研究分享｜基于眼动实验和可拓语义的传统文化符号再设计研究

正文字数：4956字

「导语」Introduction

湖北工业大学信息与交互设计研究所专注信息与交互设计研究，传播前沿设计理念，分享优质交互设计资讯。

今天与大家即将分享的是《基于眼动实验和可拓语义的传统文化符号再设计研究》。

基于眼动实验和可拓语义的传统文化符号再设计研究

胡珊、贾琦、王雨晴、董琳琳、罗亦鸣

（湖北工业大学工业设计学院，武汉 430068）

「摘要」Abstract

为解决文创产品设计过程中难以客观、有效地提取中国传统纺织图案设计因素并对其评估的问题，提出一种基于眼动实验和可拓语义的文化特征提取及应用的设计方法。以楚漆凤鸟纹为例：首先，利用可拓语义分析法对表征楚漆凤鸟纹文化的特征词汇进行优度计算；其次，通过眼动追踪实验进行纹样提取，结合优选得到的特征词汇进行综合图解语义评估；最后，分析结果在服饰纹样图案设计中得到了合理应用。研究表明：该方法能客观、科学地提取中国传统纺织图案设计因素并对其评估优选，摆脱了依赖于主观经验的人为提取方法的缺陷，有助于提升文创产品的文化特征，为传统文化符号再设计及应用提供理论借鉴。

「关键词」Keywords

传统文化符号、凤鸟纹、眼动追踪、可拓语义、文化表征

「正文」Text

文化创意产业进入高速发展时期，文创产品是否有竞争力，能否得到用户认可，取决于提取的设计因素能否很好地表征文化特征，但传统文化符号种类繁多、复杂度高，文化因子提取不仅较为困难且尤为重要。从对文献的分析可知，众多学者对传统文化设计因子的提取及再设计多采用人工提取的方法，依赖于设计人员的主观意向以及从业经验，缺少科学客观、系统性的因子提取重构设计方法。这会导致设计内容单薄，设计出的产品不能更好地满足大众审美需求。设计因子分为显性因子和隐性因子。例如形状、图案、颜色等都属于显性因子，可直接观察得到，但情感语义、符号内涵等属于隐性因子，需要通过设计的思维进行整合和分析得到。针对显性因子的提取，越来越多的学者将眼动实验应用其中，以期增强提取过程及结果的科学合理性。但隐性因子的提取多依赖于设计人员的走访调查以及专家意见，这种方式大大影响了对文创产品开发过程的全盘考虑，主观模糊性增大，间接影响最终设计结果。传统文化设计因子的提取不仅要有科学实验的辅助，更要加强隐性因子提取的客观性，避免开发人员的主观意愿影响文创产品对文化语义的传达。基于以上问题，本文提出一种结合可拓语义法和眼动实验的传统文化符号再设计研究方法，既保证了显性因子提取的科学性，又加强了隐性因子评估的客观性，提升了文创产品设计因子提取的系统性和用户关怀。

一、文化特征提取流程构建

1. 可拓语义

运用可拓语义 (Extensible Semantics) 可在一定程度上避免决策者的主观思维模糊性，增强传统文化设计因子对文化特征语义传达的准确性，目前已被应用于各行各业的产品设计研究当中。其核心在于可拓学的物元理论，物元的表达式为一个有序三元组，本文将传统文化符号作为基元，则可拓语义的构建如下：

式中：Q 为传统文化符号基元，N 为所研究的对象，F 为研究对象的特征词汇，并且为多个特征词汇用于描述 N，T 为多个特征词所对应的各自的量值，即可拓区间。

2. 研究流程

首先，利用网络爬虫技术对所研究的传统文化符号进行文化特征词汇的搜集与筛选。其次，构建文化基元，进行可拓语义评估，得到特征词的最大可拓区间。最后利用眼动实验进行纹样提取，提取结果作为特征词的图解语义进行综合评估，以期得到最能表征研究对象的纹样作为文创产品设计因子。流程图如图 1 所示。

图1 设计因子提取流程

二、特征词汇与纹样特征提取

1.研究对象可拓语义的构建与表征

（1）特征词汇提取

传统文化符号最有说服力的内涵阐释莫过于该领域内权威专家的研究以及所著的文本信息，从其中提取特征词汇具备专业性、事实性和客观性。当前，针对文本信息的提取已有不少成熟的算法及工具，提取流程一般为数据获取、数据预处理、词表构建、数据挖掘 4 个阶段。

（2）可拓语义表征为进一步使用特征词汇描述研究对象，将 T拓展为 t_x 和 t_y。t_x 表示特征词汇与研究事物的文化关联度，t_y 则表示特征词汇在文创产品设计中的文化价值。t_x 和 t_y 的计算方法参考了李伟丽等人的成果。

