基于感性工學(xué)和抽象形態(tài)的電動SUV前臉造型設(shè)計

鄧昭　聶益杰

關(guān)鍵詞：感性工學(xué) 抽象形態(tài) 電動SUV 造型設(shè)計 模糊評價法

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2023）18-0132-04

引言

隨著中國汽車市場的蓬勃發(fā)展，青年群體逐漸成為汽車消費主力軍，并在市場中所占據(jù)的份額逐漸增加。Z 世代的青年群體喜歡什么樣的產(chǎn)品是當(dāng)下汽車企業(yè)思考的一個問題。同時存在另外一個問題，產(chǎn)品愈發(fā)趨于同質(zhì)性，青年人群對于缺乏個性化的產(chǎn)品認(rèn)同感低。未來隨著技術(shù)的發(fā)展以及感性消費時代的來臨，智能化、多元化、個性化將是純電動汽車發(fā)展的趨勢，而這些變化趨勢將直觀地在汽車造型設(shè)計上體現(xiàn)[1]。電動汽車的結(jié)構(gòu)還處于一個不斷發(fā)掘的階段，其中技術(shù)的變革為未來電動汽車的設(shè)計提供了很大的發(fā)揮空間，一個創(chuàng)新且高效的汽車造型方法對提升電動汽車設(shè)計實力和推動行業(yè)發(fā)展具有重大意義。本文的研究目的是通過將感性工學(xué)和抽象形態(tài)造型方法相結(jié)合的方式應(yīng)用于汽車造型研發(fā)過程中，設(shè)計出一款滿足年輕人感性需求的電動SUV。

一、感性工學(xué)與抽象形態(tài)造型設(shè)計

（一）感性工學(xué)及其應(yīng)用

感性工學(xué)是一門將人的感性與工程的理性相結(jié)合的新型工學(xué)領(lǐng)域，其主要是通過現(xiàn)代技術(shù)采集人的感知數(shù)據(jù)，從而將人的感知量化，進(jìn)而將人的主觀感受轉(zhuǎn)化為感知價值，最終引導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計。1986 年，“感性工學(xué)”被日本馬自達(dá)汽車集團(tuán)前會長山本健一提出并應(yīng)用于汽車設(shè)計中，建議汽車設(shè)計基于用戶的感性需求出發(fā)，對汽車的外飾造型與內(nèi)飾造型進(jìn)行設(shè)計，并且隨后成立了感性工學(xué)汽車研究所，將感性工學(xué)應(yīng)用在汽車設(shè)計研發(fā)中[2]?，F(xiàn)今人們的內(nèi)心不再渴望那些復(fù)雜和浮夸的造型，其“魂動”設(shè)計理念抓住了用戶對汽車造型的感性需求，例如馬自達(dá)品牌在2015 年發(fā)布的RX-Vision Concept 使馬自達(dá)品牌的設(shè)計走在了時代的前沿，如圖1 所示。作為一種以用戶為導(dǎo)向的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)技術(shù)，讓設(shè)計有了依據(jù)，改變了以主觀思維為主的傳統(tǒng)設(shè)計方法，其“以人為本”的設(shè)計理念深入人心。

感性工學(xué)的核心就是用理性的方法將人的感知量化，從而建立產(chǎn)品和人的邏輯關(guān)系，進(jìn)而使感性需求準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化為設(shè)計要素，作為設(shè)計的依據(jù)。確定研究對象后，面臨如何獲取和量化消費者的感性認(rèn)知的問題。感性工學(xué)方法流程首先是大量收集研究樣本和感性意象關(guān)鍵詞，從中提取最具代表性的造型特征和意象關(guān)鍵詞，然后將代表樣本通過定性和定量的分析方法進(jìn)行造型分析與解構(gòu)，最后采用幾何多元線性回歸分析等數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法去建立汽車造型特征與用戶感性意象之間的數(shù)學(xué)模型。從而得到兩者的關(guān)系，并最終應(yīng)用在汽車造型研發(fā)中。

