家電產品聲音設計與評價研究

房振安 姜雅麗

海信家電集團研發中心 山東青島 266100

1 引言

隨著消費需求不斷升級，用戶對家電的品質和使用體驗有越來越高的要求，家電產品的用戶體驗已然成為人們在選購時的重要指標。對用戶而言，每個產品都有影響其接受度和需求度的特性，而產品聲音兼具了功能和美學特性，用戶會通過聲音判斷產品是否符合整體設計和功能[1,2]。聲品質也自然成為了用戶體驗中非常重要的一環。

產品聲品質的研究源于心理聲學理論的發展[3]，自上世紀90年代以來，聲品質的概念被清晰定義[4-5]，聲品質評價基礎理論迅速發展[6-8]，極大推動了汽車NVH領域的進步，在評價流程與方法以及噪聲控制方面也都有相對完善的研究[9-11]。聲品質在家電行業的研究目前相對較少，但也逐漸被重視，集中在空調、冰箱、洗衣機等大家電領域，在噪聲聲品質基本理論、實驗方法以及評價標準等基礎研究方面也有相對清晰的論述，主要彌補噪聲聲功率級評價產品的不足[12-15]。綜上來看，無論汽車還是家電產品領域，聲品質基本應用主要集中在噪聲評價以及改善方面，但是產品聲品質不應只是針對噪聲聲品質，應基于產品的聲音進行全面分析。

產品聲音比視覺更能影響用戶對產品的整體體驗，所以為創造愉悅的產品體驗，設計師應更多關注產品的聽覺特性[16]。將聲品質置于產品整體用戶體驗中分析意義重大，能夠補充基于產品噪聲分析聲品質研究的不足。

本文通過文獻研究，理清了家電產品中聲音的分類，討論了家電產品聲音設計的重要性、理論流程以及復雜性；總結了聲品質的權威定義及評價維度；基于以用戶為中心的設計（UCD）理論，論述了家電產品用戶體驗測評中的聲品質定位及評價；最后從企業研發現狀出發，提出用戶體驗測評驅動產品聲音設計方法的基本構想。為豐富家電產品用戶體驗測評與聲品質評價的理論體系、引入并推廣產品聲音設計理念、提升產品用戶體驗質量奠定堅實的基礎。

2 產品聲音設計

2.1 產品聲音分類

產品的聲音有很多種類，整體來看可以分為兩大類[17-18]：Intentional sounds、Consequential sounds。第一類聲音（Intentional sounds），是為了達到某種功能或者目的而設計的聲音。通常作為人機交互接口應用到產品上，如用戶界面的音樂，主要是為了警示用戶或者傳達操作過程的反饋信息。如洗衣機功能被選中時或洗衣結束時發出的蜂鳴音。第二類聲音（Consequential sounds），是由于產品為實現某一功能產生的，通常是有關產品功能的信息，是產品的基本屬性，用戶不能干預，只能被動接受。如空調吹風、冰箱壓縮機工作時發出的聲音。此類聲音通常被歸為產品噪音，是當下產品聲品質的主要研究對象。但它能準確傳達產品操作或運行過程中的狀態，用戶從聽覺上可正確判斷操作過程。如通過冰箱開關門的聲音判斷其質量的好壞。

因此產品開發時應考慮產品聲音對用戶體驗的影響，關注用戶的感知與感受，以用戶為中心進行設計。基于用戶的使用環境和對聲音的認知：盡可能減少噪聲；對需要傳達信息、激發用戶情感體驗的聲音進行精心設計。

2.2 產品聲音設計

產品的聲音設計是一個相對較新的概念，亦是一個相對復雜的過程。聲音設計是系統工程，部分聲音是產品運動部件的間接產物，需要平衡聲音與系統結構設計；在聲音設計的前期缺少實物輔助，設計師需要依靠想象力來傳達聲音對用戶的心理影響，在設計溝通上會存在障礙。因此在產品設計早期應盡早加入聲音的設計交流。Langeveld等學者在2013年提出了產品聲音設計的基本流程，聲音設計流程應開始于產品的規劃，從屬于產品主設計流程并與之并行，包含四個階段：基于情景的聲音分析、聲音設計概念、聲音模型、聲音原型[18]，如表1所示。

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聲音設計最大的困難是在聲音具體設計階段缺少聲音的設計素材，如果此時能獲得聲音素材，設計師將會非常容易創建聲音模型并優化。解決此問題的關鍵在于建設聲音庫，方便選取素材和模擬聲音，聲音庫包含錄制的產品部件的聲音，能夠使設計師通過調整聲音的物理參數創造理想的產品聲音，并可實現初步的聲品質客觀評估。

