基于眼动实验的运动相机造型设计研究

赵军静 王雪霖

摘要：对市场上现有运动相机的不同风格的造型设计进行对比研究。把3种不同造型风格的运动相机典型样本作为研究对象，对运动相机消费者进行基于语义差分法的感性评价试验和眼动追踪实验。结合消费者的主观评价结果和眼动数据并进行综合分析。对消费者对运动相机造型的认知行为特征和偏好进行总结，为设计师在运动相机产品造型设计过程中满足消费者感性需求的目标提供建议与思路。

关键词：眼动实验；造型设计；语义差分法；运动相机；视觉认知

中图分类号：TB472 文献标识码：A文章编号：1003-0069（2024）07-0112-04

Abstract：It aims to conduct a comparative study on different styling designs of existing sports cameras in the market. Three typical samples of sports cameras with different styling styles were taken as the research objects to conduct perceptual evaluation experiments based on the semantic difference method and eye tracking experiment for sports camera consumers. The results of subjective consumer evaluations and eye-tracking data were combined and analyzed in a comprehensive analysis. To summarize the cognitive behavioral characteristics and preferences of consumers on sports camera styling，and provide suggestions and ideas for designers to meet the goals of consumers perceptual needs in the process of sports camera product styling design.

Keywords：Eye-tracking experiment；Styling design；Semantic differential method；Sports camera；Visual cognition

引言

随着人们物质生活水平不断提高，对于身心健康和精神生活的要求也逐渐提高，越来越多的人接触像滑雪、骑行和潜水等户外项目；同时短视频行业不断发展，许多人开始和旅行博主和生活博主一样用视频记录生活，这些社会现象让运动相机从小众变得大众。运动相机与其他摄影设备相比具有超强的便携性，在今天不仅仅被用来记录户外运动，更成为人们记录日常生活的好帮手。运动相机为数码相机的新分支，运动相机设计与数码相机设计一样为科技与艺术、工学与美学的完美结合，在设计理念上呈现出高技术与高情感的结合。产品的造型不再只是产品功能、结构、工作原理等的外部体现，也开始反作用于产品的结构、功能，然而在3C产品领域，同质化现象早已成为公认的阻碍消费者购买的重要瓶颈[1]，设计师需要对产品造型设计融入情感来唤醒消费者并激发消费者的喜好。在这样的背景下，可以引入感性工学的研究方法让设计师的创意与消费者的意象认知相吻合，合理利用用户的情感需求来进行产品创新。

一、概念阐述

感性工学（Kansei Engineering，KE）是将工学和感性相融合的技术。感性工学作为情感化设计中的一种代表性方法，通过获取用户对特定产品属性的感性意象并将二者进行联系，对设计方案进行指导和评估[2]。设计师通过感性工学理论和方法的应用可将用户和消费者在对设计对象模糊不明的、难以捕捉和分析的感性需求及意象进行转化，提取出具体的产品设计要素，近年来，设计师已经在产品造型、配色以及CMF上广泛应用感性工学的研究方法，比如汽车造型和内饰设计[3-4]、机器人[5]、电子产品[6]和服装设计[7]等领域。

感性工学常用的方法有主观评价法和生理测量法两大类。主观评价较为常用的方法有语义差异法、口语分析法、PAD（Pleasuredispleasure、Arousal-nonarousal、Dominance-submissiveness）三维情感模型、情绪板等测量方法，其中语义差分法最为常用，基于问卷调查，方便实施；生理测量法主要是借助测量仪器测试被试者的神经反射、脑电波、肌电、眼动轨迹等对外界刺激产生的生理变化，常用的生理测量仪器有眼动仪、脑电仪、心电、皮电、面部表情分析系统等[8]。其中最常用的方法是运用眼动仪进行眼动追踪实验。传统的主观评价法因为主观性较强，受被试者的情感喜好影响较大，因此，还需要客观的实验数据来有效反映人们的潜意识行为，眼动实验可以获得客观的实验数据使实验结果更加客观、准确。张倩喻等以敦煌博物馆其衍生品牌公众号推送封面为例，分析被试者注视不同类型公众号封面时的眼动实验数据，整合问卷调查结果，总结不同类别的推送封面图对用户体验的影响，进行了再设计，并再次进行眼动实验验证了改良的有效性。李普紅等结合眼动实验和主观调查问卷，对文创产品虚拟展示和实物展示两种模式与用户关注之间相关性地进行了探讨和分析，得到了各有所长的结论，虚拟展示体现了消费者更多的集中关注，实物展示带来更高的兴趣度，可以根据要求选择合适的方式，也可以“线上+线下”综合展示。

