王毅 魏晨宇 楊劍威 薛志成

摘要：從工業(yè)裝備CMF設(shè)計(jì)研究入手，將人們對(duì)裝備精密、沉穩(wěn)等視覺感知轉(zhuǎn)化到設(shè)計(jì)方案的同時(shí)以提高裝備的色彩功效。在研究視覺重量感知特征要素的基礎(chǔ)上提出了基于視覺重量感知的大型裝備CMF設(shè)計(jì)方法。利用多維度語意空間對(duì)印刷裝備CMF設(shè)計(jì)的視覺感知進(jìn)行了標(biāo)定。以一款大型印刷裝備的CMF情感化設(shè)計(jì)為例，將視覺重量感知作為CMF情感化設(shè)計(jì)的首要需求，進(jìn)行了層次化分析，清晰地表達(dá)出用戶對(duì)產(chǎn)品的多維感性需求，并驗(yàn)證了運(yùn)用視覺重量感知因素指導(dǎo)大型印刷裝備CMF設(shè)計(jì)的可行性。

關(guān)鍵詞：視覺重量感知 印刷設(shè)備 CMF 設(shè)計(jì) 聯(lián)覺

中圖分類號(hào)：TB47

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069 （2020） 08-0124-04

引言

“感知”是指人通過感官感受客體信息，經(jīng)大腦和神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)這些可感信息進(jìn)行處理后所產(chǎn)生的生理知覺以及心理感受。一般情況下，人們通過視覺可以識(shí)別物體的色彩、形態(tài)、紋理等信息;通過觸覺可以感受物體的重量、質(zhì)感等信息。在人通過視覺、觸覺綜合感受物體重量后，會(huì)形成人對(duì)物體重量判斷的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，這些經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)會(huì)影響人后期在不觸碰物體的情況下，通過視覺觀察物體而產(chǎn)生“重量感知”，這一現(xiàn)象可以稱作“視覺重量感知”[1]，如：深色會(huì)比淺色感覺重。同樣的色彩，紋理不同，視覺重量感覺也不相同，如金屬質(zhì)感的塑料會(huì)比木紋質(zhì)感的塑料重等。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，視覺重量感知常被應(yīng)用于產(chǎn)品的形態(tài)和色彩設(shè)計(jì)當(dāng)中，以塑造產(chǎn)品沉穩(wěn)、安定或輕快、活潑等風(fēng)格形象。大型裝備因?yàn)槠潴w量感和所處的工作環(huán)境，穩(wěn)重的風(fēng)格一直是主導(dǎo)趨勢(shì)。在當(dāng)前工業(yè)裝備研發(fā)快速發(fā)展的時(shí)期，如何通過設(shè)備的外延設(shè)計(jì)展現(xiàn)其內(nèi)核技術(shù)，塑造品牌形象成為裝備創(chuàng)新設(shè)計(jì)關(guān)注的焦點(diǎn)。本論文基于大型印刷裝備的設(shè)計(jì)，研究視覺重量感知的基本規(guī)律，引入視覺重量感知下的CMF設(shè)計(jì)，以更好地指導(dǎo)大型印刷裝備的CMF設(shè)計(jì)，有效地提升色彩功效，塑造產(chǎn)品品牌形象。

一、大型裝備CMF設(shè)計(jì)中的視覺重量感知

（一）視覺重量感知特征要素。視覺重量感知的特征要素包括客體本身的特征，如色彩、形態(tài)、材質(zhì)、紋理以及附著在形態(tài)上的色彩組合、布局、面積及對(duì)比關(guān)系等，也包括人的視、觸覺認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。先前的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)不同，視覺重量感知?jiǎng)t不同。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，根據(jù)不同的產(chǎn)品屬性，合理利用CMF的視覺重量感知，是提升色彩美度和色彩人機(jī)工效的重要手段。例如利用色彩的輕量感，可以提升搬運(yùn)工從事搬運(yùn)工作中的積極特征。

