基于眼動(dòng)追蹤的座椅造型用戶認(rèn)知差異研究

林鷺，熊艷，李勤政，楊丹鳳

基于眼動(dòng)追蹤的座椅造型用戶認(rèn)知差異研究

林鷺，熊艷，李勤政，楊丹鳳

（四川大學(xué)，成都 610065）

針對(duì)設(shè)計(jì)過程中存在潛在的設(shè)計(jì)意圖與用戶實(shí)際感知不一致的問題，依據(jù)較為客觀量化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以設(shè)計(jì)者風(fēng)格意圖為基準(zhǔn)，研究了不同背景被試者對(duì)產(chǎn)品的感知差異。采用語義差異法、眼動(dòng)追蹤技術(shù)和回顧性訪談，以家具座椅為實(shí)驗(yàn)樣本，對(duì)42名被試者進(jìn)行產(chǎn)品的語義匹配度實(shí)驗(yàn)。記錄和分析被試者對(duì)產(chǎn)品特征的感知及意象決策過程的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)比不同背景用戶的意象感知引起不同關(guān)注模式。一般來說，工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者對(duì)產(chǎn)品語意感知擁有更高的匹配度；當(dāng)工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者相比于非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者的語義匹配度低時(shí)，形態(tài)特征注視點(diǎn)具有差異；不同背景的被試者對(duì)于座椅形態(tài)在椅背和椅面均表現(xiàn)有更高的關(guān)注度。結(jié)果表明用戶對(duì)產(chǎn)品特征的關(guān)注與意象感知相關(guān)，利用眼動(dòng)技術(shù)能夠較為客觀地描述它們的關(guān)系。研究關(guān)于理解不同背景用戶之間對(duì)產(chǎn)品的語義感知差異，輔助設(shè)計(jì)者有針對(duì)性操作設(shè)計(jì)特征，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了一定支持。

眼動(dòng)追蹤技術(shù)；用戶感知；語義匹配；產(chǎn)品特征

隨著市場(chǎng)從增長型向成熟型轉(zhuǎn)變，技術(shù)逐漸失去其差異化的潛力。產(chǎn)品價(jià)值創(chuàng)造的過程從以技術(shù)為中心的設(shè)計(jì)向以人為中心的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變[1]，以人為本的設(shè)計(jì)注重用戶的感知體驗(yàn)（情感、期望和感受），認(rèn)為用戶在創(chuàng)造有價(jià)值的元素中起著積極作用。在設(shè)計(jì)傳播的符號(hào)學(xué)中，設(shè)計(jì)者和用戶被認(rèn)為參與了語意決策（Meaning-Making）。設(shè)計(jì)者將產(chǎn)品特征附加于設(shè)計(jì)表達(dá)上，形成設(shè)計(jì)意圖再表現(xiàn)于產(chǎn)品上，而用戶以其心理模型為基礎(chǔ)，通過感知和經(jīng)驗(yàn)（或用戶知識(shí)）了解其意義（Meaning），形成對(duì)產(chǎn)品的解釋。期間的信息傳遞都可能存在模棱兩可的解釋空間，由此可能產(chǎn)生設(shè)計(jì)的預(yù)期意圖再和顧客感知之間的不匹配。已有相關(guān)研究偏重對(duì)設(shè)計(jì)意圖及用戶感知的理論探討及定性研究，采用客觀技術(shù)手段進(jìn)行的實(shí)證研究相對(duì)較少。隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，眼動(dòng)技術(shù)提供了必要的技術(shù)手段追蹤用戶與產(chǎn)品交互時(shí)的感知關(guān)注點(diǎn)。文中在語意差異實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借助眼動(dòng)技術(shù)觀察不同背景被試者在感知不同語意樣本的注視活動(dòng)。研究有助于理解不同背景用戶之間對(duì)產(chǎn)品的語義感知差異，使設(shè)計(jì)者有針對(duì)性地操作設(shè)計(jì)特征，產(chǎn)生創(chuàng)新產(chǎn)品。

