本文摘要：在認知心理學(xué)上對于模式識別有自下而上的數(shù)據(jù)驅(qū)動加工和自上而下的概念驅(qū)動加工兩種形式，基于眼動儀的用戶識別實驗和對受試者背景知識與思維的調(diào)查分別相對應(yīng)這兩種研究方法，最終得出的初步結(jié)果，包括汽車造型區(qū)域特征提取和用戶品牌識別模式的部分特性。
在認知心理學(xué)上對于模式識別有自下而上的數(shù)據(jù)驅(qū)動加工和自上而下的概念驅(qū)動加工兩種形式，基于眼動儀的用戶識別實驗和對受試者背景知識與思維的調(diào)查分別相對應(yīng)這兩種研究方法，最終得出的初步結(jié)果，包括汽車造型區(qū)域特征提取和用戶品牌識別模式的部分特性。未來深入研究時，需要改進的是實驗實施規(guī)模，包括受試者數(shù)量和實驗樣本數(shù)量、眼動儀指標數(shù)量、識別模式特征量化和更多生態(tài)效度的分析等，以及根據(jù)興趣區(qū)劃定范圍并再次選取不同樣本進行實驗驗證等。
《汽車技術(shù)》該雜志于1970年創(chuàng)刊，30年來為業(yè)內(nèi)人員提供了大量的研究成果，制造技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗等實用技術(shù)，是廣大讀者依賴和喜愛的信息源。每期48個版11萬字，大16開幅面，內(nèi)容充實而富有特色。以報道汽車整車及其零部件設(shè)計、研究、試驗、材料、工藝、使用和維修等方面的應(yīng)用技術(shù)為主，并兼有理論研究和普及知識。能夠及時地為汽車行業(yè)工程技術(shù)人員、管理干部、技術(shù)工人、駕駛?cè)藛T及大專院校相關(guān)專業(yè)師生提供具有較高學(xué)術(shù)價值和實用價值的汽車技術(shù)。
目的從用戶角度出發(fā)研究汽車造型特征提取和品牌識別模式，幫助汽車造型設(shè)計師理解用戶認知并應(yīng)用到設(shè)計實踐中。方法主要以眼動儀為實驗工具，問卷調(diào)查法、訪談法作為輔助研究方法，進行特征提取實驗和品牌識別模式分析。結(jié)果得出了汽車造型區(qū)域特征提取結(jié)果并進行編碼和用戶品牌識別模式的初步框架。結(jié)論以眼動儀為工具，可以從特征面的角度進行特征提取和認知分析，為以后的實驗改進和研究提供更多的思路和參考。
關(guān)鍵詞：
汽車設(shè)計;造型特征;特征提取;眼動追蹤;認知
設(shè)計是一門“藝術(shù)與技術(shù)”、“科學(xué)與美學(xué)”相結(jié)合的學(xué)科，在汽車設(shè)計領(lǐng)域體現(xiàn)得尤為顯著。首先，理性方面的“科學(xué)”和“技術(shù)”在汽車行業(yè)，體現(xiàn)為汽車制造的技術(shù)水平和工藝解決能力，這也是汽車產(chǎn)品的核心競爭力;感性方面的“藝術(shù)”和“美學(xué)”在汽車行業(yè)，體現(xiàn)為汽車已經(jīng)不僅僅是現(xiàn)代社會的交通運輸工具，還是一個可以靜態(tài)觀照的藝術(shù)品。在“功能決定形式”的影響下，現(xiàn)在的同一級別的汽車在近幾十年大體體量并沒有太大變化，反而“形式對功能具有反作用”，汽車行業(yè)的造型設(shè)計在同樣時期內(nèi)的發(fā)展進度有目共睹，設(shè)計對工程匹配要求越來越高，設(shè)計主導(dǎo)模式越來越顯現(xiàn)。當工程技術(shù)方面愈趨穩(wěn)定，設(shè)計在造型方面的研究越來越細時，對汽車造型特征的研究也就愈趨重要。建筑期刊這里以眼動儀為主要實驗工具，研究了以用戶角度出發(fā)的汽車造型特征提取和識別模式[1—2]，這符合目前設(shè)計回歸用戶層面的趨勢[3]，也有別于以前研究中以設(shè)計者角度出發(fā)的汽車造型特征提取歸納實驗[4]。
1汽車造型特征與用戶品牌識別模式
1.1汽車造型特征
