基于腦電實驗的口罩分割線設計對臉部審美情緒的影響

王欣 鄭晶晶 夏雨婷 王旭

摘 要：為了探析口罩分割線應用規律，尋找最符合青年群體審美要求的口罩結構設計方法，統一使用黑色非織造織物，制做八款口罩。運用事件相關電位實驗，測試實驗者觀看八款口罩圖片時腦電誘發狀況。結合腦電客觀實驗和主觀評價數據，運用多因素重復測量方差的方法對Event-related potential研究范疇中由口罩刺激圖片引起的P300成分峰值進行綜合分析。結果表明：在口罩廓形方面，上輪廓無縱向分割線，整體采用橫向綜合性分割線結構的口罩評分更高，更受青年群體青睞；在腦電成分誘發方面，P300成分的誘發機制偏向于情緒產生的程度，而非刺激物種類，較深的喜愛情緒或較深的厭惡情緒均會引發類似趨勢的P300峰值。

關鍵詞：口罩；分割線；廓形；審美；事件相關電位

中圖分類號：TS941.12；TS941.17

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2023）04-0259-09

收稿日期：2023－01－16

網絡出版日期：2023－03－21

基金項目：浙江理工大學研究生培養基金項目（2021）

作者簡介：王欣（1998—），女，山東煙臺人，碩士研究生，主要從事服裝人體工學與結構設計方面的研究。

通信作者：鄭晶晶，E-mail：zjj.cecily@163.com

自2020年新冠肺炎疫情暴發以來，口罩行業總體規模出現大幅增長，且隨著全球疫情的常態化，口罩市場仍具有擴大化趨勢。口罩也從基本防護物資，一步步進化到剛需時尚產品［1］。消費者對于口罩的要求不再以單一的防護功能為主，越來越追求口罩的時尚功能。合體顯瘦的結構設計方式和延伸感的口罩輪廓線可以增加產品的美感［2］?？谡稚a企業對于個性化服務也越來越重視，通過與網絡大數據企業合作，將用戶的多樣性和用戶體驗與人性化相結合，完成高效、便捷、美觀的個人防護口罩的設計，從而建立產品特色，提升用戶體驗，讓生產和銷售變得更加方便［3］。因此為了增強企業競爭性與機遇創造能力，在設計開展前掌握用戶需求和個性化口罩整體潮流趨勢極為重要［4］。

目前對于口罩研究仍處于初級階段，市場上所銷售的口罩同質化嚴重，功能性與個性化的結合存在欠缺。為了適應快速變化的市場需求，本文嘗試在口罩結構方面找出更具時代潮流審美趨勢的組合與搭配，在不改變相關防護性、滿足口罩合格指標的前提下，使用ERPs測試系統和主觀評價相結合的方法，分析被測者對于不同款式的腦電波反應以及主觀傾向［5］，從而得出在結構方面趨近于青年群體審美的口罩款式，為消費者正確選擇適合自己審美的口罩、為企業個性化生產銷售提供參考。

1 問卷調研

1.1 市場調研

對市場上常見口罩樣本圖片的采集、分類與分析可知口罩的廓形主要分為A類和B類，如圖1所示。A類上輪廓無縱向分割線，曲面平滑，弧度平坦，視覺效果較為柔和。B類上輪廓中央鼻翼處有縱向垂直分割線，靠近鼻梁處有凸起，風格靈活，合體性較好［6］。

在上述兩大廓形的基礎上，通過設計不同的分割線可以改變口罩的功能與裝飾效果［7］。分割線歸納為三大類：裝飾性分割線、功能性分割線及綜合性分割線［8］。通過對分割線組合設計，借助視錯原理改變面部的比例和形態，達到視覺的審美需求［9］。將常見的口罩廓形與分割線元素進行組合，確定了16種口罩樣本進行問卷調研，款式及編號如圖2、圖3所示。

1.2 問卷設計

問卷內容涵蓋了青年群體對于口罩的功能需求、外觀影響因素、常佩戴種類以及對于上述16款口罩的偏好等。通過這些細分調查，可掌握目標群體對于口罩的偏好需求，從而有針對性地進行實驗分析。

1.3 調查結果分析

本問卷總共發放185份，回收有效問卷178份。調查對象為青年群體，有著較好的審美和正常的判斷與辨別能力。目標群體對于口罩的偏好需求的問卷調查結果統計如表1所示。

由表1可見：在對于口罩的功能需求方面，除了口罩的防疫性外，口罩美觀性的關注度最高，占實驗樣本的73.03%。由此可知現階段年輕群體對口罩的要求較高，既要有基本的實用性與功能性，又要對人體面部形態有一定的修飾與美化。