1 背景

產(chǎn)品借助語義來傳達(dá)信息，通過產(chǎn)品形態(tài)上的暗喻、類推、明喻等方式來建立產(chǎn)品與環(huán)境之間的視覺聯(lián)系，以此表明產(chǎn)品語義認(rèn)知的本質(zhì)。認(rèn)知科學(xué)的研究表明在語義和視覺特征間存在強(qiáng)聯(lián)系[2]。設(shè)計(jì)者為設(shè)計(jì)構(gòu)思出預(yù)期的意義，通過物化（或數(shù)字化）來闡釋這些意義，使之成為設(shè)計(jì)成果的規(guī)范。用戶結(jié)合認(rèn)知情境，進(jìn)行解碼，理解產(chǎn)品意義。產(chǎn)品特征在感知設(shè)計(jì)對(duì)象及其市場(chǎng)成功方面起著至關(guān)重要的作用，對(duì)產(chǎn)品特征的操縱是設(shè)計(jì)師傳達(dá)信息和激發(fā)用戶情感反應(yīng)的重要方式[3]。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)者和用戶間的互動(dòng)可以類比為表達(dá)意義和傳遞信息的過程，但存在信息傳遞上的失真等問題，已有國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究。如Hsu等[3]探討了被試者對(duì)電話樣本的評(píng)價(jià)與形態(tài)設(shè)計(jì)要素之間的關(guān)系，結(jié)果顯示不同設(shè)計(jì)者和使用者對(duì)同一真實(shí)物體的感知和對(duì)同一意象–文字的詮釋之間存在著差異。Gonzalez等[4]定義了理論框架來調(diào)查預(yù)期價(jià)值與客戶感知價(jià)值之間的差距，并對(duì)設(shè)計(jì)者和用戶的語義描述進(jìn)行了實(shí)證研究。Ahmed等[5]通過語義差異法（Semantic Difference, SD）確定了原有設(shè)計(jì)意圖和實(shí)際用戶經(jīng)驗(yàn)不匹配的存在。Khalaj等[6]認(rèn)為這種不匹配（或差距）揭示了目標(biāo)用戶無法定位或識(shí)別設(shè)計(jì)師為他們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品含義，暴露出以產(chǎn)品語義為中心的產(chǎn)品溝通過程的失敗。上述研究偏重對(duì)設(shè)計(jì)意圖及用戶感知的理論探討及定性研究，采用客觀技術(shù)手段進(jìn)行的實(shí)證研究相對(duì)較少。

隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)方法的廣泛應(yīng)用，一些客觀有效的方法也隨之應(yīng)用于這個(gè)領(lǐng)域，如唐幫備[7]結(jié)合用戶心理/情緒/腦電愉悅聯(lián)合測(cè)試，提出了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)用戶需求信息傳遞失真的修正方法等。其中借助眼動(dòng)追蹤技術(shù)進(jìn)行的研究也擴(kuò)展認(rèn)知心理學(xué)、用戶體驗(yàn)研究、廣告學(xué)、可用性測(cè)試等方面。如PENG等[8]采用眼動(dòng)測(cè)試技術(shù)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行測(cè)試。Sun等[9]通過眼動(dòng)數(shù)據(jù)結(jié)合被試者回顧性思考對(duì)比了刺激材料呈現(xiàn)對(duì)繪制草圖過程的影響。Reid等[10]采用眼動(dòng)追蹤和成對(duì)比較來探索用戶對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)表達(dá)的影響。Thibaut等[11]采用眼動(dòng)追蹤技術(shù)對(duì)比分析了兒童與成年人在類比推理過程中不同的視覺搜索策略與內(nèi)在加工過程。Slanzi等[12]基于瞳孔放大和腦電等生理分析數(shù)據(jù)，提出了一種分析網(wǎng)站用戶行為和偏好的方法等。眼動(dòng)追蹤技術(shù)提供的眼動(dòng)數(shù)據(jù)包括注視時(shí)間、注視次數(shù)、掃描路徑和熱點(diǎn)圖等。注視與視覺注意有關(guān)，視覺注意決定著在后續(xù)感知和行動(dòng)中被選擇的信息是什么[13]，注視反映了人們的興趣點(diǎn)所在，以及努力去感知的信息，可以起到引導(dǎo)思想、激發(fā)解決方案的作用[14]。注視時(shí)間與認(rèn)知活動(dòng)相關(guān)，當(dāng)人們產(chǎn)生感知行為時(shí)，注視時(shí)間增加[15]。注視點(diǎn)是由于人們?yōu)榱藢Ｗ⒂谀骋粎^(qū)域而停止眼球運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，通常被作為外部記憶空間，以減少人對(duì)工作記憶的需求[16]。上述研究通過眼動(dòng)追蹤技術(shù)記錄用戶或設(shè)計(jì)者的注視行為來分析設(shè)計(jì)推理[17]、設(shè)計(jì)創(chuàng)意和產(chǎn)品設(shè)計(jì)表達(dá)及用戶偏好等?？梢钥闯觯蹌?dòng)技術(shù)提供了用戶在感知產(chǎn)品時(shí)對(duì)物理特征的注意模式，從而也提供一種技術(shù)手段將用戶感知與產(chǎn)品特征關(guān)注點(diǎn)聯(lián)系起來的手段，幫助設(shè)計(jì)者確定視覺設(shè)計(jì)效應(yīng)的起源，并采取合適的行動(dòng)。因此，此研究采用眼動(dòng)追蹤技術(shù)和語義差異實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，將被試者根據(jù)背景分為兩類（工業(yè)設(shè)計(jì)背景及非工業(yè)設(shè)計(jì)背景），選擇意象風(fēng)格不同的8款有代表性的座椅作為研究對(duì)象，觀察被試者對(duì)樣本進(jìn)行意象感知行為，了解用戶感知產(chǎn)品時(shí)，對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)特征的認(rèn)知反應(yīng)，以較為量化及客觀的方式探討用戶對(duì)被研究產(chǎn)品特征的關(guān)注模式，試圖以設(shè)計(jì)者意圖為基準(zhǔn)，討論不同背景用戶對(duì)產(chǎn)品特征感知的差距，由此輔助理解語義感知差異，使設(shè)計(jì)者更好地針對(duì)性操作設(shè)計(jì)特征，有效匹配用戶意象感知偏好，推動(dòng)有效產(chǎn)品創(chuàng)新。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