（二）抽象形態(tài)造型方法

汽車造型設(shè)計中的抽象形態(tài)不是藝術(shù)學(xué)領(lǐng)域中廣義的抽象形態(tài)，它指的不是平面形態(tài)而是立體的抽象形態(tài)，需要在三維空間中進(jìn)行探討，并且在整個設(shè)計過程中，該抽象形態(tài)會從最初的概念形態(tài)發(fā)展到一系列各個階段不同的狀態(tài)。此外，在整個汽車造型設(shè)計過程中，既需要區(qū)別于藝術(shù)中的單純美學(xué)形態(tài)，還需要區(qū)別于工科中的純理性形態(tài)。汽車造型中抽象形態(tài)的定義：通過有條件地選取汽車具象形態(tài)中的某些特征元素或基于風(fēng)格的描述，提煉本質(zhì)屬性或關(guān)鍵特質(zhì)（相對獨立的各個方面、屬性、關(guān)系）從而得到純粹形態(tài)，抽象形態(tài)推演的過程模型包括如下步驟：原始意象－抽象基形－亞形態(tài)－抽象形態(tài)－近車形態(tài)－概念車型－量產(chǎn)車型[3]。抽象形態(tài)的設(shè)計方法需要提煉抽象形態(tài)的本質(zhì)屬性或關(guān)鍵特質(zhì)非常準(zhǔn)確才能應(yīng)用于后續(xù)的概念車和量產(chǎn)車的設(shè)計中。這樣的造型設(shè)計方法關(guān)鍵在于將抽象的關(guān)鍵詞如何用視覺形態(tài)高還原地表達(dá)出來，本質(zhì)也就是如何將關(guān)鍵詞帶給人的感覺在設(shè)計草圖中表達(dá)出來。這就強(qiáng)調(diào)在設(shè)計過程中必須從整體出發(fā)，從宏觀角度去構(gòu)建各個造型元素之間的邏輯關(guān)系，進(jìn)而使整車造型更加統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

在汽車造型設(shè)計中運用抽象形態(tài)的意義在于：1. 深刻性，通過抽象過程能夠更好地保證意象關(guān)鍵詞、內(nèi)涵思想在造型中傳達(dá)出來，更易于把控造型設(shè)計的走向。2. 耐看性，當(dāng)造型能夠表達(dá)一種精神內(nèi)涵時，便能經(jīng)受住時間的考驗成為經(jīng)典。3. 高級感，通過反復(fù)推敲原始抽象形態(tài)，能夠?qū)⒆罱K設(shè)計做得更具設(shè)計感和高級感。4. 普適性，當(dāng)大眾看到車輛時能夠通過其造型感受到原始意象，引起強(qiáng)烈的共鳴。

二、設(shè)計前的分析準(zhǔn)備

（一）消費群體定位與分析

青年群體有著區(qū)別于其他人群的特點：有一定的經(jīng)濟(jì)能力，并且擁有更加強(qiáng)烈的消費需求，因此本文將主要調(diào)研對象確定為25～35歲的青年。而基于馬斯洛的需求層次理論，消費者對電動汽車的感知又可提煉為3 個主要需求：生理、心理以及精神需要。生理需要，即實現(xiàn)人們最基礎(chǔ)的、原始的、人類本能的需求；而心理需求則是當(dāng)人類的生理需求滿足一定水平時所追求的心理需要；而精神需求則是指進(jìn)一步的心理需要：對自我的肯定與人生價值的實現(xiàn)[4]。采用感性工學(xué)與抽象形態(tài)造型方法來指導(dǎo)電動汽車的設(shè)計，最重要的是把年輕人的生理、心理和精神的需求相結(jié)合地去分析這類人群的感性需求。在生理層面，同齡的女性會更加對汽車的外觀、材質(zhì)、色彩注重；而男性則是更關(guān)注車輛的動力和操控等性能。同時在心理層面，青年人群相較于70 后80 后，接受新鮮事物的能力有所提高，他們有著較高的審美水平，對個性化的事物有著濃厚興趣。在車輛研發(fā)階段應(yīng)多嘗試個性化的設(shè)計，以滿足青年消費群體的需求。在精神層面的需求，研發(fā)過程中應(yīng)該注重賦予產(chǎn)品一定的內(nèi)在精神和價值，例如“路虎”品牌車型就會讓人聯(lián)想到探索永不止步的精神內(nèi)核。汽車在設(shè)計階段可以通過抽象形態(tài)造型方法來提煉出具有某種特質(zhì)的元素應(yīng)用于造型設(shè)計中，這樣的方式可以通過設(shè)計來表達(dá)特殊的意義或概念，通過設(shè)計來激發(fā)消費人群的認(rèn)同感[5]。例如現(xiàn)代汽車的45 概念車，簡潔的車身搭配幾何切割的風(fēng)格使得整體非常純粹且未來，樹立了幾何風(fēng)格的標(biāo)桿，并且奠定了現(xiàn)代品牌在未來一段時間內(nèi)的設(shè)計語言，如圖2 所示。