在影響口罩美觀程度因素方面，50%以上的消費者選擇款式的貼合性、外觀是否顯瘦、分割線條搭配，也有46.07%的消費者認為口罩輪廓是否修飾臉部線條對口罩美觀程度具有一定的影響作用。上述因素均涉及到口罩的外輪廓與內部結構問題，所以研究口罩分割線設計對審美情緒的影響是非常有必要的［10］。

在常佩戴的口罩類型中，49.44%被試者選擇了一次性醫用口罩，可見一次性醫用口罩的便捷性受到大眾的喜愛。針對市場調研而制作的16款口罩款式方面，編號A1-1、A1-3、A1-4、A2-2、A2-4、B1-1、B2-2較受歡迎，其中B2-2和A2-2最被試者青睞，占比分別為51.69%和40.45%，該兩款口罩整體合體性和臉部修飾性良好，有一定臉部縱向拉長的效果。

2 實 驗

2.1 實驗樣品

結合被試者常佩戴口罩類型和款式偏好選擇，選取A1-1、A1-3、A1-4、A2-2、A2-4、B1-1、B2-2、一次性醫用口罩款式作為最終實驗款式。

為了模擬更加真實的不同款式口罩佩戴效果，本研究在富怡CAD軟件中對口罩進行打版，最后導出樣板在3D CLO內進行虛擬縫合，模擬真實佩戴效果，最后統一使用口罩專用面料制作出八款實體口罩作為最終ERPs實驗樣本圖片，圖4為實驗測試圖片?？谡值目钍教攸c如表2所示。

2.2 事件相關電位實驗

2.2.1 實驗對象

本實驗以青年群體為研究對象，共計20名被試，平均年齡21歲，均為來自于浙江理工大學服裝學院的學生志愿者，有著較好的審美和正常的判斷與辨別能力，視力正常且均身心健康。

2.2.2 實驗過程

實驗前準備好相應的實驗用具，確認儀器設備正常。被測在實驗開始前要清洗頭發，去除頭皮附近的油脂以防影響降阻抗以及導電效果。提前告知被測注意事項，控制好室內溫度（20±2）℃和相對濕度（65±2）%。

打開電源和控制盒，設置好采集電腦的設置文件以及實驗需要電極位，涂磨砂膏，貼好乳突參考、眼電等電極；地線打導電膏，然后把帽子的插頭連接到放大器上。開放大器、Triger A、反應盒。Acquire機進入調電阻狀態，點開采集電腦的阻抗按鈕，看阻值打導電膏。先注射GND、REF電極，然后將所選擇的電極位置先周圍后頂上打完一遍后再檢查調整，使阻抗小于5 kΩ。阻抗降好后，采集電腦先預覽并保存一段腦電，等腦電基線走平穩以后再運行刺激程序。圖5為腦電刺激呈現順序。

當被測的腦電波幅趨于平穩時，可進行記錄和實驗。在過程中，必要時提醒被測注意眼動與頭動問題。刺激程序結束后，再停止采集電腦程序。

實驗后被試者摘下帽子，清洗頭發。清洗電極帽，針管等實驗物品，關上控制盒和電源，進行數據處理與分析。圖6為被試者實驗過程圖片。

2.3 主觀評價實驗

采用問卷的方式，調查被試者對于被測圖片的主觀直接評價，問卷內容包括被試者對于八款口罩審美符合程度評分以及審美排序。為了不影響腦電實驗數據的準確性，本問卷于腦電實驗結束后再填寫。

3 實驗數據分析

3.1 腦電數據提取與處理

本實驗研究口罩款式對審美情緒的影響，重點在于視覺響應，所以選擇P300成分作為研究對象，結果參考性較強。

圖7是腦電地形圖，由圖7可見正值誘發最大處主要集中于額葉、中央區域。

結合P300誘發區域理論和對地形圖的趨勢判斷，根據半球選擇了參考電極左側5個（F3、C3、P3、P7、PO7）；中央電極2個（FZ、CZ）；右側5個（F4、C4、P4、P8、PO8）共12個電極；根據腦區分類選擇了額葉（F3、F4、FZ）、中央區域（C3、C4、CZ）、顳葉（P7、P8）、頂葉（P3、P4）、枕葉（PO7、PO8）共12個電極。