國內(nèi)家具同質(zhì)化低端市場(chǎng)競爭嚴(yán)重，高端市場(chǎng)一直被國際品牌占領(lǐng)，座椅作為現(xiàn)代人都會(huì)接觸并頻繁使用的家具，其基本功能已經(jīng)明確，要想在市場(chǎng)上脫穎而出[18]，其本質(zhì)是用戶感知，引起用戶感知的主要是座椅的外部形態(tài)及特征。為了探尋設(shè)計(jì)師和用戶對(duì)于座椅形態(tài)的認(rèn)知差異，選取了市場(chǎng)上的休閑座椅進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)任務(wù)是，不同背景的被試者觀察座椅樣本，結(jié)合所提供的產(chǎn)品語義，為所展示的座椅進(jìn)行語義打分。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括2個(gè)部分，被試者根據(jù)樣本圖片上的語義差異選擇適合的等級(jí)，采用語義差異法，引入一系列成對(duì)的形容詞表達(dá)用戶對(duì)某種產(chǎn)品的感知，使模糊語言信息數(shù)值化，以便進(jìn)行定量評(píng)價(jià)[19]；采用眼動(dòng)追蹤技術(shù)，記錄被試者在觀察樣本時(shí)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，包括注視時(shí)間，注視點(diǎn)及注視軌跡等。

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

采用SMI iView XTMRED500遙測(cè)眼動(dòng)追蹤裝置，系統(tǒng)空間分辨率為0.005，采樣頻率500 HZ。使用Experiment 3.5和BeGaze 3.5進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析。被試者和實(shí)驗(yàn)者采用隔斷分隔，避免干擾被試者實(shí)驗(yàn)，要求被試者與屏幕之間的距離大約是60 cm，在實(shí)驗(yàn)過程中盡量保持身體不動(dòng)。在正式的實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行眼球追蹤校正，以確保實(shí)驗(yàn)過程中能準(zhǔn)確追蹤眼睛的位置。實(shí)驗(yàn)開始后，被試者根據(jù)屏幕上出現(xiàn)的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

