本文摘要：在認(rèn)知心理學(xué)上對(duì)于模式識(shí)別有自下而上的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)加工和自上而下的概念驅(qū)動(dòng)加工兩種形式，基于眼動(dòng)儀的用戶識(shí)別實(shí)驗(yàn)和對(duì)受試者背景知識(shí)與思維的調(diào)查分別相對(duì)應(yīng)這兩種研究方法，最終得出的初步結(jié)果，包括汽車(chē)造型區(qū)域特征提取和用戶品牌識(shí)別模式的部分特性。
在認(rèn)知心理學(xué)上對(duì)于模式識(shí)別有自下而上的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)加工和自上而下的概念驅(qū)動(dòng)加工兩種形式，基于眼動(dòng)儀的用戶識(shí)別實(shí)驗(yàn)和對(duì)受試者背景知識(shí)與思維的調(diào)查分別相對(duì)應(yīng)這兩種研究方法，最終得出的初步結(jié)果，包括汽車(chē)造型區(qū)域特征提取和用戶品牌識(shí)別模式的部分特性。未來(lái)深入研究時(shí)，需要改進(jìn)的是實(shí)驗(yàn)實(shí)施規(guī)模，包括受試者數(shù)量和實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)量、眼動(dòng)儀指標(biāo)數(shù)量、識(shí)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等。
《汽車(chē)技術(shù)》該雜志于1970年創(chuàng)刊，30年來(lái)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(yàn)等實(shí)用技術(shù)，是廣大讀者依賴和喜愛(ài)的信息源。每期48個(gè)版11萬(wàn)字，大16開(kāi)幅面，內(nèi)容充實(shí)而富有特色。以報(bào)道汽車(chē)整車(chē)及其零部件設(shè)計(jì)、研究、試驗(yàn)、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(shí)。能夠及時(shí)地為汽車(chē)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(jià)值和實(shí)用價(jià)值的汽車(chē)技術(shù)。
目的從用戶角度出發(fā)研究汽車(chē)造型特征提取和品牌識(shí)別模式，幫助汽車(chē)造型設(shè)計(jì)師理解用戶認(rèn)知并應(yīng)用到設(shè)計(jì)實(shí)踐中。方法主要以眼動(dòng)儀為實(shí)驗(yàn)工具，問(wèn)卷調(diào)查法、訪談法作為輔助研究方法，進(jìn)行特征提取實(shí)驗(yàn)和品牌識(shí)別模式分析。結(jié)果得出了汽車(chē)造型區(qū)域特征提取結(jié)果并進(jìn)行編碼和用戶品牌識(shí)別模式的初步框架。結(jié)論以眼動(dòng)儀為工具，可以從特征面的角度進(jìn)行特征提取和認(rèn)知分析，為以后的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和研究提供更多的思路和參考。
關(guān)鍵詞：
汽車(chē)設(shè)計(jì);造型特征;特征提取;眼動(dòng)追蹤;認(rèn)知
設(shè)計(jì)是一門(mén)“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(chē)設(shè)計(jì)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(chē)行業(yè)，體現(xiàn)為汽車(chē)制造的技術(shù)水平和工藝解決能力，這也是汽車(chē)產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力;感性方面的“藝術(shù)”和“美學(xué)”在汽車(chē)行業(yè)，體現(xiàn)為汽車(chē)已經(jīng)不僅僅是現(xiàn)代社會(huì)的交通運(yùn)輸工具，還是一個(gè)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(jí)別的汽車(chē)在近幾十年大體體量并沒(méi)有太大變化，反而“形式對(duì)功能具有反作用”，汽車(chē)行業(yè)的造型設(shè)計(jì)在同樣時(shí)期內(nèi)的發(fā)展進(jìn)度有目共睹，設(shè)計(jì)對(duì)工程匹配要求越來(lái)越高，設(shè)計(jì)主導(dǎo)模式越來(lái)越顯現(xiàn)。當(dāng)工程技術(shù)方面愈趨穩(wěn)定，設(shè)計(jì)在造型方面的研究越來(lái)越細(xì)時(shí)，對(duì)汽車(chē)造型特征的研究也就愈趨重要。建筑期刊這里以眼動(dòng)儀為主要實(shí)驗(yàn)工具，研究了以用戶角度出發(fā)的汽車(chē)造型特征提取和識(shí)別模式[1—2]，這符合目前設(shè)計(jì)回歸用戶層面的趨勢(shì)[3]，也有別于以前研究中以設(shè)計(jì)者角度出發(fā)的汽車(chē)造型特征提取歸納實(shí)驗(yàn)[4]。