“特征”的詞語含義是一個客體或一組客體特性的抽象結(jié)果。具體是指汽車造型中標志性、區(qū)別性的顯著形態(tài)特點[5]。特征的屬性決定了它在人們對物體認知時所扮演的重要角色，某種程度上特征就是產(chǎn)品造型辨識的基本單位。造型特征從構(gòu)成的角度可以分為點、線、面和體4種類型[6]。單個特征點并不具有形狀信息，只有空間位置信息，設(shè)計時以它們?yōu)橹匾膮⒖键c;特征線往往是造型的邊界或者轉(zhuǎn)折處，攜帶的信息量大并且易于量化，在研究特征時最常用到，代表性的是腰線[7];特征面的研究仍是基于特征線，孤立地研究特征面得到的信息與特征線相似，因此可以采取區(qū)域單位的研究方式，如進氣格柵;汽車車身幾乎全部可以看成有厚度的曲面，車身整體可以看作是雕塑，近年來新出的概念車的設(shè)計越來越像現(xiàn)代建筑，對“體”的整體研究會是未來研究的趨勢。在實驗中權(quán)衡4種幾何特征的特點，將重點放在對區(qū)域特征的研究上。
1.2設(shè)計師與用戶品牌識別模式
品牌是企業(yè)核心競爭力的外在表現(xiàn)之一，隨著汽車行業(yè)市場競爭加劇，品牌競爭將越來越成為整個行業(yè)競爭的主要形式[8]。品牌識別作為品牌的重要內(nèi)容之一，已經(jīng)成為汽車造型設(shè)計時的重要考慮部分。卡塔萊諾從用戶和設(shè)計師對造型信息處理的角度，將汽車美學(xué)分為3個組成部分，即圖形、形面和體量，他認為用戶對汽車造型的認知是按照從左到右的順序認知，而設(shè)計師對汽車造型的設(shè)計過程恰好相反[9]。設(shè)計師與用戶的品牌識別模式存在眾多差異點，兩者的差異類似于藝術(shù)領(lǐng)域藝術(shù)創(chuàng)作者與藝術(shù)接受者之間的關(guān)系，研究設(shè)計師創(chuàng)作出來的汽車造型所蘊含的“召喚結(jié)構(gòu)”與用戶對最終產(chǎn)品的“接受”方式，即識別模式具有重要意義[10—11]。
2汽車造型特征提取及用戶識別實驗
針對以上分析，此次研究將實驗主要分為兩部分進行，前期汽車造型特征提取實驗和后期品牌識別測試。造型特征提取實驗?zāi)軓挠脩艚嵌戎匦聞澐制嚻放谱R別的特征元素，并根據(jù)眼動軌跡、注視點、注意轉(zhuǎn)換頻次等，分析用戶在觀察汽車時的眼動信息，還能為第二部分的識別測試和訪談實驗提供特征參考;識別測試及訪談實驗主要以言語分析法，研究用戶在識別時的思考方式并驗證所提取特征的有效性。
2.1受試者基本信息及背景知識調(diào)查
采用問卷調(diào)查法，選取受試者為設(shè)計類和非設(shè)計類研究生，有效樣本為20個;年齡處于20～30歲，平均年齡M=24.35，標準差Std.=1.496;設(shè)計類專業(yè)和非設(shè)計類專業(yè)人數(shù)相等，性別比例均為1︰1;均為右利手。此次問卷調(diào)查還設(shè)有調(diào)查關(guān)于汽車喜好的基本信息問題，能對受試者對汽車的了解程度做大概分級。
2.2汽車造型特征提取眼動儀觀察實驗
2.2.1測試設(shè)備
觀察實驗采用的主要設(shè)備為：SMIUnitRed5眼動儀一臺，采樣頻率為120Hz，包括iViewPC測試計算機(ThinkpadT500筆記本電腦，屏幕大小為15.6英寸，屏幕分辨率1680×1050，操作系統(tǒng)WindowsXP)、StimulusPC圖像顯示計算機(戴爾外接顯示器，屏幕大小22英寸，屏幕分辨率為1680×1050)和下方安裝的兩組紅外光源及攝像頭。
2.2.2測試材料
實驗測試材料選擇汽車市場相對常見的有代表性的分級B級上下即中型車的類型，選取了5款車型，分別為奧迪A4、寶馬3系、奔馳C級、別克君越和大眾帕薩特。5款汽車各展示同樣角度的5張高清晰圖片，共25張，展示的角度為正前方、前方45°、側(cè)面、后方45°和正后方。所有圖片均選取環(huán)境相對單純的實車圖片;不同汽車在相同方位圖片中所在大體位置相同、大小相似;所有汽車圖片都已處理過有標志的位置。受試者參加眼動實驗所用圖片(部分)見圖1。
2.2.3測試程序
準備階段時，受試者在眼動儀前做好準備，實驗者朗讀實驗注意事項以及指導(dǎo)語，要求受試者盡可能全面地觀察和識記每一張圖，并告知后續(xù)有測試實驗。20位受試者按照測試問卷編號參加眼動實驗，軟件記錄后對應(yīng)保存用于后續(xù)分析。實驗測試步驟為：校正—顯示品牌名稱5000ms—顯示中心聚焦點2000ms—隨機顯示圖片—重復(fù)上述步驟直至5款車型觀察完畢。
2.3受試者觀察后識別實驗測試及訪談
受試者參加完眼動實驗以后，接著參加問卷測試。受試者根據(jù)每張圖片選擇所列汽車品牌5個選項之一，結(jié)束后進入訪談階段。訪談時主要以第二次測試問卷的25個問題為主線進行訪談，問題包括對汽車的看法、辨認這些汽車品牌時主要根據(jù)哪些地方、對于5款汽車的看法、對最喜歡與最不喜歡的汽車的看法等。訪談時采用錄音和記錄關(guān)鍵詞的形式，并在訪談結(jié)束后進行整理。
