基于感性意象聚类的女性健身产品CMF设计研究

摘要：通过感性意象研究女性对健身产品CMF（颜色、材质、工艺）的感性需求，并为女性健身产品提供客观准确的设计因素选择提供依据。采用语义差异量表获取产品和CMF的意象，并通过感性意象偏差的衡量，分析不同因素意象与意象标准之间的差异度。基于意象偏差，通过聚类分析方法，获得最佳设计因子组合。分析得出各设计因素最优选择，以及13种与女性健身产品意象匹配高的设计因子组合。凝练得出4种设计因素的设计原则，指导产品设计中因素的选择。依据研究指导设计出的产品符合女性用户的感性需求，有助于产品在使用过程中为女性群体提供更好的情感体验。该研究为在设计过程中把握用户对CMF感性需求提供了新思路、新方法。

关键词：感性意象；感性意象偏差；CMF设计；语义差异法；女性健身产品；聚类分析

中图分类号：TB472 文献标识码：A文章编号：1003-0069（2024）12-0018-05

Abstract：This study aims to investigate the emotional needs of women towards the color，material，and finish（CMF）of fitness products from a sensory imagery perspective，and to provide a basis for the objective and accurate selection of design factors for women’s fitness products. A semantic differential scale was used to obtain the imagery of products and CMF，and the differences between the imagery and the standard were analyzed based on the measurement of sensory imagery bias. By using cluster analysis method based on the imagery bias，the optimal combination of design factors was obtained. The optimal selection of each design factor was analyzed，and 13 combinations of design factors that match the imagery of women’s fitness products were obtained. Four design principles of design factors were summarized to guide the selection of factors in product design. The products designed according to the guidance of this study meet the emotional needs of female users，which helps to provide a better emotional experience for women during the use of the products. This study provides new ideas and methods for grasping user’s emotional needs in the design process.

Keywords：Perceptual image；Perceptual image deviation；CMF design；Semantic difference method；Women’s fitness products；Cluster analysis

引言

随着社会的高质量发展，人们对生活的追求也向高品质转变。其中，运动健身越来越受到重视，尤其是女性参与度不断提高，对运动健身产品市场的要求也越来越高。女性消费者运动健身产品需要考虑女性受众特点和需求，注重群体的认知、喜好、情感和审美等方面[1]。产品的感性意象表达主要由CMF所承载。CMF设计以美学为基础，以创新性为原则，带给人们个性化、情感化的感受[6]。CMF也是传达产品设计意图的关键因素，影响着产品视觉、感官、质感等多方面体验 [11]。感知的特征因素包括客体本身的特征，如色彩、形态、材质、纹理以及附着在形态上的色彩组合、布局、面积及对比关系等，也包括人的视、触觉认知经验和知识[12]。产品的形状和CMF是消费者感知产品情感的主要载体[3]，可以带给消费者不同的质感、情感和品位的体验[2]。因此，需要优先考虑这些因素与女性消费特点、需求之间的匹配[4]，才能提供符合其感性需求的健身产品。

本文探索从女性视角出发，使用感性工学的方法研究女性对健身产品和CMF的感性意象，通过聚类分析衡量各因素与健身产品意象的匹配程度，明确此类健身产品设计策略，希望为女性健身产品的设计提供相关的指导。

一、女性感性意象特征及评价分析

女性群体对于产品特有的需求差异，主要体现在生理与心理两个方面。生理方面的需求比较显性，主要体现在产品的重量、尺寸等，比如苹果的产品考虑女性使用舒适度，在尺寸和重量方面有所控制[5]。心理差异方面，女性更加感性、细腻，认真仔细，富于同情心，相对逻辑思维较弱，不过对心理的科学、量化研究还处于比较初步和模糊的阶段，在产品设计中所起的作用还不够充分。