眼动追踪技术能够记录处理眼动数据，直接反映用户和消费者的行为和认知特点。本实验主要研究的眼动数据除热点图以外，还对AOI兴趣区域内的首次注视持续时间、总注视时间和注视次数3个眼动数据指标进行分析。AOI 区域的各项眼动数据可以反映重点区域内各部分结构对被试的吸引力的强弱，可以用来判断消费者对不同产品的关注度和喜好程度。

二、运动相机样本选择与处理

运动相机的结构主要包括机身、屏幕和镜头以及不同的配件，其中最常用的配件为支架或稳定器。在众多国内外运动相机品牌当中，搜集了15个在市场上销售的、来自不同品牌的小型运动相机样本，在对应官网和旗舰店选择了30张产品展示图片作为初步样本，在调研发现目前运动相机的造型设计主要有两种：传统的方正造型设计和一体化手持云台设计，一体化手持云台设计表现为云台相机加手柄的设计组合，通过卡片分类法删除类似造型的产品。同时在调研中发现方正造型设计中出现了保证体积小的情况下大屏化的设计趋势，于是额外选择了一个代表性样本，综合考虑品牌评价以及销量选择了具有代表性的典型样本3个，最终选择方正设计的典型样本两个，一体化手持云台设计的典型样本一个。

从GOPRO、影石（Insta360）和大疆品牌官网和对应的在线购物平台旗舰店选择每款产品的正视图、45° 图、侧视图和后视图各一张。其中正视图和45° 图作为主图展示整体造型，侧视图和后视图作为补充展示细节。并对样本图片进行处理，根据实际的尺寸进行等比例的放大或者缩小，为避免色彩、图案对实验结果的影响统一白色背景，并且对商标进行涂抹处理，如图1。

在预实验中发现了两个问题，第一个问题为由于方正造型设计的第一个样本体量太小，所占画面的面积偏小，影响实验结果，为增加体量感，增添了固定架，于是，在对应品牌官网和对应的在线购物平台旗舰店的配件进行筛选，选择了如图所示的支架，在实际购买和使用场景中支架是最常用的配件；第二个问题为被试者在过渡图像时总会将视点停留在屏幕的中间位置，同时根据预实验可知支架手柄部分并不是视觉重点，于是为了减少对首个注视点和轨迹图等实验数据的干扰，为第二款产品也增加了支架。

根据预实验的结果进行运动相机 AOI区域划分如图2，兴趣区的划分是为了更清晰地了解参与者的关注区域，在兴趣区内的停留时间和关注不同兴趣区的次序是考察参与者如何分配注意力的重要指标[11]，将3个典型样本的重点关注区域屏幕、摄像头以及按钮部分划分为兴趣区，用彩色进行表示。

三、实验方法与流程

（一）感性评价实验

在以用户为中心的设计趋势下，理解用户需求，提升用户体验越来越重要，产品意象评价为收集用户感性评价提供了途径，通过网络浏览运动相机品牌官网和旗舰店的产品详情介绍和评价、查看相关文献期刊、查看产品说明书和进行用户访谈搜集到36个运动相机产品造型意象评价感性形容词，运用卡片分类法对收集的词汇进行分类和整理，如图3，然后对设计师和消费者进行访谈，选出了 6 组表达性强的感性词汇，形成运动相机产品造型的感性评价标准，分别为：低端的—高级的、机械的—灵动的、难用的—易操作的、冰冷的—亲切的、笨重的—轻便的、普通的—独特的，除上述6组感性词汇以外增加了一组“不喜欢的-喜欢的”来直接了解消费者对不同造型风格样本的喜好。

通过语义差分法，建立7组词汇的七阶量尺，量度 1—7 表示产品意象感性程度的逐级增强，越靠近哪端表示越符合哪端的感性形容词。选取48位运动相机消费者代表对3个产品样本进行评测，共发出调查问卷48份，收回有效问卷42份。

对42份有效问卷进行数据分析，将消费者对3个样本的评价打分分别计算平均值，可以得到消费者的感性评价结果，如表1。根据结果可以看到，样本一给消费者比较明显的印象是易操作的和偏低端的、普通的；样本二是轻便的和偏机械的、难用的和冰冷的；样本三的综合印象平均分最高，比较突出的印象是高级的、灵动的、亲切的和独特的。结合喜好评分和综合平均分而言，消费者更倾向样本三云台相机加手柄的设计组合造型风格，相对而言，对样本一和样本二所代表的方正造型设计喜好度稍低。