2.2 實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備

由3名有經(jīng)驗(yàn)的工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)購物平臺(tái)的60款座椅進(jìn)行選擇，根據(jù)造型特征和設(shè)計(jì)要素及用戶評(píng)價(jià)等因素提取出8款休閑座椅作為最終實(shí)驗(yàn)樣本，選取主視圖和前45°側(cè)視圖展示實(shí)物圖片作為樣本圖片，為了避免背景對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，圖片均采用Photoshop去除背景，樣本圖片見表1。從相關(guān)的網(wǎng)站、論壇、雜志和文獻(xiàn)中，廣泛搜集關(guān)于上述8款休閑座椅的描述性語句，包括官方網(wǎng)站對(duì)其的定位，設(shè)計(jì)師對(duì)其的解釋，用戶對(duì)其的評(píng)價(jià)等，從中提煉出對(duì)該產(chǎn)品的描述性形容詞。設(shè)計(jì)師對(duì)樣本6描述：“用一體式扶手管和椅腿勾勒輕盈輪廓，勁健挺拔的錐形細(xì)腿仿生螳螂前足內(nèi)收曲線，賦予座椅自然靈動(dòng)的視覺沖擊力和空間張力”。提煉出該樣本的描述性形容詞“靈動(dòng)的”。經(jīng)過對(duì)形容詞的語義分析，刪除了意義重復(fù)或相近，含義模糊，描述距離較遠(yuǎn)的形容詞，初步篩選出40個(gè)形容詞詞匯。組成專家小組，篩選出最能描述上述8個(gè)座椅樣本的詞匯。通過詞匯表與相關(guān)論文中對(duì)座椅風(fēng)格語義詞匯的查詢，篩選出設(shè)計(jì)師風(fēng)格語義詞匯（相反極語義詞匯），最終得到每個(gè)樣本3組形容詞對(duì)，共24個(gè)詞匯對(duì)，具體樣本詞匯對(duì)見表2。對(duì)語義匹配度進(jìn)行評(píng)分（–3，–2，–1，0，1，2，3），認(rèn)為+3為跟原設(shè)計(jì)師完全匹配，+2為跟設(shè)計(jì)師較高匹配，+1為跟原設(shè)計(jì)師低匹配，即認(rèn)為>0為跟設(shè)計(jì)師具有匹配度。采用圖片和反義詞詞匯對(duì)結(jié)合進(jìn)行語意差異法眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)的圖片素材，制作詞匯對(duì)的±3量表，每個(gè)詞匯對(duì)制作1張圖片。

表1 實(shí)驗(yàn)樣本

Tab.1 Sample picture

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

此次實(shí)驗(yàn)采用眼動(dòng)追蹤技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，共有45位被試者參加實(shí)驗(yàn)，被試者均者為四川大學(xué)在校研究生，包括19位工業(yè)設(shè)計(jì)背景研究生和23位非工業(yè)設(shè)計(jì)背景研究生，年齡分布22～28歲，其中女性20人，男性22人。平均年齡24.3歲（標(biāo)準(zhǔn)差SD=1.48）。被試者的色覺，視力或矯正視力正常，符合眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)要求，且均是自愿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)共采集了45個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，剔除由于追蹤比率較低的3個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)

剩下的42個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

實(shí)驗(yàn)開始前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)儀器，邀請(qǐng)被試者進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為被試者詳細(xì)解釋實(shí)驗(yàn)的具體步驟和實(shí)驗(yàn)任務(wù)。首先進(jìn)行眼動(dòng)追蹤校準(zhǔn)，被試者坐在距離顯示屏約60 cm處，為精確跟蹤眼睛位置，一般會(huì)進(jìn)行2–4次校準(zhǔn)直至偏差X，Y均小于1.0，隨后，進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)。被試者被要求盡量保持頭部不移動(dòng)的情況下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)樣本圖片，選取最符合的語義評(píng)分，通過口語報(bào)告，實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行記錄。整個(gè)實(shí)驗(yàn)共24張實(shí)驗(yàn)樣本圖片，每張實(shí)驗(yàn)樣本圖片展示時(shí)間為35 s，如果被試者在有效時(shí)間內(nèi)已經(jīng)做出判斷，即跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)樣本圖片。為了避免視覺疲憊，圖片采用隨機(jī)順序出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)完成后，對(duì)被試者進(jìn)行回顧性訪談。

表2 不同背景被試者對(duì)樣本語義感知均值及顯著度

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果及討論

3.1 語義感知評(píng)價(jià)均值

從不同背景被試者對(duì)樣本語義感知的均值來看（見表2），對(duì)大多數(shù)的樣本語義感知詞匯而言，工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者的語義感知均值高于非設(shè)計(jì)背景被試者，工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者是受過良好教育的特殊消費(fèi)者，對(duì)設(shè)計(jì)師的意圖非常敏感[20]，此處實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)在產(chǎn)品語義意圖認(rèn)知中具有更高的匹配度。僅在樣本1（尖銳—圓潤），樣本5（復(fù)雜—簡潔）、樣本6（機(jī)械—靈動(dòng)），以及樣本8（簡樸—高雅）語義感知詞匯中，非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者與設(shè)計(jì)師有更高的匹配度。工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者的均值基本上為>0的值，表明他們與設(shè)計(jì)師有正向認(rèn)知，能較好地感知設(shè)計(jì)師的產(chǎn)品語義意圖。