（二）聯(lián)覺效應(yīng)下的視覺重量感知。從生理學(xué)角度來理解，聯(lián)覺是大腦神經(jīng)系統(tǒng)的某種現(xiàn)象，聯(lián)覺通常是由兩種及以上不同的感知經(jīng)驗(yàn)匯合而形成的，是一種實(shí)際的直接感覺刺激與另一種非現(xiàn)實(shí)刺激進(jìn)行串聯(lián)的多感官體驗(yàn)過程[2]，形成感官體驗(yàn)的升級(jí)。這種生理上的聯(lián)覺反應(yīng)在心理層面有所投射，會(huì)引起更加真切的心理感受。視覺重量感知以視覺感知為主要方式，在觸覺非現(xiàn)實(shí)刺激的背景下，結(jié)合不同材質(zhì)的觸覺經(jīng)驗(yàn)，形成的對(duì)物體重量判定的聯(lián)覺反應(yīng)。如圖1所示，首先由視覺和觸覺感受，形成大腦對(duì)客體重量的認(rèn)知，并形成認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)（先驗(yàn)）。然后在先前認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的基礎(chǔ)上，又通過視覺觀察，獲取客體的重量感知特征要素，在觸覺非接觸客體的情況下，產(chǎn)生對(duì)客體的重量感知。

（三）大型裝備CMF設(shè)計(jì)的視覺重量感知。在中國(guó)裝備制造技術(shù)發(fā)展迅猛的背景下，企業(yè)越來越重視產(chǎn)品外延與內(nèi)核的協(xié)調(diào)發(fā)展。增強(qiáng)裝備品牌辨識(shí)度，進(jìn)一步要求設(shè)計(jì)者通過提升CMF內(nèi)涵設(shè)計(jì)以強(qiáng)化品牌形象的品質(zhì)感。工業(yè)裝備的色彩風(fēng)格受到材質(zhì)、加工工藝和行業(yè)特征的影響。目前，多數(shù)裝備的主體色以灰、白、黑等中性色為主。少數(shù)裝備的主體色中，有較大面積的有彩色，如圖2大型裝備的色彩現(xiàn)狀分析。大型裝備的外觀殼體多以金屬鈑金加工為主，重量大。所以，外觀表面易采用涂覆工藝形成不同的紋理，來提升觸覺體驗(yàn)，且看上去不致過于沉重。主體色通過灰、白、黑三者的布局和面積大小的對(duì)比來調(diào)整視覺的“輕、重”感知。

當(dāng)前，大型印刷裝備的主色調(diào)也多以無彩色系中的黑、白、灰色為主，其色彩布局和設(shè)備結(jié)構(gòu)的結(jié)合十分緊密。如圖3所示，沉穩(wěn)的色調(diào)為當(dāng)前印刷裝備的色彩設(shè)計(jì)趨勢(shì)。由于視覺重量感知主要受色彩面積大小和布局的影響，所以基于視覺重量感知的CMF設(shè)計(jì)是系統(tǒng)處理色彩組合、布局以實(shí)現(xiàn)裝備沉穩(wěn)風(fēng)格的關(guān)鍵。

二、基于視覺重量感知的大型印刷裝備CMF設(shè)計(jì)

