基于感性工學的耳機造型設計研究

摘" 要：為了設計出符合當代年輕消費需求的頭戴式耳機，幫助企業更好地了解消費者需求，完善目前市面上的頭戴式耳機造型設計，以頭戴式耳機為研究對象進行造型的探究，得出可以指導設計的方案。通過語義差異法構建評價體系，利用得到的分值構建意向表，結合感性工學與數量化理論I，將用戶的需求從抽象變為具象數據，從而更好地指導設計作業，設計出更符合消費者需求，更人性化，更有市場競爭力的頭戴式耳機。

關鍵詞：感性工學；數量化理論I；造型設計；感性意象

隨著消費水平的提高，消費者對于產品的情感需求越來越高，目前情感體驗已經成為影響消費者購買決策的重要因素之一。情感化的產品設計在消費市場上逐漸占據重要地位，這是一種以人類感受為重點考慮對象的設計方法，主要通過感性工學等理論輔助產品設計，設計出更符合消費者情感需求的產品，從而提高產品在市場上的競爭力以及消費者的滿意程度。

計算機外設包括了電腦顯示器、耳機、鼠標和鍵盤、音箱等。隨著計算機使用的日益廣泛，年輕消費者對于計算機外設的設計也越來越重視，但目前市場上的計算機外設造型設計顯得千篇一律，同質化現象十分嚴重，且無法滿足年輕消費者的情感需求。隨著消費市場的升級，越來越多的年輕消費者希望計算機外設可以更符合情感化設計。本研究以計算機外設中的頭戴式耳機作為研究對象，探究更適合年輕消費者的情感化需求的頭戴式耳機的造型設計，同時避免頭戴式耳機的設計和市場上的同類產品日趨同質化的現象，因此數量化理論I作為研究的理論依據就顯得十分重要。在產品造型設計中注重消費者的心理感受，可以將設計的目的性更好地體現在產品中。

本研究將通過數量化理論I進行頭戴式耳機造型設計的探究。數量化理論I運用工學技術將抽象的感性理論具象化為數據。日本設計學大師山本建一最早提出有關感性工學（Kansei engineering）的概念，量化難以直接觀測的消費者情感感受因素，并且得出可觀測的數據，探討產品設計要素之間更直接的聯系，將消費者感性心理更直觀地運用到產品造型研究中去，幫助設計師設計出更符合消費者需求的產品[1]。目前，這一理論已經廣泛地運用到設計所涉及的各個領域，如服裝設計、工業設計、汽車制造業等。

周林娜[2]等針對市場上少女文胸設計僅僅是基于成人文胸模杯的縮小，然而少女對文胸產品的要求越來越高，市場上的少女文胸設計已然無法滿足定向消費者的情感需求，利用感性工學和數量化理論I類原理進行問題的探究，探討如何設計出可以滿足消費者需求的少女文胸。李倩文[3]等利用感性工學I類原理在服裝設計領域較完善的三大類中，又補充了服裝款式細節設計要素和消費者感性意象之間的關系。卜俊[4]等針對目前市場上廚師機的設計以功能為主而忽略了消費者的情感需求，運用數量化理論I類構建廚師機造型要素和感性詞匯之間的關系，以便用于新的造型設計。

消費者的情感因素若被考慮到產品設計中去，可以增強消費者與產品之間的情感聯系，使產品更符合消費者的需求，提高產品在市場上的競爭力。利用數量化理論I構建數學模型，可以量化消費者的情感因素，也能更好地幫助設計師的設計工作，創造出更適合消費者的產品?；诖耍狙芯恳灶^戴式耳機作為研究對象，以感性工學為基礎，用數量化理論I對頭戴式耳機的造型進行研究，探索頭戴式耳機造型中各類不同形態與消費者的感性需求之間的聯系，不同造型與不同感性意象的貢獻度，從而優化頭戴式耳機的設計，使設計更準確。

一、理論基礎

（一）感性工學

探究運用感性工學概念，數量化理論I類和語義差異法對頭戴式耳機的造型與消費者的感性意象之間的關系進行研究，探討不同的頭戴式耳機造型與不同的感性意象之間的影響關系，從而設計出一款適用于當代年輕消費者群體的頭戴式耳機的造型。

