设计中的材料感知觉[1]

第 32 卷 　第 1 期 2010 年 1 月 武 　汉 　理 　工 　大 　学 　学 　报 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol. 32 　No. 1 　Jan. 2010 DOI :10. 3963Πj . issn. 167124431. 2010. 01. 001 设计中的材料感知觉 左恒峰1 ,2 (1. 英国南安普顿索伦特大学设计学院 ,SO140YN ;2.清华大学美术学院 ,北京 100084) 摘 　要 : 　材料在所有产生实体产品的设计活动 (如工业设计、服装设计、建筑设计、展示与装修设计)中起着根本性的作 用。了解材料的功能属性、 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 属性、成本价格和环保特性仅是材料选择的一部分因素。如果产品要同时满足生产商与 消费者的利益 ,在考虑以上的因素之外 ,选择材料还需要满足消费者在生理、心理及文化方面的需求。这一方面包括主 观体验的材料信息 ,如人们怎样通过感觉通道 (如视觉、触觉) 来感知材料 ,以及这些主观信息怎样与前面提到的材料选 择其他因素 ,尤其是材料的客观资讯 (如物理参数)相联系 ,怎样与产品的操作使用和用户的情绪体验相联系。这些信息 将有助于理解消费者最终是怎样认知产品以及材料在产品认知中的作用 ,并提供了如何从工程上通过合理选择材料及 表面装饰来实现这些需求的途径和依据。着眼于材料感知的基本概念 ,探讨了关于如何进行系统研究以获得材料感知 信息的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。集中关注了材料的质感知觉方面 ,同时阐述了设计师怎样在设计实践中利用这些信息。 关键词 : 　材料 ; 　设计 ; 　感觉 ; 　知觉 ; 　质感 中图分类号 : 　J 5 文献标识码 : 　A 文章编号 :167124431 (2010) 0120001207 Sensory Perception of Materials in Design ZUO Heng2feng (School of Design , Southampton Solent University ,LLKSO140YN ;Academy of Arts and Design , Tsinghua University ,Beijing 100084 ,China) Abstract : 　Materials play an intrinsic role in the design activities that result in physical production (such as industrial design , fashion design , architectural design , 3D exhibition and decoration design etc) . Understanding the materials’functional properties , engineering properties , relative cost and sustainable features represents only some of the ingredients in material selection that contribute to the success of a well2designed product. If products are to be designed to address both the needs of manufacturer and consumers , we need to select materials that satisfy the consumers’physiological , psychological and cultural requirements. Information about this aspect includes sub2 jective data as to how people sense and perceive materials , e. g. via vision and touch , and how this subjective data correlates with the physical parameters of materials. This information will help in the understanding of how consumers ultimately perceive products and pro2 vide evidence and solution of matching the perceptual requirements by technically identifying specific materials and surface finishes. This paper addresses the basic concept of material sensory perception and promotes a methodology of how to conduct systematic research to ob2 tain information about material sensory perception. This paper focuses on the aspect of texture perception of materials. Further explana2 tion is also given as to how this information could become available for designers to access. Key words : 　materials ; 　design ; 　sensation ; 　perception ; 　texture 收稿日期 :2009208208. 基金项目 :英国南安普顿索伦特大学发展基金. 作者简介 :左恒峰 (19652) ,男 ,博士 ,客座教授. E2mail :hfzuo @mail. tsinghua. edu. cn 材料是一个古老而永恒的主 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。无论是宏观上人类文明的进步还是微观上新产品的革新都有着材料演 变和进化的烙印。每个制造产品都是通过材料为媒介进行物理的组织及精神的阐释。因此 ,恰当的选择与 组合材料在产品的整个感知过程中起着决定性的作用。