（二）眼动追踪实验

1.被试对象

参加实验的被试者共24人，其中男性9人，女性15人，其中学生22人均为设计专业在读学生，老师2人为设计学院老师，被试者均裸眼视力或矫正视力正常，无色盲；且无接触运动相机产品的經验，并确保所有被试者在实验开始前均能准确使用设备。

2.实验仪器

使用VIVE-P110头戴式设备和配套的定位器设备进行眼动追踪实验，该设备搭配了SteamVR Tracking2.0追踪技术和瞳距感测器，眼动追踪系统跟踪频率为120 Hz，使用眼动数据专业分析软件ErgoLAB软件进行数据统计和分析。

3.实验环境

调整被试者实验时将坐着的椅子与定位器的角度，多次调整确保佩戴设备时正视前方的视线与设备画面保持垂直平视。确保实验区域内空旷，干净整洁无杂物，无干扰定位器的物品，确保被试者进行实验时实验室内无噪声等干扰因素。

4.实验过程

眼动追踪实验具体实验步骤如下：

1）正式实验开始前，实验人员向被试对象对实验过程和设备使用进行说明和讲解，并无任何暗示运动相机造型的语言或行为，然后为被试者佩戴设备，调整镜头距离、瞳距和头带，確保被试正确且舒适地佩戴设备，被试采用坐姿并保证与设备画面保持平视，对每位被试者在ErgoLAB软件上进行校准，确保5个视线点的误差不超过20像素，开始正式实验。

2）实验开始，被试人员对图片上的3款运动相机进行自由注视，控制时间20s。

3）为避免视觉残留现象，每两张图之间用纯灰色图片作为过渡，被试被要求在过渡时间时实现保持在图片的中上位置，确保进入下一张样本图时视线达到每一个样本的距离接近，减小实验误差，控制时间5s。

4）重复上述步骤，至4张样本图播放完毕。包括任务描述在内的整个幻灯片的播放时间为 150 s内，确保实验过程中被试对象并无明显的疲劳感，眼动实验的数据有效，如图5。

四、眼动实验结果与分析

（一）热点图分析

热点图能反映测试材料中受关注的区域和被忽略的区域。某个区域呈现的颜色越红越深，注视频率（即注视时间和次数）越多，证明该区域的受关注程度越高，反之，则关注程度越低。这反映了被试在进行注视时重点关注的产品区域。热点图能直观反映被试对象对测试材料各个区域的关注程度，通过ErgoLAB软件导出热点图，如图6。

1.不同视图热区对比

通过视图之间互相对比可知，不管是哪个视图，热区都集中在运动相机的摄像头和屏幕部分，作为补充视图的侧视图和背面视图的热区分布一个集中在样本一的屏幕，一个集中在样本二的镜头，更能说明这一点，证明摄像头和屏幕这两个结构是消费者观察产品造型时的重点关注区域；同时能展现产品整体造型和更多设计细节的主视图、 45° 视图和侧视图的热区更多，这说明消费者在注视中会重点关注产品的造型特征；此外对比可知，不同样本视觉效果呈现为纯色的区域都对注意力的吸引力弱，因为没有更多的设计细节可供注视。

2.不同样本热点图分析

通过不同产品之间互相对比可知，（1）摄像头和屏幕部分为重点关注区域。样本一和二的热区相对样本三来说更加集中，而样本三的摄像头与屏幕有一定的距离，因为同时样本二的热区面积相对最大是因为它的摄像头和屏幕最大；（2）有设计细节的地方为重点关注区域。样本一和二的正视图和45° 视图都增加了支架，但是样本一的支架相对样本二的来说体量更大却对注意力起到的分散作用更小，是因为样本二的支架有花纹的设计细节，样本一支架的热区集中在与相机的连接部分，也是因为连接部分有更多的结构可以注视；侧视图样本一 的热区集中在按钮，样本二的热区集中在双摄像头，样本三的热区集中在云台和按钮区域，分别集中在各自的设计细节上，背面视图也是如此，样本二集中在摄像头和下方的蓝色色块，样本三的热区集中在上方的云台和手柄的连接部分。