1汽車(chē)造型特征與用戶品牌識(shí)別模式
1.1汽車(chē)造型特征
“特征”的詞語(yǔ)含義是一個(gè)客體或一組客體特性的抽象結(jié)果。具體是指汽車(chē)造型中標(biāo)志性、區(qū)別性的顯著形態(tài)特點(diǎn)[5]。特征的屬性決定了它在人們對(duì)物體認(rèn)知時(shí)所扮演的重要角色，某種程度上特征就是產(chǎn)品造型辨識(shí)的基本單位。造型特征從構(gòu)成的角度可以分為點(diǎn)、線、面和體4種類型[6]。單個(gè)特征點(diǎn)并不具有形狀信息，只有空間位置信息，設(shè)計(jì)時(shí)以它們?yōu)橹匾膮⒖键c(diǎn);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(shí)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(jìn)氣格柵;汽車(chē)車(chē)身幾乎全部可以看成有厚度的曲面，車(chē)身整體可以看作是雕塑，近年來(lái)新出的概念車(chē)的設(shè)計(jì)越來(lái)越像現(xiàn)代建筑，對(duì)“體”的整體研究會(huì)是未來(lái)研究的趨勢(shì)。在實(shí)驗(yàn)中權(quán)衡4種幾何特征的特點(diǎn)，將重點(diǎn)放在對(duì)區(qū)域特征的研究上。
1.2設(shè)計(jì)師與用戶品牌識(shí)別模式
品牌是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的外在表現(xiàn)之一，隨著汽車(chē)行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，品牌競(jìng)爭(zhēng)將越來(lái)越成為整個(gè)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主要形式[8]。品牌識(shí)別作為品牌的重要內(nèi)容之一，已經(jīng)成為汽車(chē)造型設(shè)計(jì)時(shí)的重要考慮部分�？ㄋR諾從用戶和設(shè)計(jì)師對(duì)造型信息處理的角度，將汽車(chē)美學(xué)分為3個(gè)組成部分，即圖形、形面和體量，他認(rèn)為用戶對(duì)汽車(chē)造型的認(rèn)知是按照從左到右的順序認(rèn)知，而設(shè)計(jì)師對(duì)汽車(chē)造型的設(shè)計(jì)過(guò)程恰好相反[9]。設(shè)計(jì)師與用戶的品牌識(shí)別模式存在眾多差異點(diǎn)，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(jì)師創(chuàng)作出來(lái)的汽車(chē)造型所蘊(yùn)含的“召喚結(jié)構(gòu)”與用戶對(duì)最終產(chǎn)品的“接受”方式，即識(shí)別模式具有重要意義[10—11]。
2汽車(chē)造型特征提取及用戶識(shí)別實(shí)驗(yàn)
針對(duì)以上分析，此次研究將實(shí)驗(yàn)主要分為兩部分進(jìn)行，前期汽車(chē)造型特征提取實(shí)驗(yàn)和后期品牌識(shí)別測(cè)試。造型特征提取實(shí)驗(yàn)?zāi)軓挠脩艚嵌戎匦聞澐制?chē)品牌識(shí)別的特征元素，并根據(jù)眼動(dòng)軌跡、注視點(diǎn)、注意轉(zhuǎn)換頻次等，分析用戶在觀察汽車(chē)時(shí)的眼動(dòng)信息，還能為第二部分的識(shí)別測(cè)試和訪談實(shí)驗(yàn)提供特征參考;識(shí)別測(cè)試及訪談實(shí)驗(yàn)主要以言語(yǔ)分析法，研究用戶在識(shí)別時(shí)的思考方式并驗(yàn)證所提取特征的有效性。
2.1受試者基本信息及背景知識(shí)調(diào)查
采用問(wèn)卷調(diào)查法，選取受試者為設(shè)計(jì)類和非設(shè)計(jì)類研究生，有效樣本為20個(gè);年齡處于20～30歲，平均年齡M=24.35，標(biāo)準(zhǔn)差Std.=1.496;設(shè)計(jì)類專業(yè)和非設(shè)計(jì)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(wèn)卷調(diào)查還設(shè)有調(diào)查關(guān)于汽車(chē)喜好的基本信息問(wèn)題，能對(duì)受試者對(duì)汽車(chē)的了解程度做大概分級(jí)。
