數字化虛擬交互包裝設計研究

張永年，曹知英，樊清熹,＊，劉文良

（1. 湖南工業大學包裝設計藝術學院，湖南 長沙 410199；2. 益陽職業技術學院，湖南 益陽 413055）

不斷完善的網絡移動支付技術和快捷的現代物流配送服務，使電子商務逐漸被人們所接受，網上購物成交量急劇增長，傳統營銷渠道遭受巨大沖擊。市場的細分、消費群體的分流、產品包裝情感的缺失、品牌個性的模糊，消費者與線上產品包裝之間的互動缺失，成為電子商務良性發展和網絡經濟快速增長的瓶頸。跨學科、跨專業的數字化虛擬包裝順勢而生，打破了傳統包裝領域單一呈現模式的壁壘，以人性化、自主性為核心的沉浸式交互包裝快速融入體驗經濟時代，成為發展新時代包裝設計領域異軍突起的主流趨勢之一。

1 數字化虛擬交互包裝設計發展現狀

5G網絡技術的快速發展，為人機互動的交互技術升級提供了發展的基礎，為用戶與虛擬包裝的線上體驗提供了保障。藝術與科學技術的跨界融合，打破了傳統美學對包裝功能審美與適用功能之間的需求平衡關系，呈百花齊放態勢。傳統包裝行業的商業模式被以信息技術作為生產力，以產品信息化為基礎的電子商務所顛覆，購物方式和消費理念被徹底打破，實體店不再是唯一的銷售形式。虛擬購物環境的數字交互包裝設計應運而生。

1.1 數字化虛擬交互包裝設計的概念

交互設計源于工業設計，是一門專注于研究用戶情感體驗的新學科。關注用戶的行為，強調過程性思考，通過對產品的界面和行為進行交互設計，讓人與產品及服務者之間建立一種有機關系，從“可用性”和“用戶體驗”兩個層面上進行分析，關注以人為本的用戶需求[1]，涉及到心理學、計算機、信息、電子技術、工業設計等眾多邊緣性學科。

數字化虛擬交互包裝設計是相對于傳統包裝形態而言的一個應用型設計研究方向，它是將傳統產品包裝的物理屬性進行信息采樣、量化、編碼、數據轉換、數據融合，成為集視覺、聽覺、觸覺為一體的數字影像數據,呈現于電子商務交易平臺中，使用戶通過人機交互塑造感官體驗和思維認同[2]，而促進購買行為的一種新型包裝設計形式（圖1）。用戶需求越高，滿意度和輻射影響度隨之越強，用戶體驗感就越深。因此，加深對用戶情感需求的深入了解與分析，充分滿足用戶交互、體驗和反饋技術是虛擬交互包裝設計的關鍵技術之一。

圖1 產品包裝物理屬性數據數字化轉換圖示

1.2 數字化虛擬交互包裝設計的現狀

新時代背景下，市場渠道的改變，以及常規營銷模式轉換和市場細分等因素發生的連鎖反應，使部分年輕的消費群體從原有的市場中被不斷細分或瓜分出來，成為了線上產品的忠誠消費群。聲、光、電等技術的融入，人與產品之間的情感交流被強化，打破了實體包裝與虛擬包裝的圍合邊界，逐步向單一感官交互、多模態交互方向發展。

商業模式、購物環境、消費群體的變化，對網絡經濟的發展提出了更多的新需求。傳統實體店售賣的產品包裝在電子商務中水土不服，虛擬交互包裝打破了傳統包裝的局限，賦予其新的生命力，帶給消費者全新的用戶體驗。消費者不再僅僅關注產品包裝的視覺效果，而是向感官體驗、情感體驗、行為體驗、思考體驗、關聯體驗等更高精神層面的用戶體驗轉移(Bernd Schmitt)[3]，設計師們才意識到產品包裝的視覺語言不再停留于簡單的視覺符號的演變，忽視了用戶精神層面的需求，傳統包裝裝潢的銷售功能被淡化。因此，虛擬包裝設計應根據用戶的消費心理的規律，著重強調多模態交互包裝的用戶體驗。