（二）電動汽車與傳統(tǒng)汽車的前臉造型區(qū)別

電動車與傳統(tǒng)燃油車主要在于動力及傳動系統(tǒng)的區(qū)別。電動車采用電機(jī)驅(qū)動，并且傳動系統(tǒng)也不再是機(jī)械傳動而是增加了電池組和電子控制設(shè)備。因為這些結(jié)構(gòu)的變化，電動車的造型也會有一定改變。首先前格柵就失去了存在的意義，因為電動車沒有進(jìn)氣的這個需求，前臉逐漸由一塊簡潔的型面取代。一些車企經(jīng)歷了幾十上百年的發(fā)展，沉淀出了自己品牌的獨有造型元素，其往往更加注重品牌文化的傳承和發(fā)展，特別是前格柵造型會通過一些設(shè)計處理將具有家族基因的格柵造型輪廓線勾勒出來。同時為了避免整塊曲面使前臉造型在視覺上給人厚重的沉悶感，通常下保險杠采取夸張上揚的設(shè)計，呈現(xiàn)一個梯形并以此來削弱這種厚重感。在大燈部分，通常采用橫向貫穿的細(xì)條狀、參數(shù)像素化和激光大燈等的設(shè)計，將簡潔的科技美學(xué)在燈組上展現(xiàn)出來。此外，因為電池組的重量問題需要，電動汽車的輕量化要比燃油車做得更好，因此，電動車在車身結(jié)構(gòu)上會采用新型輕量化材料，并且會使整車在視覺上更加輕盈靈活。

三、設(shè)計基本步驟

（一）收集感性詞匯

目前隨著科技的進(jìn)步，汽車逐漸滿足了人們最基本的出行需求，不再只是單純的出行工具。同時，人們對汽車的情感需求越來越大，在汽車設(shè)計研發(fā)階段應(yīng)該準(zhǔn)確調(diào)研用戶的偏好進(jìn)而滿足用戶的情感需求。評估一個產(chǎn)品時，用戶通常都會用感性意象模型去匹配和評估，此時會使用某些感性意象詞匯，例如“動感的”“科技的”等。主要采取以下4 個步驟：

1.首先通過大數(shù)據(jù)收集人們對于電動SUV的評價詞匯，共183個。

2. 將收集到的詞匯進(jìn)行整合，逐層篩選掉意象涵蓋范圍廣，語義復(fù)雜度高的詞匯。例如：可以將時尚、時髦、前衛(wèi)等詞語合并為前衛(wèi)，這樣可以避免語義相近而造成判斷模糊的情況，進(jìn)而可以更清晰地分析各種類型的感性詞匯。

3. 邀請3 位專業(yè)設(shè)計師和4 位學(xué)生設(shè)計師基于消費者的三大需求共同探討并確定形容詞匯，從183 個感性詞匯中選取6 對詞義相反的形容詞匯。

4. 采取問卷調(diào)查的方式，邀請25～35 歲的男女各25 位進(jìn)行投票，從上述6 組感性詞匯選出他們最關(guān)注的3 組，即“前衛(wèi)—平庸”“豪華—簡陋”“科技—復(fù)古”。

（二）收集樣本圖片

1. 通過大數(shù)據(jù)收集足夠多的樣本圖片，包括已上市的車型以及近兩年的概念車。將樣本圖片集中分析和篩選后組成樣本庫，如圖3所示。

2. 通過多次對比上述電動SUV 前臉的造型特征，最終挑選出4個最有代表性的樣本，如圖4 所示。

3. 研究表明，汽車前臉是造型特征最為復(fù)雜的視角，所包含的汽車造型意象信息最為豐富，對研究造型特征與感性意象匹配問題具有重要意義[6]。例如寶馬的“雙腎”格柵，阿爾法羅密歐的“倒三角”格柵以及沃爾沃的“雷神之錘”大燈都是極具辨識度的設(shè)計，這種獨特的造型特征能夠拉開與其他品牌的差異，讓人印象深刻。因此，本文以電動SUV 的前臉造型作為研究對象，對車型前臉的造型特征展開研究。為了保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，通過對樣本車型進(jìn)行去色處理的方式來減少顏色對實驗的影響，并提取出核心設(shè)計要素，如表1所示。

