名被試的眼動記錄數(shù)據(jù)，分析玩具形式要素與眼動指標(biāo)的關(guān)系，統(tǒng)計分析結(jié)果如表1所示。

表中實驗數(shù)值為10名被試在圖片呈現(xiàn)過程對樣本注視數(shù)據(jù)的平均值。一般試驗研究表明，總注視次數(shù)和時間與被試的關(guān)注度成正比。需要指出的是，單獨的數(shù)據(jù)高值并不能作為吸引力的判斷。

頭戴眼動實驗結(jié)果輸出視頻文件，通過回播視頻觀察到實驗中被試自由選擇積木玩具，首選次數(shù)最多的為紅色積木、黃色積木，原木色、白色、綠色積木未被首次選擇;統(tǒng)計整體情況，實驗測試的3分鐘時間內(nèi)，原木色玩具被注視次數(shù)最多，紅色玩具的注視時間最長。

3.2 結(jié)果分析

實驗一主要驗證經(jīng)驗原型形相偏移的興趣度排序。由表1可知，注視時間隨樣本形式的變形夸張和個性化設(shè)計呈增長趨勢，但脫離原型的樣本（樣本1）所獲注視時間明顯降低。結(jié)合視覺心理學(xué)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)受試者感到厭惡或不耐煩時會出現(xiàn)總注視時間短或平均注視時間和次數(shù)不統(tǒng)一的混亂模式，反之則數(shù)據(jù)較為統(tǒng)一[4]。在隨后的訪談過程中得知，兒童對于完全寫實的形象（樣本4）容易識別，但興趣度不大;另一方面，若形式過于簡化抽象的時候（樣本1），將會導(dǎo)致令人不滿的乏味，兒童不容易確認(rèn)其形象;大多數(shù)兒童表示對卡通形象（樣本3）認(rèn)同度高。

由表2的首視點個數(shù)綜合統(tǒng)計樣本的吸引度優(yōu)先級，白雪3位列第一。根據(jù)視覺心理學(xué)相關(guān)理論可知，觀察順序不僅受到人的視覺次序定勢的影響，還受到造型的引導(dǎo)作用[5]。隨著玩偶頭身比的減小，其注視時間和首視點個數(shù)增加，幼態(tài)的形象更受偏愛。結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)，兒童對事物認(rèn)知還不成熟，視覺感知路徑比較直觀，喜歡熟悉的、符合自身年齡特點的形象。

圖1為實驗二的綜合熱點圖（hot spot plot）。由此圖可知，觀察點集中于玩具臉部區(qū)域，同時對于3、4號白雪的關(guān)注更強(qiáng)，觀看區(qū)域從其臉部延伸至身體及服飾，呈現(xiàn)整體觀察的趨勢。結(jié)合訪談情況，喜愛白雪3、白雪4的被試共計7名，占70%，其結(jié)果共同印證了表2的結(jié)論。

4 結(jié)論

視知覺理論曾提出，主體面對一個對象都是在以往的經(jīng)驗心理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上去判斷和評價它，當(dāng)對象合乎經(jīng)驗的心理結(jié)構(gòu)時，便出現(xiàn)“同化”的心理現(xiàn)象[6]。綜合本次的眼動數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，學(xué)齡前兒童已能進(jìn)行形式的區(qū)分與判斷，但其認(rèn)知度有限。玩具的形態(tài)要引起兒童的興趣，必須對人的視覺形成一種有效的刺激，在形態(tài)和視知覺之間建立一種有效的互動[7]。因此，玩具設(shè)計中應(yīng)該考慮以下要素：（1）主題玩具的形式不能缺失經(jīng)驗中的特征。針對年齡較小的兒童，玩具造型復(fù)雜時會使得兒童無所適從，增加挫敗感，因此設(shè)計中注意精簡提煉，并以圓潤造型滿足兒童安全性需求。在形式創(chuàng)意中可以將玩具“萌態(tài)化”處理，包括比例的變化、特征的強(qiáng)調(diào)等，以幼齡形態(tài)引起兒童情感上的共鳴;（2）兒童更易接受自己熟悉的形式，卡通是一種典型的熟知形象素材，可以借經(jīng)典的表情和造型引起兒童興趣，增強(qiáng)認(rèn)同感;（3）色彩方面，4歲以上兒童已經(jīng)能夠分辨玫紅、原木色等混合色，但其色彩反應(yīng)相對單純，玩具中的色彩設(shè)計應(yīng)該著重考慮個性化的顏色和清晰、明朗的色調(diào)，最大程度地符合兒童的認(rèn)知審美。

本文系2017年湖南省教育廳科學(xué)研究項目（項目編號：17C0112）。

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