2 數字化虛擬交互包裝的功能與作用

2.1 數字化虛擬包裝的功能

傳統包裝的功能主要分保護功能與銷售功能兩種，具體表現在保護產品、方便儲運、便于銷售、美化商品與傳達信息等方面。而數字化虛擬交互包裝則反其道而行，將傳統包裝的保護功能與銷售功能剝離，分成線上包裝和線下包裝兩種形式：一種是線上包裝，重點強調包裝的銷售功能，注重情感體驗的設計。感官品牌專家馬丁·林德斯特羅姆(Martin Lindstrom)認為，品牌需要成為一種超越視線的感覺體驗，才能在不斷增長和更加多樣化的市場競爭中生存[4]。線上虛擬包裝也不例外，通過看、聽、觸摸等感官體驗進行跨維度信息的人機互動，增強人—產品包裝—平臺之間的情感互動訴求，使消費者完全沉浸在虛擬包裝的用戶體驗中，完成購物行為。另一種是線下包裝即運輸包裝，又稱之為物流包裝，從屬于傳統包裝范疇。其需要保證包裝動力學安全和物理化學性能安全，避免搬運過程中的破損，運輸過程的振動、擠壓和異物混入、污染而出現的腐爛、霉變、蟲害等運輸問題，強調對商品的保護功能[5]。其次是便捷減量功能。物流包裝的體積大小、形狀、重量要符合人機工程學和物流設備的裝卸尺度，盡量減少過度包裝，嚴格控制包裝材料用料、印刷工藝，精簡商品流通環節，推動綠色生態包裝減量化發展。

2.2 數字化虛擬包裝的作用

市場中產品從生產商到消費者手中一般要經過多層次、多環節銷售。銷售渠道層次越多，產品價格越貴，反之產品越便宜。數字化虛擬包裝的出現，改變了商品的流通渠道，由多環節銷售型向單一環節直銷型或直銷型發展。首先，簡化產品的流通渠道。流通渠道一般要經過生產商、代理商、批發商、零售商到達消費者手中。零售商直接從生產商或代理商處獲得商品，減少了渠道的中間商，降低了產品在流通渠道中的成本。其次，降低生產成本。商品的銷售功能被虛擬交互包裝替換后，綠色生態包裝的減量化成為虛擬包裝設計的亮點。產品的銷售不再依托于豪華的包裝材料、高端先進的印刷工藝來提升銷售額，它們作為提升產品包裝形象的附屬品，正是生產成本虛高的根源所在。第三，促進商品銷售。讓用戶在虛擬環境中360度全方位感受產品的性能與特點，增加了用戶對產品包裝的全面認識，降低了消費者換貨、退貨的概率，提升了品牌附加值，有利于提高品牌競爭力。第四，有利于生態環境的改變。傳統包裝的弊端，特別是以茶、酒、月餅類為代表的食品包裝，過度地使用包裝材料與油墨印刷工藝，消耗著有限的自然資源，不易分解的包裝固體廢物嚴重污染著環境。而虛擬包裝是從屬于綠色生態、減量化包裝的一種表現形式，依托線上下單、線下送達的購買模式完成其銷售功能。線下物流包裝為了達到包裝材料減量化、結構合理化，在運輸包裝的尺寸、形狀等方面進行創成設計優化，篩選出最佳抗擠壓、可行性幾何結構模型方案，進行仿真驗證(Computer Aided Engineering)，生成3D實體結構模型，增加物流包裝受力點的抗壓性能，突破了包裝結構模型抗壓的瓶頸，解決了物流包裝填充物過多的弊端（圖2）。創成設計與增材制造的運用，減少常規物流包裝中的廢棄物填充，減少了包裝固體廢物垃圾的形成，減少了印刷工藝及油墨、潤版液、膠片和廢定影液、塑料覆膜、油性上光等對包裝內容物、空氣環境、土壤等的污染，綠色生態環保功能特征優勢明顯。

圖2 創成設計流程圖

3 數字化虛擬包裝交互設計的方法

線上虛擬包裝設計除了傳統的包裝設計程序之外，更多的是要考慮設計元素應用多樣化、動態化和可視聽化的呈現，把高質量的影像視覺符號和音頻符號在電商平臺中展示出來，解決虛擬產品包裝材質、360度展演動畫等3D影像的渲染和人機交互呈現等技術問題。

