高腳杯意象映射造型研究

王紅豆

摘要：本文對高腳杯進行造型與用戶感性意象的映射技術(shù)研究，基于設(shè)計信息學(xué)、認知心理學(xué)、感性工學(xué)、產(chǎn)品可用性等理論基礎(chǔ)，結(jié)合信息檢索等信息技術(shù)，借鑒現(xiàn)有關(guān)于感性意象研究的理論基礎(chǔ)以及產(chǎn)品造型設(shè)計方法，提出面向用戶感性意象的產(chǎn)品造型設(shè)計方法，建立用戶感性意象樣本庫與四個產(chǎn)品對應(yīng)的造型特征樣本庫，構(gòu)建產(chǎn)品造型與用戶感性意象之間的映射模型。

關(guān)鍵詞：映射技術(shù);造型設(shè)計;感性意象

引言

產(chǎn)品感性意象是消費者感性認知中的重要部分，是人對物所產(chǎn)生的感覺，是對物體心理上的期待感受。理解消費者對產(chǎn)品的意象感知，將有助于設(shè)計師分析消費者的個性差異，進而理解消費者的偏好特征，從而在一定程度上確保設(shè)計師設(shè)計出的產(chǎn)品滿足用戶的需求、符合用戶的真實感受與期望，具有重要的市場意義。

一、感性意象與產(chǎn)品造型

1.感性意象的概念

感性意象屬于意象的范疇，是工業(yè)設(shè)計研究中的重要且有效的研究方法。感性意象并非是某一感覺器官單獨產(chǎn)生的感官反應(yīng)，而是綜合多種感覺器官所產(chǎn)生的心理反應(yīng)，涉及心理學(xué)、符號學(xué)、語言學(xué)、美學(xué)、社會學(xué)、工業(yè)設(shè)計、計算機技術(shù)和人機工程學(xué)等領(lǐng)域的知識。感性意象是人對物所持有的感覺，是對物的心理上的期待感受，是一種高度凝聚的深層次的人的情感活動。

2.產(chǎn)品造型的概念

造型指塑造物體特有形象，也指創(chuàng)造出的物體形象。本文中所提到的工業(yè)產(chǎn)品造型僅僅是整個造型領(lǐng)域中的一部分。產(chǎn)品造型主要是以工業(yè)產(chǎn)品為表現(xiàn)對象，在滿足其工業(yè)品屬性的前提下，用藝術(shù)表現(xiàn)手段創(chuàng)造出實用、美觀、經(jīng)濟的產(chǎn)品。這些造型物除了要保證產(chǎn)品物質(zhì)功能的實現(xiàn)外，還要關(guān)心產(chǎn)品與人相關(guān)的一切方面，充分考慮人的因素，使產(chǎn)品能適應(yīng)和滿足人的生理、心理需求。

二、高腳杯意象映射造型

高腳杯作為功能單一、使用環(huán)境單一的產(chǎn)品，產(chǎn)品造型的好壞對其銷量有著巨大的影響;所以，研究高腳杯造型可以啟發(fā)設(shè)計師設(shè)計出更加符合用戶意象的高腳杯造型，對高腳杯產(chǎn)業(yè)有著舉足輕重的影響。

1.高腳杯造型編碼

（1）高腳杯典型樣本挑選按照品牌收集高腳杯底層案例庫，通過網(wǎng)絡(luò)、雜志

等途徑搜集市面上最受歡迎的高腳杯，包括日本的盧卡里斯（Lucaris）等7個品牌，共收集333個底層案例。

然后對高腳杯進行分類。在高腳杯的杯肚的側(cè)面曲線上依次選取三個點，分

別為杯口處的點1、杯肚最凸出的點3和點1與點3中間取一點為點2。當(dāng)點1、2、3的X軸坐標為1>2>3時，則為收口型。當(dāng)點1、2、3的X軸坐標為1、3>2時，則為收口外擴型。當(dāng)點1、2、3的X軸坐標為3>2>1時，則為外擴型。

通過上述方法，可以將高腳杯分為：收口型、收口外擴型、外擴型三大類。同時，結(jié)合參考蘇建寧、范躍飛等的《基于感性工學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品造型設(shè)計》中的高腳杯典型案例，可將現(xiàn)代高腳杯分為13種典型樣本。

（2）高腳杯典型樣本造型編碼

高腳杯的側(cè)面輪廓線決定了整個高腳杯的形態(tài)和比例。在高腳杯造型曲線量化中，我們采取應(yīng)用貝塞爾曲線，為高腳杯的輪廓進行設(shè)計。試驗得出，用9個坐標點來表達高腳杯的形狀，其中杯座和杯柄的寬度點不變。

為了量化高腳杯的側(cè)面曲線，同時進行對比分析，將13個典型高腳杯的整體高度設(shè)置為1000，其中點6和點1的縱坐標不變，以及點7、點8、點9的橫縱坐標不變，有9個變量。在Rhinoceros中可得出高腳杯的9個點坐標點的值。

2.高腳杯意象詞匯

本文對用戶意象形容詞的收集，主要是通過收集1998年到2017年近十年有關(guān)高腳杯或其他容器類意象造型案例的論文，初步收集到高腳杯意象形容詞96個。篩選后得到69個意象形容詞，請專業(yè)設(shè)計人員檢查與篩選意象形容詞后，保留了22個符合用戶意象形容詞標準的基本詞對。專家再次進行挑選后，得到的高腳杯意象形容詞為小巧的——大方的、大眾的——個性的、硬朗的——柔美的、現(xiàn)代的——古典的、簡潔的——繁瑣的。