心理研究涉及非理性的情感因素，不容易明确表达，学者们尝试通过理性的论证思维进行处理[6]。文献表明，感性工学中的相关研究方法，可以解决上述问题。如使用语义差异法，通过感性意象词汇将非理性的情感因素转化成可以使用理性方法处理的数据[7]。感性意象研究可以将用户的需求及感受等心理、生理感觉转化为具体设计，通过对用户感性因素的量化与分析，指导研究和设计[8]。唐帮备等[9]通过对物体表面材质的纹理、光滑度、软硬度等属性进行视觉和触觉的感知评价，建立了基于三角模糊数体验评价模型。初建杰等[10]在飞机座椅的设计中，通过对色彩和材质的感性意象评价给设计提供了充分的依据。

目前，语义差异法已经比较广泛地应用于情感量化分析领域，但是研究层次不够深入，只能粗略地解决问题，本文提出通过实验研究，利用语义差异法获取意象偏差，再通过聚类分析方法，获得最佳设计因子组合的设计路径。

二、女性健身产品感性意象研究方法

（一）语义词汇库建立

语义差异法（Semantic Differential Method，SD）是一种用户心理投射研究方法，通过语义差异量表投射出被访者的消费心理[7]。本文使用语义差异量表调研女性对于健身产品的感性意象偏好，统计结果作为女性对健身产品的感性意象评价标准（下文称“意象标准”），作为健身产品设计因素的感性意象选择标准。

首先通过文献查阅和专家访谈的方式，收集100个与女性产品相关的感性形容词；再将这些词汇分组，进行交叉对比，最后筛选出10对感性词汇[7][10]，复古的–时尚的、创意的–传统的、奢侈的–朴素的、冰冷的–温暖的、粗糙的–精致的、硬朗的–柔软的、豪迈的–优雅的、专业的–装饰的、紧张的–轻松的、大众的–个性的。这些词汇组成语义词汇库，作为后文感性意向测试的材料。

（二）CMF感性意象评价方法

众所周知，产品的CMF设计包含色彩（Color）、材质（Material）、工艺（Finishing）3个因素。色彩影响用户的视觉认知，材质影响视觉的触感体验，表面处理工艺则影响用户的多感官的情感认知。在女性健身产品设计时，应该满足上述的CMF感性意象需求，才能适应女性用户的高品质要求。此外，形状也是影响产品意象感知的重要因素，因此也将其纳入设计评价系统中。每种设计因素下包含多个具体的设计因子。

运用语义差异量表可以分别得到每个设计因子的感性意象，再利用公式1与意象标准进行比较，得到各个设计因子的感性意象偏差，这些偏差值可以定量描述各个设计因素与意象标准之间的差异度，感性意象偏差值越小表明与意象标准的匹配程度越高。结果将有助于更好地选择与目标群体、目标产品感性意向相符合的设计因素，从而提高用户体验和产品的吸引力。

（三）基于聚类的感性意象分析方法

依据上式获取各设计因素感性意向偏差，采用K-means聚类算法进行分析。K-means是一种基于划分的算法，通过样本间的距离衡量它们之间的相似度，两个样本距离越远，则相似度越低，否则相似度越高[13]。

通过对形状、色彩、材质、工艺4种设计因素的单一设计因素聚类分析，获得每个因素中与意象标准最为匹配的最优聚类与聚类成员，为每个类别中最有贡献的设计因子的选择提供数据量化的选择依据。4种设计因素的最优聚类进行交叉组合后可得到复合设计因素的组合，再使用聚类分析的方法对复合设计因素感性意象偏差值进行复合设计因素聚类分析，得到与女性健身产品最为匹配的复合最优聚类与聚类成员，聚类分析过程如图1所示，最终为设计因子的选择提供了精准的数据支撑，帮助设计人员更为快速准确地选择各设计因素。

