基于視知覺的新能源汽車內飾CMF研究

張帥 高昊天

摘要：為探究新能源汽車內飾大眾視覺傾向，構建了新能源汽車內飾造型在虛幻引擎中用戶與車內CMF的交互平臺，輔助用戶自定義車內內飾形成個性化定制。首先對視知覺因素的相關理論進行整理分析，探索出大眾視覺趨勢與新能源汽車內飾設計的契合點；其次從契合點入手，通過大量的用戶調研分析總結視知覺因素在新能源汽車內飾設計中的應用以及審美規律，萃取相應的評價指標及其權重賦值；最后建立新能源汽車內飾CMF造型方案平臺，并依據調查結果進行新能源汽車CMF平臺設計方案。

關鍵詞：視知覺；汽車內飾交互；虛幻引擎；新能源汽車內飾

中圖分類號：U469? 收稿日期：2023-11-14

DOI：1019999/jcnki1004-0226202401015

1 研究背景

自20世紀90年代以來，我國的新能源汽車行業經歷了不同的發展階段，我國新能源汽車經歷了“十五”期間的研發布局、“十一五”期間的產業化準備、“十二五”期間的示范推廣等階段，2016年以來，我國新能源汽車產業進入成長期。這一階段的特點是產能擴張、技術創新、產品升級、管理能力提升。我國新能源汽車產業正在從高速發展轉向高質量發展[1]。

“雙碳”政策實施、國內經濟轉型、綠色能源快速發展和能源供給側結構性改革持續深化，加之“十四五”規劃的實施，為國內儲能發展打造更有利的市場環境，儲能產業迎來更廣闊的發展空間。發展新能源汽車是實現汽車產業綠色低碳發展的重要方向，我國從2008年開始著力發展新能源汽車重大關鍵技術及應用，目前正處于快速發展的新階段。根據中汽協數據，我國新能源汽車在2022年分別完成產銷705.8萬輛和688.7萬輛，市場份額達到25％。

作為汽車產銷大國，我國目前對新能源汽車產業的支持政策包括政府補貼在內的激勵政策，為企業提供了前期支付，對新能源汽車的生產具有較大影響。若想在國際市場中站穩腳跟，首先對于工藝技術，產品質量等方面要實現質的飛躍[2]；其次對于新能源汽車的內飾設計更能迎合消費者的需求，有服務于用戶個性化需求的能力，汽車的內飾CMF作為新能源汽車的內涵和語義，是用戶對于駕駛感最直觀的體驗，也是新能源汽車行業實力競爭的關鍵點之一[3]。符合用戶的優秀內飾可以彰顯一個國家的內涵以及文化實力[4]。

在這種背景下，本課題旨在基于分析用戶的視知覺搭建設計新能源汽車內飾CMF平臺，使得用戶自定義汽車內飾搭配方案[5]。

2 研究目的與意義

2.1 研究目的

本課題最終目的是為新能源汽車內飾設計研究探索一個新的方式，并驗證其合理性，同時也希望本課題研究結論能夠為用戶進行個性化定制需求提供一個有價值的參考。具體方法有以下兩點：

a.探索用戶喜愛的汽車類型、汽車品牌，以及內飾CMF視覺選擇。

在調研用戶喜好方面，選擇200個用戶樣本，對性別、年齡、職業、喜愛汽車類型、喜愛汽車內飾描述、內飾風格類型、出行目的、同行人群、喜愛的設計元素、內飾功能、CMF材質/顏色/紋理等進行分析，通過視知覺的相關理論對用戶喜愛的內飾造型進行合理的分析、解讀、總結，最終整理出用戶對于汽車內飾選擇的理論模型，為內飾CMF平臺構建提供理論指導的基本方法，目的是使汽車內飾更具有整體性、合理性，使設計所傳達的意義以及搭建的虛擬現實的平臺更能符合大眾個性化定制的需求。

b.構建基于視知覺的新能源汽車內飾CMF虛擬仿真平臺。

總結出視知覺應用于汽車內飾設計的思維模式，為汽車內飾設計歸納出幾套較為系統的方案。這些方案可供用戶自由選擇搭配，為汽車內飾CMF的選擇提供有價值的參考，同時為用戶個性化定制提供滿意的解決方案。