（三）造型特征權(quán)重計算

采取AHP 層次分析法計算出各造型特征在電動SUV 前臉造型中的重要度。將各個特征相互對比，創(chuàng)建造型評價矩陣，例如電動SUV 前臉A 與造型特征S 中的各個特征元素S1，S2，...，Sn 之間相互比較，得到評價矩陣：

利用九級標(biāo)度法將各個造型特征重要程度量化。為了保證各造型特征權(quán)重結(jié)果計算的精確性，邀請交通工具設(shè)計專業(yè)教師5 名、工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生6 名、汽車設(shè)計師4 名組成15 人評價小組，通過成員的討論和分析，得出各造型特征的評價矩陣，最后采取AHP 層次分析法計算得出各個特征的權(quán)重值，如表2 所示。

（四）建立語義意象空間

1. 采取語義差分法進(jìn)行感性意象評價調(diào)查。將選取的4 個代表性的電動SUV 樣本結(jié)合感性意象詞匯建立7 級語義量表（-3～3）。兩端分別是相對意義的意象詞匯（如前衛(wèi)的—平庸的），數(shù)值越接近一端越符合這一端的意象詞。參與調(diào)研者依據(jù)主觀感受作出評價，0，1，2，3 代表感性意象的不同程度。選擇0 則是此樣本既不接近左端的意象詞，也不接近右端的意象詞；選擇-3，-2，-1 則表示此樣本的造型特征符合左端的意象詞；同理選擇1，2，3 則代表樣本符合右端的意象詞。

2. 調(diào)研完成，共回收85 份問卷調(diào)查表。利用程序?qū)⒄{(diào)研對象的感性程度結(jié)果取平均值，以人群關(guān)注度最高的大燈和格柵調(diào)查結(jié)果為例，如表3，4 所示。

3. 通過分析表3，4 可知，對于“前衛(wèi)”的感性印象，BS4 的大燈采用“參數(shù)化像素”貫穿大燈極具未來感得分最高，AS3 將格柵封閉但保留了傳統(tǒng)格柵的形式因此得分最低；對于“科技”這一感性印象，BS4 的大燈得分最高，CS3 格柵處的結(jié)構(gòu)巧妙十分富有科幻感因而得分最高；對于“豪華”這一感性印象，BS4 的像素大燈得分最高，DS3 的封閉式格柵得分最高。對樣本造型因素的圖形、比例進(jìn)行變量分析，可以從中發(fā)現(xiàn)一定規(guī)律和聯(lián)系。例如，大燈的圖形越是簡潔整體規(guī)則越是給人“前衛(wèi)”“科技”的感覺，格柵采用無格柵的形式更能給人“前衛(wèi)”的感覺。電動SUV 前臉的造型包括大燈、格柵、霧燈和下格柵要協(xié)調(diào)，不需要復(fù)雜夸張的造型去修飾整個前臉。電動SUV 的格柵在繼承品牌基因的同時，采用封閉式或無格柵式會使車輛更具有“豪華”和“科技”感。

（五）抽象形態(tài)造型設(shè)計

應(yīng)用抽象形態(tài)造型方法的設(shè)計流程中，應(yīng)將抽象形態(tài)的提取和推演置于整個造型設(shè)計流程的核心位置，通過核心抽象形態(tài)來表達(dá)設(shè)計概念，最終應(yīng)用于車身造型中。其核心設(shè)計流程如下：首先，確定原始意象。根據(jù)分析結(jié)果，可得出青年消費人群的感性需求關(guān)鍵詞為前衛(wèi)、動感、科技。通過大數(shù)據(jù)收集符合關(guān)鍵詞的意象圖15 張，經(jīng)過專業(yè)人員的探討，挑選出2 張意象圖作為最終設(shè)計方向，以此確定原始意象。

其次，核心抽象形態(tài)的推演。將原始意象圖中的次要信息弱化，保留核心造型特征，通過造型的概括提取后進(jìn)行一系列變形拉伸等處理，優(yōu)化形態(tài)節(jié)奏感，并將其應(yīng)用在實際車身造型設(shè)計中，如圖5所示為兩種形態(tài)推演的示例。

最后，根據(jù)以上分析，應(yīng)用抽象形態(tài)造型方法能夠使整個設(shè)計推演過程具有邏輯性，實現(xiàn)了從設(shè)計意象到汽車造型的理性推演，并保留了核心意象的藝術(shù)性。這種方法不但可以幫助設(shè)計師完善汽車造型的設(shè)計流程，同時可以激發(fā)設(shè)計師的創(chuàng)造力。