（一）研究現(xiàn)狀。從設(shè)計(jì)角度看，印刷裝備品質(zhì)感是功能、形態(tài)、材料、工藝、色彩等眾多要素平衡的結(jié)果。長(zhǎng)期以來，印刷裝備制造行業(yè)進(jìn)行設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)注的重點(diǎn)是功能、印機(jī)效率、印刷精度和質(zhì)量等，對(duì)裝備的造型和CMF情感化設(shè)計(jì)近幾年逐漸得到重視，有關(guān)情感化設(shè)計(jì)的研究和設(shè)計(jì)方法雖然被應(yīng)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中，但將一些語言都難以描述的心理感受等感知類的信息，獲取與轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，仍然比較困難。利用“感性工學(xué)Kansei Engineering”將這些感性的信息量化，從定性和定量的層面上讓用戶的感性意象中辨認(rèn)出設(shè)計(jì)特性[3]，在設(shè)計(jì)過程中量化用戶對(duì)產(chǎn)品的、模糊不清的情感需求，形成設(shè)計(jì)決策時(shí)的參考數(shù)據(jù)[4]。Kreutler等基于模擬領(lǐng)域?qū)＜遗c用戶進(jìn)行智能對(duì)話的方式來獲取用戶需求，提出了咨詢系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，但在細(xì)節(jié)操作上面，還需進(jìn)一步深入[5]?！霸鸂柼芈[喻技術(shù)”通過情景刺激的形式，讓被訪者在不受限制的情形下自然而然地表達(dá)內(nèi)心的情感，以挖掘出潛在的產(chǎn)品需求，但獲取的感性需求在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化方面需要深入[6]。文獻(xiàn)7以感性工學(xué)的理論為出發(fā)點(diǎn)，運(yùn)用層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法，將用戶對(duì)產(chǎn)品材質(zhì)感性需求進(jìn)行量化，用于產(chǎn)品材質(zhì)的情感化設(shè)計(jì)[7]。有關(guān)產(chǎn)品色彩意向與情感導(dǎo)向性研究方面，色彩調(diào)和、產(chǎn)品配色比例計(jì)算、色彩提取法等被廣泛地應(yīng)用到色彩設(shè)計(jì)當(dāng)中[8]。相關(guān)研究得出通過色彩的語意分析和量化評(píng)價(jià)，可以將色彩用二維坐標(biāo)的形式來標(biāo)定色彩的情感。在色彩情感研究方面，如冷暖度、軟硬度等，以客觀地得出產(chǎn)品色彩情感的基本趨勢(shì)[9]，但對(duì)于用戶的多維度感性需求轉(zhuǎn)化方面還需深度研究。

Nakanishi等人[10]指出，色彩設(shè)計(jì)應(yīng)考慮色彩面積與色彩調(diào)和，以提高設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確率。設(shè)計(jì)師用不同色彩及不同面積設(shè)計(jì)出的色彩搭配的二維圖形來快速且直觀地表達(dá)配色方案，把這種圖形定義為“配色示意圖”。通過用戶對(duì)配色示意圖的感知評(píng)價(jià)，簡(jiǎn)單直白地將用戶的感性需求映射出來，用于產(chǎn)品的配色參考，從而實(shí)現(xiàn)了感性需求的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化。

（二）基于視覺重量感知的大型印刷裝備多維度需求表達(dá)的色彩設(shè)計(jì)。衡量產(chǎn)品色彩感性需求可運(yùn)用意向尺度法來評(píng)價(jià)產(chǎn)品色彩的可感知要素做出量化評(píng)價(jià)””。由于色彩的感知與先前的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)有關(guān)，受過設(shè)計(jì)專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)色彩的通感相對(duì)準(zhǔn)確[12]，因此通過專家評(píng)價(jià)法完成對(duì)配色示意圖的評(píng)價(jià)具有一定的代表性。如圖4所示，將設(shè)備的色彩視覺重量的心理感受描述為“很輕、較輕、有點(diǎn)輕、正常、有點(diǎn)重、較重、很重”，并以[-3，3]作為視覺重量感知標(biāo)尺的意向標(biāo)度，通過設(shè)計(jì)師對(duì)色彩方案進(jìn)行評(píng)價(jià)獲得視覺重量感的語意測(cè)評(píng)數(shù)值，實(shí)現(xiàn)色彩視覺重量感知需求的量化。

由于用戶在描述產(chǎn)品感性需求的時(shí)候，往往需要多個(gè)語意詞匯描述。圖3是一種二維的產(chǎn)品色彩情感表達(dá)方式。本論文通過意向尺度法完成用戶主要的感性需求測(cè)評(píng)，構(gòu)建三維感性語意需求空間Mr，和Mr1，Mr1和Mr1是一對(duì)互補(bǔ)的語意詞[13]。如圖5，產(chǎn)品方案Pi（Mr1，Mr2，Mr3）在三維感性需求語意空間中語意的位置，其中Mr1，Mr2，Mr3代表著用戶對(duì)產(chǎn)品的感性語意測(cè)評(píng)數(shù)值構(gòu)成的三維語意坐標(biāo)。

