數(shù)字化虛擬交互包裝設計研究

張永年，曹知英，樊清熹,＊，劉文良

（1. 湖南工業(yè)大學包裝設計藝術學院，湖南 長沙 410199；2. 益陽職業(yè)技術學院，湖南 益陽 413055）

不斷完善的網(wǎng)絡移動支付技術和快捷的現(xiàn)代物流配送服務，使電子商務逐漸被人們所接受，網(wǎng)上購物成交量急劇增長，傳統(tǒng)營銷渠道遭受巨大沖擊。市場的細分、消費群體的分流、產(chǎn)品包裝情感的缺失、品牌個性的模糊，消費者與線上產(chǎn)品包裝之間的互動缺失，成為電子商務良性發(fā)展和網(wǎng)絡經(jīng)濟快速增長的瓶頸?？鐚W科、跨專業(yè)的數(shù)字化虛擬包裝順勢而生，打破了傳統(tǒng)包裝領域單一呈現(xiàn)模式的壁壘，以人性化、自主性為核心的沉浸式交互包裝快速融入體驗經(jīng)濟時代，成為發(fā)展新時代包裝設計領域異軍突起的主流趨勢之一。

1 數(shù)字化虛擬交互包裝設計發(fā)展現(xiàn)狀

5G網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，為人機互動的交互技術升級提供了發(fā)展的基礎，為用戶與虛擬包裝的線上體驗提供了保障。藝術與科學技術的跨界融合，打破了傳統(tǒng)美學對包裝功能審美與適用功能之間的需求平衡關系，呈百花齊放態(tài)勢。傳統(tǒng)包裝行業(yè)的商業(yè)模式被以信息技術作為生產(chǎn)力，以產(chǎn)品信息化為基礎的電子商務所顛覆，購物方式和消費理念被徹底打破，實體店不再是唯一的銷售形式。虛擬購物環(huán)境的數(shù)字交互包裝設計應運而生。

1.1 數(shù)字化虛擬交互包裝設計的概念

交互設計源于工業(yè)設計，是一門專注于研究用戶情感體驗的新學科。關注用戶的行為，強調(diào)過程性思考，通過對產(chǎn)品的界面和行為進行交互設計，讓人與產(chǎn)品及服務者之間建立一種有機關系，從“可用性”和“用戶體驗”兩個層面上進行分析，關注以人為本的用戶需求[1]，涉及到心理學、計算機、信息、電子技術、工業(yè)設計等眾多邊緣性學科。

數(shù)字化虛擬交互包裝設計是相對于傳統(tǒng)包裝形態(tài)而言的一個應用型設計研究方向，它是將傳統(tǒng)產(chǎn)品包裝的物理屬性進行信息采樣、量化、編碼、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)融合，成為集視覺、聽覺、觸覺為一體的數(shù)字影像數(shù)據(jù),呈現(xiàn)于電子商務交易平臺中，使用戶通過人機交互塑造感官體驗和思維認同[2]，而促進購買行為的一種新型包裝設計形式（圖1）。用戶需求越高，滿意度和輻射影響度隨之越強，用戶體驗感就越深。因此，加深對用戶情感需求的深入了解與分析，充分滿足用戶交互、體驗和反饋技術是虛擬交互包裝設計的關鍵技術之一。

圖1 產(chǎn)品包裝物理屬性數(shù)據(jù)數(shù)字化轉(zhuǎn)換圖示

1.2 數(shù)字化虛擬交互包裝設計的現(xiàn)狀

新時代背景下，市場渠道的改變，以及常規(guī)營銷模式轉(zhuǎn)換和市場細分等因素發(fā)生的連鎖反應，使部分年輕的消費群體從原有的市場中被不斷細分或瓜分出來，成為了線上產(chǎn)品的忠誠消費群。聲、光、電等技術的融入，人與產(chǎn)品之間的情感交流被強化，打破了實體包裝與虛擬包裝的圍合邊界，逐步向單一感官交互、多模態(tài)交互方向發(fā)展。