對(duì)產(chǎn)品語義感知均值不同背景被試者的語義感知評(píng)分進(jìn)行獨(dú)立樣本檢驗(yàn)，在樣本5普通—高貴的語義詞匯中，不同背景被試者的均值評(píng)分（工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者0.53，非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者–0.43）具有顯著性差異（=0.041<0.05）。

3.2 眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析

視線在注視點(diǎn)之間極快的運(yùn)動(dòng)被稱為掃視[21]，掃描路徑逐點(diǎn)連續(xù)顯示注視點(diǎn)位置及各注視點(diǎn)的注視時(shí)間等信息，展示了被試者的實(shí)時(shí)眼球運(yùn)動(dòng)軌跡。首次注視時(shí)間是指在一個(gè)興趣區(qū)內(nèi)的第1次注視時(shí)間，整個(gè)任務(wù)中眼跳的總時(shí)間被稱為眼跳時(shí)間，時(shí)間研究展示被試者的認(rèn)知活動(dòng)。注視數(shù)目是指在一個(gè)興趣區(qū)域內(nèi)的注視總次數(shù)[22]。

3.2.1 注視時(shí)間

將所有被試者對(duì)樣本的平均注視時(shí)間和眼跳數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者對(duì)所有實(shí)驗(yàn)圖片進(jìn)行語義感知的注視時(shí)間均值為5 532.2 ms，眼跳時(shí)間均值為51.44 ms。非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者注視時(shí)間均值為5 372.7 1ms，眼跳時(shí)間均值為53.19 ms，兩類被試者的平均注視時(shí)間和眼跳數(shù)據(jù)并無明顯差異。

3.2.2 興趣區(qū)域

興趣區(qū)域（Areas of Interest，AOI）是研究者基于研究目的，在分析軟件中人為劃分的區(qū)域，是采集眼動(dòng)數(shù)據(jù)的基本單元。

根據(jù)座椅的功能，通過BeGaze分析軟件，將實(shí)驗(yàn)中樣本圖片劃分成10個(gè)興趣區(qū)域，包括主視圖和前45°視圖的椅背、椅面、左右扶手及椅腿等。見圖2（以樣本3為例）興趣區(qū)域劃分。所有的樣本根據(jù)這個(gè)原則劃分興趣區(qū)，導(dǎo)出眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，被試者對(duì)所有樣本的各興趣區(qū)域的平均注視時(shí)間見圖3。

圖2 興趣區(qū)域劃分

圖3 興趣區(qū)域平均注視時(shí)間

數(shù)據(jù)分析表明，工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者和非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者關(guān)注點(diǎn)更多集中在2個(gè)視圖的椅背與椅面上，在主視圖椅背上的注視時(shí)間分別為121.381 ms和112.755 ms，椅面分別為96.935 ms和85.596 ms，一方面是椅背和椅面是座椅上主要承載功能和造型的主要部分，另一方面是由于椅背處于整個(gè)展示圖片的上方，其所占面積較大，且處于視線左上方和右上方。工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者在45°側(cè)視圖的椅背擁有更高的注視時(shí)間為115.508 ms，非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者為86.865 ms；而非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者在主視圖椅腿具有更高注視時(shí)間為38.542 ms，工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者為19.437 ms。

對(duì)兩組背景被試者興趣區(qū)域的平均注視時(shí)間、首次注視時(shí)間和注視數(shù)目進(jìn)行獨(dú)立樣本檢驗(yàn)，見表3。

興趣區(qū)域顯著性分析表明，兩組被試者在45°側(cè)視圖的椅背和主視圖椅腿的平均注視時(shí)間上具有顯著性差異（椅背=0.029<0.05，椅腿=0.046<0.05）（<0.05是統(tǒng)計(jì)學(xué)概念，表示顯著性差異）；在45°側(cè)視圖左扶手上的平均注視時(shí)間盡管沒有顯著差異，但工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者明顯高于非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者注視時(shí)間，其值分別為40.763 ms和29.204 ms。兩組被試者在第一次注視時(shí)間并無顯著性差異；在注視數(shù)目上，兩組被試者在45°側(cè)視圖椅面存在顯著差異（=0.002<0.05）。

