基于聯覺實驗與色彩網絡的傳統香薰包裝設計研究

冉亞鑫，侯文軍，盛卿，靳雨菡，劉昕暉

（北京郵電大學 a.數字媒體與設計藝術學院 b.網絡系統與網絡文化北京市重點實驗室c.交互技術與體驗系統文化和旅游部重點實驗室，北京 100876）

在物質豐裕的當今社會，香薰的使用已經非常普遍，它可以起到凈化空氣、減壓抗疲勞、美容養顏等諸多作用。香薰主要依托于嗅覺，使人們的生活環境更舒適，滿足人們精神與心靈需求。外觀精美、配色和諧、設計新穎的香薰產品往往更能吸引消費者，帶來更多的感官愉悅。通過對氣味與色彩的聯覺研究，將二者的情感體驗融入香薰包裝設計當中，構建色彩網絡模型，能夠協助進行中國傳統香薰的配色設計與產品研發，從多通道與多角度刺激消費者的感官，建立消費者與產品之間的情感紐帶，實現更多元的文化價值，創造更豐富的使用體驗。

1 研究概述

1.1 嗅覺與色彩的情緒關聯作用

隨著中國傳統文化的復興，香道與香文化逐漸被大眾重新熟悉和認可。但市面上大部分中國傳統香薰產品仍存在色彩單一、色彩運用隨意、造型設計同質化等不足。一些文創型中國傳統香薰運用文化基因提取[1]、IP 聯動[2]等方法進行設計，使產品外觀富有文化特色，卻忽略了香薰本身的香味屬性，難以引起使用者的情感共鳴。

馬丁·林斯特龍（Martin Lindstrom）在感官品牌研究中指出“人的情緒有75%由嗅覺產生”。嗅覺處理的腦區與情緒處理的腦區密切相關[3]，通過氣味傳遞的記憶因為嗅覺與大腦的關系變得異常密切[4]，氣味影響著人們的情緒、心情與知覺感受。色彩通過視覺給予人們直接的刺激，是意義傳達與意象識別的重要線索，許多研究都表明[5-6]，色彩對人們的情緒和情感有強烈的影響力，氣味和色彩都與情緒具有緊密的關聯性，而嗅覺與色彩視覺也具有一定的情緒關聯作用[7]。研究發現[8-13]，運用情感化設計理論，將嗅覺結合色彩視覺的情感體驗融入產品的設計中，能夠幫助設計師進行配色抉擇與造型設計，從而提升產品的表現效果。

聯覺（Synesthesia）指一種刺激引起另一種感覺的心理現象，如看到紅色感覺炎熱、聞到桂花香想到金色[14]等。這種聯想性的知覺反應可以觸及人類最深層的情感體驗，達到對客觀物象的超越。

產品外觀是產品感性意象傳遞的載體[15]。感性意象研究將用戶的需求及感受轉化為具體設計[16]，賦予產品更深層次的情感內涵。通過語義差異法、問卷訪談等感性工學理論[17]，能夠將用戶模糊的感性意象需求準確轉化為產品形態要素，幫助設計師進行設計決策。

本研究利用嗅覺與色彩視覺之間的情緒關聯作用進行聯覺實驗，建立香味與色彩之間的情緒關聯，獲得香薰色相與感性意象，以此構建香-色圖像數據庫，繼而進行色彩提取與配色設計，獲得貼合香薰的具體色彩。同時，也將感性意象與情感化設計融入香薰產品包裝中，為消費者帶來更豐富的感官體驗。

1.2 色彩提取與色彩網絡模型

色彩作為主要的圖像視覺特征，相關研究與提取方法已較為成熟。圖像主題色彩提取的主要研究方法包括色彩量化法、色彩聚類法和色彩建模法等。陳登凱等[18]通過中值切割色彩量化算法提取了民間布老虎的色彩特征，整理了傳統布老虎的色彩語言并將其應用于相關的文創產品設計中。陳思燕等[19]對比了K-means 和GMM 聚類算法在傳統云肩色彩提取中的運用，驗證了K-means 算法具有效率高、提取精準等優點。斯坦福可視化組應用心理學研究的方法，通過色彩建模，使用特征提取與回歸擬合的方法對主題色彩進行了選擇以及邏輯驗證[20]。