商業(yè)模式、購物環(huán)境、消費群體的變化，對網(wǎng)絡經(jīng)濟的發(fā)展提出了更多的新需求。傳統(tǒng)實體店售賣的產(chǎn)品包裝在電子商務中水土不服，虛擬交互包裝打破了傳統(tǒng)包裝的局限，賦予其新的生命力，帶給消費者全新的用戶體驗。消費者不再僅僅關注產(chǎn)品包裝的視覺效果，而是向感官體驗、情感體驗、行為體驗、思考體驗、關聯(lián)體驗等更高精神層面的用戶體驗轉(zhuǎn)移(Bernd Schmitt)[3]，設計師們才意識到產(chǎn)品包裝的視覺語言不再停留于簡單的視覺符號的演變，忽視了用戶精神層面的需求，傳統(tǒng)包裝裝潢的銷售功能被淡化。因此，虛擬包裝設計應根據(jù)用戶的消費心理的規(guī)律，著重強調(diào)多模態(tài)交互包裝的用戶體驗。

2 數(shù)字化虛擬交互包裝的功能與作用

2.1 數(shù)字化虛擬包裝的功能

傳統(tǒng)包裝的功能主要分保護功能與銷售功能兩種，具體表現(xiàn)在保護產(chǎn)品、方便儲運、便于銷售、美化商品與傳達信息等方面。而數(shù)字化虛擬交互包裝則反其道而行，將傳統(tǒng)包裝的保護功能與銷售功能剝離，分成線上包裝和線下包裝兩種形式：一種是線上包裝，重點強調(diào)包裝的銷售功能，注重情感體驗的設計。感官品牌專家馬丁·林德斯特羅姆(Martin Lindstrom)認為，品牌需要成為一種超越視線的感覺體驗，才能在不斷增長和更加多樣化的市場競爭中生存[4]。線上虛擬包裝也不例外，通過看、聽、觸摸等感官體驗進行跨維度信息的人機互動，增強人—產(chǎn)品包裝—平臺之間的情感互動訴求，使消費者完全沉浸在虛擬包裝的用戶體驗中，完成購物行為。另一種是線下包裝即運輸包裝，又稱之為物流包裝，從屬于傳統(tǒng)包裝范疇。其需要保證包裝動力學安全和物理化學性能安全，避免搬運過程中的破損，運輸過程的振動、擠壓和異物混入、污染而出現(xiàn)的腐爛、霉變、蟲害等運輸問題，強調(diào)對商品的保護功能[5]。其次是便捷減量功能。物流包裝的體積大小、形狀、重量要符合人機工程學和物流設備的裝卸尺度，盡量減少過度包裝，嚴格控制包裝材料用料、印刷工藝，精簡商品流通環(huán)節(jié)，推動綠色生態(tài)包裝減量化發(fā)展。

