女性电动牙刷质感意象认知与设计

李强，黄黎清，李明珠

（江苏大学，江苏 镇江 212013）

在口腔洁护领域，电动牙刷在短期和长期内比手动牙刷更能减少牙菌斑和牙龈炎的产生，因此受到大众的青睐，经过六十几年的发展，电动牙刷的功能与造型都日趋同化，产品的价值感和用户体验成为销量提升的重要推动力，优秀的电动牙刷设计不仅能满足最基本的功能需求，而且能引起消费者的情感共鸣。CMF（色彩、材质、表面处理工艺）是产品影响使用者情感的重要方式，是产品外观设计的重要组成部分，能够赋予产品以深层次的情感意境[1]。感性工学是深入挖掘消费者情感并将其转化为设计要素的技术[2]，笔者在感性工学理论的基础上，通过对女性电动牙刷CMF 进行深入分析，以颜色、表面纹理及表面光泽度3 个维度来解释女性电动牙刷质感设计要素，并结合女性电动牙刷的感性意象，利用回归分析建立女性电动牙刷质感设计要素与感性意象之间的关联，为女性电动牙刷的质感设计提供参考，从而提高女性电动牙刷的用户满意度和产品附加值[3]。

1 感性工学与质感

20 世纪70 年代，广岛大学首先引入了感性工学[4]的概念，这是一种以消费者为导向，并借助心理学与统计学手段，将用户感性意象转译为设计要素的设计研究方法。近年来，消费者审美层次的提高，以及批量化生产下产品个性与创新不足的缺点，使感性工学在我国工业设计界的热度不断攀升，并在交通运输工具设计[5]、电动工具设计[6-7]、陶瓷产品设计[8]、家具设计[9]等领域对用户感性需求分析、设计评价及产品研发有了显著的研究成果。感性工学主要是研究用户意象认知与产品整体或局部造型要素之间的潜在联系，然而有关产品色彩设计[10-11]、产品材质选择[12]、表面处理工艺的研究仍处于起步阶段。在产品材质的研究中常出现质感概念，例如乔现玲等[13]以透明度、光泽度、粗糙度建立质感调和空间，再通过BP 神经网络建立质感与意象之间的联系。质感是指物体表面的视觉效果和触觉效果。其中视觉效果受光泽度的影响，而触觉效果则受粗糙度、软硬度、潮湿感、重量感等影响[14]。笔者认为在女性电动牙刷CMF 设计的研究中可借鉴质感概念，并研究女性电动牙刷质感在视觉效果上的体现，在光泽度的基础上加入颜色和表面纹理来建立女性电动牙刷质感空间。

2 女性电动牙刷感性意象分析

2.1 女性电动牙刷CMF 分析

目前，市场上流通的电动牙刷主要以中性色和明度较高的浅色系为主，其中白色、黑色及粉色成为电动牙刷最常见的配色。随着人们对个性的不断追求，明度较低的深色系在产品上的运用日趋广泛，与此同时，受手机行业色彩趋势的影响，同色渐变和异色渐变也被广泛应用在产品上。

电动牙刷主要由刷头和机身2 个部分组成。刷头通常使用具有一定弹性、硬度较强、对人体无害的PC（聚碳酸酯）或PP（聚丙烯）塑料。机身主体的内部支架和手柄外壳由ABS 塑料制成，这种材料韧性好、硬度高，并根据需要包覆的TPE/TPR（热塑性弹性体）、硅胶来增加柔软触感或增强组装部位的密闭性与弹性，见图1。

图1 电动牙刷拆解Fig.1 Disassembly of electric toothbrush

电动牙刷以塑料材质的表面处理工艺为主，一般情况下，企业为了控制成本，通常会对塑料产品表面进行处理，通过模拟成本相对较高的金属材质的表面质感，以达到降低成本的目的。常用的塑料材质处理工艺主要有用于产品装饰和防护的喷涂（高光喷涂和哑光喷涂）、模拟金属表面效果的阳极电镀、用于表面文字和图案镭雕、可以获得表面纹理效果的咬花，以及广泛应用于手机外壳和汽车零件领域的可以提高产品耐磨能力的模内饰技术等。

2.2 女性电动牙刷样本选取

电动牙刷设计趋于无性别化，因此广泛搜集国内外不同品牌、不同款式、不同颜色的电动牙刷样本共106 个，结合一段时间内各大网络销售平台的后台数据，选取销售额较高的电动牙刷并制成问卷。广泛邀请女性消费者选出最能代表女性意象的电动牙刷样本，剔除CMF 设计相似度较高或不明显的样本后进行归纳和整理，最终选取11 款女性电动牙刷，通过无标识化处理降低品牌效应后制成样本片，进行感性意象词汇调查，见图2。

