基于模糊神經網絡的色彩決策方法研究

2024-10-28 00:00應志平范建平高松徐玲玉

流行色 2024年7期

摘要：色彩是一種強有力的語言，能夠激發(fā)情緒，賦予產品獨特的魅力。模糊神經網絡作為一種新興的計算工具，具有處理模糊和不確定性信息的能力。在產品色彩設計與決策中，模糊神經網絡可以通過模糊邏輯與神經網絡結合，實現對復雜色彩特征和關系的建模和分析。本文旨在探討色彩心理學在產品設計中的應用，基于模糊神經網絡為產品色彩設計與決策提供新穎的解決方案，為設計師和相關行業(yè)帶來創(chuàng)新的設計方法和決策，同時也為消費者提供個性化的設計方案。

關鍵詞：色彩；神經網絡；決策方法

Abstract： Color is a powerful language that can evoke emotions and lend unique charm to products. Fuzzy neural network， as an emerging computational tool， have the ability to handle fuzzy and uncertain information. In the realm of product color design and decision-making， Fuzzy Neural Network enable modelling and analysis of complex color features and relationships by combining fuzzy logic with neural networks. The aim of this work is to explore the application of color psychology in product design， to provide novel solutions for product color design and decision-making based on fuzzy neural networks， to provide innovative design methods and decision-making strategies for designers and related industries， and also to provide personalized design solutions for consumers.

Keywords： Color；neural network；decision method

0 引言

色彩是激發(fā)人類共同審美、情感表達最為靈敏的一種要素。在社會活動、自然欣賞等方面，色彩在客觀上是對人們感官的一種刺激和象征，在主觀上又是心理的一種反應與行為。色彩融入人們的日常生活中，通過視覺、知覺影響人們的情緒、記憶、思想、意志等[1]。在產品設計的諸多要素中，色彩被認為是產品最重要價值之一，設計者和消費者都極為重視。研究色彩決策與設計方法是任何設計師在眾多工具中必不可少的重要手段，是設計中用戶情感體驗影響認證的核心元素。在產品色彩設計與決策中，模糊神經網絡可以通過模糊邏輯與神經網絡結合，實現對復雜色彩特征和關系的建模和分析，進而為產品色彩設計與決策提供新穎解決方案。

1 色彩設計概述

色彩是產生美感和藝術魅力的基礎。在設計的諸多要素中，色彩起著極其重要的作用。產品設計的成功與否極大程度上取決于色彩運用的好壞。不同的色彩及其搭配方式，都會對人們產生不同的影響。色彩在視覺上可以增強產品的感染力，吸引用戶的注意力；色彩可以凸顯產品的鮮明個性，增強產品的記憶性，使產品更容易識別，可以引起用戶的回憶，令人印象深刻；色彩在知覺上有明顯的刺激感，可以挑起用戶情緒，通過視覺沖擊影響用戶的情緒，產生不同的生理和心理反應[2]。

色彩設計是產品設計的重要組成部分，它有助于表達個人風格和產品形象，還可以影響情緒和體驗。因此，良好的色彩設計是不可或缺的部分。國內外學者通過不同的研究方法，如實驗、問卷調查等，探索了色彩對人們視覺感知和認知的影響。研究發(fā)現，不同的色彩可以引發(fā)不同的情緒和認知效果。此外，人們對色彩的喜愛程度也受到個體差異的影響。并且，這些差異可能與個人的人格特征、文化背景和經驗等相關。因此，色彩感知和認知是一個復雜的過程，受到多種因素的影響。

2 色彩與情緒

色彩是一種強有力的語言，能夠激發(fā)情緒，賦予產品獨特的魅力。色彩與情緒的關聯是奇妙的，人的眼睛形成色彩的視覺信息，反映到大腦，色彩還會刺激大腦神經進而引發(fā)人心理情緒的變化，達到色彩與情緒的共鳴。研究表明，不同色彩可以代表不同的情緒[3]。例如，紅色會使人興奮，橙色使人沮喪，黃色令人愉悅，藍色令人治愈。但是，色彩和情緒的關聯，既具有普遍性，又具有其特異性和多樣性。單一的色彩可能具有不同的含義，如紅色也可以代表生氣、危險和憤怒，黃色也可以表示嫉妒。