2.2 研究意義

從理論上，本課題的研究更能夠有助于準確、清晰地傳達汽車內飾所蘊含的語義及其風格調性。汽車內飾作為一個“移動的空間”，在駕駛者駕駛汽車的過程中最能直觀地得出駕駛體驗感。通過視知覺理性的分析和整理，并融入用戶選購之中，使視知覺的理論為個性化新能源汽車內飾CMF定制帶來價值，這也是本課題在實踐上所研究的意義。

3 實驗樣本數據建模及分析

制作調查問卷75份，發放給設計專業老師、日常汽車使用用戶和具有一定汽車領域知識的用戶，受訪者包括男性38人，女性37人。對有效性問卷進行初步篩選，得到75份有效問卷；再對75份有效問卷進行從1～75進行編號，便于后期對數據的有序處理。

首先采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）獲取指標權重，依照該方法并通過調查問卷獲得大眾用戶對汽車內飾CMF的感受，建立層次結構模型，依次排序權重次序。

3.1 視知覺下的內飾造型權重層級

特征整合理論認為，視覺處理過程是由近及遠、由大到小、由亮到暗、由多及少等各種特征的相互融合，最后相關信息被輸入到人眼，隨后分化為兩條通路并通過車型選擇、CMF選擇。車型選擇即完成目標的空間與形態的選擇，對空間感知信息進行處理；CMF選擇即完成紋理、顏色等選擇，對氛圍感知信息進行處理，最后是內飾視知覺CMF權重的輸出。

3.2 大眾傾向的內飾CMF模型判斷矩陣

本文采用AHP法獲取指標權重。開展權重獲取實驗之前，依照AHP法對內飾CMF的選擇建立層次結構模型。在AHP法中，目標層指的是問題的預定目標，在本文中是指內飾CMF造型選擇方案的總要求；目標處理層是指由空間、形態、紋理、顏色，這四大類構建兩個判斷矩陣，在層次結構模型的基礎上，通過比較、判斷矩陣同一層次各指標的相對重要性就能夠綜合計算指標的權重系數（見圖1）。

為得出汽車內飾視知覺CMF權重，本文通過調查問卷對汽車紋理。顏色進行權重分析，初步定義氛圍信息，以用于后續的權重選擇。

用AHP層次分析法計算權重時，需要構建判斷矩陣（SPSSAU自動構建），即計算出各分析項的平均值，接著利用平均值大小相除得到判斷矩陣；平均值越大意味著重要性越高，權重也會越高；AHP層次分析法通常適用于對指標的重要性打分。

針對化纖、織物、實木、塑料、金屬、混紡面料、麻織品、棉、羊絨、真皮共10項構建10階判斷矩陣，并進行AHP層次法研究（計算方法為和積法），分析得到特征向量為0.588、0.642、1.390、0.588、2.086、0.267、0.535、0.695、0.749、2.460，并且10項對應的權重值分別是：5.882%、6.417%、13.904%、5.882%、20.856%、2.674%、5.348%、6.952%、7.487%、24.599%。除此之外，結合特征向量可計算出最大特征根（10.000），接著利用最大特征根值計算得到CI值（0.000）（CI=（最大特征根-n）/（n-1）），CI值用于下述的一致性檢驗使用。當C.R.<0.10時，表明判斷矩陣有較滿意的一致性。本文中，如果判斷矩陣利用最小改變算法或最大改進方向算法（改變一個要素）修正后，能夠達到一致性要求（C.R.<0.10），則認定為修正結果可以接受，問卷有效。