可拓区间 T 则可表示为：

T 值越大，表明该特征词汇与研究对象的关联度越高，在设计过程中所能表征的文化价值越高。

2. 研究对象纹样特征提取

（1）利用眼动实验提取纹样特征。首先，经过调研及向专家咨询，选取具有代表性的纹样图片作为实验样本。其次，通过第一次实验选出受被试者关注的四张纹样图片，之后进行第二次实验，划分四张纹样图片的兴趣区域。最后，采用再造想象、二次抽象两种设计方法对兴趣区域内的纹样进行单图设计，再通过形状文法对单图进行衍生设计。研究流程见图 2。

图2 眼动实验研究流程图

（2）图解语义综合评估。将上述提取的纹样作为特征词的图解语义，表示为 h，则图解语义的可拓区间为 T_h。同理，可将 T_h 拓展为 t_hx 和 t_hy，t_hx 表示该图解语义与研究事物的文化关联度，即辨识度，t_hx ∈ (0,1]，t_hy 为该图解语义的文化价值， t_hy ∈ [1,7]，则可拓区间 T_h 表达式为：

T_h 值越大，表示该图解语义辨识度越高，文化价值越高，越能代表所研究事物。

（3）将辨识度最高、最能代表所研究事物的纹样应用于服饰等产品的设计当中。

三、传统文化符号特征提取实例——以楚漆凤鸟纹为例

1.特征词汇获取

首先，利用爬虫软件 Python 对楚漆凤鸟纹的相关研究文献、史料进行数据爬取，得到数据1800 余条。之后将获得的数据进行清洗并利用结巴分词法进行分词处理，最终得到词云图。

2. 特征词汇评估

（1）根据词云图，选取词频最高的 6 个特征词分别为：自由浪漫、洒脱、轻盈精致、韵律感、进取精神、动势感。以凤鸟纹作为评估对象 N，结合 6 个特征词构建楚漆器文化基元 Q 的有序三元组，即：

（2）选取 10 名对楚漆凤鸟纹有一定了解和研究的受众用户（5 男，5 女）进行问卷调查。要求每位志愿者依据李克特 7 级量表对 6 个特征词反映楚漆凤鸟纹文化内涵的强弱程度进行评估，结果如表 1 所示。

表1 特征词汇文化内涵评估

（3）另外选取5名（D_1,D_2,D_3,D_4,D_5）从事文创产品设计且对凤鸟纹有一定研究的设计人员，仍然用李克特 7 级量表对 6 个特征词进行打分，评分越高表明该词的文化价值越高。结果如表 2 所示。

表2 特征词汇文化价值评估

（4）计算特征词汇的可拓设计区间 T，其结果如表 3 所示。

表3 特征词汇可拓区间结果

根据上述评估结果，6 个特征词中自由浪漫、轻盈精致、进取精神的可拓设计区间较大，表明最能反映楚漆凤鸟纹的文化内涵与价值。

3. 凤鸟纹样特征提取

（1）眼动实验提取特征

为分析被试者眼中关注度较高的凤鸟纹样及重点关注区域，笔者使用 Tobil 眼动仪（便携式）进行眼动实验，对数据进行统计量化分析来研究视觉认知规律。实验过程中，样本的大小统一规定分辨率为 2048×2048px, 所有纹样图片通过 photoshop 软件进行黑白处理。被试对象共10 人，其中男女各 5 人，实验开始前，实验人员针对注意事项等问题向被试者进行详细说明，目的是确保实验数据的有效性。

实验一：被试者仔细观察 12 个凤鸟纹集合图，观察时间为 40 秒，并提示被试者重点观察自己感兴趣的纹样。（图 3）当实验的有效数据达到 10 份后，将 12 个凤鸟纹集合图的综合热点图导出。红色越多，说明该样本图片的受关注度越高，受吸引程度也越高，同时作为设计对象的价值也越高。观察样本的整体热点图可分析出关注度较高的 4 个纹样分别为 f、g、j、e，将其作为实验二的样本。

图3 眼动实验热点图

实验二：要求被试者浏览实验一得出的 4 个凤鸟纹样本，并提示被试者在浏览过程中重点关注自己最感兴趣的部位，4 个样本随机出现。当实验有效数据达到 10 份后，导出 f、g、j、e 热点图。截取重点关注区域，为后续单图设计做准备。

兴趣区域划分：兴趣区域（AOI）是眼动实验中十分重要的分析方法，将 4 个凤鸟纹样分别划分凤首、凤身、凤尾三个部分，见图 4。

图4 四个样本的兴趣区域划分

在兴趣区域的划分中，注视时长是一个重要的指标，视线停留的时间越长，说明该区域的重要性越高，后续的纹样再设计中应适当保留该区域特征。分析生理数据可知，被试者对于凤首和凤尾的关注度较高，凤腹则关注度较少，实验为其他凤鸟纹相关设计研究提供了依据。兴趣区域眼动数据见表 4。