图2 典型女性电动牙刷样本Fig.2 Sample of a typical female electric toothbrush

2.3 女性电动牙刷语义词筛选

通过查阅相关文献，以及用户访谈（包括电动牙刷使用者和设计专业相关人员）的方式，收集到有关电动牙刷CMF 的感性词汇共68 组。经初步筛选，剔除语意相近、不具备代表性或者较为笼统的词汇，最终剩下22 组。结合样品图片制作调查问卷，采用李克特五阶评价量表，广泛邀请49 位女性（其中20 人为从事工业设计工作或在校的工业设计学生，剩下的为非设计专业工作者）接受测试，根据个人主观感受进行评判，最终统计各样品意象得分均值并建立意象得分矩阵。

由感性词汇组成的繁杂、晦涩难懂的认知空间，需采用因子分析法对其进行降维，首先根据意象得分矩阵建立因子分析模型[15]如下：

表1 因子分析结果Tab.1 Results of factor analysis

将22 个感性意象词汇因子负荷代入聚类分析，筛选出最具代表性的感性语义词汇。聚类分析是指将数据的自身属性，以某种指标划分为由类似样本组成的多个类。根据每个意象词汇的空间坐标，建立距离分析模型，如下：

其中dij为第i个和第j个意象词汇的空间距离。将数据带入SPSS，通过观察、分析谱系图发现，自红线处将感性词组分为6 类较为合适，见图3。

图3 感性意象词汇聚类分析谱系图Fig.3 Genealogy of convergence analysis of perceptual image words

指定聚类数目为6 进行K 均值聚类，并保存与聚类中心的距离，求出每个词汇与其所属群聚类中心的距离，距离最短的词汇为该群最具代表性的意象词汇，见表2。由表2 可知，可以代表女性电动牙刷感性意象的词汇为“商务的-休闲的、脆弱的-坚韧的、复古的-流行的、大气的-拘谨的、前卫的-古典的、温馨的-冷峻的”。

表2 感性意象词汇聚类分析结果及编码Tab.2 Results of cluster analysis and coding table of perceptual image words

3 女性电动牙刷感性设计概念模型

3.1 女性电动牙刷的质感要素分析

将女性电动牙刷样本提供给10 位设计师进行质感分析，对影响女性电动牙刷质感的因素进行打分并统计，文中主要研究电动牙刷质感在产品表面视觉效果的表现，应排除影响产品触觉效果的因素，最终认为在材质不变的情况下机身颜色、表面修饰和表面粗糙度对女性电动牙刷的影响较大。市面上女性电动牙刷的颜色繁杂，不利于消费者的意象反馈，因此借用日本PCCS 色彩体系[16]，PCCS 色彩体系最大的特点是可以将色彩的明度与饱和度整合为色调。将女性电动牙刷样本按照PCCS 色彩体系进行整理，样本可与W（白色）、B（黑色）、P（淡色调）、It（浅色调）、b（明亮色调）、S（强烈色调）、dp（深色调）相匹配，再加上2 种渐变色类型（同色渐变和异色渐变）共同组成机身色彩属性（X1）的9 个设计要素。女性电动牙刷机身表面纹理可分为表面纹路和表面肌理，进一步可细分为规则化分布的几何纹路、几何肌理，以及不规则分布的有机纹路、有机肌理，加上无表面修饰共同组成女性电动牙刷表面修饰属性（X2）的5 个设计要素。表面光泽度属性由反射率30%以下的哑光、反射率50%左右的半光和反射率在90%以上的亮光3个设计要素组成，见表3。

表3 女性电动牙刷设计要素分类Tab.3 Classification of design elements of female electric toothbrush

3.2 女性电动牙刷质感样品制作

在测试过程中，为了降低品牌和造型的影响，寻求样本一致性，以某款牙刷为基础，在keyshot 软件中模拟女性电动牙刷质感，利用色彩RGB 值模拟机身颜色，选用大理石纹和波点纹路作为有机纹路和几何纹路，荔枝皮纹作为无机肌理，制作11 个与原样本质感相似的模拟样本，加上5 个质感要素随机搭配的样本，共16 个样本，见图4。

图4 女性电动牙刷样品Fig.4 Sample of female electric toothbrush

为了获得质感设计要素与感性意象词汇的关联性，需要对质感设计要素参数化，即赋值存在的要素为1，不存在的要素为0，并采用{0,1}赋值的方式来编码，汇总得出9 个样本的设计元素编码表，见表4。