利用意向尺度法對(duì)產(chǎn)品的多維感性需求進(jìn)行量化評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)后，將評(píng)分賦值到Mr1，Mr2，Mr3中，構(gòu)成產(chǎn)品方案的三維坐標(biāo)。但是由于三維的語意空間不利于直觀表達(dá)，所以，把用戶最傾向的感性需求作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)著重考慮的“首要需求FR（ First Req uest）”。利用層次分析法將首要需求劃分為N個(gè)層次。當(dāng)N=3時(shí)，可將首要需求評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為“高（FRh）、中（FRm）、低（FR1）”三個(gè)層次。將圖5的三維表達(dá)轉(zhuǎn)化為直觀的、扁平式的“三維”語意空間形式，從視覺上更加直觀清晰地表現(xiàn)出用戶對(duì)產(chǎn)品的三維感性需求，如圖6所示的是三維感性需求語意空間。

例如基于視覺重量感知的大型印刷裝備色彩設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)師根據(jù)裝備結(jié)構(gòu)、布局分析，將視覺重量感知融入色彩組合當(dāng)中，并將可行的裝備配色方案通過配色示意圖Pi表達(dá)出來。由用戶對(duì)配色示意圖進(jìn)行裝備風(fēng)格感知評(píng)價(jià)。選擇視覺重量感知作為首要需求，并劃分為重量感知“高”（FRh），重量感知“中”（FRm），重量感知“低”（FR1）三個(gè)層次。在其他兩個(gè)語意維度中，選擇比較傾向的空間，如圖7方框所示，在以Mr1，Mr2象限中選擇了重量感知“高”和“中”以上的配色示意圖作為最終設(shè)計(jì)參考，完成后期的深入設(shè)計(jì)。這種方法較為科學(xué)地將用戶的感性需求轉(zhuǎn)嫁到了配色示意圖當(dāng)中，并由配色示意圖將感性需求轉(zhuǎn)化到設(shè)計(jì)方案中。

（三）基于視覺重量感知的大型印刷裝備材料與表面處理工藝設(shè)計(jì)。與一般產(chǎn)品相比，印刷裝備體量更大，裝備外附件表面越平整視覺重量感越強(qiáng)。印刷裝備中最常用外附件就是鈑金件，附件厚度小于1.2mm面積大于1.5m2，加工出來的表面在自然光下呈現(xiàn)出不均勻的視覺感知和不堅(jiān)實(shí)的觸覺感知，從而給人以輕薄、不可靠、品質(zhì)差、價(jià)格低廉的心理感受;在裝備色彩的整體布局上，應(yīng)根據(jù)板金結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，盡可能地將色彩相連貫，形成較大的面積感;從材質(zhì)的表面處理而言，裝備的處理方式為亞光，亞光的表面處理手段更易形成精密感與高端感，符合大型裝備整體的設(shè)計(jì)風(fēng)格需求;裝備的色彩面積感與材質(zhì)及表面處理工藝須保持著平衡的關(guān)系，若局部的深色使用的面積過大時(shí)，可對(duì)部件的材料運(yùn)用進(jìn)行調(diào)整，更換材料或者半透明處理來調(diào)節(jié)視覺重量感，在具備精密感、高端感的同時(shí)，達(dá)到視覺體驗(yàn)的平衡。

