融入動態(tài)圖形和視覺感知的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究*

程 睿

（上海電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 上海 201411）

1 引言

近年來，新媒體環(huán)境的變化，使得數(shù)字媒體技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了大力的發(fā)展，以此為支撐的應(yīng)用程序也開始應(yīng)用于各個領(lǐng)域。在平面設(shè)計(jì)行業(yè)，發(fā)展重心為應(yīng)用技術(shù)方面，例如界面設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等，致力于為受眾帶來新穎的感官體驗(yàn)與良好的用戶體驗(yàn)［1］。

在現(xiàn)今信息碎片化的時代，如何快速吸引受眾并讓其理解信息是目前平面設(shè)計(jì)的最大需求。與此同時，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展為平面設(shè)計(jì)提供了新的傳播媒介，受眾接收和感知信息的方式發(fā)生了較大的變化。受眾希望與接收信息產(chǎn)生一定的互動與交流，并能夠調(diào)動自身的視覺、聽覺等多個感官的體驗(yàn)，同時參與信息的傳播［2］。在多種技術(shù)的結(jié)合下，平面設(shè)計(jì)作品也加入了多種元素，例如圖形、色彩等，增強(qiáng)了作品的視覺沖擊力與感染力。在新媒體環(huán)境背景下，為了促進(jìn)平面設(shè)計(jì)行業(yè)多維化、可持續(xù)發(fā)展，將動態(tài)圖形與視覺感知應(yīng)用到平面設(shè)計(jì)中，提升受眾的體驗(yàn)感，因此提出融入動態(tài)圖形和視覺感知的平面本文系統(tǒng)。

2 融入動態(tài)圖形和視覺感知的平面本文系統(tǒng)硬件

平面本文系統(tǒng)硬件裝置關(guān)鍵為計(jì)算機(jī)，由于本文系統(tǒng)融入了動態(tài)圖形與視覺感知，對計(jì)算機(jī)的性能要求較高，需要對計(jì)算機(jī)關(guān)鍵器件進(jìn)行相應(yīng)的選型，為平面設(shè)計(jì)提供可靠的支撐［1］。

2.1 DSP選型單元

根據(jù)平面本文系統(tǒng)對計(jì)算機(jī)性能的需求，在DSP 選型過程中需要考慮計(jì)算精度、計(jì)算速度、功耗、開發(fā)程度等因素［3］?，F(xiàn)今，DSP 供應(yīng)廠商較多，在綜合分析其性能、價格等多方面信息，本文系統(tǒng)選取TM320C6713B 作為計(jì)算機(jī)DSP 處理器，其性能特點(diǎn)如表1所示。

表1 TM320C6713B性能特點(diǎn)表

2.2 CPLD選型單元

在計(jì)算機(jī)中，CPLD 承擔(dān)著管理與邏輯控制功能，該功能需要與DSP配合才能完成。雖然DSP是主要功能實(shí)施器件，但CPLD 也需要具備較高的運(yùn)行速度，以免對DSP運(yùn)行速度產(chǎn)生不利的影響。本文系統(tǒng)TM320C6713B 型號的DSP 運(yùn)行速度為300MHz，外設(shè)訪問周期為10ns～500ns，為了提升接口訪問效率，CPLD 譯碼延遲需要與DSP 接口時鐘保持在同一個數(shù)量級，故本文系統(tǒng)選取XC95144型號CPLD［4］。XC95144接口電路如圖1所示。另外，XC95144具備密度高、速度快、靈活性強(qiáng)、抗干擾性好等優(yōu)勢，能夠很好地配合DSP完成計(jì)算機(jī)管理與邏輯控制功能。通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，市場上存在著與XC95144 封裝一致的寬溫級器件，能夠?qū)C95144溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，保障XC95144芯片的功能發(fā)揮。

圖1 XC95144接口電路示意圖

2.3 串口擴(kuò)展芯片選型單元

計(jì)算機(jī)DSP芯片上具備的串行通信接口資源，無法滿足平面設(shè)計(jì)串行通信接口數(shù)量需求，故需要選取適當(dāng)?shù)拇跀U(kuò)展芯片［5］。平面本文系統(tǒng)中，TM320C6713B（DSP）與串口擴(kuò)展芯片采用串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通信效率比較低，也會消耗系統(tǒng)時間。特別是在同一時間，多個串口同時發(fā)生通信請求時，系統(tǒng)消耗時間更多，會影響平面設(shè)計(jì)的實(shí)時性［6］。為了避免上述事件的發(fā)生，本文系統(tǒng)選取TL16C554A串口擴(kuò)展芯片［7］。

2.4 ARINC429接口芯片選型

ARINC429總線標(biāo)準(zhǔn)對本文系統(tǒng)信息傳輸提出了相應(yīng)的要求，使得不同廠家生產(chǎn)的硬件設(shè)備能夠統(tǒng)一到一個平臺中。ARINC429 總線具備性能穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等特征。該總線調(diào)制方式采用的是三態(tài)碼，此種調(diào)制方式高電平與負(fù)電平分別對應(yīng)邏輯1 與0，而零電平被當(dāng)做信息傳輸?shù)奈煌綍r鐘［8］。常規(guī)情況下，ARINC429發(fā)送速率存在兩種類型，分別為高速與低速，對應(yīng)速率分別為100Kb/s 與12.5Kb/s，需要注意的是，兩種速率不能同時出現(xiàn)在一條傳輸總線上［9］。

