基于感性工學和抽象形態的電動SUV前臉造型設計

鄧昭　聶益杰

關鍵詞：感性工學 抽象形態 電動SUV 造型設計 模糊評價法

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2023）18-0132-04

引言

隨著中國汽車市場的蓬勃發展，青年群體逐漸成為汽車消費主力軍，并在市場中所占據的份額逐漸增加。Z 世代的青年群體喜歡什么樣的產品是當下汽車企業思考的一個問題。同時存在另外一個問題，產品愈發趨于同質性，青年人群對于缺乏個性化的產品認同感低。未來隨著技術的發展以及感性消費時代的來臨，智能化、多元化、個性化將是純電動汽車發展的趨勢，而這些變化趨勢將直觀地在汽車造型設計上體現[1]。電動汽車的結構還處于一個不斷發掘的階段，其中技術的變革為未來電動汽車的設計提供了很大的發揮空間，一個創新且高效的汽車造型方法對提升電動汽車設計實力和推動行業發展具有重大意義。本文的研究目的是通過將感性工學和抽象形態造型方法相結合的方式應用于汽車造型研發過程中，設計出一款滿足年輕人感性需求的電動SUV。

一、感性工學與抽象形態造型設計

（一）感性工學及其應用

感性工學是一門將人的感性與工程的理性相結合的新型工學領域，其主要是通過現代技術采集人的感知數據，從而將人的感知量化，進而將人的主觀感受轉化為感知價值，最終引導產品的設計。1986 年，“感性工學”被日本馬自達汽車集團前會長山本健一提出并應用于汽車設計中，建議汽車設計基于用戶的感性需求出發，對汽車的外飾造型與內飾造型進行設計，并且隨后成立了感性工學汽車研究所，將感性工學應用在汽車設計研發中[2]?，F今人們的內心不再渴望那些復雜和浮夸的造型，其“魂動”設計理念抓住了用戶對汽車造型的感性需求，例如馬自達品牌在2015 年發布的RX-Vision Concept 使馬自達品牌的設計走在了時代的前沿，如圖1 所示。作為一種以用戶為導向的產品設計開發技術，讓設計有了依據，改變了以主觀思維為主的傳統設計方法，其“以人為本”的設計理念深入人心。

感性工學的核心就是用理性的方法將人的感知量化，從而建立產品和人的邏輯關系，進而使感性需求準確轉化為設計要素，作為設計的依據。確定研究對象后，面臨如何獲取和量化消費者的感性認知的問題。感性工學方法流程首先是大量收集研究樣本和感性意象關鍵詞，從中提取最具代表性的造型特征和意象關鍵詞，然后將代表樣本通過定性和定量的分析方法進行造型分析與解構，最后采用幾何多元線性回歸分析等數學統計方法去建立汽車造型特征與用戶感性意象之間的數學模型。從而得到兩者的關系，并最終應用在汽車造型研發中。

（二）抽象形態造型方法

汽車造型設計中的抽象形態不是藝術學領域中廣義的抽象形態，它指的不是平面形態而是立體的抽象形態，需要在三維空間中進行探討，并且在整個設計過程中，該抽象形態會從最初的概念形態發展到一系列各個階段不同的狀態。此外，在整個汽車造型設計過程中，既需要區別于藝術中的單純美學形態，還需要區別于工科中的純理性形態。汽車造型中抽象形態的定義：通過有條件地選取汽車具象形態中的某些特征元素或基于風格的描述，提煉本質屬性或關鍵特質（相對獨立的各個方面、屬性、關系）從而得到純粹形態，抽象形態推演的過程模型包括如下步驟：原始意象－抽象基形－亞形態－抽象形態－近車形態－概念車型－量產車型[3]。抽象形態的設計方法需要提煉抽象形態的本質屬性或關鍵特質非常準確才能應用于后續的概念車和量產車的設計中。這樣的造型設計方法關鍵在于將抽象的關鍵詞如何用視覺形態高還原地表達出來，本質也就是如何將關鍵詞帶給人的感覺在設計草圖中表達出來。這就強調在設計過程中必須從整體出發，從宏觀角度去構建各個造型元素之間的邏輯關系，進而使整車造型更加統一協調。