2.2 數(shù)字化虛擬包裝的作用

市場中產(chǎn)品從生產(chǎn)商到消費者手中一般要經(jīng)過多層次、多環(huán)節(jié)銷售。銷售渠道層次越多，產(chǎn)品價格越貴，反之產(chǎn)品越便宜。數(shù)字化虛擬包裝的出現(xiàn)，改變了商品的流通渠道，由多環(huán)節(jié)銷售型向單一環(huán)節(jié)直銷型或直銷型發(fā)展。首先，簡化產(chǎn)品的流通渠道。流通渠道一般要經(jīng)過生產(chǎn)商、代理商、批發(fā)商、零售商到達消費者手中。零售商直接從生產(chǎn)商或代理商處獲得商品，減少了渠道的中間商，降低了產(chǎn)品在流通渠道中的成本。其次，降低生產(chǎn)成本。商品的銷售功能被虛擬交互包裝替換后，綠色生態(tài)包裝的減量化成為虛擬包裝設計的亮點。產(chǎn)品的銷售不再依托于豪華的包裝材料、高端先進的印刷工藝來提升銷售額，它們作為提升產(chǎn)品包裝形象的附屬品，正是生產(chǎn)成本虛高的根源所在。第三，促進商品銷售。讓用戶在虛擬環(huán)境中360度全方位感受產(chǎn)品的性能與特點，增加了用戶對產(chǎn)品包裝的全面認識，降低了消費者換貨、退貨的概率，提升了品牌附加值，有利于提高品牌競爭力。第四，有利于生態(tài)環(huán)境的改變。傳統(tǒng)包裝的弊端，特別是以茶、酒、月餅類為代表的食品包裝，過度地使用包裝材料與油墨印刷工藝，消耗著有限的自然資源，不易分解的包裝固體廢物嚴重污染著環(huán)境。而虛擬包裝是從屬于綠色生態(tài)、減量化包裝的一種表現(xiàn)形式，依托線上下單、線下送達的購買模式完成其銷售功能。線下物流包裝為了達到包裝材料減量化、結(jié)構(gòu)合理化，在運輸包裝的尺寸、形狀等方面進行創(chuàng)成設計優(yōu)化，篩選出最佳抗擠壓、可行性幾何結(jié)構(gòu)模型方案，進行仿真驗證(Computer Aided Engineering)，生成3D實體結(jié)構(gòu)模型，增加物流包裝受力點的抗壓性能，突破了包裝結(jié)構(gòu)模型抗壓的瓶頸，解決了物流包裝填充物過多的弊端（圖2）。創(chuàng)成設計與增材制造的運用，減少常規(guī)物流包裝中的廢棄物填充，減少了包裝固體廢物垃圾的形成，減少了印刷工藝及油墨、潤版液、膠片和廢定影液、塑料覆膜、油性上光等對包裝內(nèi)容物、空氣環(huán)境、土壤等的污染，綠色生態(tài)環(huán)保功能特征優(yōu)勢明顯。

圖2 創(chuàng)成設計流程圖

3 數(shù)字化虛擬包裝交互設計的方法

線上虛擬包裝設計除了傳統(tǒng)的包裝設計程序之外，更多的是要考慮設計元素應用多樣化、動態(tài)化和可視聽化的呈現(xiàn)，把高質(zhì)量的影像視覺符號和音頻符號在電商平臺中展示出來，解決虛擬產(chǎn)品包裝材質(zhì)、360度展演動畫等3D影像的渲染和人機交互呈現(xiàn)等技術問題。

3.1 虛擬視聽交互包裝設計

虛擬視聽交互包裝的視覺符號與聲頻組合編碼主要以虛擬現(xiàn)實Viewpoint技術來完成，通過物理糾正燈光、反射、陰影的設置來進行模擬渲染，使3D產(chǎn)品包裝更加真實。用戶端可以對虛擬包裝通過360度旋轉(zhuǎn)、縮放等行為進行視聽互動體驗。視聽交互呈現(xiàn)分為兩個部分：一個是以MTS儲存虛擬包裝的物理圖形數(shù)據(jù)文件。將采集到的產(chǎn)品包裝三維尺寸數(shù)據(jù)、形狀數(shù)據(jù)、材質(zhì)屬性數(shù)據(jù)等進行分類編碼，并對應數(shù)據(jù)屬性進行紋理貼圖、編碼、內(nèi)容儲存，組建成龐大的數(shù)字化虛擬包裝數(shù)據(jù)庫；另一個是XML語言構(gòu)架的MTX文件，主要是針對虛擬場景參數(shù)和人機交互行為進行描述。針對包裝材質(zhì)、紋理貼圖的場景參數(shù)和互動設計等內(nèi)容，從用戶體驗舒適度調(diào)整、添加、修改產(chǎn)品及其場景的影像動畫數(shù)據(jù)，進行高質(zhì)實時渲染，傳輸?shù)綖g覽器上，再現(xiàn)現(xiàn)實生活中產(chǎn)品的各項功能。

3.2 虛擬觸覺交互包裝設計

虛擬觸覺交互包裝設計依托柔性觸覺傳感器微流體技術和力反饋技術來實現(xiàn)。在人機互動過程中，柔性觸覺傳感器在改善物理感官操控的基礎上，增加用戶的觸覺感知交互過程中的刺激強度和觸覺反饋，感知虛擬包裝表面的壓力以及包裝表面粗糙度等物理屬性，達到“現(xiàn)實觸覺”的真實感覺（圖3）。