3.同一样本不同视图热区对比

样本一由于体量较小，设计细节更少，所以热区面积也更小；样本二的热区不管哪一个视图都很集中，是因为每一个视图都有突出的设计细节，同时区域也很集中，作为重点关注区域的摄像头和屏幕尺寸也相对较大，因此拥有更多设计细节；样本三每个视图的热区都相对分散，因为云台相机加手柄的结构设计把摄像头和屏幕分开了。

（二）AOI兴趣区数据分析

由于本实验的图片为对比的方式呈现，同时产品尺寸有差异，主要研究兴趣区内的首次注视持续时间、总注视时间和注视次数3个眼动数据指标。注视时间（Fixation Duration）越长，显示区域就越重要，首次注视时间能够在一定程度上反映被试者对观察区域的喜爱程度，在某个区域内的注视点数和注视时间越久，代表这个区域包含的信息量越大或越难，被试理解该区域所花费的时间越长，不仅如此，注视点数和注视时间也代表观看者对该作品的兴趣和重视程度，注视点数越多，注视时间越长，说明观看者对该事物更感兴趣[14]；首次注视时间是指被试在某一兴趣区域产生的第一个注视点的持续时间，首次注视点的持续时间越长，表明样本或该点对被试的初始吸引力越强；注视次数（Fixation Number）是指被试在总注视时间内所产生的注视点数目，注视次数往往与被试的兴趣度存在联系，次数越多，兴趣程度越高。

使用ErgolAB3.0软件导出试验原始数据，提取24个被试者的眼动数据，均有效，筛选并整理得到的眼动数据，最终采用AOI区域的总注视时间、首次进入时间和首次注视持续时间的眼动指标分析被试者对不同兴趣区的关注度，如表2。

整体来看可以看出，消费者在观看时对正视图、侧视图和后视图都比较重视，45° 视图由于与正视图相似并且紧随其后，于是相对受关注较少，不同视图可以让消费者建立产品整体的造型印象并进行不断丰富；分开来看可以发现样本二在正视图和45° 视图更受关注，样本三在侧视图和后视图更受关注，因为样本三的云台相机设计在这两个视图展现得更清楚，也因此获得了被试更多的关注，而在侧视图的数据中，被试对象对样本二也展现了感兴趣，因为样本二的前后突出的大小一致的双摄像头设计只在这个视图中能够清晰展示；被试对样本一的感兴趣程度较低，但样本一在45° 视图与侧视图中首次注视持续时间最长，样本一和样本二具有更多的初始吸引力；综合以上分析，被试对象对不同样本的感兴趣程度排序为样本二>样本三>样本一，对应为大屏化的方正造型设计>云台相机加手柄的设计组合>传统的方正造型设计，在其中前两者的差异不大。

（三）结论

1.消费者注视运动相机造型的认知行为特征

对被试者的眼动追踪实验的过程和数据进行分析可以得出，消费者在运动相机整体造型进行注视时的认知行为特征，从眼动实验过程在屏幕观察被试对象注视点和注视顺序同时结合实验记录的注视路径图可知，大部分消费者对于铺满内容的整体画面的注视顺序为从中间到两边，也有一部分消费者的注视顺序呈现从左到右，对于具体物体的注视顺序大部分表现为从上到下；从热区图的热区分布结果可知，消费者对颜色和材质没有变化的区域注视较少，注意更多集中在摄像头和屏幕以及有设计细节的地方。同时，结合热点图和兴趣区域的注视次数、总注视时间和首次注视持续时间3个眼动指标分析消费者的注意力更多地停留在主视图和侧视图，这两个视图为消费者观察和认识产品的主要视图。因为受结构和功能的限制，对于运动相机而言，不管是哪种造型风格，都是立方体的组合，都需要从不同角度才能了解产品整体造型特征，这两个视图的结合可以让消费者从全面的角度了解产品的特征；也可发现消费者对摄像头和屏幕以及有设计细节的地方更感兴趣，摄像头和屏幕不仅在功能设计上对运动相机的影响最大，在造型设计上同样最重要；而运动相机虽然是3C产品，在造型设计中也可以适当添加不同材质和不同颜色的设计细节来吸引消费者的注意或引导和帮助使用。