本文主要關注提取色彩的搭配使用以及視覺呈現方式，即特征色、色彩數值、色彩比例等因素。與配色設計相關的算法研究包括神經網絡、進化算法、交互式遺傳算法等[21-22]。而色彩網絡模型自提出以來[23]，因其能夠較好地表達色彩的占比與各色彩之間的關系，在配色設計上被廣泛運用。燕耀等[24]使用色彩網絡模型,歸納了安塞民間繪畫的色彩特征和配色設計邏輯。任艷博等[25]通過構建色彩網絡模型，實現了對蝴蝶色彩和配色規律的深入分析，為設計師在進行蝴蝶色彩重用設計時提供了支持。楊梅等[26]構建了敦煌傳統壁畫色彩網絡，為敦煌壁畫色彩創新應用開辟了新思路。

本研究主要基于色彩與情緒的關聯作用，使用香薰對應色相與感性意象建立香薰色彩圖像數據庫。使用K-means 提取香-色圖像數據庫中圖片的特征色彩，獲得對應香薰的具體色彩。同時，通過建立香薰色彩網絡模型表達色彩占比與色彩間的關系，輔助設計師對中國傳統香薰產品進行色彩搭配設計與包裝設計，以此提升中國傳統香薰產品的多維美感，使用戶獲得更好的使用體驗。

2 研究框架與流程

香-色聯覺香薰包裝設計的基礎是香-色聯覺實驗與基于聯覺的香薰色彩網絡模型的構建。

在確定了使用的實驗材料后，首先進行香-色聯覺實驗：通過語義差異法實驗獲得香味與基礎色相的情感傾向，建立香味與基礎色相的情緒關系，并以此進行聯覺訪談實驗，獲得香薰修正色相與對應感性意象。

然后進行基于聯覺的香薰色彩網絡模型的構建：基于聯覺實驗結果進行香-色特征自然圖像選取，建立香-色圖像數據庫，以便獲得更準確的香薰對應特征色彩。在使用K-means 算法進行特征色彩提取后，根據特征色的權重、共現頻率與共現關系建立香薰色彩網絡模型，為設計師提供配色參考。

最后，設計師可以結合從色彩網絡模型中提取的香薰對應特征色彩，形成配色方案，進行基于聯覺的香薰相關設計。此外，從香-色聯覺實驗中獲得的香薰對應感性意象，為包裝設計提供了進一步的故事和形態參考，幫助設計師進行視覺設計。具體研究框架見圖1。

3 香-色聯覺實驗

3.1 確定實驗材料

為了進行香-色聯覺實驗，需要分別進行典型香薰與基礎色相的選取。

通過對中國傳統香方古籍[27-29]與中國古代香薰研究[30-31]的調研整理，本研究從使用場景與功能上將中國傳統香薰分為環境用香、個人用香、醫藥用香與祭祀用香。對從古籍中搜集到的347 條香方進行分類整理，經過古代計量單位轉換并計算各香料用量后，得到了四類香薰的香料用量占比排序以及四類香薰的特有香料，基于此進行了典型香薰的選取，最終選取的四款典型香熏為：花蕊夫人衙香（環境用香）、荀令十里香（個人用香）、安魂香（醫藥用香）、信靈香（祭祀用香）。

在進行了典型香薰的選取后，進行了基礎色相的選取，用于初步建立香薰與色彩間的映射關系，為之后進行色彩細節調整確定了方向，即通過情緒關聯作用，對香薰對應的基礎配色范圍進行約束，明確香薰的主要色相。

因此，從實用性與必要性出發，以主色相為重點，以24 色相盤中間隔60 度為原則，強調原色與二次色，在盡量排除明度與純度的影響后，選取了六種彩色與黑（灰）白兩色作為實驗的基礎色彩。色彩具體信息見表1。