3實驗結(jié)果及分析
3.1汽車造型特征提取結(jié)果
在進行提取特征數(shù)據(jù)準備時，首先對樣本數(shù)據(jù)進行了篩選，剔除了6個樣本，原因是在實驗過程中這些受試者追蹤比率低于90%，或者x/y軸偏移在某個方向角度誤差在1.5%以上。然后提取剩余14個樣本的方格興趣區(qū)、熱區(qū)圖和視點路徑，主要依據(jù)是方格興趣區(qū)、熱區(qū)圖和視點路徑圖作為輔助。眼動實驗注視信息(部分)見圖2，某個樣本的眼動視點路徑見圖3。根據(jù)興趣區(qū)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和汽車行業(yè)常用的車身術(shù)語以及根據(jù)3個正視圖與裝飾件分類，對部件進行分組和編碼得出汽車造型區(qū)域特征提取結(jié)果，見表1。
3.2用戶品牌識別模式分析
3.2.1各個展示方向的眼動跟蹤指標分析
1)第二注視點分析。當標志位置作為絕大多數(shù)受試者的首視點時，車身除了標志以外的首視點即第二注視點就十分重要，視點路徑這一眼動特性可以看出受試者的眼動軌跡，進而得出第二注視點在樣本中的分布。在正前視圖中，絕大多數(shù)受試者注視點向兩側(cè)移動，移動到附近的格柵或者車燈處，少數(shù)注視點移動到引擎蓋上或者下方出牌位置;前45°視角與正前試圖情況幾乎相同，這也側(cè)面說明了當視角中提供側(cè)面和前面兩組信息時，用戶判斷仍然主要依據(jù)前臉;側(cè)面沒有顯眼標志的位置，此時的首視點絕大多數(shù)落在前或后輪包上沿處;后45°視角首視點多數(shù)落在車身側(cè)面或車燈處，并且此時提供了側(cè)面和車尾兩組信息，兩組的注視信息差距不再像前45°視角那樣區(qū)分明顯，而是分布更加平均，說明后尾目光吸引度與側(cè)面接近且都不如前臉;后尾的第二注視點分布更加集中，絕大多數(shù)集中在后車燈區(qū)域。
2)區(qū)域(AOI)分析。興趣區(qū)域是受試者在樣本中停留時間累積較長且回視數(shù)較多的區(qū)域，代表著影響汽車判斷的最重要部分，劃分和確定興趣區(qū)域主要依據(jù)熱區(qū)圖和方格興趣區(qū)兩類數(shù)據(jù)，在5個展示方向中分別位列前3位的區(qū)域是：正前視圖的格柵、前車窗、前引擎蓋;前45°視圖的格柵、車前大燈、車腰區(qū)域;正側(cè)視圖的輪轂、車腰區(qū)域、側(cè)車窗;后45°視圖的后車燈、后車輪包、車腰區(qū)域;正后視圖的后車燈、行李箱開口、后車窗。
3)軌跡及視覺停留分析。眼動軌跡能反映認知加工過程，展現(xiàn)受試者所表現(xiàn)的認知負荷與興趣特征，在實驗設(shè)定的每幅圖8000ms的時間內(nèi)，絕大多數(shù)受試者能夠遍歷整個視圖并在“有吸引力”的位置停留;前后視圖中，受試者眼動軌跡多集中在左邊或右邊半邊，因為人頭腦中有“汽車是對稱的物體”這一基本認知，且多數(shù)人集中在左半邊;對于熟悉的位置，受試者在很快作出判斷以后目光停留時間并不長，這說明在此區(qū)域認知負荷較小，并且也說明停留時間短并不一定與識記性差有必然聯(lián)系，代表性的是寶馬的雙腎性進氣格柵;在問卷中較熟悉汽車的受試者視點更加穩(wěn)定，眼跳距離更長，反映在實驗中就是視覺加工的廣度更大，視點掃掠路徑具有延續(xù)性，回視率低，并且能對裝飾性小部件選擇性忽略，對汽車不熟悉的受試者表現(xiàn)則相反，視點跳躍也大但不規(guī)則，視點掃掠路徑經(jīng)常斷開，回視率高，受鍍鉻等裝飾性部件影響大，在這些地方視點停留時間較長。
3.2.2問卷和訪談的結(jié)果與分析
在問卷測試和訪談中發(fā)現(xiàn)，對汽車較熟悉者不需根據(jù)眼動實驗記憶就能作出判斷，在不熟悉的后視和側(cè)視也能根據(jù)品牌特征推理，不熟悉的受試者需要“記憶”眼動實驗的內(nèi)容，在測試后半段許多這類受試者表示記憶模糊;在問到判斷依據(jù)時，對汽車熟悉的受試者能提供多種判斷依據(jù)，而其他受試者多根據(jù)最主要特征或者特有的裝飾件判斷;在形容判斷依據(jù)時，非專業(yè)者用詞更加口語化和擬物化，對大的側(cè)面特征關(guān)注不多。
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