图1中n为单一设计因素分析聚类个数；N为设计因素最优聚类成员交叉组合后得到的复合因素组合个数；m为复合设计因素聚类分析的聚类个数

三、基于意向标准的CMF设计因素分析

（一）感性意象标准确立

邀请31位女性被试参与调查（M=26，SD=1.53），选用5分制语义差异量表来评价测试目标的感性意象，语义差异量表分值设为-2、-1、0、1、2，最后回收31份有效量表，获得被访者对于“健身产品（P）”的10组语义词汇平均分值，如表1所示。

数据表明，女性视角下，与健身产品强相关语义词汇有：创意的、精致的、柔软的、轻松的；弱相关语义词汇有：时尚的、朴素的、温暖的、优雅的、专业的、个性的。上述语义词汇组成了女性健身产品感性意象标准PIC，将作为产品的意象标准值，在后续的实验环节中，用于计算CMF感性意象的偏差。

（二）CMF感性意象评价与偏差分析

通过对市面健身产品调研，结合专家访谈，分别整理得到形状、色彩、材质、工艺的实验样本集。实验中，选取6种常见形状：圆角矩形、圆形、椭圆形、圆环、三角形和T形，并将形状样本抽象为二维几何形状（S）。以HSB色彩模式，选取7种颜色色相（C）红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色和紫色作为实验样本，其饱和度为50，明度为50。选择健身产品常用的6种材质（CM），金属、塑料、皮革、纺织面料、海绵和橡胶，作为实验材料。纺织面料受到不同工艺的影响会呈现出极大的差异性，因此不再区分材质与工艺类别，实验中选用7种纺织面料工艺（FM）：莫代尔、牛仔布、针织布、罗马布、全面斜纹布、聚酯纤维和涤氨，实验样本如图2所示。

邀请12位被访者，使用语义差异量表，对实验集一一进行评分，获取各设计因子感性意象分值，进行数据整理，再利用公式1，便可以得到实验集中各个设计因子的感性意象偏差，如表2所示。

（三）单一设计因素聚类分析

依据感性意向偏差值，使用K-means，分别对形状、色彩、材质、纺织面料工艺4个因素进行聚类分析，鉴于实验要素相对简单，设定K值为3。形状、色彩、材质、纺织面料工艺聚类分析结果如表3所示，依据公式1计算聚类中心的感性意象偏差值。根据语义词汇的相关性强弱分别赋予权重值，即假设强相关性词汇的权重值保持一致，弱相关亦然，利用德尔菲方法，邀请5名专家打分，结果强相关性语义词汇获得权重值13%，弱相关词汇获得权重值8%，然后计算每一类的综合感性意象偏差值。上文可知，综合感性意象偏差值取值区间为[0，4]，越接近0值表明综合意象偏差越小，即与目标产品匹配度越高，可以认定综合感性意向偏差最小的聚类组为该因素的最优聚类。

数据统计结果可以看出，聚类结果展示出最符合意象标准的成员。如图3所示，形状因素中聚类3为最优聚类，感性意象偏差0.7436，聚类成员包括椭圆和圆环；色彩因素中聚类2为最优聚类，感性意象偏差0.7649，成员包括橙色、绿色和紫色；材质因素中聚类2为最优聚类，感性意象偏差0.9566，成员包括塑料、橡胶、海绵和纺织面料；工艺因素中聚类3为最优聚类，感性意象偏差0.5303，成员包括针织布和罗马布。

单一设计因素聚类分析可以看出，与意象标准匹配程度高的设计因素分别为：椭圆、圆环形状；橙、绿、紫色彩；塑料、橡胶、海绵、纺织面料材质及针织布、罗马布纺织面料工艺。显然，这些要素的组合可以更好地满足女性健身产品的感性需求。

（四）复合设计因素聚类分析

（五）CMF最终搭配方案

分别列举5类复合设计因素的聚类成员，如表5所示，其中聚类4感性意象偏差最小为0.453，共有聚类成员13种，可以认为这些组合更贴近意象标准，可以更好地满足女性群体的感性需求。将上述结果用于设计实践中，可以为设计师提供明确的设计依据，确保产品在感性意象上更符合用户需求。