3.3 一致性檢驗分析

一致性檢驗需要使用到CI和RI這兩個指標值。本次研究構建出10階判斷矩陣，隨機一致性RI值為1.490，通常情況下CR值越小，則說明判斷矩陣一致性越好，CR<0.1，則判斷矩陣滿足一致性檢驗；如果CR>0.1，則說明不具有一致性，應該對判斷矩陣進行適當調整之后再次進行分析。本次針對10階判斷矩陣計算得到CI值為0.000，針對RI值查表為1.490，因此計算得到CR值為0.000<0.1，意味著本次研究判斷矩陣滿足一致性檢驗，所得權重具有一致性。

3.4 材質、顏色風格選擇

大眾喜愛的材質大多數集中于真皮、金屬、實木。用同樣的分析方法可得顏色方面的結果，煙灰、黑色、米白、灰色、銀色等這種極簡風格單色系成為大眾傾向選擇。

由此可以認為，用戶在選擇汽車內飾方面上更傾向于極簡單色系，讓人在內飾的視覺感知上更有舒適感，在材料的選擇上，實木、真皮等應用在汽車內飾中的效果更吸引用戶的關注。

在車型的選擇上反映出用戶對于車內空間和形態兩個影響空間信息的重要因素的選擇。通過調查問卷，將四個問題作為統計用戶對車輛空間信息選擇的評判標準，從而獲取相應的用戶選擇數據，我們以數據的頻數為主進行取值。

關于用戶對于內飾空間傾向性選擇，在車型中我們設置了5種常見的日常車型作為用戶原則目標，其中轎車被選擇的頻率占整體用戶選擇的32.00%，由此判斷轎車可以作為大多數用戶首選。在統計用戶喜愛的內飾氛圍中設置里8個不同風格的關鍵詞，其中被選頻次較高的前2個是簡約簡潔（25.33%）、追求個性（20.00%），都超過了總數的20.00%，在最后一個用戶希望應用在內飾的設計元素中，科技未來、簡潔大方成為用戶主導，由此可見用戶在空間、形態、紋理、顏色四部分數據中，所傳達出來的傾向性信息分別是：轎車作為用戶選擇車型的主導；內飾氛圍關鍵詞為簡約簡潔、科技未來；顏色上以極簡低飽和顏色為主；紋理上以真皮、金屬、木制為主。

3.5 搭配方案及交互演示

依據上述條件建立新能源汽車內飾CMF造型方案平臺，以虛幻引擎作為主搭建在VR設備上可運行的用戶內飾自定義平臺。選擇奧迪轎車內飾為模板，在內飾的布置上運用簡潔大方的風格，在虛擬交互平臺上基于視知覺研究結果的理論依據，分別設置了與座椅材質選擇、顏色選擇，并進行交互，中控平臺材質選擇，顏色選擇，進行交互，共有6種基礎材質可供選擇，也有6種基礎顏色進行搭配，總共36套基礎方案可供搭配（圖2）。

基于視知覺的新能源汽車內飾CMF平臺實際交互演示如圖3所示。

4 結語

本文根據視覺認知理論，深入研究了內飾造型CMF，提取了用戶對于內飾造型喜愛傾向與意見，完成了用戶在內飾選購中視知覺評價的權重與歸納，構建了內飾造型方案用戶個性化定制虛擬平臺。

參考文獻：

[1]張西楊，蔣曉文，王佳佳，等基于感性工學的條紋領帶配色[J]西安工程大學學報，2019，33（4）：369-374

[2]張乾基于視知覺形式動力理論的產品形態設計研究[D]無錫：江南大學，2013.

[3]趙丹華汽車造型的設計意圖和認知解釋[D]長沙：湖南大學，2013.

[4]蘇建寧，胡晴，張書濤，等面向汽車車身色彩-材料-表面處理工藝的耦合設計特性研究[J]機械設計，2020，37（4）：119-125

[5]李天添，趙丹華，趙江洪基于視覺認知的汽車內飾造型效果圖評價體系構建[J]包裝工程，2018，39（6）：165-169

作者簡介：

張帥，男，1979年生，副教授，研究方向為工業設計造型語義、交互設計。

高昊天，男，1999年生，碩士研究生，研究方向為產品設計。