表3 興趣區(qū)域顯著性分析

Tab.3 Significance analysis of regions of interest

3.2.3 熱點(diǎn)圖分析

在熱點(diǎn)圖中，以暖色度顏色來顯示注視點(diǎn)的時(shí)間和位置的動(dòng)態(tài)變化，顏色越接近紅色，表明注視該區(qū)域的時(shí)間越長。

根據(jù)3.1節(jié)中兩組被試者對(duì)8個(gè)樣本的語義感知評(píng)價(jià)均值，工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者的語義感知均值在大多數(shù)情況下高于非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者。以2類被試者在樣本2對(duì)語義感知詞（簡素—優(yōu)美）評(píng)價(jià)時(shí)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行熱點(diǎn)圖分析。兩類被試者的語義評(píng)價(jià)均值分別是，工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者為0.32，非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者為0。選取典型被試者的眼動(dòng)熱點(diǎn)圖，見圖4。

圖4 簡素—優(yōu)美眼動(dòng)熱點(diǎn)圖

可以看出工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者在對(duì)產(chǎn)品的觀察中更具有目的性，觀察主要集中座椅的椅背和椅面部位，主要從座椅上的向前的椅背處和椅面處進(jìn)行觀察。由于此款座椅主要材質(zhì)為皮質(zhì)，造型上有皺褶，非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者的產(chǎn)品語義分析中容易被皺褶部分干擾，從而容易忽略整體造型，眼動(dòng)掃視的范圍分布廣泛不集中，在主側(cè)視圖中間間隙處有較多的停留，具有一定的盲目性。兩組被試者都對(duì)語義感知量表處投入了較多的注意。

盡管兩組被試者對(duì)8個(gè)樣本的語義感知評(píng)價(jià)均值均存在差異，但僅有樣本5的語義感知詞（普通—高貴）存在有顯著性差異（=0.075，=0.041<0.05），（分別是工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者0.53，非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者–0.43）。選取典型的被試者熱點(diǎn)圖（見圖5）進(jìn)行分析，兩類被試者的關(guān)注點(diǎn)有較為明顯的區(qū)別。由于此款座椅表面采用光滑的皮革材料，工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者關(guān)注了椅背中間皮革交接的線，椅背的右側(cè)邊緣2種材料交接處和椅面下方與椅腿的連接處。對(duì)非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者而言，主要關(guān)注了45°側(cè)視圖的椅面上，不能很好地捕捉這款座椅的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，導(dǎo)致對(duì)語義感知的匹配度呈現(xiàn)負(fù)數(shù)。

圖5 普通—高貴眼動(dòng)熱點(diǎn)圖

此實(shí)驗(yàn)兩組被試者對(duì)8個(gè)樣本中4對(duì)語義感知詞：尖銳—圓潤，復(fù)雜—簡潔，機(jī)械—靈動(dòng)，簡樸—高雅的評(píng)價(jià)均值，存在工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者的評(píng)價(jià)均值更低的情況，試圖從眼動(dòng)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)中尋找其原因，分析如下。

1）兩組被試者對(duì)樣本1的語義感知詞“尖銳—圓潤”的評(píng)分均值分別是工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者0.05，非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者–0.09。選取典型熱點(diǎn)圖，見圖6。工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者對(duì)于這組語義詞匯在45°視角扶手轉(zhuǎn)角處有大量的關(guān)注圖6a樣本中扶手的轉(zhuǎn)角呈現(xiàn)直角狀態(tài)，可能造成工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者偏向于選擇“尖銳”的感知；非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者在主視圖和45°側(cè)視圖關(guān)注在椅背上，椅背主要結(jié)構(gòu)線條圓潤飽滿，可以看出他們的關(guān)注點(diǎn)主要在產(chǎn)品使用的舒適度上，對(duì)于扶手轉(zhuǎn)角處關(guān)注較少，在一定程度上均衡了椅背的圓潤語義。