三、視覺重量感知下的FR400EL機(jī)組式凹版印刷機(jī)CMF設(shè)計(jì)實(shí)踐

（一）印刷裝備的基本功能構(gòu)架分析。FR400ELS機(jī)組式凹版印刷機(jī)械設(shè)備，基本功能架構(gòu)如圖8所示。印刷速度為400m/min，印刷幅寬1050/1250mm，套印精度縱向≤±O.lmm、橫向≤±0.1mm，承印材料BOPP/PET/BOPA/LDPE等塑料薄膜。圓盤收放料，可配備自動(dòng)上下料裝置，操作簡(jiǎn)捷方便，適用于食品包裝、藥品包裝、日化包裝、PVC標(biāo)簽印刷等行業(yè)。主視圖8所示，主要構(gòu)造包括進(jìn)料機(jī)構(gòu)、放料機(jī)構(gòu)、收料機(jī)構(gòu)、印刷控制單元、操作面板、主控柜、走梯、走臺(tái)、工作預(yù)警裝置及鋼構(gòu)支架。

（二）基于視覺重量感知的大型印刷裝備的色彩設(shè)計(jì)。北人FR400ELS印刷設(shè)備有11組印刷控制單元、走臺(tái)和收放料機(jī)構(gòu)組成，基礎(chǔ)構(gòu)架呈現(xiàn)出上重下輕的視覺感。設(shè)備造型整體運(yùn)用幾何形態(tài)進(jìn)行呈現(xiàn)，突出設(shè)備的秩序、效率和工業(yè)感。由于CMF設(shè)計(jì)注重突出產(chǎn)品的沉穩(wěn)、可靠、安全、精密、高端的特點(diǎn)。所以本論文將色彩設(shè)計(jì)風(fēng)格選擇精密感、高端感作為橫、縱坐標(biāo)構(gòu)成二維情感語意空間。把沉穩(wěn)、可靠、安全歸于視覺重量感，再將視覺重量感知作為首要需求，并劃分為強(qiáng)、中、低三個(gè)層次。具體實(shí)例如下：首先根據(jù)印刷裝備的基本功能架構(gòu)，進(jìn)行色彩布局的分析，確立主體色、輔助色與點(diǎn)綴色分布（圖9），并完成于之匹配的配色示意圖設(shè)計(jì)12款，如圖10所示。

其次，根據(jù)印刷裝備的色彩趨勢(shì)和企業(yè)要求選擇“高端感、精密感、重量感”為感性需求的語意描述。利用意向尺度法，選擇20名工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生與1 0名設(shè)計(jì)師對(duì)1 2個(gè)印刷設(shè)備的配色示意圖進(jìn)行評(píng)分，將評(píng)分的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值計(jì)算，獲得表1的數(shù)據(jù)。

在表1中，記錄12個(gè)配色示意圖關(guān)于“高端感、精密感”所對(duì)應(yīng)的評(píng)分均值，以“精密感、高端感”作為二維語意空間坐標(biāo)軸，將每個(gè)配色示意圖所得均值在二維坐標(biāo)中準(zhǔn)確定位。選取其中“高端感高、精密感高”對(duì)應(yīng)的配色示意圖，如圖11中紅色圓圈所圈定的范圍，就是符合該條件的配色示意圖。

裝備的配色方案通過配色示意圖表達(dá)后，由用戶對(duì)配色示意圖進(jìn)行裝備風(fēng)格感知評(píng)價(jià)。選擇視覺重量感知作為首要需求，劃分為重量感知“高”（FR h），重量感知“中”（FR m），重量感知“低”（FR l）三個(gè)層次。觀察表1中12個(gè)配色示意圖所對(duì)應(yīng)的均值打分?jǐn)?shù)據(jù)，將所求得的均值數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)按照區(qū)間進(jìn)行等分，數(shù)值在（0.967，1.767]區(qū)間內(nèi)代表著重量感知“高”，數(shù)值在[0.033，0.967]區(qū)間內(nèi)代表著重量感知“中”，數(shù)值在[-0.767，0.033）區(qū)間內(nèi)代表著重量感知“低”，將圖10中的配色示意圖按照視覺重量感知的區(qū)間進(jìn)行排布，如圖12所示。選擇“高端感高、精密感高”象限中、且“重量感”較高的配色示意圖12號(hào)、10號(hào)?？紤]到企業(yè)的品牌LOGO的色彩中有橙色，所以確定10號(hào)配色示意圖為參考配色方案。