表1 基礎色相具體信息Tab.1 Information of basic hue

3.2 實驗一：語義差異法實驗

語義差異法是描述法的一種，通過用戶的描述解釋可投射出其對研究對象的心理預期。研究表明[7,32]，PAD情緒作用量表在嗅覺與色彩關聯研究中有較好的表達性與適用性，本研究使用改良的PAD 情緒作用量表獲得30 位專家用戶對不同香薰與不同色彩的情感傾向。根據本研究的具體性質進行改良，由此適配獲得的PAD 情緒作用量表見表2。

表2 改進的香薰色彩PAD 情緒作用量表Tab.2 Improved fragrance-color PAD emotional effect scale

在獲得香薰與色彩對應的情感傾向后，使用探索性因子分析探究不同香薰與色彩間的情緒關聯作用，并以此確定各香薰對應的基礎色相范圍。語義差異具體實驗流程見圖2，實驗結果見表3。

表3 語義差異法實驗結果Tab.3 Experimental result of semantic difference method

圖2 語義差異法實驗流程Fig.2 Experimental flow of semantic difference method

3.3 實驗二：聯覺訪談實驗

在進行了語義差異法實驗后，采取半結構化訪談的形式引導專家用戶進行聯覺實驗，詢問用戶對香味與基礎色相的情緒關聯結果的想法。邀請用戶進行自主調色，將調色結果進行k-means 聚類。在聚類結果中，以“對比性”與“差異性”為原則，并結合基礎色相，選取了香薰各自的修正色相，以這種方式對色彩范圍進行調整。通過深入訪談與頭腦風暴，獲得香味與色彩的相關感性意象（形態要素）。以此指導香-色圖像數據庫的建立以及產品設計。實驗流程見圖3，實驗結果見表4 與圖4。

圖3 聯覺訪談實驗流程Fig.3 Experimental flow of synesthesia interview

圖4 聯覺訪談實驗結果-香薰與對應修正色相Fig.4 Experimental results of synesthesia interview-fragrance and corresponding corrected hue

表4 聯覺訪談實驗結果-香薰與對應感性意象Tab.4 Experimental results of synesthesia interview-fragrance and corresponding kansei image

4 基于聯覺的香薰色彩網絡模型

4.1 香-色圖像數據庫建立

經過香薰色彩聯覺實驗，獲得了香薰對應的感性意象，以及與香薰對應的修正色相，但現階段獲得的色相/色彩還具有以下幾個問題：

1）色彩還未精準契合產品形象：大部分用戶沒有設計背景，目前調色修正所得色彩和對應意象的真實色彩有一定差距，而大自然的色彩或攝影作品中的色彩更自然美觀，能夠幫助色彩設計更契合產品。

2）沒有考慮色彩的占比關系：目前僅獲得了香薰對應色彩，對于色彩占比欠考量，對于配色設計具有一定的局限性。

因此，為了獲得更加自然、更具有代表意義、客觀準確的香薰對應色彩，同時為了提供靈活的色彩搭配方式、輔助設計師解讀色彩的多元性與復雜性，可以通過構建香熏-色彩網絡模型對色彩進行調整補充。

色彩網絡模型的構建依賴于提取圖片的合理性與客觀性。為了保證圖像數據庫中的圖像色彩延續用戶實驗色彩，在搜索圖片時依據先前實驗結果，對色彩及關鍵詞進行了限制。如在對環境用香進行圖片搜索時，限定色彩為#dee5a8、#64899a、#5b6359、#d6ad4d，同時限定關鍵詞為草、少女、橘子、雪松等。其余三種香薰以此類推。最終以圖4 中香薰對應修正色相為限制條件，以表4 中香薰對應意象作為關鍵詞，在視覺中國上為每種香薰搜集了100 張圖片，共400 張圖片，以此構建香-色圖像數據庫，見圖5。

圖5 香-色圖像數據庫Fig.5 Fragrance-color image database

4.2 特征色彩提取

使用K-means 方法對香-色圖像數據庫單幅圖像中的全部像素進行色彩提取，以獲得所需的特征色彩。對提取色彩數與初始聚類中心進行迭代測試，發現K值等于15 時達到色相變化無明顯波動且提取色之間具有一定差異的最優結果，由此將提取色彩數目設為15。