3 產品聲音的評價

3.1 產品用戶體驗測評中的聲品質評價

聲品質是對產品聲音質量的評價，是聽者對產品聲音本身以及對相應產品整體或某些特征的主觀判斷。被國際學術界廣泛認同的聲品質定義由Blauert提出：特定的技術目標或任務內涵中聲音的適宜性[4,5]。聲品質與特定的產品及其任務有關，因產品而異，是產品屬性；聲品質是聽者對產品聲音的知覺反應，反映了產品聲音的適宜性，聽者對聲音的接受度越高，聲品質越好。

產品用戶體驗測評是產品生命周期內所有用戶體驗測試活動的統稱，目的在于量化產品不同階段、不同形態的用戶體驗，包含用戶對產品的視覺、嗅覺、聽覺、觸覺感受，精確定位問題并指導設計開發，持續優化產品質量[19]。在產品開發各環節引入用戶參與不同形態產品或模塊的測評，圍繞產品可用性及用戶滿意度展開，發現問題、定向改善，提升產品用戶體驗質量，滿足用戶需求。產品聲品質是用戶聽覺體驗的重要衡量指標，亦是產品用戶體驗非常重要的組成部分。在產品開發過程中應足夠重視，其評價應置于產品整體用戶體驗中進行，階段、流程及高階的體驗維度應與用戶體驗測評保持一致，從產品規劃到上市，覆蓋產品的全生命周期，在產品各階段收集用戶對產品聲音（前文所述兩類聲音）的反饋，并依此改善產品聲音設計，提升產品聲品質。

基于心理聲學的聲品質評價方法，主要有問卷分析法、成對比較法與語義分析法[20,21]，測試聲音是否反映產品屬性（如人因工程學、安全、情感等屬性）與產品的可識別性。其基本方法與用戶體驗測評方法具有相通性，但是由于聲音本身的特性，除專業的用戶體驗實驗室（實景家居環境）外，在某些節點需要專門的測聽室，對測試環境亦有較高要求[22]。

3.2 產品聲音評價指標

產品的聲品質不僅取決于產品使用情況和聲音本身，而且跟用戶的期望、體驗和態度等主觀因素相關。現在對家電產品聲音的直接約束為噪聲的A計權聲功率級，并有執行標準（GB/T 4214.1）。主要是從聲音對人耳聽覺的直接物理損傷角度對聲音進行評價，屬于聲音在人因工程學領域的基礎要求。而關于聲品質評價，則基于心理聲學的基本理論形成通用指標。

心理聲學的基礎研究方面，上世紀9 0 年代，Hugo Fastl與Eberhard Zwicker用愉悅度P（Sensory Pleasantness）、聲音的煩惱度PA（Psychoacoustic Annoyance）綜合評價聲品質[3]。聲音的響度N、尖銳度S、粗糙度R、音調T、波動度F均與聲品質相關，它們之間的相對關系可用公式近似表達：

公式（1）中，P/P0，是感官愉悅度的相對值，使用這個公式，在一種聲音的尖銳度S、粗糙度R、響度N、音調T被測量或計算后，即可計算感官愉悅度。公式（2）中，煩惱度PA與響度N直接相關，與尖銳度S、波動度F、粗糙度R的均方根相關。聲音的感官愉悅度受尖銳度影響最大，受粗糙度與音調影響相對較小；聲音的煩惱度則受響度的影響較大。因此，影響聲品質的最重要的兩個物理參量為尖銳度和響度，在產品聲音設計與分析時應重點關注。

以上模型將人的聽覺系統特征與聲音的物理參量結合起來，為聲品質的客觀評價提供非常重要的指導。通過計算聲音的愉悅度和煩惱度，能夠對某種聲音形成初步評價，指導后續產品聲音品質的改善。

在產品聲品質研究方面，Lyon R.H.在2003年提出了產品聲品質的評價維度[23]：

（1）強度或幅度。代表性的指標有響度、A加權聲功率級、會話干擾度等。此為聲音的客觀物理評價。可以用儀器測量并計算得出。

（2）煩惱度（聲音中令人煩惱的方面）。噪度、粗糙度、尖銳度（聲音中令人煩躁的主要因素）。

（3）舒適度（聲音中令人愉悅的方面）。聲音的規律性，協調性，適宜性，為無量綱參數。

（4）信息內容。表征產品的識別特征（可根據聲音識別空調與冰箱）、性能和運行狀態等，為無量綱參數。

表2 產品聲音評價指標明細產品聲音評價絕對指標 客觀指標 主觀指標適宜性響度 規律性粗糙度 協調性音調 可識別性波動度 信息反饋性實驗法 實驗法/用戶測試法 用戶測試法尖銳度A計權聲功率級 愉悅度煩惱度 接受度