感性工學在各領域中的運用越來越廣泛且深刻，日本設計大師山本建一于1986年在美國密歇根大學的《車的文化論》演講中首次提出，這一理論利用統計學的方法來量化無法直接觀測的人們的情感意象，統計出其定性、定量的數據，將之與設計要素建立起可直接觀測的數據關系，并利用這些數據來幫助設計師進行造型、功能、情感訴求等方面的產品設計，這樣的設計能更好地定位，并且符合消費者的情感需求，提高產品在市場上的競爭力。比如，孟露[5]的基于感性工學的床頭燈造型設計研究，就是利用感性工學原理來探討分析床頭燈造型設計。鄧南[6]等基于感性工學的兒童電動牙刷造型視覺意象研究，利用感性工學原理總結了影響兒童電動牙刷造型形態要素和視覺形態意象之間關系因素的排名表，為兒童電動牙刷的設計提高提供了有力的依據。

（二）數量化理論I類

日本學者林知已夫在20世紀中葉提出了數量化理論的概念，這一種概念主要用來研究人類的情感需求和產品設計要素之間的關系，一般應用于感性工學領域的研究，可以更細致全面地展現產品造型的設計要素對于消費者情感需求、情感意象之間的影響。本文主要通過創建多元回歸數學模型對因變量的變化趨勢和特征進行預測，探究因變量和自變量之間的規律與聯系，使產品的設計要素和消費者的情感需求進行有機融合，幫助設計師設計出更符合消費者情感需求的優秀產品。

二、頭戴式耳機造型的感性化研究過程

（一）實驗流程

本研究的實驗主要分為幾個部分，前期調研內容主要為了得到款式，包含了對耳機造型樣本的收集，以及耳機造型項目類目設計要素的提?。慌c頭戴式耳機相關的感性詞匯的收集與篩選，建立耳機造型與感性詞匯之間的關系，從而將感性意向空間構造出來；建立頭戴式耳機款式與感性因子之間的數學模型，從而指導設計實踐。

（二）款式設計要素的提取

首先，造型特征指的是通過形態可以與其他產品進行區分的部分造型，并且在整個產品的造型中具有很高的辨識度，具有以下三種特征：標志性、可辨識性和區別性。為了提取對頭戴式耳機造型影響較大的設計要素作為項目，本文運用形態分析法，將頭戴式耳機的造型分解為喇叭、麥克風、頭戴上蓋、按鍵、調音網、金屬殼等部分。筆者選取分解造型中的喇叭、麥克風、頭戴上蓋作為探究對象的特征項目，并從功能的角度出發，將3個頭戴式耳機的特征項目細分為9個，喇叭造型為橢圓形（a11）、喇叭造型為圓形（a12）、喇叭造型為長方形（a13），麥克風為無麥克風（a21）、海綿麥克風（a22）、塑料麥克風（a23），頭戴上蓋為一體式頭戴上蓋（a31）、有裝飾的頭戴上蓋（a32）、金屬架結構的頭戴上蓋（a33）（如表1）。

（三）樣本的選取

通過搜索國內幾大電商平臺、訪問知名品牌網站、走訪實體店、查閱相關行業雜志等方式，收集了近五年來不同品牌發售的頭戴式耳機樣本圖片共43張，并且初步的完成了篩選，提出了相似度較高的樣本圖片、質量不高的樣本圖片，在剩下的圖片中篩選出符合要求的18張樣本圖片作為研究對象，同時為了保證后續評價不被顏色的干擾，使用Photoshop將樣本圖片處理成黑白配色，并且對樣本圖片進行編號。

（四）感性詞匯的收集與確定

筆者通過搜索網絡、查閱文獻、翻閱設計類相關雜志進行感性詞匯的收集，首次整理出30個可以用來描述頭戴式耳機的感性詞匯，邀請了16位設計專業的學生進行篩選和提煉，剔除了低頻形容詞。再進行感性詞匯的配對，最終得到10對感性詞匯，分別是：舒適的-疲乏的、時尚的-傳統的、簡約的-復雜的、耐用的-易損耗的、創新的-守舊的、易操作的-操作復雜的、易清潔的-難清潔的、高端的-廉價的、音質好的-音質一般的、柔和感的-壓迫感的。