四、感性意象视角下女性健身产品设计原则

依据聚类分析所得到的各设计因素（如图3）以及复合因素的最优聚类成员（如表5），基于各因素聚类成员的特性，结合设计感性意象进行分析，获得以下设计策略。

（一）使用柔和的形态设计语言

用户对于产品的形状感知是影响其使用体验的首要因素。因此，在设计产品时，采用适合用户心理感受的形态可以创造出更好的感官体验，从而激发用户的积极情绪。实验证明，对于女性用户而言，圆环和椭圆形状更符合其对健身产品的感性意象。这种形态特点柔和、优雅、自然，没有锐角和棱角，能够给女性用户带来舒适、安全和亲切的感受。相比于圆形，圆环和椭圆形状更加轻盈灵动，具备更多的变化和优雅。因此，在设计健身产品时，采用柔和、自然、轻盈的形态设计语言，提供更好的感官体验，也有助于减少女性用户在使用产品时的不安感和疑虑。具体来说，可以将圆环和椭圆形状应用于健身器材的设计中，例如哑铃、健身球、器械等。同时，这种造型语言还可以应用于健身房的室内设计中，以打造更加舒适、自然、轻盈的环境，从而吸引更多的女性用户参与健身运动。

（二）注重色彩的情感语义表达

色彩对于用户的视觉感知可以直接影响用户的情绪感受。不同的色彩会引起不同的情感反应，因此，在设计过程中应注重色彩的情感语义表达。在产品设计中，适当的色彩搭配可以调动用户的情绪状态，帮助用户更好地进入使用活动状态。经过实验研究，发现橙色、绿色和紫色更符合女性感性意向的颜色选择。这3种颜色都比较柔和、不刺眼，符合女性用户对于健身产品形象的柔和、自然、轻盈的感官体验需求。同时，这些颜色还具有一定的活力和高贵感，可以激发女性用户的积极性和热情，同时让她们感受到自身的独特性和价值感。因此，当设计健身产品时，应选择这些颜色作为主色调，以实现情感语义的表达，提高用户的情感诉求满足度。

（三）采用触感亲和的材质

在产品设计中，选择合适的材质是影响用户触觉体验的重要因素之一。不同材质具有不同的理化特性，会在用户触觉感知上呈现出不同的感受，如轻重感、粗细感和温度感等。因此，与用户发生物理接触的产品，需要选择适当的材质，以提供更好的使用体验。经实验分析，纺织面料、塑料、橡胶和海绵等4种材质与女性的感性意向更为匹配。这些材质都具有较好的触感亲和性，能够为女性用户提供舒适的使用体验。此外，这些材质在女性产品中使用较多，适用场景多样，能够更好地满足女性用户的需求，增强产品与用户之间的亲近感。因此，设计师在为女性用户设计产品时，应该优先考虑选择这些具有触感亲和性的材质，使材质与女性用户的使用习惯和情感体验相匹配。

（四）工艺满足多感官体验

材质的工艺不同会影响最终的质感。当材质确定时，选择合适的工艺可以为用户提供更好的触感和视觉的多感官体验，提高产品的满意度。经过实验分析，对于女性健身产品，纺织面料中的罗马布和针织布这两种工艺与女性的感性意向更为匹配。这两种工艺的面料在视觉上都有着良好的光泽度，触觉上有着细腻触感，同时面料厚重更具有质量感，能够为女性用户提供更好的多感官体验。因此，在为女性用户设计健身产品时，应优先考虑使用这两种工艺的纺织面料，其次可以选用有良好的光泽度和细腻触感的纺织面料，以满足女性用户对于视觉和触觉体验的需求。

五、基于感性意象健身产品设计实例

（一）基于感性意象设计因素确定

本文选择健身产品中的筋膜枪作为设计对象，在前文的实验分析中已经筛选出了符合女性感性意象的设计因子组合，选择最优设计组合中圆环-橙色-罗马布作为指导设计实践的基础设计因子组合。