表4 四个样本各兴趣区域数据

（2）特征纹样变换传统文化需要结合现代设计方法来提升人们的认可度，实现传承与创新，再造想象和二次抽象是现代图形设计的重要手段。以整体性为原则，对眼动实验中被试者重点关注的 4 个凤鸟纹样本运用二次抽象的方法提取出 4 个符合现代审美的几何造型凤鸟纹，并依次命名为 h_1—h_4。纹样变换过程如图 5 所示。

图5 特征纹样变换过程

（3）图解语义评估将上述 4 个纹样作为 6 个特征词的图解语义，邀请 3 位从事设计研究的志愿者对 4 个纹样的辨识度和文化价值进行评估，均值处理后得到每个纹样即图解语义的辨识度（t_hx）和文化价值（t_hy），之后计算各特征图解语义的可拓区间 T_h，结果见表 5。

表5 特征词汇图解语义可拓区间 T_h

根据上述结果可知，自由浪漫图解语义中h_4、轻盈精致图解语义中 h_4、进取精神图解语义中 h_1 的可拓区间值较大，因此，h_1 和h_4 代表凤鸟纹的文化内涵和价值较大，可重点被选择应用于设计中。

（4）形状文法整合设计

运用再造想象的方法对重点关注区域进行再设计，得到 9 个造型简约流畅的单图。之后采用形状文法对单图进行整合设计，其优点在于既可使原始形态、符号元素的可延续性得以保留，也可在此基础上形成新的形态或符号元素，得到新的形态如图 6 所示。

图6 形状文法演变过程

4. 设计应用

根据上述分析结果，图解语义 h_1、h_4 最具文化内涵和价值，结合形状文法演变得到的 8个样式，可重点应用于服装等丝织品的图案纹样设计中。

（1）楚纹样多种多样，几何纹样虽不如其他纹样圆润，但其结构组织富有规律，有独特的节奏感和韵律感，应用于运动服装等纹饰图案的设计可彰显自由、活力感，同时也能体现超现实的意蕴和浪漫色彩。

（2）楚人以凤为图腾，凤鸟纹也是楚文化的标识。在运用楚纹样的过程中，设计人员不仅要取其形，更要传其意，利用其流畅自然、圆滑变通的曲线，塑造楚文化的洒脱飘逸。研究采用手绘的方式生成线体的颗粒感，追求古拙，以手工方式体现凤鸟纹样的沧桑变化，纺织物纹样图案的设计如图 7 所示。

图7 设计成果

5. 设计评价

（1）评价方法。为检验设计成果是否优于市场现有的凤鸟纹相关文创产品及所提方法的可行性，本文采用随机抽样的方法选择 40 名文创产品爱好者，要求评价人员将上述 6 个特征词作为评价指标，对两类产品进行评分。打分机制依据 Likert7 级量表，每个指标的最终评分采用均值表示。根据评价指标的评价值对设计成果进行评估并追加用户访谈。最后，将两类产品的评价值做配对样本 T 检验，通过计算相关性把握所提方法的置信度。

（2）评价结果。经检验，两类产品的评价结果均具有良好的信效度，α 系数分别为 0.827和 0.805，KMO 值分别为 0.776 和 0.757，评分均值见表 6。可以看到：依据本文所提方法得到的设计产品的评价得分整体上高于市场现有的产品，表明本方案的整体用户满意度高，特别是轻盈精致、洒脱、进取精神三个指标的得分较高，说明产品在这三方面的文化表征更强。通过访谈得知，依据本文所提方法设计的产品更受用户青睐和喜欢。配对样本 T 检验的结果如表 7 所示，p 值 =0.008<0.01，表明差异显著且本方案优于市场方案。

表6 方案评价得分

表7 T 检验结果

总体来看，本文方法指导下的设计方案更容易被用户接受，具有创新性，更大程度上契合用户心理需求，同时 T 检验也验证了本方法的可行性。但也有不足，韵律感评分低于市场现有产品，这是由于几何纹样缺少一定的柔美感。因此，之后的研究中可重点关注这一问题，将凤鸟纹原有的圆润也融入其中。

「结语」Conclusion

文章基于眼动实验和可拓语义构建传统文化符号设计因素提取及评估方法，将最优特征词汇与特征纹样进行综合图解语义评估得到最能表征文化内涵的图案，实现了从人为主观提取传统文化符号设计因素到依据科学实验和方法提取因素的转变，为服饰等纺织图案的设计提供了理论参考，为传统文化符号再设计提供了新思路。由于技术等局限因素，研究也存在实验样本较少、结果不尽如人意的不足，后续将对实验及应用进行深度挖掘和综合探究，提升客观性。

版权说明：本论文为信息与交互设计研究所成果，引用请标明出处

编辑｜EDITOR｜江炜韬宗起为

审核｜REVIEWER｜张炳欣

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