2.2汽車(chē)造型特征提取眼動(dòng)儀觀察實(shí)驗(yàn)
2.2.1測(cè)試設(shè)備
觀察實(shí)驗(yàn)采用的主要設(shè)備為：SMIUnitRed5眼動(dòng)儀一臺(tái)，采樣頻率為120Hz，包括iViewPC測(cè)試計(jì)算機(jī)(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(jì)算機(jī)(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(cè)試材料
實(shí)驗(yàn)測(cè)試材料選擇汽車(chē)市場(chǎng)相對(duì)常見(jiàn)的有代表性的分級(jí)B級(jí)上下即中型車(chē)的類型，選取了5款車(chē)型，分別為奧迪A4、寶馬3系、奔馳C級(jí)、別克君越和大眾帕薩特。5款汽車(chē)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(duì)單純的實(shí)車(chē)圖片;不同汽車(chē)在相同方位圖片中所在大體位置相同、大小相似;所有汽車(chē)圖片都已處理過(guò)有標(biāo)志的位置。受試者參加眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)所用圖片(部分)見(jiàn)圖1。
2.2.3測(cè)試程序
準(zhǔn)備階段時(shí)，受試者在眼動(dòng)儀前做好準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)者朗讀實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)以及指導(dǎo)語(yǔ)，要求受試者盡可能全面地觀察和識(shí)記每一張圖，并告知后續(xù)有測(cè)試實(shí)驗(yàn)。20位受試者按照測(cè)試問(wèn)卷編號(hào)參加眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)，軟件記錄后對(duì)應(yīng)保存用于后續(xù)分析。實(shí)驗(yàn)測(cè)試步驟為：校正—顯示品牌名稱5000ms—顯示中心聚焦點(diǎn)2000ms—隨機(jī)顯示圖片—重復(fù)上述步驟直至5款車(chē)型觀察完畢。
2.3受試者觀察后識(shí)別實(shí)驗(yàn)測(cè)試及訪談
受試者參加完眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)以后，接著參加問(wèn)卷測(cè)試。受試者根據(jù)每張圖片選擇所列汽車(chē)品牌5個(gè)選項(xiàng)之一，結(jié)束后進(jìn)入訪談階段。訪談時(shí)主要以第二次測(cè)試問(wèn)卷的25個(gè)問(wèn)題為主線進(jìn)行訪談，問(wèn)題包括對(duì)汽車(chē)的看法、辨認(rèn)這些汽車(chē)品牌時(shí)主要根據(jù)哪些地方、對(duì)于5款汽車(chē)的看法、對(duì)最喜歡與最不喜歡的汽車(chē)的看法等。訪談時(shí)采用錄音和記錄關(guān)鍵詞的形式，并在訪談結(jié)束后進(jìn)行整理。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
3.1汽車(chē)造型特征提取結(jié)果
在進(jìn)行提取特征數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)，首先對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行了篩選，剔除了6個(gè)樣本，原因是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中這些受試者追蹤比率低于90%，或者x/y軸偏移在某個(gè)方向角度誤差在1.5%以上。然后提取剩余14個(gè)樣本的方格興趣區(qū)、熱區(qū)圖和視點(diǎn)路徑，主要依據(jù)是方格興趣區(qū)、熱區(qū)圖和視點(diǎn)路徑圖作為輔助。眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)注視信息(部分)見(jiàn)圖2，某個(gè)樣本的眼動(dòng)視點(diǎn)路徑見(jiàn)圖3。根據(jù)興趣區(qū)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和汽車(chē)行業(yè)常用的車(chē)身術(shù)語(yǔ)以及根據(jù)3個(gè)正視圖與裝飾件分類，對(duì)部件進(jìn)行分組和編碼得出汽車(chē)造型區(qū)域特征提取結(jié)果，見(jiàn)表1。