在比較一組被測統一數據時，為了確保整體組平均，將20位被測數據合為一份，導聯數量、采樣率保持一致，再經過參考轉換、基線校正、數據濾波、去除偽跡、去除眼電、去除漂移、分段平均、保存數據，最后進行數據分析。

3.2 數據分析

根據不同Mark誘發的P300平均后的樣本數據波形圖選擇一個合適的區間，提取每一個Mark對應的款式圖所引發的P300波峰（下為正，上為負），并進行整理與分析。

圖8為針對不同款式的參考電極總平均對比圖，由圖8可初步判斷對于P300的誘發程度，針對于腦區而言，額葉和中央區域誘發較為明顯，頂區和枕區的誘發程度較為不明顯；針對于半球而言，左半球誘發程度相較于右半球而言更為明顯。這與3.1中對地形圖的判斷結論大致一致。

表3為P300波峰均值和標準偏差，表4為P300分因素估算值（平均由不同款式引起的不同腦區、不同半球的P300波峰均值）。綜合來看，在腦區中，頂區引發的P300波幅峰值最大；在半球中左半球引發的P300波幅峰值最大；在款式中，第8款引發最大P300峰值，其次是第7、4、1、2款口罩樣本圖，均引起較高峰值。組合中誘發峰值較高的有：

3號款式在額葉、中央區域的中線處（FZ、CZ）；3號款式在右半球頂區處（P4）；4號款式在額葉區（F3、FZ、F4）、右半球中央區域（C4）、左半球頂區（P3）；5號款式在左半球和中線的額區（F3、FZ）、左半球的中央區域（CZ）、左半球的頂葉區域（P3）；7號款式在額區的峰值非常顯著（F3、FZ、F4），其次是中央區域（C3、CZ、C4）、頂葉區（P3、P4）、右半球的枕區（PO8）；8號款式的額葉區中線處（FZ）。

對P300成分的峰值進行5腦區（額葉、中央區域、顳葉、頂葉、枕葉）×3半球（左半球、中央、右半球）×8款式的多因素的重復測量方差分析，主體內設計為：a腦區+b半球+c款式+a腦區*b半球+a腦區*c款式+b半球*c款式+a腦區*b半球*c款式針對組內項a腦區進行球形度檢驗可知，本項重復測量方差模型沒有通過球形度檢驗（p＜0.05），且莫奇來值w=0.002＜0.75，則需要進行自由度校正，重新計算p值，因此最終應該以格林豪斯-蓋斯勒校正結果為準。針對組內項b半球進行球形度檢驗可知，本項重復測量方差模型通過球形度檢驗（p=0.371＞0.05），因此組內效應分析結果時使用“滿足球形度檢驗”結果即可。針對組內項c款式進行球形度檢驗可知，本項重復測量方差模型通過球形度檢驗（p=0.082＞0.05），因此組內效應分析結果時使用“滿足球形度檢驗”結果即可。如果組內項水平數量為2或3，此時不需要

進行球形度檢驗，可以使用格林豪斯校正值，同時使用SPSSAU數據分析平臺進行分析即可得到智能分析結果。

通過球形檢測后的主體內效應檢驗，測試單個的因素對P300的影響，可能由于實驗的誤差與樣本數量的過少，3種主因素顯著性均不明顯，說明不同款式、不同腦區、不同半球對P300峰值影響不顯著，但仍存在聯系，值得分析與參考。結果表明，顯著性（對P300峰值的影響程度）：a腦區＞a腦區 * c款式＞b半球＞a腦區 * b半球＞c款式＞b半球 * c款式＞a腦區 * b半球 * c款式。

通過腦區成對比較結果來看，在對腦區、半球、款式分塊進行分析時，無顯著差異。在半球與款式的成對比較數據表明，對于其半球間與款式間的交互項上，也并沒有呈現出顯著性，說明并不存在差異效應。而對于5個腦區間的數據分析（1-額葉；2-中央區域；3-顳葉；4-頂葉；5-枕葉），在多項交互項對比中其呈現出0.05的差異顯著與0.01水平的差異極顯著，額葉和頂葉呈現出0.05的差異顯著（p=0.046＜0.05）；中央區域和頂葉呈現出0.05的差異顯著（p=0.025＜0.05）；顳葉和頂葉呈現出0.01的差異極顯著（p＜0.01）；枕葉和頂葉現出0.01的差異極顯著（p=0.009＜0.01）。這說明頂葉的波峰誘發機制和各個區域有明顯聯系，尤其是顳葉和枕葉。

