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高脚杯意象映射造型研究
王红豆（中国美术学院，浙江 杭州 310000）
摘 要：本文对高脚杯进行造型与用户感性意象的映射技术研究，基于设计信息学、认知心理学、感性工学、产品可用性等理论基础，结合信息检索等信息技术，借鉴现有关于感性意象研究的理论基础以及产品造型设计方法，提出面向用户感性意象的产品造型设计方法，建立用户感性意象样本库与四个产品对应的造型特征样本库，构建产品造型与用户感性意象之间的映射模型。
关键词：映射技术；造型设计；感性意象
引言
产品感性意象是消费者感性认知中的重要部分，是人对物所产生的感觉，是对物体心理上的期待感受。理解消费者对产品的意象感知，将有助于设计师分析消费者的个性差异，进而理解消费者的偏好特征，从而在一定程度上确保设计师设计出的产品满足用户的需求、符合用户的真实感受与期望，具有重要的市场意义。
一、感性意象与产品造型
1.感性意象的概念
感性意象属于意象的范畴，是工业设计研究中的重要且有效的研究方法。感性意象并非是某一感觉器官单独产生的感官反应，而是综合多种感觉器官所产生的心理反应，涉及心理学、符号学、语言学、美学、社会学、工业设计、计算机技术和人机工程学等领域的知识。感性意象是人对物所持有的感觉，是对物的心理上的期待感受，是一种高度凝聚的深层次的人的情感活动。
2.产品造型的概念
造型指塑造物体特有形象，也指创造出的物体形象。本文中所提到的工业产品造型仅仅是整个造型领域中的一部分。产品造型主要是以工业产品为表现对象，在满足其工业品属性的前提下，用艺术表现手段创造出实用、美观、经济的产品。这些造型物除了要保证产品物质功能的实现外，还要关心产品与人相关的一切方面，充分考虑人的因素，使产品能适应和满足人的生理、心理需求。
二、高脚杯意象映射造型
高脚杯作为功能单一、使用环境单一的产品，产品造型的好坏对其销量有着巨大的影响；所以，研究高脚杯造型可以启发设计师设计出更加符合用户意象的高脚杯造型，对高脚杯产业有着举足轻重的影响。
1.高脚杯造型编码
（1）高脚杯典型样本挑选
按照品牌收集高脚杯底层案例库，通过网络、杂志等途径搜集市面上最受欢迎的高脚杯，包括日本的卢卡里斯（Lucaris） 等7个品牌，共收集333个底层案例。然后对高脚杯进行分类。
在高脚杯的杯肚的侧面曲线上依次选取三个点，分别为杯口处的点1、杯肚最凸出的点3和点1与点3中间取一点为点2。当点1、2、3的X轴坐标为1>2>3时，则为收口型。当点1、2、3的X轴坐标为1、3>2时，则为收口外扩型。当点1、2、3的X轴坐标为3>2>1时，则为外扩型。
通过上述方法，可以将高脚杯分为：收口型、收口外扩型、外扩型三大类。同时，结合参考苏建宁、范跃飞等的《基于感性工学和神经网络的产品造型设计》中的高脚杯典型案例，可将现代高脚杯分为13种典型样本。
（2）高脚杯典型样本造型编码
高脚杯的侧面轮廓线决定了整个高脚杯的形态和比例。在高脚杯造型曲线量化中，我们采取应用贝塞尔曲线，为高脚杯的轮廓进行设计。试验得出，用9个坐标点来表达高脚杯的形状，其中杯座和杯柄的宽度点不变。
为了量化高脚杯的侧面曲线，同时进行对比分析，将13个典型高脚杯的整体高度设置为1000，其中点6和点1的纵坐标不变，以及点7、点8、点9的横纵坐标不变，有9个变量。在Rhinoceros中可得出高脚杯的9个点坐标点的值。
2.高脚杯意象词汇
本文对用户意象形容词的收集，主要是通过收集1998年到2017年近十年有关高脚杯或其他容器类意象造型案例的论文，初步收集到高脚杯意象形容词96个。筛选后得到69个意象形容词，请专业设计人员检查与筛选意象形容词后，保留了22个符合用户意象形容词标准的基本词对。专家再次进行挑选后，得到的高脚杯意象形容词为小巧的——大方的、大众的——个性的、硬朗的——柔美的、现代的——古典的、简洁的——繁琐的。