圖3 HaptX 觸覺反饋手套

2006年日本Koh Hasoda基于電阻應變計和聚偏二氟乙烯(PVDF)研究了一種仿生傳感器，用感知受力的動態(tài)變化，執(zhí)行廣泛的搜索運動和局部、輪廓等的跟蹤，實現(xiàn)對包裝形狀的模擬數(shù)據(jù)分類。聚偏二氟乙烯(PVDF)、石墨烯(Graphene)作為柔性觸覺傳感器的敏感元件，收集接觸感知動態(tài)數(shù)據(jù)信息并運用到可穿戴設備中，測量力分量和力矩分量，檢測、感受產(chǎn)品包裝的重量和接觸物的力控制等信號數(shù)據(jù)，可以區(qū)分如軟木板、紙、木質(zhì)板等不同材質(zhì)的包裝質(zhì)感，快速、精準地對虛擬環(huán)境的包裝大小、材質(zhì)、肌理、輕重等做出力傳感，還原出虛擬包裝的物理屬性特征，完成用戶對產(chǎn)品包裝的觸覺交互體驗。

3.3 多模態(tài)交互包裝設計

蘇格蘭常識學派的創(chuàng)始人托馬斯·里德在1764年提出，視覺必須學會感知硬度、柔軟性、大小、運動和紋理，這些屬性最初是直接被感知的[6]。人類感知和交互常常是多模態(tài)的結(jié)合體，從自然信息源獲取信息，并對其進行處理（變換）和識別。例如我們的聽覺是用耳朵聲頻信號和頻率提示來辨別聲音的來源，隨后用視覺調(diào)節(jié)系統(tǒng)探尋，把物體反射出的光線聚焦于我們的視網(wǎng)膜上，鎖定該聲源，實現(xiàn)視聽同步[7]。同理，在電子商務的虛擬購物平臺中，用戶通過手勢、聲音、面部感情、視覺聚焦點等五感官的協(xié)同，參與虛擬包裝的體驗互動，多功能傳感器能快速精準地解析用戶意圖，喚起用戶情感，增強用戶體驗的“現(xiàn)實感覺”（圖4）。

圖4 多模態(tài)軟指尖觸覺傳感器圖

用戶與可穿戴設備、虛擬產(chǎn)品包裝之間的交互是充分模擬消費者在實體店選購商品的模式，通過文字、語音、視覺、動作、環(huán)境等多種方式進行人機互動?？纱┐髟O備的多功能傳感器收集用戶的交互體驗與反饋數(shù)據(jù)，經(jīng)ADC模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)，及時快速進行特征提取和特征說明，完成關于包裝特征矢量和用戶交互、體驗特征矢量的說明后進行數(shù)據(jù)融合，這種多模態(tài)交互形式的人機互動還原出虛擬包裝的物理屬性和臨境感。

4 結(jié)語

計算機標準化軟硬件高速發(fā)展，未來以觸覺為主，視覺、聽覺為輔的多感官、多模態(tài)交互體驗的虛擬包裝將成為包裝設計發(fā)展的趨勢，即融合實用性、互動性、趣味性、綠色生態(tài)于一身，極大地豐富了線上包裝的觸覺感知體驗，拓展觸覺感知尺度，豐富感知模式和生存體驗，反饋出更加逼真的虛擬包裝效果，使得未來的包裝設計，特別是虛擬交互包裝設計領域更加人性化和合理化，設計理念得到快速傳播的同時，能使快節(jié)奏的人們放松心情，從心理和生理上獲得更多的愉悅感。交互體驗融入虛擬包裝設計，真實性更強，準確性更高，觸摸到的東西比看到的東西更真實、更直觀，強調(diào)的是“現(xiàn)實”感覺，體現(xiàn)的是虛擬包裝的“真實性”和綠色生態(tài)包裝的減量化理念。虛擬交互包裝拉近了產(chǎn)品包裝與消費者之間的距離，為未來人機交互的智能包裝設計理論與實踐開辟出一個新的研究方向。