在汽車造型設計中運用抽象形態的意義在于：1. 深刻性，通過抽象過程能夠更好地保證意象關鍵詞、內涵思想在造型中傳達出來，更易于把控造型設計的走向。2. 耐看性，當造型能夠表達一種精神內涵時，便能經受住時間的考驗成為經典。3. 高級感，通過反復推敲原始抽象形態，能夠將最終設計做得更具設計感和高級感。4. 普適性，當大眾看到車輛時能夠通過其造型感受到原始意象，引起強烈的共鳴。

二、設計前的分析準備

（一）消費群體定位與分析

青年群體有著區別于其他人群的特點：有一定的經濟能力，并且擁有更加強烈的消費需求，因此本文將主要調研對象確定為25～35歲的青年。而基于馬斯洛的需求層次理論，消費者對電動汽車的感知又可提煉為3 個主要需求：生理、心理以及精神需要。生理需要，即實現人們最基礎的、原始的、人類本能的需求；而心理需求則是當人類的生理需求滿足一定水平時所追求的心理需要；而精神需求則是指進一步的心理需要：對自我的肯定與人生價值的實現[4]。采用感性工學與抽象形態造型方法來指導電動汽車的設計，最重要的是把年輕人的生理、心理和精神的需求相結合地去分析這類人群的感性需求。在生理層面，同齡的女性會更加對汽車的外觀、材質、色彩注重；而男性則是更關注車輛的動力和操控等性能。同時在心理層面，青年人群相較于70 后80 后，接受新鮮事物的能力有所提高，他們有著較高的審美水平，對個性化的事物有著濃厚興趣。在車輛研發階段應多嘗試個性化的設計，以滿足青年消費群體的需求。在精神層面的需求，研發過程中應該注重賦予產品一定的內在精神和價值，例如“路虎”品牌車型就會讓人聯想到探索永不止步的精神內核。汽車在設計階段可以通過抽象形態造型方法來提煉出具有某種特質的元素應用于造型設計中，這樣的方式可以通過設計來表達特殊的意義或概念，通過設計來激發消費人群的認同感[5]。例如現代汽車的45 概念車，簡潔的車身搭配幾何切割的風格使得整體非常純粹且未來，樹立了幾何風格的標桿，并且奠定了現代品牌在未來一段時間內的設計語言，如圖2 所示。

（二）電動汽車與傳統汽車的前臉造型區別

電動車與傳統燃油車主要在于動力及傳動系統的區別。電動車采用電機驅動，并且傳動系統也不再是機械傳動而是增加了電池組和電子控制設備。因為這些結構的變化，電動車的造型也會有一定改變。首先前格柵就失去了存在的意義，因為電動車沒有進氣的這個需求，前臉逐漸由一塊簡潔的型面取代。一些車企經歷了幾十上百年的發展，沉淀出了自己品牌的獨有造型元素，其往往更加注重品牌文化的傳承和發展，特別是前格柵造型會通過一些設計處理將具有家族基因的格柵造型輪廓線勾勒出來。同時為了避免整塊曲面使前臉造型在視覺上給人厚重的沉悶感，通常下保險杠采取夸張上揚的設計，呈現一個梯形并以此來削弱這種厚重感。在大燈部分，通常采用橫向貫穿的細條狀、參數像素化和激光大燈等的設計，將簡潔的科技美學在燈組上展現出來。此外，因為電池組的重量問題需要，電動汽車的輕量化要比燃油車做得更好，因此，電動車在車身結構上會采用新型輕量化材料，并且會使整車在視覺上更加輕盈靈活。

三、設計基本步驟

（一）收集感性詞匯

目前隨著科技的進步，汽車逐漸滿足了人們最基本的出行需求，不再只是單純的出行工具。同時，人們對汽車的情感需求越來越大，在汽車設計研發階段應該準確調研用戶的偏好進而滿足用戶的情感需求。評估一個產品時，用戶通常都會用感性意象模型去匹配和評估，此時會使用某些感性意象詞匯，例如“動感的”“科技的”等。主要采取以下4 個步驟：

1.首先通過大數據收集人們對于電動SUV的評價詞匯，共183個。

2. 將收集到的詞匯進行整合，逐層篩選掉意象涵蓋范圍廣，語義復雜度高的詞匯。例如：可以將時尚、時髦、前衛等詞語合并為前衛，這樣可以避免語義相近而造成判斷模糊的情況，進而可以更清晰地分析各種類型的感性詞匯。