3.用戶意象詞匯與形態(tài)設(shè)計變量關(guān)系模型的建立本文主要采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)查問卷這種形式來對用戶進行調(diào)研，得到13款高腳杯關(guān)于用戶意象形容詞打分平均值以及它們各自側(cè)視頂型線的坐標值。

由逐步回歸系數(shù)表可以得出以下回歸方程：

D1=0.99+0.019H2x-12.532+0.017H2x+0.025H4y同理，得出另外4個回歸方程：D2=13.375-0.019H5x+0.019H3y+0.019H1x-0.016H

2x-0.018H5y-0.013H2y-0.003H4yD3=17.467+0.009H2x-0.012H5y-0.011H2yD4=10.301+0.005H2x+0.007H4y-0.009H5y-0.008H

2y-0.004H5xD5=-4.248+0.017H3y+0.01H4y-0.004H4x+0.005H2

x-0.008H2y-0.006H5y

4.高腳杯意象映射造型優(yōu)化

以高腳杯典型樣本種子作為初始，將高腳杯側(cè)視輪廓線的坐標值變量進行二進制編碼，將13款高腳杯取的9個點坐標進行二進制編碼。編碼長度取10位。通過調(diào)查問卷，得到用戶對高腳杯的意象形容詞打分，得到高腳杯造型與意象形容詞之間的關(guān)系。

在遺傳算法中根據(jù)交叉率參數(shù)，選取兩個種子，隨機選取一個基因位置，交叉遺傳生成候選種子進行處理，處理完后，重新放回種子池。遍歷一遍整個種子池，根據(jù)變異率參數(shù)，從種子池里選出種子，然后在該種子的基因處，隨機選取變異位置，對該位置上基因進行變異操作，比如0變1，1變0。

選擇操作采用輪盤賭選擇算法，通過基因交叉和變異，種子的適應(yīng)度都會發(fā)生變化，需要通過選擇算法，把那些適應(yīng)度高的種子留下來。然后跳到第1步繼續(xù)循環(huán)遺傳算法的步驟。當(dāng)循環(huán)次數(shù)達到指定次數(shù)時，停止循環(huán)，從每次選擇的最優(yōu)種子中，選出全局最優(yōu)的種子，作為算法給出的結(jié)果。求出每個候選種子與典型案例的歐幾里得距離。將每個候選種子與典型案例的歐幾里得距離換算成權(quán)重值。

適應(yīng)度函數(shù)的選擇：計算當(dāng)前種子的意象值。用戶輸入的意象值，并與種子樣本的意象值進行比較，確定種子的適應(yīng)度。選取適應(yīng)度值最大的13次，并保存適應(yīng)度最大的種子。得到每代適應(yīng)度最大的種子庫。提交適應(yīng)度值最大的種子為最終方案。采用形狀相似度作為權(quán)重，與原始13個種子的意象值打分相乘，進行權(quán)重相加，得到最終的意象值。

三、高腳杯意象映射造型模型準確率驗證

驗證問卷的案例生成：根據(jù)上一份問卷的設(shè)計，將量表數(shù)值設(shè)置在-3到3之間，因此在驗證時，隨機確定8個-3到3之間的數(shù)值，作為每個意象形容詞對的分值，輸入程序中，得到一個高腳杯案例。在本次問卷調(diào)查中，我們一共生成了8個高腳杯方案。本次問卷調(diào)查共回收35份問卷，篩選后有32份問

卷作為有效數(shù)據(jù)。然后對數(shù)據(jù)結(jié)果進行匹配率驗證。假設(shè)意象造型系統(tǒng)輸入的目標值是A，實際用戶對系統(tǒng)生成的新造型判斷的值表是B，C是語義整體全值，由問卷可得知語義整體全值C為6。則驗證的匹配率P計算公式為：

|B?A||B?A|P=1-C，（即：P=1-6）

本驗證流程根據(jù)各個樣本的每個語義維度準確率統(tǒng)計出單個樣本的語義意象準確率均值，進而統(tǒng)計出所有樣本的語義意象準確率均值為81.77%，已超過80%。經(jīng)過實驗，基本證明該意象造型系統(tǒng)達到預(yù)期功能，此系統(tǒng)可用。

結(jié)論

產(chǎn)品造型與用戶感性意象的映射系統(tǒng)有待進一步與設(shè)計師的創(chuàng)新需求相結(jié)合，提升系統(tǒng)的智能性、應(yīng)用性與可持續(xù)發(fā)展性。現(xiàn)有研究僅從技術(shù)層面出發(fā)，缺少對設(shè)計師在創(chuàng)新、項目管理、協(xié)同等方面切實需求的深入分析，以待進一步提升系統(tǒng)用戶體驗。在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的背景下，面向產(chǎn)品設(shè)計的第四方服務(wù)僅僅處于起步階段，仍有廣闊的技術(shù)空間和市場空間。

參考文獻：

[1]金曉姣.產(chǎn)品造型設(shè)計方法歸納分析與演變研究[D].沈陽理工大學(xué)，2014.

[2]熊湘暉.產(chǎn)品造型設(shè)計的外觀質(zhì)量美學(xué)評價理論及研究[D].昆明理工大學(xué)，2005.

[3]蘇建寧，李鶴岐.基于感性意象的產(chǎn)品造型設(shè)計方法研究[J].機械工程學(xué)報，2004，（04）：164-167.

[4]朱毅，趙江洪.造型的美學(xué)屬性及其多向性研究[J].包裝工程，2014，35（18）：25-29.

[5]蘇建寧，王鵬，張書濤，趙雪松，周愛民.產(chǎn)品意象造型設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究進展[J].機械設(shè)計，2013，30（01）：97-100.