色彩的三要素指色相、純度和明度。色相指的是色彩的相貌特征和相互區(qū)別，主要體現事物的固有色和冷暖感；純度指的是色相的飽和程度，體現事物的量感；明度指的是色彩的深淺程度，使色彩具有層次感；受社會環(huán)境和個人理解的影響，色彩的冷暖、深淺、輕重都會對神經產生不同程度的刺激，產生不同的情緒。不同的色相具有不同的冷暖感，冷色調能給人平靜和放松的感覺，而暖色調能給人以熱烈、溫暖、活力；不同的純度具有不同的色彩輕重感，而不同的明度又使色彩具有深淺、明暗的層次感，使情緒反應也具有不同的程度[4]。

3 色彩設計和決策方法

色彩已成為產品設計中不可或缺的要素之一，對實現產品價值具有重要的作用。目前，進行色彩設計和決策的方法有：

直覺法：設計師根據自己的感覺和經驗來選擇顏色，這種方法靈活、快速，并且可以根據設計需求進行靈活調整。但是基于主觀的喜好和經驗，可能無法準確地滿足用戶的需求[5]。

色彩搭配工具：這些工具可以提供顏色的相互搭配規(guī)則，提供各種顏色組合的樣本和參考，設計根據需要挑選合適的顏色方案。

數據分析法：使用統計數據和科學方法來確定顏色決策，通過分析用戶喜好、市場趨勢等數據，設計師可以選擇最合適目標用戶的顏色方案[6]。

用戶測試法：通過讓用戶參與色彩決策過程，收集他們的反饋和意見。這種方法可以更好地了解用戶的喜好和需求，但是該方法需要時間和資源，進行實地測試或在線調查，可能受到個體差異、測試環(huán)境等因素的影響[7]。

將大數據和神經網絡技術[8]相結合用于色彩設計逐漸得到國內外學者的關注。大數據提供海量的色彩設計相關數據，包括市場銷售、用戶喜好、設計趨勢等，通過分析這些數據，神經網絡可以學習到隱藏在數據背后的規(guī)律和模式，為設計師提供更全面、準確的參考和指導[9]。通過神經網絡可以分析用戶的歷史喜好和行為數據，為每個用戶提供個性化的產品色彩推薦，并且可以為不同的用戶群體設計出更符合喜好和需求的產品色彩方案。此外，神經網絡能夠在短時間內處理大規(guī)模的數據，快速迭代和創(chuàng)新，總結出關鍵的特征和規(guī)律。神經網絡可以學習和識別不同的產品風格和時尚趨勢，分析出流行顏色組合和搭配，借助神經網絡的預測能力，抓住潮流趨勢，為顧客提供更具吸引力和時尚感的產品色彩設計[10]。

然而，色彩和諧的感知很難根據普遍規(guī)律來定義，可能因個體差異（年齡、性別等）、文化和社會差異而有所不同。使用公式化的方法來產生和諧的色彩方案具有極大的挑戰(zhàn)性。因此，采用模糊神經網絡進行產品色彩設計和決策具有顯著優(yōu)勢。

4 基于模糊神經網絡和情緒體驗的色彩決策策略

4.1 色彩與情緒關系的研究方法

色彩和情緒之間的聯系，會受到區(qū)域、文化、年齡、性別、時間等多種因素的影響。對于各種不同的年齡、性別、社會環(huán)境、時間等因素都應分別研究色彩和情緒之間的關系。因此，使用日內瓦情緒輪（圖1），對不同群體現階段對不同色彩的情緒反應進行評估。日內瓦情緒輪是由瑞士的情感科學中心研發(fā)的，被用來盡可能精確地測量個體所經歷的情緒。日內瓦情緒輪允許被試者只選擇一種情緒，也可以選擇幾種同時存在的情緒或混合的情緒，以及在需要對所有情緒進行明確評級的情況下，對轉輪中的所有情緒進行強制評級。以日內瓦情緒論為基礎進行社會調查，以色彩作為產生情緒的事件。由多種色相、純度和明度都不同的色彩組成調查問卷的色彩集，以獲取色彩及其與20種情緒關聯程度組成的集合[11]。