3. 邀請3 位專業設計師和4 位學生設計師基于消費者的三大需求共同探討并確定形容詞匯，從183 個感性詞匯中選取6 對詞義相反的形容詞匯。

4. 采取問卷調查的方式，邀請25～35 歲的男女各25 位進行投票，從上述6 組感性詞匯選出他們最關注的3 組，即“前衛—平庸”“豪華—簡陋”“科技—復古”。

（二）收集樣本圖片

1. 通過大數據收集足夠多的樣本圖片，包括已上市的車型以及近兩年的概念車。將樣本圖片集中分析和篩選后組成樣本庫，如圖3所示。

2. 通過多次對比上述電動SUV 前臉的造型特征，最終挑選出4個最有代表性的樣本，如圖4 所示。

3. 研究表明，汽車前臉是造型特征最為復雜的視角，所包含的汽車造型意象信息最為豐富，對研究造型特征與感性意象匹配問題具有重要意義[6]。例如寶馬的“雙腎”格柵，阿爾法羅密歐的“倒三角”格柵以及沃爾沃的“雷神之錘”大燈都是極具辨識度的設計，這種獨特的造型特征能夠拉開與其他品牌的差異，讓人印象深刻。因此，本文以電動SUV 的前臉造型作為研究對象，對車型前臉的造型特征展開研究。為了保證實驗結果的準確性，通過對樣本車型進行去色處理的方式來減少顏色對實驗的影響，并提取出核心設計要素，如表1所示。

（三）造型特征權重計算

采取AHP 層次分析法計算出各造型特征在電動SUV 前臉造型中的重要度。將各個特征相互對比，創建造型評價矩陣，例如電動SUV 前臉A 與造型特征S 中的各個特征元素S1，S2，...，Sn 之間相互比較，得到評價矩陣：

利用九級標度法將各個造型特征重要程度量化。為了保證各造型特征權重結果計算的精確性，邀請交通工具設計專業教師5 名、工業設計專業學生6 名、汽車設計師4 名組成15 人評價小組，通過成員的討論和分析，得出各造型特征的評價矩陣，最后采取AHP 層次分析法計算得出各個特征的權重值，如表2 所示。

（四）建立語義意象空間

1. 采取語義差分法進行感性意象評價調查。將選取的4 個代表性的電動SUV 樣本結合感性意象詞匯建立7 級語義量表（-3～3）。兩端分別是相對意義的意象詞匯（如前衛的—平庸的），數值越接近一端越符合這一端的意象詞。參與調研者依據主觀感受作出評價，0，1，2，3 代表感性意象的不同程度。選擇0 則是此樣本既不接近左端的意象詞，也不接近右端的意象詞；選擇-3，-2，-1 則表示此樣本的造型特征符合左端的意象詞；同理選擇1，2，3 則代表樣本符合右端的意象詞。

2. 調研完成，共回收85 份問卷調查表。利用程序將調研對象的感性程度結果取平均值，以人群關注度最高的大燈和格柵調查結果為例，如表3，4 所示。

3. 通過分析表3，4 可知，對于“前衛”的感性印象，BS4 的大燈采用“參數化像素”貫穿大燈極具未來感得分最高，AS3 將格柵封閉但保留了傳統格柵的形式因此得分最低；對于“科技”這一感性印象，BS4 的大燈得分最高，CS3 格柵處的結構巧妙十分富有科幻感因而得分最高；對于“豪華”這一感性印象，BS4 的像素大燈得分最高，DS3 的封閉式格柵得分最高。對樣本造型因素的圖形、比例進行變量分析，可以從中發現一定規律和聯系。例如，大燈的圖形越是簡潔整體規則越是給人“前衛”“科技”的感覺，格柵采用無格柵的形式更能給人“前衛”的感覺。電動SUV 前臉的造型包括大燈、格柵、霧燈和下格柵要協調，不需要復雜夸張的造型去修飾整個前臉。電動SUV 的格柵在繼承品牌基因的同時，采用封閉式或無格柵式會使車輛更具有“豪華”和“科技”感。