基于单一设计因素的聚类分析结果，需要进一步考虑形状、色彩、材质和工艺等设计因素的选择。在形状方面，应注重表达柔和的语义，增强产品的亲切感和温暖感，以圆环作为基本形状，将椭圆形状作为备选形状。在色彩方面，应注重情感语义表达，以橙色为主色调，激发使用者积极性与活力，将绿色和紫色作为备选色彩。在材质方面，应采用触感亲和的纺织面料，同时备选塑料、橡胶、海绵材质。在工艺方面，选择罗马布作为纺织面料主要工艺，从视觉的光感以及触觉的细腻两个维度满足女性用户的感性需求。如图4所示，这样的设计组合能够充分满足女性用户对健身产品的感性意象，增强其使用的愉悦感和美感体验，同时提升产品质感。在设计实践中，应根据这些设计因素进行灵活组合和调整，以达到更好的设计效果。

（二）产品外观与CMF设计

在选择设计因素后，设计工作首先从产品整体形态入手，以圆环作为产品的基本形态，然后在圆环形状的基础上进行插值演化，以满足筋膜枪结构的限制，从而得到符合基本功能需求的产品形态。产品形态确定后，进一步考虑产品的色彩设计。选定橙色作为产品的主色调，搭配黑色和白色，以突出橙色在视觉上的核心地位。这种搭配不仅简洁明亮，还显现出运动性，能够满足女性用户对于产品色彩的感性需求。

最后从材质工艺的角度考虑，选择纺织面料-罗马布作为首选材质。但纺织面料的结构强度相对较低，因此，选择备选材质中的塑料作为产品的主要结构材质。通过这种材质组合的方式，得以实现产品的轻盈感，同时也保证了其结构的强度和耐用性。为了满足按摩头的柔软度要求，选择备选材质中的橡胶作为按摩头的材质。这种材质具有一定的柔性和弹性，可以更好地适应人体的曲线和肌肉，符合用户对于材质的感性期望。通过这3种材质的组合，营造出一种轻盈、柔和的质感，完美地满足了用户对于材质工艺的感性意象。该设计考虑了形态、色彩和材质，得出一款实用、美观、舒适的筋膜枪产品。最终设计成果如图5所示。

（三）设计实例感性意象评价

再次使用语义差异量表，对设计实践感性意象进行评价。邀请 12位被试填写语义差异量表，计算感性意象的平均分值与感性意象偏差，根据语义词汇相关性强弱加权计算每一类的综合感性意象偏差值，如表6所示。

上表可以看出，产品设计方案的综合感性意象偏差为0.133分，得分值较小，在[0，4]的区间内，可以认为数值接近于0。说明产品与女性视角下的感性意象匹配度很高。结果表明，本文所提出的设计因素的分析和选择方法能够创建满足用户意象和符合其心理体验的产品，设计策略的应用获得了良好的效果。

结语

女性群体在健身活动中的参与度日益增长，但现有的健身产品设计多以男性审美特点和功能性为基础，无法满足女性群体对于感性需求的要求。因此，本文通过语义差异量表，得出女性健身产品的意象标准。构建感性意向偏差概念，对4种设计因素与意象标准的差异度进行量化表达，并使用聚类分析得到各设计因素中最优选择。进一步将各设计因子组合，通过复合因素聚类分析，得到与意象标准最为接近的设计因子组合。由此提出了形状、色彩、材质、工艺4个设计因素的女性健身产品设计原则。在设计原则的指导下，使用接近意象标准的设计因子，设计一款形状与CMF符合女性感性需求的筋膜枪产品，并通过了语义差异量表进行验证。本文所使用的方法可以推及任何需要获取感性需求的量化分析领域，准确地获得目标人群的感性需求，有助于符合用户感性需求的设计。对于在设计过程中把握用户感性需求具有重要的实践意义。

基金项目：《基于情感语义模型的移动媒体设计研究》（安徽高校自然科学研究重点项目，项目号：KJ2020A0776）

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