3.3 主觀評價結果分析

表5所分析出的綜合排序來源于主觀數據采集。如表所示，被測基于審美心理對口罩進行的評分和排序評分趨于吻合，綜合其數據，可以得到基于審美情緒由高到低排列的款式依次為8#、4#、1#、3#、5#、2#、6#、7#。說明對于青年群體審美而言，更偏向由橫向分割線形成的A廓形的口罩。

4 結 語

綜合ERPs數據與主觀問卷分析，得出初步結論。對于P300的誘發程度在腦區、半球、款式分塊進行分析時，無顯著差異，但仍有參考價值。

a）針對于腦區而言，額葉、中央區域和頂葉誘發相對而言較為明顯；而枕區的誘發程度較為不明顯。對于5個腦區間的數據分析，在多項交互項對比中其呈現出0.05的差異顯著與0.01水平的差異極顯著，這說明頂葉的波峰誘發機制和各個區域有明顯聯系，尤其是顳葉和枕葉。

b）針對于半球而言，左半球誘發程度相較于右半球而言更為明顯，這與對地形圖、參考電極總平均對比圖的判斷結論大致一致。在半球成對比較數據表明，對于其半球間的交互項上，沒有呈現出較高顯著性，說明差異效應不明顯。

c）針對于款式而言，除了最常見的一次性醫用口罩外，1#和4#口罩的主觀評分最高，最受青年群體的青睞，該類口罩結構簡約，采用橫向綜合性分割線，兩端稍有向上的趨勢，在鼻尖會存在水平上下延伸的包覆感。這可能為口罩商家的設計生產提供參考。

d）針對于腦電成分研究而言，8#引發最大P300峰值，其次是第7#、4#、1#、2#款口罩樣本圖，均引起較高峰值。結合主觀排序數據對應的排序名次分別是第1、8、3、2、6名，由此可以判斷，P300成分的誘發機制偏向于情緒產生的程度，而不是種類，較深的喜愛情緒或較深的厭惡情緒均會引發類似趨勢的P300峰值。

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Effects of mask dividing line design on facial aesthetic emotions based on EEG experiments

WANG Xin a， ZHENG Jingjinga，b， XIA Yutinga， WANG Xua

（a.School of Fashion Design & Engineering;b. Zhejiang Provincial Research Center of Fashion Engineering Technology，

Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China）

Abstract：

Since the outbreak of the COVID-19 pandemic in 2020， the overall scale of the mask industry has grown significantly， and with the normalization of the pandemic， the mask market still has an expansion trend. However， the masks currently sold on the market are seriously homogeneous， and the combination of functionality and personalization is lacking. In order to adapt to the rapidly changing market demand， this study attempts to explore the application law of mask dividing line and find the mask structure design method that best meets the aesthetic requirements of the young.

Through market research， this paper classifies common masks on the market according to silhouettes， and identifies 16 experimental samples according to the combination of different dividing line elements. Through the questionnaire survey， the seven most popular masks and disposable medical masks were selected as the experimental samples. In order to simulate the wearing effect of different styles of masks in a more realistic manner， this study imprinted the masks in Fuyi CAD software， and exported the template for virtual stitching in 3DCLO to simulate the real wearing effect. Finally， eight physical masks made from black non-woven fabrics were used as the experimental samples for ERPs.

Through the event-related potential experiment， the EEG-induced condition of the participants viewing the pictures of eight masks was tested. After the EEG experiment， participants were invited to conduct subjective evaluation experiments. Then， data extraction and analysis were carried out. In this study， the influence of mask styles on aesthetic emotions was studied， with focus on visual response， so P300 components were selected as the research object， and the results were highly referenced. The multivariate repeated measurement of variance was used to comprehensively analyze the peak of P300 components caused by mask stimulation pictures in the Event-related potential study category.

Through experimental results， it can be seen that for the brain region， the frontal， central and parietal lobe induction is relatively obvious， and the crest induction mechanism of the parietal lobe is obviously related to various regions， especially to the temporal lobe and occipital lobe. For hemispheres， the degree of induction in the left hemisphere is more obvious than that in the right hemisphere， but the difference effect is not obvious in the interaction between hemispheres. In terms of style， in addition to the most common disposable medical masks， masks with simple structure and horizontal comprehensive dividing lines are more favored by young people， which may provide reference for the design and production of mask businesses. For the study of EEG components， the induction mechanism of P300 components is biased towards the degree of emotion production， rather than the type， and deeper liking emotions or deeper disgust will trigger P300 peaks with similar trends.

Keywords：

mask; dividing line; contour; aesthetic; event-related potential