（五）抽象形態造型設計

應用抽象形態造型方法的設計流程中，應將抽象形態的提取和推演置于整個造型設計流程的核心位置，通過核心抽象形態來表達設計概念，最終應用于車身造型中。其核心設計流程如下：首先，確定原始意象。根據分析結果，可得出青年消費人群的感性需求關鍵詞為前衛、動感、科技。通過大數據收集符合關鍵詞的意象圖15 張，經過專業人員的探討，挑選出2 張意象圖作為最終設計方向，以此確定原始意象。

其次，核心抽象形態的推演。將原始意象圖中的次要信息弱化，保留核心造型特征，通過造型的概括提取后進行一系列變形拉伸等處理，優化形態節奏感，并將其應用在實際車身造型設計中，如圖5所示為兩種形態推演的示例。

最后，根據以上分析，應用抽象形態造型方法能夠使整個設計推演過程具有邏輯性，實現了從設計意象到汽車造型的理性推演，并保留了核心意象的藝術性。這種方法不但可以幫助設計師完善汽車造型的設計流程，同時可以激發設計師的創造力。

（六）設計實踐

根據以上感性工學的分析以及抽象形態造型方法，對電動SUV前臉造型進行創新設計。將核心抽象形態應用于造型設計中并經過反復的推敲，最終得到兩款設計方案。

如圖6，方案a 的意象圖對應圖5 中的方案一，通過提取出意象圖中的核心抽象形態（未來科幻感“T”形），將其應用于大燈造型設計中，使整個前臉造型具有科幻感和辨識度。無格柵的設計遵循了“少即是多”的設計思路，使前臉造型簡潔而不失整體感。確定核心造型后，汽車造型的其他部分（如下格柵、機蓋和霧燈等）為整體造型起到輔助的作用。

如圖7，方案b 的意象圖對應圖5 中的方案二，從中提取出造型的“回”型結構，并且同樣取消了格柵部件，使得整個前臉充滿未來感。

從提取意象圖的核心屬性到應用于前臉的造型設計，兩個方案均可表達出核心意象并且符合大眾審美，卻又各具特色。

（七）設計評價

設計評價采用模糊綜合評價法，通過科學的量化評價方法可以防止評價誤差導致的大眾接受度低。對方案a 和方案b 進行可行性分析，將前臉造型的感性語義轉化為數值，進而對前臉造型設計進行評價。評價過程如下：

1. 確定評價對象的因素集，用W ＝｛W2，W2，W3｝表示，因素分別為“前衛、科技、豪華”。

2. 確定評價等級為：Y ＝｛Y1，Y2，Y3，Y4，Y5｝＝｛優秀，良好，一般，較差，很差｝＝｛100，75，50，25，0｝．

3. 根據6 名專業設計師對這3 個指標的權重評價結果進行分析，得到各指標的權重分配結果為：“前衛”0.4、“豪華”0.3、“科技”0.3，從而得到權重矩陣：

4. 邀請10 位設計專業老師和20 位設計專業學生對上述兩個方案進行評估，將權重矩陣與評價者對該方案的評估值矩陣R₁、R₂ 相乘，得出方案a，b 的決策矩陣。C₁，C₂ 分別為方案a，b 的決策矩陣，計算結果如下：

5. 計算語義設計綜合評價分值，得出方案百分制評價結果：

S₁=C_1·Y^T=80.4

S₂=C_2·Y^T=75.2

由上述評價結果可知，方案a 的評價分值更高，更符合電動SUV 的“前衛”“科技”“簡潔”造型需求。

結語

本文通過感性工學將消費者的感性需求語義量化，并結合抽象形態造型方法對電動SUV 的前臉造型進行創新設計研究，建立感性意象與設計要素之間深層次的關聯。例如，從高科技頭盔中提取出“T”字形的前衛造型元素并應用于電動SUV 的前臉造型中，讓人感受到強烈的科技感。這樣的關聯可以幫助設計師更清晰地完成設計方案。最后采用模糊評價法對兩個方案進行評估并選出最優方案，為電動SUV 的前臉造型設計提供參考方法。將感性工學和抽象形態造型方法融入汽車設計階段中，可以更好地把控設計方向并且創造出高質量的設計方案，降低市場風險，提高品牌的辨識度，增加消費人群的認可度。本次實驗評估還是存在一個問題：調查人員的評分具有主觀性并且會影響實驗結果。不足之處將在后續研究中加以改進。