3 融入動態(tài)圖形和視覺感知的平面本文系統(tǒng)軟件

平面本文系統(tǒng)軟件為動態(tài)圖形信息編碼模塊、動態(tài)圖形視覺語言表達(dá)方式選取模塊與信息視覺傳播加工模塊。

3.1 動態(tài)圖形信息編碼模塊

動態(tài)圖形是現(xiàn)今平面設(shè)計(jì)的主要形式，也是一種視覺與聽覺綜合的信息載體，故在本文系統(tǒng)中，應(yīng)該將動態(tài)圖形信息編碼放在首位［10］。動態(tài)圖形信息編碼指的是將平面設(shè)計(jì)信息與動態(tài)圖形進(jìn)行有效的結(jié)合，應(yīng)用語言與圖形符號進(jìn)行編碼，形成完整的動態(tài)圖形，將信息傳遞給受眾。在動態(tài)圖形信息編碼過程中，首要任務(wù)是對動態(tài)圖形結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分解與分析，以此為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行有效編碼與呈現(xiàn)。動態(tài)圖形結(jié)構(gòu)特征分解情況如圖2所示。

圖2 動態(tài)圖形結(jié)構(gòu)特征分解示意圖

動態(tài)圖形設(shè)計(jì)的三條主線為圖形設(shè)計(jì)、空間動態(tài)與時間節(jié)奏，是動態(tài)圖形信息編碼的基礎(chǔ)，因此，對其進(jìn)行詳細(xì)分析，具體如下所示。

1）圖形設(shè)計(jì)。圖形基本構(gòu)成元素為點(diǎn)、線、面，形式特征為形狀、大小、顏色、質(zhì)感，是圖形“能指”狀態(tài)，是受眾視覺表征的形式特征。圖形“所指”表示的是符號自身的意義［11］。而動態(tài)圖形信息解碼是通過“能指”與“所指”映射關(guān)系完成的。另外，符號與設(shè)計(jì)物體之間的相似性，為動態(tài)圖形增加了視覺修辭［12］。

2）空間動態(tài)。圖形空間動態(tài)主要展示的是圖形在空間中運(yùn)動的方法，包括變形、位移、變質(zhì)等。其中，變形指的是圖形大小、形狀、輪廓的變化；位移指的是圖形在一個位置移動到另一個位置的過程；變質(zhì)指的是圖形屬性發(fā)生變化，例如質(zhì)感變化、色調(diào)變化等［13］。需要注意的是，圖形空間動態(tài)主要建立在符號關(guān)聯(lián)性與視覺感知基礎(chǔ)上。

3）時間節(jié)奏。圖形時間節(jié)奏中，“時”描述的是物質(zhì)運(yùn)動過程；“間”描述的是物質(zhì)人為劃分情況。時間指的是思維對物質(zhì)運(yùn)動過程的劃分。在動態(tài)圖形信息編碼過程中，時間能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)元素與時間軌跡有機(jī)的結(jié)合起來，通過操控時間軸上的圖形符號的節(jié)奏，再現(xiàn)事件的全過程，構(gòu)成完整的敘事，從而實(shí)現(xiàn)受眾理解動態(tài)圖形意義的目的［14］。

3.2 動態(tài)圖形視覺語言表達(dá)方式選取模塊

平面設(shè)計(jì)作品要想達(dá)到吸引受眾的效果，則需要對其動態(tài)圖形視覺語言表達(dá)方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x取，以此來提升受眾的視覺感知［15］。經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，動態(tài)圖形視覺語言表達(dá)方式主要分為兩大類，每種類別又細(xì)分為多種子類別，具體如表2 所示。表2 中，每種視覺語言表達(dá)方式傳達(dá)的思想、情感等均不相同，這也是平面設(shè)計(jì)的一個細(xì)節(jié)，也是保障平面設(shè)計(jì)作品成功的關(guān)鍵。

表2 動態(tài)圖形視覺語言表達(dá)方式表

3.3 信息視覺傳播加工模塊

為了將受眾視覺感知引入到本文系統(tǒng)內(nèi)，對平面設(shè)計(jì)信息進(jìn)行視覺傳播加工。視覺是人類認(rèn)識世界的關(guān)鍵感官。視覺將初級視皮層劃分為兩個平行路徑：一個是與顏色、表層、形式相關(guān)的腹側(cè)通路；一個是與方向、深度、運(yùn)動等相關(guān)的背側(cè)通路［16］。結(jié)合人類視覺感知特性，平面設(shè)計(jì)中的動態(tài)圖形信息能夠進(jìn)入人體大腦中進(jìn)行相應(yīng)的加工。信息視覺傳播加工流程如圖3 所示。受眾在觀看平面設(shè)計(jì)作品時，信息在人腦中的加工過程為：感覺→知覺→記憶→知識表征→思維，從而實(shí)現(xiàn)平面設(shè)計(jì)信息的視覺傳播與加工。