最后，依照上述印刷裝備視覺重量感知分析的相關(guān)結(jié)論，將10號(hào)配色示意圖作為印刷裝備的配色參考。把印刷裝備的主體色彩定為“淺灰、深灰、深黑”。而走臺(tái)與印刷單元之間采用淺灰與深灰色彩進(jìn)行間隔，走臺(tái)下端視覺重量感會(huì)相應(yīng)減弱，突出了主機(jī)的色彩，進(jìn)而營(yíng)造出走臺(tái)整體的懸浮感，以此來削弱縱向的視覺高度從而減少視覺重量所帶來‘上重下輕”的不平衡感。利用印刷單元柜體上的橙色裝飾線，實(shí)現(xiàn)視覺引導(dǎo)的作用，凸顯品牌色彩的差異化。如圖13所示是FR400ELS印刷裝備視覺重量引導(dǎo)示意。

（三）視覺重量感知下的大型印刷裝備材料與表面處理工藝設(shè)計(jì)。印刷裝備走臺(tái)采用一體式包覆設(shè)計(jì)，最大限度地減少裝備頂部的鋼構(gòu)外露。走臺(tái)圍板分段使用網(wǎng)孔板拼接而成，呈現(xiàn)出半通透感，從視覺感知的角度降低走臺(tái)的視覺重量感，使裝備的視覺重心下移在保持視覺穩(wěn)定的同時(shí)還便于觀察維護(hù)人員的基本活動(dòng)動(dòng)向。進(jìn)一步分析走臺(tái)，圍板內(nèi)傾，視覺上可以形成向裝備中心流動(dòng)的力，使視覺中心向內(nèi)聚集，突出設(shè)備的穩(wěn)定性。走臺(tái)網(wǎng)孔圍板之間的銜接使用的是梯形造型凸臺(tái)蓋板遮擋，視覺上梯形蓋板作為縱向有型的線，將走臺(tái)的視覺重量向下進(jìn)行引導(dǎo)，分散走臺(tái)的重量感，可以隱藏圍板之間的分縫所產(chǎn)生的視覺混亂感，提高印刷裝備的視覺穩(wěn)定感如圖14所示。

FR400ELS印刷裝備視覺外觀定義了4種主要色彩及質(zhì)感如表2所示。在印刷單元和收放料柜體采用弧面處理，以“淺灰、深黑”作為主體色，并結(jié)合沙紋亞光工藝，營(yíng)造出裝備的精密感、可靠感與工業(yè)感。由設(shè)計(jì)師根據(jù)配色示意圖完成色彩方案設(shè)計(jì)，如圖15所示，最終投產(chǎn)效果如圖16所示。

結(jié)論

近年來，大型印刷裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)越來越重視技術(shù)與設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。CMF是大型裝備呈現(xiàn)沉穩(wěn)、可靠、安全、精密、高端感的視覺載體。本研究提出了以視覺重量感知為首要感性需求的大型裝備多維感性需求設(shè)計(jì)決策方法與實(shí)施步驟，建立多維度需求感知的三維語意分析坐標(biāo)，并通過一款大型印刷裝備為例的分析過程，順利將視覺重量感知作為首要需求融入到印刷裝備的CMF的設(shè)計(jì)過程中來。同時(shí)得出視覺重量感知的分析手段是塑造產(chǎn)品“沉穩(wěn)、可靠、安全”形象的重要方法之一。在工業(yè)環(huán)境下，視覺重量的心理感知在CMF設(shè)計(jì)過程中起到了關(guān)鍵作用，通過配色示意圖將用戶視覺重量感知轉(zhuǎn)化到設(shè)計(jì)當(dāng)中，為大型裝備設(shè)計(jì)的視覺平衡的提供了科學(xué)決策依據(jù)。該方法不僅僅適用于印刷裝備，同樣可用于其他工業(yè)裝備的CMF設(shè)計(jì)。。

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