3.2用戶品牌識(shí)別模式分析
3.2.1各個(gè)展示方向的眼動(dòng)跟蹤指標(biāo)分析
1)第二注視點(diǎn)分析。當(dāng)標(biāo)志位置作為絕大多數(shù)受試者的首視點(diǎn)時(shí)，車(chē)身除了標(biāo)志以外的首視點(diǎn)即第二注視點(diǎn)就十分重要，視點(diǎn)路徑這一眼動(dòng)特性可以看出受試者的眼動(dòng)軌跡，進(jìn)而得出第二注視點(diǎn)在樣本中的分布。在正前視圖中，絕大多數(shù)受試者注視點(diǎn)向兩側(cè)移動(dòng)，移動(dòng)到附近的格柵或者車(chē)燈處，少數(shù)注視點(diǎn)移動(dòng)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(shuō)明了當(dāng)視角中提供側(cè)面和前面兩組信息時(shí)，用戶判斷仍然主要依據(jù)前臉;側(cè)面沒(méi)有顯眼標(biāo)志的位置，此時(shí)的首視點(diǎn)絕大多數(shù)落在前或后輪包上沿處;后45°視角首視點(diǎn)多數(shù)落在車(chē)身側(cè)面或車(chē)燈處，并且此時(shí)提供了側(cè)面和車(chē)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(shuō)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(diǎn)分布更加集中，絕大多數(shù)集中在后車(chē)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(shí)間累積較長(zhǎng)且回視數(shù)較多的區(qū)域，代表著影響汽車(chē)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(gè)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(chē)窗、前引擎蓋;前45°視圖的格柵、車(chē)前大燈、車(chē)腰區(qū)域;正側(cè)視圖的輪轂、車(chē)腰區(qū)域、側(cè)車(chē)窗;后45°視圖的后車(chē)燈、后車(chē)輪包、車(chē)腰區(qū)域;正后視圖的后車(chē)燈、行李箱開(kāi)口、后車(chē)窗。
3)軌跡及視覺(jué)停留分析。眼動(dòng)軌跡能反映認(rèn)知加工過(guò)程，展現(xiàn)受試者所表現(xiàn)的認(rèn)知負(fù)荷與興趣特征，在實(shí)驗(yàn)設(shè)定的每幅圖8000ms的時(shí)間內(nèi)，絕大多數(shù)受試者能夠遍歷整個(gè)視圖并在“有吸引力”的位置停留;前后視圖中，受試者眼動(dòng)軌跡多集中在左邊或右邊半邊，因?yàn)槿祟^腦中有“汽車(chē)是對(duì)稱的物體”這一基本認(rèn)知，且多數(shù)人集中在左半邊;對(duì)于熟悉的位置，受試者在很快作出判斷以后目光停留時(shí)間并不長(zhǎng)，這說(shuō)明在此區(qū)域認(rèn)知負(fù)荷較小，并且也說(shuō)明停留時(shí)間短并不一定與識(shí)記性差有必然聯(lián)系，代表性的是寶馬的雙腎性進(jìn)氣格柵;在問(wèn)卷中較熟悉汽車(chē)的受試者視點(diǎn)更加穩(wěn)定，眼跳距離更長(zhǎng)，反映在實(shí)驗(yàn)中就是視覺(jué)加工的廣度更大，視點(diǎn)掃掠路徑具有延續(xù)性，回視率低，并且能對(duì)裝飾性小部件選擇性忽略，對(duì)汽車(chē)不熟悉的受試者表現(xiàn)則相反，視點(diǎn)跳躍也大但不規(guī)則，視點(diǎn)掃掠路徑經(jīng)常斷開(kāi)，回視率高，受鍍鉻等裝飾性部件影響大，在這些地方視點(diǎn)停留時(shí)間較長(zhǎng)。
3.2.2問(wèn)卷和訪談的結(jié)果與分析
在問(wèn)卷測(cè)試和訪談中發(fā)現(xiàn)，對(duì)汽車(chē)較熟悉者不需根據(jù)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)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(dòng)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，在測(cè)試后半段許多這類受試者表示記憶模糊;在問(wèn)到判斷依據(jù)時(shí)，對(duì)汽車(chē)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(shí)，非專業(yè)者用詞更加口語(yǔ)化和擬物化，對(duì)大的側(cè)面特征關(guān)注不多。
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