3.用户意象词汇与形态设计变量关系模型的建立
本文主要采用网络调查问卷这种形式来对用户进行调研，得到13款高脚杯关于用户意象形容词打分平均值以及它们各自侧视顶型线的坐标值。
由逐步回归系数表可以得出以下回归方程：
D1=0.99+0.019H2x-12.532+0.017H2x+0.025H4y
同理，得出另外4个回归方程：
D2=13.375-0.019H5x+0.019H3y+0.019H1x-0.016H2x-0.018H5y-0.013H2y-0.003H4y
D3=17.467+0.009H2x-0.012H5y-0.011H2y
D4=10.301+0.005H2x+0.007H4y-0.009H5y-0.008H2y-0.004H5x
D5=-4.248+0.017H3y+0.01H4y-0.004H4x+0.005H2x-0.008H2y-0.006H5y
4.高脚杯意象映射造型优化
以高脚杯典型样本种子作为初始，将高脚杯侧视轮廓线的坐标值变量进行二进制编码，将13款高脚杯取的9个点坐标进行二进制编码。编码长度取10位。通过调查问卷，得到用户对高脚杯的意象形容词打分，得到高脚杯造型与意象形容词之间的关系。
在遗传算法中根据交叉率参数，选取两个种子，随机选取一个基因位置，交叉遗传生成候选种子进行处理，处理完后，重新放回种子池。遍历一遍整个种子池，根据变异率参数，从种子池里选出种子，然后在该种子的基因处，随机选取变异位置，对该位置上基因进行变异操作，比如0变1，1变0。
选择操作采用轮盘赌选择算法，通过基因交叉和变异，种子的适应度都会发生变化，需要通过选择算法，把那些适应度高的种子留下来。然后跳到第1步继续循环遗传算法的步骤。当循环次数达到指定次数时，停止循环，从每次选择的最优种子中，选出全局最优的种子，作为算法给出的结果。求出每个候选种子与典型案例的欧几里得距离。将每个候选种子与典型案例的欧几里得距离换算成权重值。
适应度函数的选择：计算当前种子的意象值。用户输入的意象值，并与种子样本的意象值进行比较，确定种子的适应度。选取适应度值最大的13次，并保存适应度最大的种子。得到每代适应度最大的种子库。提交适应度值最大的种子为最终方案。采用形状相似度作为权重，与原始13个种子的意象值打分相乘，进行权重相加，得到最终的意象值。
三、高脚杯意象映射造型模型准确率验证
验证问卷的案例生成：根据上一份问卷的设计，将量表数值设置在-3到3之间，因此在验证时，随机确定8个-3到3之间的数值，作为每个意象形容词对的分值，输入程序中，得到一个高脚杯案例。在本次问卷调查中，我们一共生成了8个高脚杯方案。
本次问卷调查共回收35份问卷，筛选后有32份问卷作为有效数据。然后对数据结果进行匹配率验证。假设意象造型系统输入的目标值是A，实际用户对系统生成的新造型判断的值表是B，C是语义整体全值，由问卷可得知语义整体全值C为6。则验证的匹配率P计算公式为：
本验证流程根据各个样本的每个语义维度准确率统计出单个样本的语义意象准确率均值，进而统计出所有样本的语义意象准确率均值为81.77%，已超过80%。经过实验，基本证明该意象造型系统达到预期功能，此系统可用。
结论
产品造型与用户感性意象的映射系统有待进一步与设计师的创新需求相结合，提升系统的智能性、应用性与可持续发展性。现有研究仅从技术层面出发，缺少对设计师在创新、项目管理、协同等方面切实需求的深入分析，以待进一步提升系统用户体验。在大众创业、万众创新的背景下，面向产品设计的第四方服务仅仅处于起步阶段，仍有广阔的技术空间和市场空间。
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作者简介：王红豆（1995.06—），女，湖北武汉人，中国美术学院硕士研究生，研究方向：工业设计。