4.2 模糊神經網絡在色彩決策中的應用

首先，色彩設計是一個主觀性較強且涉及模糊性的領域，每個人對顏色的喜好和理解都存在差異，模糊神經網絡結合模糊邏輯和神經網絡的優(yōu)點，能夠將模糊的、主觀的顏色要求和目標轉化為數值化的計算，使設計師能夠更加科學地進行設計和決策；其次，色彩決策設計多個因素的綜合考慮，傳統分析方法可能難以充分表達和處理這種復雜關系，模糊神經網絡能夠更準確地建立多變量之間的關系；最后，模糊神經網絡可以通過學習歷史數據和模式，預測未來趨勢并推薦合適的顏色方案[12]。

模糊神經網絡是一種結合模糊邏輯和神經網絡的方法，對問卷采集到的色彩-情緒關聯程度的數據進行預處理，得到不同用戶群體的各種情緒種類及其程度（0～5）所對應的若干種推薦色彩。將各種推薦色轉換為HSV色彩，以不同的情緒程度的歸一化值為輸入值，推薦色彩的HSV值為輸出，分別對各個用戶群體的數據都使用模糊神經網絡進行訓練。當神經網絡的計算輸出與推薦色彩的HSV值的誤差小于0.01時，結束訓練，輸出模糊神經網絡的輸出連接權、隸屬函數中的中心值和寬度。隨后將其置入正向神經網絡中，以設計師所需要的產品情緒為輸入，獲取能反映當前情緒的多種推薦顏色。

4.3 色彩決策

色彩搭配是產品設計的關鍵環(huán)節(jié)，色彩搭配工藝是不同色彩的有機組合。在產品設計中色彩搭配原理主要通過控制顏色的色相、純度和明度來改變顏色開展互相搭配。在設計過程中把不同的色調巧妙地結合在一起，能夠為觀賞者提供更加良好的視覺效果[13]。傳統的色彩搭配法則主要包括單色系配色、同類色配色、互補色配色、分裂互補配色、三角配色和四元配色。

設計師通過模糊神經網絡可以生成多種對應情緒的推薦色彩，將神經網絡所推薦的色彩作為主色，以配色規(guī)則推薦的色彩作為輔色，可以生成多種推薦色彩組合（圖2）。將推薦色彩填充入產品的各個區(qū)域，就可以形成多種符合設計要求的產品樣品，供設計師選擇。有效地減少設計師的主觀性，使設計師能夠更加科學地進行設計和決策。

女式連衣裙包含豐富的設計要素，設計要素特征明顯，服裝結構線和版式清晰[14]。因此本文以連衣裙為對象，展示色彩決策方案的應用案例，技術方法同樣適用于相關區(qū)塊清晰的產品的色彩決策。

首先，產品設計師根據用戶需求設計出的連衣裙款式（圖3a），以中國年輕女性為用戶群體，以愛、快樂、欽佩為主要情緒，使用模糊神經網絡推薦色彩后，采用互補色為配色方式，得到三種連衣裙色彩方案（圖3），供設計師挑選和修改?？梢杂^察到，由該方法推薦的色彩能夠較好反映設計師所輸入的情緒。

5 結語

色彩的正確使用往往可以觸動人們的情緒，使產品更加貼合人心。設計師通過了解用戶需求，采用創(chuàng)新性的色彩決策方案，能夠避免自身的主觀性，使產品的色彩滿足用戶情緒。同時可以通過多種色彩方案來滿足不同群體的情感需求。本文從色彩心理學的角度出發(fā)，闡述了色彩設計的重要性以及色彩與情緒的關聯。通過日內瓦情緒論的方式調查現階段不同用戶群體中不同色彩與情緒的關聯程度，提出了一種基于用戶情緒和模糊神經網絡的色彩決策的新方法。通過現有的色彩配色規(guī)則，為設計師提供了一種高效的、客觀的產品色彩設計方案。