（五）問卷設計

本次問卷采用語義差異法制作評價量表且建立問卷，量表采用五級的測量方式，將10對感性詞匯分別和18個頭戴式耳機的圖片樣本相結合，每一對感性詞匯位于評價尺度的兩側，其中越靠近兩側的選項，表示受測者認為該樣本圖片與兩側的感性詞匯所描述的感覺越相近，中間選項則表示無感。例如，受測者對于頭戴式耳機造型中喇叭為圓形的耳機的感性詞匯“舒適的-疲乏的”進行評分，1表示“非常舒適”，2表示“比較舒適”，3表示“無感”，4表示“比較疲乏”，5表示“非常疲乏”（如表2）。本文的調查對象為20-30歲的年輕消費者，該年齡段的受測者對于頭戴式耳機有一定的了解，并有著自己對耳機的喜好，本次問卷采用線上發放的形式，共發放50份問卷，回收有效問卷46份，回收率為92%。

三、數量化I類模型的構建

將頭戴式耳機的造型要素設定為項目，各要素中的造型特征設定為類目，假設有n個樣本，假設有m個項目，考慮對基準變量Y的影響，來對Y進行預測。第i個項目有Ci個類目，i=1，2，…，m，，那么共有個類目。對于樣品表示基準變量的值，為定性變量，表示第個項目的第個類目，。當且僅當樣品有第項目第類目的特性時，有；反之，。

假設有個樣本觀測，原始數據為：

（1）

（2）

稱為反應矩陣，滿足對，有。假設基準變量與各項目、各類目間存在線性關系：

（3）

其中表示項目的類目對基準變量的影響，即是定性變量的一個數量化。是第次抽樣中的隨機誤差。通過所求的線性關系可以預測說明變量的數值。

令系數向量為：

（4）

誤差向量為：

（5）

則式（1）可以寫為：

（6）

于是將所解問題由式（6）中歸結為求一個使誤差為極小值的線性函數為：

（7）

在線性回歸問題中，使用最小二乘法可以找到一條直線，使得這條直線與給定數據點得誤差平方和最小，因此由最小二乘法可得：

（8）

在式（8）中就是定性類目的數量化，是觀測值向量即基準向量，就是預測得理論值。

計算偏相關系數之前需要先計算簡單相關系數，也稱為皮爾遜相關系數或線性相關系數，是統計學中的一個概念，用于描述兩個定距變量間聯系的緊密程度，一般用r表示。計算公式如下：

（9）

在式（9）中，為樣本數量，為數量化對定性變量的影響，因此，且。和表示兩個樣本的均值，則。

如此一來，可以得到m+1個變量（包括基準變量在內）之間的樣本相關矩陣：

（10）

以表示R的逆矩陣中的（u，v）元素，則第u個項目與基準變量y間的樣本偏相關系數為：

（11）

第二個指標是方差比，公式如下：

（12）

第三個指標是項目的量程，公式如下：

（13）

在使用過程中，可同時算出偏相關系數、方差比和量程，綜合計算各項目的貢獻度。

為了保證本次實驗中回歸模型的有效性和準確程度，需要對模型進行驗證。本次探究中利用剩余均方（Residual Mean Square）來對回歸模型進行驗證，剩余均方也就是剩余均方誤差，指的是回歸分析中模型擬合殘差的平方和除以其自由度的比值，通常用來評價預測模型的準確度。剩余均方越小，說明模型精度越高。但是沒有一個具體的數值區間可以說明模型精度較高，因為具體的數值取決于數據的特征和模型的復雜度。

設樣本數量為n，項目為m，利用公式計算出每一組感性詞匯的剩余均方，可建立如下模型：

（14）

四、模型求解

（一）平均值計算

利用Excel軟件計算每一款頭戴式耳機樣本與每一對感性詞匯之下的感性意象評分的平均值，這是受測消費者對于每一款頭戴式耳機造型樣式的心理感受偏好及得分，平均值得分越高，說明越接近右側感性詞匯，反之則越接近左側感性詞匯。（如表3）

（二）簡單分析

由頭戴式耳機造型樣本的感性詞匯平均值得分中可知，不同造型可以給消費者帶來不同的心理感受，可以通過表格所得的數據簡單分析出年輕消費者對于這18款所選頭戴式耳機造型樣本的感性心理印象。例如，樣本A1在“創新的-守舊的”“易操作的-操作復雜的”兩組感性詞匯下的得分分別是2.89和2.71，則說明頭戴式耳機造型樣本A1帶給年輕消費者的感受主要為創新的、易操作的。