（六）設(shè)計實踐

根據(jù)以上感性工學(xué)的分析以及抽象形態(tài)造型方法，對電動SUV前臉造型進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。將核心抽象形態(tài)應(yīng)用于造型設(shè)計中并經(jīng)過反復(fù)的推敲，最終得到兩款設(shè)計方案。

如圖6，方案a 的意象圖對應(yīng)圖5 中的方案一，通過提取出意象圖中的核心抽象形態(tài)（未來科幻感“T”形），將其應(yīng)用于大燈造型設(shè)計中，使整個前臉造型具有科幻感和辨識度。無格柵的設(shè)計遵循了“少即是多”的設(shè)計思路，使前臉造型簡潔而不失整體感。確定核心造型后，汽車造型的其他部分（如下格柵、機(jī)蓋和霧燈等）為整體造型起到輔助的作用。

如圖7，方案b 的意象圖對應(yīng)圖5 中的方案二，從中提取出造型的“回”型結(jié)構(gòu)，并且同樣取消了格柵部件，使得整個前臉充滿未來感。

從提取意象圖的核心屬性到應(yīng)用于前臉的造型設(shè)計，兩個方案均可表達(dá)出核心意象并且符合大眾審美，卻又各具特色。

（七）設(shè)計評價

設(shè)計評價采用模糊綜合評價法，通過科學(xué)的量化評價方法可以防止評價誤差導(dǎo)致的大眾接受度低。對方案a 和方案b 進(jìn)行可行性分析，將前臉造型的感性語義轉(zhuǎn)化為數(shù)值，進(jìn)而對前臉造型設(shè)計進(jìn)行評價。評價過程如下：

1. 確定評價對象的因素集，用W ＝｛W2，W2，W3｝表示，因素分別為“前衛(wèi)、科技、豪華”。

2. 確定評價等級為：Y ＝｛Y1，Y2，Y3，Y4，Y5｝＝｛優(yōu)秀，良好，一般，較差，很差｝＝｛100，75，50，25，0｝．

3. 根據(jù)6 名專業(yè)設(shè)計師對這3 個指標(biāo)的權(quán)重評價結(jié)果進(jìn)行分析，得到各指標(biāo)的權(quán)重分配結(jié)果為：“前衛(wèi)”0.4、“豪華”0.3、“科技”0.3，從而得到權(quán)重矩陣：

4. 邀請10 位設(shè)計專業(yè)老師和20 位設(shè)計專業(yè)學(xué)生對上述兩個方案進(jìn)行評估，將權(quán)重矩陣與評價者對該方案的評估值矩陣R₁、R₂ 相乘，得出方案a，b 的決策矩陣。C₁，C₂ 分別為方案a，b 的決策矩陣，計算結(jié)果如下：

5. 計算語義設(shè)計綜合評價分值，得出方案百分制評價結(jié)果：

S₁=C_1·Y^T=80.4

S₂=C_2·Y^T=75.2

由上述評價結(jié)果可知，方案a 的評價分值更高，更符合電動SUV 的“前衛(wèi)”“科技”“簡潔”造型需求。

結(jié)語

本文通過感性工學(xué)將消費者的感性需求語義量化，并結(jié)合抽象形態(tài)造型方法對電動SUV 的前臉造型進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計研究，建立感性意象與設(shè)計要素之間深層次的關(guān)聯(lián)。例如，從高科技頭盔中提取出“T”字形的前衛(wèi)造型元素并應(yīng)用于電動SUV 的前臉造型中，讓人感受到強(qiáng)烈的科技感。這樣的關(guān)聯(lián)可以幫助設(shè)計師更清晰地完成設(shè)計方案。最后采用模糊評價法對兩個方案進(jìn)行評估并選出最優(yōu)方案，為電動SUV 的前臉造型設(shè)計提供參考方法。將感性工學(xué)和抽象形態(tài)造型方法融入汽車設(shè)計階段中，可以更好地把控設(shè)計方向并且創(chuàng)造出高質(zhì)量的設(shè)計方案，降低市場風(fēng)險，提高品牌的辨識度，增加消費人群的認(rèn)可度。本次實驗評估還是存在一個問題：調(diào)查人員的評分具有主觀性并且會影響實驗結(jié)果。不足之處將在后續(xù)研究中加以改進(jìn)。