3.1 虛擬視聽交互包裝設計

虛擬視聽交互包裝的視覺符號與聲頻組合編碼主要以虛擬現實Viewpoint技術來完成，通過物理糾正燈光、反射、陰影的設置來進行模擬渲染，使3D產品包裝更加真實。用戶端可以對虛擬包裝通過360度旋轉、縮放等行為進行視聽互動體驗。視聽交互呈現分為兩個部分：一個是以MTS儲存虛擬包裝的物理圖形數據文件。將采集到的產品包裝三維尺寸數據、形狀數據、材質屬性數據等進行分類編碼，并對應數據屬性進行紋理貼圖、編碼、內容儲存，組建成龐大的數字化虛擬包裝數據庫；另一個是XML語言構架的MTX文件，主要是針對虛擬場景參數和人機交互行為進行描述。針對包裝材質、紋理貼圖的場景參數和互動設計等內容，從用戶體驗舒適度調整、添加、修改產品及其場景的影像動畫數據，進行高質實時渲染，傳輸到瀏覽器上，再現現實生活中產品的各項功能。

3.2 虛擬觸覺交互包裝設計

虛擬觸覺交互包裝設計依托柔性觸覺傳感器微流體技術和力反饋技術來實現。在人機互動過程中，柔性觸覺傳感器在改善物理感官操控的基礎上，增加用戶的觸覺感知交互過程中的刺激強度和觸覺反饋，感知虛擬包裝表面的壓力以及包裝表面粗糙度等物理屬性，達到“現實觸覺”的真實感覺（圖3）。

圖3 HaptX 觸覺反饋手套

2006年日本Koh Hasoda基于電阻應變計和聚偏二氟乙烯(PVDF)研究了一種仿生傳感器，用感知受力的動態變化，執行廣泛的搜索運動和局部、輪廓等的跟蹤，實現對包裝形狀的模擬數據分類。聚偏二氟乙烯(PVDF)、石墨烯(Graphene)作為柔性觸覺傳感器的敏感元件，收集接觸感知動態數據信息并運用到可穿戴設備中，測量力分量和力矩分量，檢測、感受產品包裝的重量和接觸物的力控制等信號數據，可以區分如軟木板、紙、木質板等不同材質的包裝質感，快速、精準地對虛擬環境的包裝大小、材質、肌理、輕重等做出力傳感，還原出虛擬包裝的物理屬性特征，完成用戶對產品包裝的觸覺交互體驗。

3.3 多模態交互包裝設計

蘇格蘭常識學派的創始人托馬斯·里德在1764年提出，視覺必須學會感知硬度、柔軟性、大小、運動和紋理，這些屬性最初是直接被感知的[6]。人類感知和交互常常是多模態的結合體，從自然信息源獲取信息，并對其進行處理（變換）和識別。例如我們的聽覺是用耳朵聲頻信號和頻率提示來辨別聲音的來源，隨后用視覺調節系統探尋，把物體反射出的光線聚焦于我們的視網膜上，鎖定該聲源，實現視聽同步[7]。同理，在電子商務的虛擬購物平臺中，用戶通過手勢、聲音、面部感情、視覺聚焦點等五感官的協同，參與虛擬包裝的體驗互動，多功能傳感器能快速精準地解析用戶意圖，喚起用戶情感，增強用戶體驗的“現實感覺”（圖4）。

圖4 多模態軟指尖觸覺傳感器圖

用戶與可穿戴設備、虛擬產品包裝之間的交互是充分模擬消費者在實體店選購商品的模式，通過文字、語音、視覺、動作、環境等多種方式進行人機互動。可穿戴設備的多功能傳感器收集用戶的交互體驗與反饋數據，經ADC模/數轉換器轉換成數字數據，及時快速進行特征提取和特征說明，完成關于包裝特征矢量和用戶交互、體驗特征矢量的說明后進行數據融合，這種多模態交互形式的人機互動還原出虛擬包裝的物理屬性和臨境感。

4 結語

計算機標準化軟硬件高速發展，未來以觸覺為主，視覺、聽覺為輔的多感官、多模態交互體驗的虛擬包裝將成為包裝設計發展的趨勢，即融合實用性、互動性、趣味性、綠色生態于一身，極大地豐富了線上包裝的觸覺感知體驗，拓展觸覺感知尺度，豐富感知模式和生存體驗，反饋出更加逼真的虛擬包裝效果，使得未來的包裝設計，特別是虛擬交互包裝設計領域更加人性化和合理化，設計理念得到快速傳播的同時，能使快節奏的人們放松心情，從心理和生理上獲得更多的愉悅感。交互體驗融入虛擬包裝設計，真實性更強，準確性更高，觸摸到的東西比看到的東西更真實、更直觀，強調的是“現實”感覺，體現的是虛擬包裝的“真實性”和綠色生態包裝的減量化理念。虛擬交互包裝拉近了產品包裝與消費者之間的距離，為未來人機交互的智能包裝設計理論與實踐開辟出一個新的研究方向。