算法實驗表明，不同色彩模式的聚類結果不同，為了消除提取色彩數目的波動影響，本研究采用RGB模式，消除零成員類，使提取色彩數目與最終提取色彩數目保持一致。

合成圖的色彩提取首先以單幅圖像的提取結果為數據源進行色塊融合，得到融合圖像，見圖6。然后使用主色優先模式[23]，主要考慮提取特征色的占比，對融合圖像進行二次K-means 聚類，最終分別獲得了四種香薰對應的15 種特征色彩。

圖6 香薰對應色彩融合圖像Fig.6 Color fusion image corresponding to fragrance

4.3 色彩網絡模型構建

自然圖片中經常共同出現的色彩往往較為和諧、適宜搭配，使用高頻共現色彩能帶來更生動的感官體驗。為了較好地應用提取出來的特征色彩，具象化地表述特征色的占比以及各色彩之間的共現關系，輔助設計師進行主輔色選擇、便于指導配色設計應用，進行了香薰-色彩網絡模型的構建。將15 種特征色指定為聚類中心，使用頻率優先[23]模式，依照特征色出現頻率與共現頻率，分別為四種香薰構建了色彩網絡模型，見圖7。

圖7 香薰-色彩網絡模型Fig.7 Fragrance-color network model

在圖7 的網絡中，圓點表示特征色，圓點大小表示提取色的頻率占比，圓點之間的連線表示兩個提取色的共現頻率[23]。連線由頻率閾值確定，當色彩共現頻率達到閾值時，色彩間便會出現連線。經過多次測試，將頻率閾值設置為0.35 時得到的色彩網絡結構較為穩定，色彩連線與配色較為合理，因此將閾值設置為0.35。

建立香-色圖像數據庫、進行特征色彩提取并建立香薰色彩網絡模型的目的是：在香-色聯覺實驗的基礎上，使色彩更自然、配色更和諧，同時獲得色彩的占比關系，以指導配色設計。因此，色彩網絡模型中的15 種特征色彩不需要全部運用于后續的設計中，需要結合圖4 修正色相進行配色方案選擇。

主色一般選擇頻率占比大、純度較高、與剩余顏色差異較大的色彩。在完成主色的選擇后，基于色彩共現關系與配色和諧程度可進行輔色或點綴色的選擇，由此可以獲得更自然的配色方案。

4.4 色彩階段總結與驗證

從香-色聯覺實驗至香薰色彩網絡模型的構建，共歷經三個階段的色彩相關操作，色彩階段的總結如圖8 所示。其中香薰對應基礎色相見表3，修正色相見圖4，特征網絡見圖7。

為了更好地驗證通過色彩網絡提取出來的特征色彩與香-色聯覺實驗獲得的色彩具有聯系，本研究進行了驗證實驗：抽取10 位用戶，邀請他們進行香薰-特征色彩配對實驗，并結合用戶訪談進行綜合分析，配對實驗結果如表5 所示。其中，環境用香與個人用香配對結果略有偏差，推測是由于這兩種香薰的非核心原料較為類似所導致的。

表5 香薰-色彩驗證實驗結果Tab.5 Experimental results of fragrance-color verification

實驗結果表明：通過香薰色彩網絡提取出來的特征色彩是香-色聯覺實驗所得修正色相的補充與遞進，且最終提取出來的特征色彩基本符合用戶對香薰的感性認知。

4.5 配色方案選擇

色彩網絡模型有助于設計師更好地進行配色設計。在使用色彩網絡模型進行配色方案選擇時，可先進行主色的選取，然后依照色彩間連線與色彩和諧的原則進行輔色或點綴色的選取。此處使用聯覺實驗獲得的修正色相結果（圖4）輔助色彩網絡進行配色選取。如圖9 中的個人用香配色方案，首先選取占比較高、與其他色彩共現頻率較高的10 號色為主色，然后依照連線數目、色彩共現與和諧搭配的原則選取06 號色與09 號色作為輔助色，最后以冷暖對比為思想，選取了共現頻率較高的08 號作為點綴色，整體配色和諧自然。其余三種香薰以此類推。