圖6 “尖銳—圓潤”語義感知評(píng)價(jià)熱點(diǎn)圖

2）兩組被試者對(duì)樣本5的“復(fù)雜—簡潔”語義感知評(píng)分均值分別為1.84和1.91，其均值差異并不明顯。選取典型熱點(diǎn)圖（見圖7），可以看出兩組被試者的關(guān)注點(diǎn)集中在椅面和椅背的曲面造型上，但存在如下區(qū)別：工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者在側(cè)視圖的椅面的棱角和椅背的棱角的倒圓角處較為關(guān)注，表現(xiàn)了對(duì)造型及制造細(xì)節(jié)有較多的關(guān)注，而非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)特征的細(xì)節(jié)之處并不敏感，由此均衡了不同背景被試者對(duì)“復(fù)雜—簡潔”語義詞匯的語義認(rèn)知。

3）兩組被試者對(duì)樣本6“機(jī)械—靈動(dòng)”語義評(píng)分均值分別為0.11和0.83，對(duì)其典型熱點(diǎn)圖（見圖8）進(jìn)行分析：工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者對(duì)主視圖的觀察主要集中在椅背上，45°視角的關(guān)注在椅面的前面轉(zhuǎn)角和扶手的轉(zhuǎn)角處，根據(jù)對(duì)其的回顧性訪談分析，造成評(píng)分比非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者更加偏向“機(jī)械”語義感知詞，是由于扶手和椅腿采用金屬材料，整個(gè)造型線條呈現(xiàn)直線狀，能夠給人機(jī)械的感覺。從對(duì)樣本6的眼動(dòng)熱點(diǎn)圖的對(duì)比可以看出，其主要區(qū)別之一在45°側(cè)視圖的椅背曲面輪廓上，非工業(yè)設(shè)計(jì)被試者更為關(guān)注45°視圖中的曲面輪廓。早期實(shí)驗(yàn)主義者的發(fā)現(xiàn)，人們似乎將曲線輪廓與積極愉快的情緒聯(lián)系起來[23]，其關(guān)注點(diǎn)主要在曲面外輪廓上時(shí)，會(huì)從造型上捕捉到靈動(dòng)的語義。

圖7 “復(fù)雜—簡潔”語義感知評(píng)價(jià)熱點(diǎn)圖

圖8 “機(jī)械——靈動(dòng)”語義感知評(píng)價(jià)熱點(diǎn)圖

4）兩組被試者對(duì)樣本8的“簡樸—高雅”的語義感知評(píng)價(jià)均值差距較小，分別是0.79和1.00。從它們的典型熱點(diǎn)圖（見圖9）看出他們具有相類似的模式。但在45°視圖中，工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者在扶手前端小尖角處表現(xiàn)出更大的興趣，其他樣本具有類似語義感知評(píng)價(jià)均值時(shí)，不同背景被試者在關(guān)注的特征上有一些細(xì)微的差別，但整體熱點(diǎn)圖的注視模式也是類似的。

圖9 “簡樸—高雅”語義感知評(píng)價(jià)熱點(diǎn)圖

文中通過不同背景被試者對(duì)同一產(chǎn)品的視覺特征感知進(jìn)行眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品的語義匹配度、眼動(dòng)熱點(diǎn)圖、注視時(shí)間等數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。研究表明，具有工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者能夠更好地識(shí)別產(chǎn)品語義意圖。驗(yàn)證了威爾遜提出的設(shè)計(jì)師（無論是受過培訓(xùn)還是已畢業(yè)）接受過視覺藝術(shù)訓(xùn)練，對(duì)產(chǎn)品的視覺質(zhì)量要比外行人更為敏感[24]。Andrei等的研究也認(rèn)為工業(yè)設(shè)計(jì)背景者是受過良好教育的特殊消費(fèi)者，對(duì)設(shè)計(jì)師的意圖非常敏感[25]，因此他們對(duì)視覺產(chǎn)品語義詞匯的親和力更高。工業(yè)設(shè)計(jì)背景者能夠發(fā)現(xiàn)非工業(yè)設(shè)計(jì)背景者所不敏感的各種特征和組織結(jié)構(gòu)性，較少受到作品表面特征的影響，而對(duì)構(gòu)圖和歷史特征更敏感[26]，傾向于觀察事物的特征比如線條、形狀、紋理等，并從中獲得更多的審美感受。眼動(dòng)跟蹤數(shù)據(jù)揭示了參與者和產(chǎn)品之間先前隱藏的共性，預(yù)測(cè)被試者（用戶）對(duì)產(chǎn)品的理解和偏好，以便更好地為產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程提供信息，如馬麗莎等[27]基于眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)汽車造型特征線進(jìn)行提取，用以驗(yàn)證汽車造型特征線產(chǎn)生的語義是否符合用戶的隱性意圖。