對產品而言，其聲音首先應滿足國標的噪聲基礎要求，進而應以用戶為中心，以主客觀結合方式對聲品質進行評價。主觀方面主要邀請用戶進行測評（如評審團測試），客觀方面主要是使用儀器以實驗方式進行。如此總結形成產品聲音的三方面評價指標：絕對評價、主觀評價、客觀評價；絕對指標為產品噪聲國標要求，主觀指標為愉悅度和煩惱度，主觀指標為接受度，如表2所示。

4 測評驅動聲音設計

產品聲音的評價只是質量監控的手段，并不是目的，真正目的在于通過各種手段的測評，了解用戶對產品聲音的可接受程度，發現產品聲音存在的問題，進而通過技術手段加以改善，提升產品聲品質。因此家電產品的聲音需要從產品開發的源頭進行把控，用聲音向用戶定向傳達內容，就如產品的外觀設計一樣，使聲音成為產品的符號。

但是如果要實現理想的產品聲音的正向設計，聲音庫是最關鍵的工具，需要長期的聲音設計技術積累和實踐，在現實的產品開發流程中應用具有較大難度。而且在聲音設計流程中，如表1所示，有關聲音的評價出現在聲音原型階段，明顯后置，無法適時引入用戶評價，不利于對設計過程質量的把控。鑒于現有產品聲音設計理論的局限性和企業產品開發設計流程的獨特性，聲音設計實踐應是基于問題的解決方案，而不是嚴格遵守既定的理論和方法。因此，將產品聲音設計引入產品設計開發流程中并產生有效影響，則應綜合聲音設計理論流程以及企業實際，因地制宜。基于產品聲音設計理論流程，結合現行的用戶體驗測評流程，提出用戶體驗測評驅動的產品聲音設計方法，將產品聲音設計快速引入并適應當前產品開發環境，依托現有技術條件，有效提升產品聲音設計能力，增強產品的綜合體驗。

用戶體驗測評驅動的產品聲音設計方法有別于技術（聲音庫）驅動，是以終為始的設計方法。它更聚焦于用戶需求與對聲音的心理反應和適時評價，并能根據用戶的建議及時優化設計；適合企業現狀，循序漸進，梯度投入，能夠與企業現行產品開發流程的良好結合。

在產品規劃階段，應獲得用戶對規劃產品聲音特性及品質的意見，了解用戶痛點與期望，以此為基礎設定產品聲品質基線并形成產品規格；在設計階段，隨著產品原型的建立，產品的聲音特征即可與產品組件產生聯系，依據用戶對原型聲音的測評評估整體和部分聲音的重要性和敏感性，并尋找技術的優化方案。如此在測評與優化間循環迭代，直至產品上市。用戶在真實的環境中使用產品一段時間后，再次以測評方式收集用戶反饋，形成用戶與設計師的間接溝通，發現問題點，為下一代產品開發指明方向。

5 結論

本文重點回顧了家電產品中聲音的設計與評價的研究成果，總結了家電產品聲音評價的指標，提出了用戶體驗測評驅動產品聲音設計方法的基本構想。

研究發現：聲品質是家電產品用戶體驗非常重要的組成部分，其研究不應只針對傳統噪聲聲品質，應立足產品用戶體驗，全面關注用戶對產品聲音的聽覺體驗。家電產品的聲音需要被精心設計，設計流程應平行于產品主設計流程，且過程中需要用戶的及時評價以完善設計。聲音評價以國標要求的噪聲技術標準為基礎，主觀方面以接受度為核心指標，客觀方面以愉悅度和煩惱度為核心指標；應在用戶體驗測評的基本框架下進行，其階段、流程與產品設計開發中的用戶體驗測評保持一致。在各階段收集用戶反饋，改善產品聲音設計，提升產品聲品質。為減少技術驅動聲音設計流程的限制，可應用測評驅動的產品聲音設計方法，便于企業引入并實踐產品聲音設計流程。

產品聲品質的研究目的是給用戶以愉悅的體驗，提升產品的用戶體驗質量。因此未來研究中應從以下方面著力：基于企業實際情況實踐聲音設計流程。深度融合產品聲品質評價與用戶體驗測評，細化不同聲音類型的評價指標以及要點。尋找聲音的物理參量和用戶心理反應的映射關系，建立聲音設計素材庫，探索產品聲音設計的約束條件；強化交互設計、心理聲學、音頻和音樂等學科的交叉學習，不斷完善聲音設計理論和測評驅動聲音設計方法，為聲音設計實踐奠定扎實的理論基礎，積極推動家電產品聲品質和用戶體驗質量的提升。