圖9 個人（荀令十里香）配色方案Fig.9 Personal fragrance (Xun Ling Shi Li Xiang) color scheme

至此，在聯覺實驗（圖4）與色彩網絡（圖7）的共同作用下，最終獲得的四種香薰配色方案以及具體色彩數值如表6 所示。

表6 四種香薰配色方案Tab.6 Four fragrance color schemes

5 設計應用

5.1 香薰色彩呈現

色彩視覺設計是色彩搭配與組合的過程，色彩的協調統一可以帶來和諧自然的視覺效果與舒暢的視覺體驗。結合色彩網絡模型頻率占比，將香薰配色方案以色彩漸變比例圖的形式進行呈現，突出色彩表達，可以用以指導香薰產品包裝的色彩設計，香薰色彩漸變如圖10 所示。

圖10 香薰-色彩漸變比例圖Fig.10 Fragrance-color gradient scale diagram

5.2 香薰色彩感性意象可視化包裝設計應用

色彩不是獨立存在的，通過圖形化或視覺化的方式可以將色彩以更藝術的方式表達出來，突出設計作品的文化內涵與精神價值。運用產品語義學的方法[33]對感性意象進行表達加工[34]，將香薰與色彩對應的感性意象轉化為形態要素，并融入中國傳統香薰產品的包裝設計中，可以體現出中國傳統文化的韻味，提升產品綜合美感[35]。

結合香薰的配色方案與香薰對應感性意象進行可視化設計，可以提升香薰設計的藝術性表達。以醫藥香（安魂香）為例，取用表4 中的寺廟、中藥、樹林、深等意象，將其作為包裝設計的基礎元素，結合獲得的配色方案與色彩漸變比例，進行香薰包裝設計。設計展示如圖11 所示，其中，醫藥香（安魂香）的色彩感性意象可視化主要以綠灰二色為主，以暗紅色作為點綴色，使整幅畫面更加靈動自然。

香薰色彩感性意象可視化設計以色彩顯化香味，使用視覺語言為用戶的嗅覺感受作鋪墊，結合感性意象傳遞香薰的文化內涵，可以帶來更好的情感化使用體驗。最終的香·色產品包裝設計應用見圖11、圖12。

圖11 香·色產品包裝設計應用-醫藥用香Fig.11 Application of fragrance-color product packaging design-medical fragrance

圖12 香·色產品包裝設計應用-個人用香/環境用香/祭祀用香Fig.12 Application of fragrance-color product packaging design-personal fragrance/environmental fragrance/sacrificial fragrance

6 結語

中國傳統香薰蘊含著中國獨特的傳統文化，具有傳播與發展潛力。結合感性工學與情感化設計的方法，使用聯覺實驗建立中國傳統香薰與色彩間的情感關聯，獲得香薰對應色相與感性意象，以此進行色彩網絡的構建與香薰特征色彩的提取，能夠科學合理地幫助設計師進行配色方案的選取。將感性意象與配色方案應用于中國傳統香薰產品的包裝設計中，能夠提升用戶的情感化體驗，更好地傳達中華傳統文化。

本研究提出了一種基于聯覺與色彩網絡模型的香薰包裝設計方法。一方面通過聯覺實驗獲得香薰對應色相，以及香味與色彩的對應感性意象，并融入包裝的形態要素設計當中；另一方面構建色彩網絡模型，進行色彩微調的同時為配色設計提供方案。研究結果表明，結合色彩與感性意象的設計方法，可以為產品包裝提供設計思路。

本研究也存在一些不足，首先邀請進行聯覺實驗的專家用戶數量較少，且缺少香薰領域研究專家的介入，可能導致實驗結果不夠精準；此外目前的配色選擇偏主觀，且只給出了一種舉例用的配色方案，缺乏與其他配色方案的綜合比較。因此在未來的研究中，擬邀請更多的用戶進行實驗，且加入香薰領域研究專家，使香色聯覺實驗更具有普適性；同時探究香薰-色彩網絡的自動化擇色應用方法，并設計實驗比較驗證不同配色方案的科學性，使整體配色設計流程更加合理，配色結果更自然和諧。