2.消费者对不同造型风格的喜好程度

结合感性评价试验和眼动追踪的热点图以及兴趣区等实验数据结果，可以看出消费者对运动相机造型设计的风格意向更偏向样本三所代表的云台相机加手柄的设计组合。消费者对样本一传统设计风格的喜好程度较低，样本一虽然尺寸最小但消费者认为其拥有易操作的特点，这与其简洁的整体设计分不开，样本一所属的GoPRO为美国品牌，被试对象均为中国人，也可能有文化背景差异的因素在；样本二的热区最集中说明它的品牌特征更鲜明，因此，在眼动实验中消费者对它更感兴趣，但综合感性评价实验的结果带来了机械的、难用的和冰冷的印象，这可能因为它趋向手机的大屏化的设计特征，无形之中给消费者带来了3C产品外观设计同质化的印象。样本三的手持云台一体化设计造型给消费者带来高级的、灵动的、亲切的和独特的感性意象，也让它更受消费者的关注；样本一为2022年所推出的，为GoPro公司的最新产品，代表的传统方正设计风格诞生于2004年，GoPro公司当时经过两年的研究，研发出了第一款运动相机，也因此创造了全新的相机细分市场“运动相机”；样本二来自影石公司，样本二所属系列的第一代产品曾因全景拍摄这一卖点成为网红产品，为传统风格下大屏化趋势的典型样本，是于2022年该公司推出的此系列的最新产品；而样本三来自大疆创新公司，全球第一款一体化手持云台相机为该公司于2015年推出的，而样本三是该公司于2020年发布的最新一体化手持云台相机。从造型风格出现的时间来看，样本二和样本三的风格更新，从造型设计上来说相对更受消费者喜爱，也在眼动实验中获得了更多注意。

结语

本文以3款不同造型风格的运动相机典型样本对研究对象，通过语义差分法进行感性评价试验和通过眼动仪进行眼动追踪实验收集数据，结合两个实验的结果并进行分析，得出了消费者对运动相机造型设计的注视过程中的认知行为特征和消费者对不同造型风格的喜好程度，有助于为相关产品设计过程提供思路。实验也存在不足，文中采用的主观评价法和生理学测量法都存在一定的局限性，主观评价法的调查结果主观性太强，不能完全表达消费者的感知；眼动实验为代表的生理学测量法难以体现思维层的信号是反映视觉体验的正面影响还是负面影响，下一步考虑结合脑电分析或计算机科学和统计学等方法进行更精确的研究。

基金项目：湖北省教育厅科学技术研究项目（B2018055）；武汉工程大学科学研究基金项目（k201647）

参考文献

[1]陈姝颖.3C产品同质化时代的工业设计对策[J].经济导刊，2012（01）：86-87

[2]丁满，程语，黄晓光，等.感性工学设计方法研究现状与进展[J].机械设计，2020，37（01）：121-127.

[3]曾棟，程海峰，李坤刚，等.感性工学在汽车造型设计中的应用现状与发展趋势[J].现代制造工程，2019（03）：148-153+61.

[4]张萍，许易之，李彦毅.基于视觉色彩偏向的智能汽车仪表盘设计[J].设计，2022，35（08）：123-127.

[5]陈国强，姜楠，张鹏，等.基于感性工学的儿童陪伴机器人造型设计[J].包装工程，2021，42（04）：166-171.

[6]张宝，胡安国，张迪.基于感性工学的蓝牙音箱CMF设计方法研究[J].包装工程，2021，42（08）：156-161.

[7]陈弈菲，刘驰.宋代国画图案在旗袍设计中的感性工学应用[J].毛纺科技，2021，49（03）：47-53.

[8]李淑江，孔鹏宇，窦如宏，等.游艇关键造型特征的眼动追踪研究[J].包装工程，2020，41（24）：91-97+117.

[9]张倩瑜，丁伟.基于眼动仪的博物馆品牌推送封面视觉度研究[J].设计，2022，35（14）：131-133.

[10]李普红，周孟君，杨文晓，等.基于眼动追踪的文创产品展示效果研究[J].包装工程，2022，43（18）：350-356+369.

[11]卢冠英，候冠华. 产品造型设计决策过程中的眼动机制研究[J]. 包装工程，2018，39（14）：215-220.尹浩东，胡光忠.基于眼动实验的白酒包装设计评价[J].设计，2021，34（07）：43-45.

[12]杨瑞婷.基于眼动追踪的无人机造型特征识别研究[J].设计，2019，32（02）：141-143.

[13]戚彬，余隋怀，王淼，等.基于眼动跟踪实验的产品形态仿生设计研究[J].机械设计，2014，31（06）：125-128.