在文中的研究中，盡管在大多數(shù)情況下，工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者對(duì)產(chǎn)品語義詞匯具有更為正向的感知語義評(píng)分，從眼動(dòng)模式上來看，他們也具有較為一致的關(guān)注模式。同時(shí)，盡管產(chǎn)品是作為一個(gè)整體來體驗(yàn)[28]，但所有的產(chǎn)品特性都有助于用戶對(duì)產(chǎn)品的整體感知。具有工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者在座椅的45°視角的椅背、主視圖的椅腿和45°視角的扶手上花費(fèi)更多的時(shí)間。在少數(shù)情況下，兩組不同背景被試者感知差異反映了他們對(duì)產(chǎn)品造型不同部件具有不同的關(guān)注度。在顯著有設(shè)計(jì)感的情況下，消費(fèi)者對(duì)“設(shè)計(jì)”特征的意識(shí)會(huì)增強(qiáng)他們的審美評(píng)價(jià)[25]。如樣本6在扶手和椅腿部分采用了金屬材料，其他結(jié)構(gòu)部件使用織物材料，兩種背景被試者在語義上呈現(xiàn)顯著性差異。

4 結(jié)語

基于產(chǎn)品圖片的語義意圖，結(jié)合眼動(dòng)技術(shù)與語義差異實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同背景用戶的感知差異進(jìn)行分析和討論。結(jié)果表明：工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者對(duì)產(chǎn)品的語義詞匯具有更高親和度，表現(xiàn)為他們具有更正向的感知語義評(píng)分，對(duì)產(chǎn)品語義的感知擁有更高的匹配度；對(duì)非工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者語義意圖匹配度高于工業(yè)設(shè)計(jì)背景被試者的產(chǎn)品注視熱區(qū)圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，用戶對(duì)產(chǎn)品特征關(guān)注與產(chǎn)生的意象感知相關(guān)，形狀特征與用戶意象感知之間的聯(lián)系也不盡相同；不同背景的被試者都對(duì)椅背和椅面有更高的興趣，說明這2個(gè)部件對(duì)用戶意向感知具有較大影響。研究有助于設(shè)計(jì)者根據(jù)用戶的感知與興趣區(qū)域的特征的相關(guān)性，有針對(duì)性地操作設(shè)計(jì)特征，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

文中僅選取了8個(gè)座椅的樣本進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和討論，研究的樣本量相對(duì)較小，在一定程度上有助于量化聯(lián)系產(chǎn)品特征和用戶感知，確定不同背景被試的感知差異，但很難從這樣的研究中得出可推廣的結(jié)論。未來的研究需要更大的樣本量和多樣的產(chǎn)品種類支撐作進(jìn)一步探索。

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Users' Cognitive Differences of Seat Modeling based on Eye Movement TrackingForest Heron Sichuan University

LIN Lu, XIONG Yan, LI Qin-zheng, YANG Dan-feng

(Sichuan University, Chengdu, 610065, China)

In view of the inconsistency between the potential design intent and actual user perception in the design process, based on the objective and quantified experimental results, the paper aims to study the perception differences of the products from the participants with different backgrounds according to the designer's intent. Based on Semantic differential-SD experiment, eye tracking technology and retrospective interviews, using the chairs as experimental samples, 42 participants were conducted product semantics matching experiment. The data about participants’ perception of product features and the image decision-making process were recorded and analyzed to compare different attention patterns. Generally speaking, the participants with industrial design backgrounds have the higher matching degree to product semantic perception. When the semantic matching degree between different backgrounds, the gaze points of design features are different. And all participants with different backgrounds pay more attention on the back and surface of the chair.The results show that user’s attention to product features is related to the perception of the generated imagery, and the relationship can be described objectively with eye tracking technology. It will help to understand the perception differences between users with different backgrounds, and support designers to operate design features in a targeted way in the innovative design.

eye tracking technology; user perception; semantic matching; product features

TB472

A

1001-3563(2022)10-0136-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.10.016

2022-01-05

四川省科技計(jì)劃重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2018GZ0297）

林鷺（1996—），女，碩士生，主攻工業(yè)設(shè)計(jì)。

責(zé)任編輯：陳作