此外，由表3的數據還可以得知年輕消費者對于頭戴式耳機造型的喜好差異，樣本A6和A7的喜愛程度明顯高于其他樣本，然而樣本A4和A5的喜愛程度明顯低于其他樣本。

根據表3中數據展示可以得知，在所有樣本中，A1樣本給予年輕消費者最易操作的感受，A3樣本給予年輕消費者最創新、最高端的感受，A7樣本給予年輕消費者最舒適、簡約、柔和的感受，A8樣本給予年輕消費者最時尚、耐用的感受，A10樣本給予年輕消費者最易清潔、柔和的感受，A17樣本給予年輕消費者音質最好的感受。同時，也有帶給年輕消費者相同感受的樣本，比如樣本A8和A16都帶給年輕消費者最時尚的感受，樣本A3和A15都帶給年輕消費者最高端的感受，樣本A7、A10和A18都帶給年輕消費者最柔和的感受。

（三）數學模型的構建

基于數量化理論I類，以頭戴式耳機設計要素作為項目，頭戴式耳機造型子要素作為類目，如同頭戴式耳機具備相應的類目則取值為1，如果不具備則取值為0。依次對18款頭戴式耳機造型樣本進行取值（如表4）。

將“無麥克風”和“一體式頭戴上蓋”兩組數據作為參照組，得出矩陣X，轉置后的矩陣X為，設Y為一組感性詞匯的平均得分，可以得出每一組感性詞匯與頭戴式耳機類目之間的關系，求出每一個類目在每一組感性意向中的貢獻度占比。

將表3數據與表4中的實際數據一起帶入式（1）和式（2）中，根據數量化理論I，在每個項目去掉一個類目，這里去掉參照組“無麥克風”和“一體式頭戴上蓋”，由式（8）可得，結果保留三位小數如下（如表5）。

在基準變量為“舒適的-疲乏的”的預測方程可寫為：

同理，可寫出其余幾組感性詞匯的預測方程，如下所示：

在計算出預測方程之后進行精度檢驗，首先計算出的預測值和抽樣中隨機誤差，以基準變量“舒適的-疲乏的”為例。

將表6中數據代入式（14）可得剩余均方：

（15）

當預測精度越小時，模型的精確度越高（如表6）。

結合公式（5）-公式（11）可進行項目與感性意向之間偏相關系數的計算，以感性詞匯“舒適的-疲乏的”為例，可以得出感性詞匯預測方程精度檢驗結果（如表7）。

（四）對結果的檢驗

再一次進行問卷調查，一共邀請了48位年輕消費者進行投票，最終得出五組年輕人認為目前頭戴式耳機最應具備的感性意向評價詞匯，分別是舒適的-疲乏的、耐用的-易損耗的、易操作的-操作復雜的、音質好的-音質一般的、柔和感的-壓迫感的。

（五）對結果的討論

投票所選出的五組感性詞匯，結合表7，從偏相關系數、方差比、量程這三個數值來看，感性詞匯“舒適的-疲乏的易損耗的”“易操作的-操作復雜的”之中，麥克風的貢獻度最大，感性詞匯“音質好的-音質一般的”之中，頭戴上蓋的貢獻度最高，感性詞匯“柔和感的-壓迫感的”之中，喇叭的貢獻度最高。

在感性詞匯與耳機設計類目之間，麥克風貢獻度最大的三組感性詞匯之中，經過比較得出海綿麥克風的貢獻度是最大的。頭戴上蓋在感性詞匯“音質好的-音質一般的”之中是有裝飾的頭戴上蓋貢獻度最大。長方形喇叭在感性詞匯“柔和感的-壓迫感的”之中是長方形喇叭的貢獻度最高。由此可以得出，目前最受年輕消費者歡迎的頭戴式耳機造型設計要素是長方形喇叭、海綿麥克風、有裝飾的頭戴上蓋，將得出的結論由人工智能輔助設計出產品造型（如圖1）。

五、結語

本文以感性工學原理為基礎，通過語義差異法探究年輕消費者對頭戴式耳機造型的感性意向，利用數量化理論I類進行研究，將感性意向轉化為具體的數據來輔佐設計。得出結論：運用感性工學的方法進行產品造型的設計，可以得到更科學、準確和符合消費者預期的產品造型。通過數量化理論I類構建的數學模型，以數據化的形式來展示造型和感性意向之間的聯系，將抽象的情感具象化，將數據中所得的貢獻度較高的形態進行組合，設計出符合消費者情感需求的、新的產品造型，便于指導設計師進行產品造型的設計。同時也可以提高設計的效率，促進設計風格的多元化，提高產品在市場中的競爭力。

參考文獻：

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作者簡介：顧嘉程，蘇州科技大學碩士研究生。