圖3 信息視覺傳播加工流程示意圖

通過上述硬件單元及其軟件模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了融入動態(tài)圖形和視覺感知的平面本文系統(tǒng)的運(yùn)行，為平面設(shè)計(jì)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供支撐，為提升受眾體驗(yàn)感提供新的手段，也為平面本文系統(tǒng)研究提供一定的參考與借鑒。

4 對比與測試

4.1 主觀視覺效果對比

選取某保健品外觀包裝平面設(shè)計(jì)作為實(shí)驗(yàn)對象采用應(yīng)用文獻(xiàn)［17］進(jìn)行對比測試，結(jié)果如圖4 所示，本文系統(tǒng)能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)顯示界面將平面設(shè)計(jì)效果圖顯示給受眾，直觀地展示設(shè)計(jì)創(chuàng)意，設(shè)計(jì)平面作品色彩更加鮮明，生動性較強(qiáng)。

圖4 某保健品外觀包裝平面設(shè)計(jì)結(jié)果圖

4.2 客觀評價

在平面設(shè)計(jì)過程中，存在著數(shù)據(jù)包丟失情況，數(shù)據(jù)包丟失越多，則平面設(shè)計(jì)效果越差，反之，則平面設(shè)計(jì)效果越好。將某保健品外觀包裝平面設(shè)計(jì)過程劃分為多個時段，分別為元素設(shè)計(jì)時段、圖形設(shè)計(jì)時段、色彩設(shè)計(jì)時段、形態(tài)設(shè)計(jì)時段、位移設(shè)計(jì)時段、空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時段、時間構(gòu)成設(shè)計(jì)時段與信息表述設(shè)計(jì)時段。丟包率如表3 所示。在每個平面設(shè)計(jì)時段，本文系統(tǒng)丟包率均低于對比系統(tǒng)，表明本文系統(tǒng)平面設(shè)計(jì)作品更加完整。

表3 平面設(shè)計(jì)過程丟包率（%）結(jié)果表

以上述丟包率計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，衡量平面設(shè)計(jì)作品聯(lián)動系數(shù)與視覺色差匹配度，計(jì)算公式為

式中，ω(X，Y)表示的是平面設(shè)計(jì)作品聯(lián)動系數(shù)；ux與uy分別表示的是平面設(shè)計(jì)作品的定位行幀與列幀；G1表示的是平面設(shè)計(jì)作品的三維音效；M表示的是平面設(shè)計(jì)作品視覺色差匹配度；xr表示的是原始顏色識別率；表示的是搭配顏色識別率；Krp表示的是搭配色差使用變化率。則平面設(shè)計(jì)效果指標(biāo)計(jì)算結(jié)果為

式中，I（x）表示平面設(shè)計(jì)效果指標(biāo)；H（x）是平面設(shè)計(jì)作品音頻結(jié)合率；f（x）是平面設(shè)計(jì)作品區(qū)域內(nèi)視覺色澤分布函數(shù)；Qf（x）表示的是平面設(shè)計(jì)作品視覺呈現(xiàn)值；t（x）表示的是平面設(shè)計(jì)時段函數(shù)。通過研究可知，由式（1）與式（2）即可得到平面設(shè)計(jì)效果指標(biāo)，該指標(biāo)取值范圍為［0～7］。一般情況下，I（x）取值越大，表明平面設(shè)計(jì)效果更好。依據(jù)式（2）對平面設(shè)計(jì)每個時段的設(shè)計(jì)效果指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，獲得指標(biāo)數(shù)值變化情況如圖5 所示。本文系統(tǒng)隨著時段的不斷增加，平面設(shè)計(jì)效果指標(biāo)也呈現(xiàn)為逐漸遞增的趨勢，而對比系統(tǒng)平面設(shè)計(jì)效果指標(biāo)變化較為混亂，導(dǎo)致最終平面設(shè)計(jì)效果指標(biāo)數(shù)值遠(yuǎn)低于本文系統(tǒng)。

圖5 平面設(shè)計(jì)效果指標(biāo)示意圖

通過上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，與文獻(xiàn)［17］進(jìn)行比較，應(yīng)用本文系統(tǒng)后，丟包率更低，平面設(shè)計(jì)效果指標(biāo)數(shù)值更大，充分證實(shí)本文系統(tǒng)應(yīng)用性能更佳。

5 結(jié)語

本文在平面本文系統(tǒng)中融入了動態(tài)圖形設(shè)計(jì)與視覺感知理論，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，本文系統(tǒng)丟包率降低，平面設(shè)計(jì)效果指標(biāo)數(shù)值增大，能夠?yàn)槠矫嬖O(shè)計(jì)行業(yè)帶來更加有效的幫助，也為平面設(shè)計(jì)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供動力與支撐。