表4 女性电动牙刷质感设计要素编码表Tab.4 Code table of texture design elements for female electric toothbrush

3.3 感性词汇与质感设计要素映射关系

为了获得质感设计要素与被试感性意象具体的映射关系，利用多元线性回归进行分析[17]。多元线性回归通过多个自变量的组合来共同预测和估计因变量，假设自变量X为女性电动牙刷质感设计要素，因变量Y（见表5）为感性意象词汇，此时感性语义词汇与电动牙刷质感设计要素的关系表示如下：

表5 电动牙刷样本感性意象词汇评分均值Tab.5 Average score of emotional image vocabulary of electric toothbrush samples

其中Yi表示第i个感性意象，i= 1,2, … ,n，Xjn表示第j个属性中第n个设计元素，j= 1,2,… ,n，β0为常数项，β1,β2,…βn为回归系数。将数据代入SPSS进行线性回归分析，此时质感设计元素的重要程度能够由标准回归系数的绝对值直接反映。

电动牙刷CMF 设计要素标准回归系数见表6，由表可知，感性意象词汇（商务的、脆弱的、复古的、大气的、前卫的、温馨的）与回归系数负相关，质感设计要素的绝对值越小越能代表该意象。感性意象词汇（休闲的、坚韧的、流行的、拘谨的、古典的、冷峻的）与回归系数正相关，质感设计要素的绝对值越大则越能代表该意象，由此可推断出相应的质感设计建议。

表6 电动牙刷CMF 设计要素标准回归系数Tab.6 Standard regression coefficient of CMF design elements for electric toothbrush

产品质感设计较容易受机身颜色的影响，明度较高的淡色调、浅色调及浅色或异色渐变给人以商务的、休闲的、温馨的感觉，明度较低的黑色及深色调则给人以复古的、大气的、坚韧的、古典的、冷峻的感觉，强烈色调与明亮色调则给人以前卫的、流行的感觉，适合较为个性的消费群体。其次受机身纹理和机身光泽度的影响，无纹理和半光容易给消费者以脆弱的感觉，而无纹理和亮光的结合给人以古典的感觉，因此在设计时应尽量避免无纹理与半光同时出现。对应感性意象的质感设计建议见表7。

表7 对应感性意象的质感设计建议Tab.7 Suggestions on texture design corresponding to perceptual image

4 女性电动牙刷设计方案与验证

针对频繁外出办公或旅游的女性设计一款便携式电动牙刷，根据对产品定位及用户需求的分析，此类用户倾向于商务化的感性意象，要求产品能够体现自身知性、优雅的气质，根据设计要素建议表可知，采用淡色调或浅色调可以满足此类用户的需要，因此方案采用偏冷的淡青色及偏暖的淡粉色，表面纹理选用荔枝纹，光泽度选用半光，见图5。将设计方案混入2 个随机方案中，邀请30 名满足要求的年轻女性白领对方案的满意度及感性意象词汇进行打分，最终均值见表8。

图5 便携式女性电动牙刷设计方案Fig.5 Design of portable female electric toothbrush

由表8 可知，方案1、方案2 和随机方案2 受女性白领喜爱，她们对产品的感性意象皆倾向于商务的，3 个方案都采用了荔枝皮纹，可见荔枝皮纹能够增强女性电动牙刷的商务感，淡色调的方案1 和方案2 的受欢迎程度高于深色调的随机方案2，深色调的坚韧感和复古感高于淡色调，同属浅色调的方案1 和方案2 受色相影响，青色给人以冷峻感，粉色则给人以温馨感。由此可见，采用女性电动牙刷质感设计建议生成的设计方案是满足目标用户的情感需求的。

表8 女性电动牙刷方案评分表Tab.8 Scoring table of female electric toothbrush program

5 结语

在市场趋势分析的基础上，对现有优秀产品的CMF 设计进行解构分析，并转化为较为确定的女性电动牙刷质感设计要素，通过多元线性回归深入分析感性意象与电动牙刷质感设计要素之间的关系，建立女性电动牙刷感性意象空间和女性电动牙刷质感设计要素概念优化模型，为女性电动牙刷质感优化设计提供了依据。在后续工作中，需要继续深入挖掘女性电动牙刷质感设计元素，在制作实体样本的基础上进一步扩大样本量、增加被试人数，结合相关产品CMF的发展趋势，从而不断助力女性电动牙刷质感设计。