一项针对 100 个当代设计师及设计团队所作的关于 21 世纪设计趋势的调查显示 ,设计师们广泛认同的是 :新材料提供的可能性是今后产生新产品的一个关键 推动力[1 ] 。另一方面 ,即便是运用现有的传统材料并加以巧妙的组合 ,也可以给产品带来激动人心的魅力。 那么 ,怎样选择材料 ,或传统的 ,或高新的 ,对设计师而言是重要的一课。材料选择是一个基于一系列因素的 复杂过程 ,这些因素包括 :功能要求、制造条件限制、经济及产品生命周期、生态可持续发展性、材料的感官美 学及认知等。目前并不缺乏材料选择的信息。例如由 Ashby M F 建立的剑桥工程选择器 (CES ,Cambridge En2 gineering Selector) [223 ] ,是一个强大的用于帮助界定与选择材料及加工工艺的软件数据库 ,以各种材料的性能 参数 (物理的、化学的、机械的、电学的、光学的 ,以及可回收性) 和产品应用条件为依据 1。工业界也由与其 产品相一致的材料数据库。然而 ,关于材料的感官美学 ,即人与材料之间的感觉交互 (如颜色、质感、声音、气 味和味道等)以及人对材料的认知 (意义、价值、美学关联等)方面的信息目前还相当零散和肤浅 ,有待于展开 深入的研究。这些直接来源于感官的而非理论演推或计算的信息在材料选择过程中同样重要。设计师对于 材料的选择常常更多的是建立在直觉、灵感及经验的基础上 ,而系统的材料信息 ,尤其是关于人与材料交互 的信息可以提供更全面的指导原则 ,有助于设计师在一个理性与灵感相结合的平台上 ,在一个对消费者、制 造商以及对环境和社会负责任的基础上 ,以丰富和增强产品的个性和价值来合理的选择材料。 1 　感觉与知觉 心理学中 ,感觉 (sensation)与知觉 (perception) 是两个既区别又统一的概念。感觉本身指某种即刻的、基 本的、直接的体验 ,即 ,对物理环境的特质与属性的认识 ,如 :“硬”、“糙”、“冷”、“红”等等 ,大都由简单、单一的 物理刺激产生。物体本质具有的一定量的亮度、声音或颜色对认知者没有太大差别[4 ] 。从信息处理的角度 来看 ,感觉指对环境能量进行探测与编码的初始过程。换言之 ,感觉是器官与环境之间的第一次接触[5 ] 。环 境中潜在的能量讯息释放出光线、压力、热、化学物质等 ,我们的感觉器官接收到能量 ,将其转换为生物电神 经编码 ,传送到大脑。我们感觉世界的第一步是由感受器细胞完成的 ,它们是能对特定的能量做出反应的特 定单元。例如 ,眼部的特殊细胞对光能起反应 ,舌部的特殊细胞对混合物的化学分子起反应。 知觉是一个对于感觉器官直接获得的信息进行诠释和处理的过程。这个过程的结果形成对外部世界的 事物及事物之间关系一种有意识的体验。因此 ,知觉更多的在于心理过程的结果 ,在这些过程中 ,意义、关 系、背景、判断、过去的经验和记忆起着一定的作用[5 ] 。在更整体化的意义上 ,知觉的研究主要是人们怎样形 成对外部环境的清醒的表象 (representation)以及这个表象的准确性。 根据以上对感觉和知觉的区分 ,在材料的研究主题下 ,感觉的问题可能会是“该材料表面会有多粗糙 ?” 而知觉的问题可能是“你能识别此表面是金属的还是聚合物的 ?”“是否触感舒适 ?”“握持是否会打滑 ?”等。 然而 ,在很多情况下 ,清晰地区分感觉与知觉是困难的甚至不可能的。例如 ,要想在一开始就清楚地将 各个音符的音质 (如其音高、响度)与其旋律分离是十分困难的。日常生活里 ,当握住门把手或榔头时 ,我们 不能撇开对把手或者榔头的感觉来体会手指和手掌的压力。一般来说 ,感觉与知觉是统一的、不可分割的过 程。通常只有在实验室极好的控制条件下才能产生分离的各种感觉 ,而与意义、背景、过去的经验等有所区 别[5 ] 。因此 ,在我们对材料的研究背景下 ,我们用一个笼统而联合的词“感知觉”来描述人对材料的反应的相 关信息。 心理学对于感觉与知觉的研究极其丰富。然而大多数这样的研究都围绕着人类的能力与行为 ,感觉与 知觉的过程与机制 ,即人是怎样感知的。从设计实践的角度来看 ,在材料感知觉的研究中 ,我们更感兴趣的 是实际的 ,直接的结果 ,即感知到了什么 ,而可以撇开感知的过程和机制这个“黑箱”。我们关注的焦点是人 对于材料所感知到的内容。当然在结果的分析讨论中 ,难免涉及到讨论一些心理学关于感觉与知觉的理论 问题。 2 　材料感知觉的信息 与材料的工程性能 (如强度、硬度、弹性模量等) 相平行 ,我们使用材料的“感觉性能”( sensory properties) 2　　　　　　　　　　　　　　　　　　武 　汉 　理 　工 　大 　学 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　2010 年 1 月 这个术语与之对等[6 ] 。日本学者早在上世纪 80 年代就已经提出这一概念[7 ] ,只是那时候这一研究并未得到 世界范围内的推广。感觉性能可以定义为 :人体可通过感觉器官感知到并可激发生理与心理反应的属性。 这些属性包括颜色、质感、声音、气味与味道等。材料的工程性能或物理属性是客观的 (这是由于这些属性通 常由仪器测定 ,并且有着广泛承认的统一描述的概念和精确测量的标准 ,具有一定的可重复性) ,而感觉性能 则具有主客观双重特性。客观的一面指感觉到的对象本身并不因人而异 ,例如 ,颜色是绿的 ,质感是粗糙的 , 二者都是物理性的存在。主观的一面指对存在属性的表象。首先由外部器官 (眼、皮肤、耳朵等)获得感觉刺 激 ,再通过人脑处理得到结果。这个结果会因人而异。因此 ,材料感觉性能实际上是物理属性与主观反应的 结合。尽管笼统的说 ,人类的所有知识都是人脑对客观世界的主观反应 ,但是这里我们并非意在从哲学层面 来讨论问题 ,作者强调的是这里所定义的材料感觉性能是通过人体器官的直接感受 ,以区别于通过仪器测量 所获得的对材料性能的认识。这种主客观的双重性使材料的感觉性能在取决于材料物理结构的同时 ,又与 人类个体、特定环境背景相关。双重性还决定了对材料感觉性能进行研究的同时应从整体出发地考虑一系 列变量 ,如感觉模式、使用者特点、产品背景与环境条件等。感觉性能是材料感知觉的起点。超越感觉性能 之上还有对材料隐含的符号关联和象征意义的认知 ,稍后论及。根据这种顺序 ,对材料感知觉的研究可以包 括以下方面的基本问题。 2. 1 　问题一 :材料的感觉性能如何描述 ? 当面对市场上陈列的某一产品 ,消费者一般较少知道产品是如何制造出来的。他们关心的是产品的最 终质量。对质量的总体认知与对产品材料的认知有着直接联系。消费者通过看、摸、听、闻等方式得出 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 。 因此 ,了解大众怎样描述颜色、质感、声音、气味等能保证设计师与消费者之间有一致的交流语言 ,能使设计 师为产品建立标准 ,从而获得优秀的感觉属性。以材料质感为例 ,通过试验研究 ,作者提出了一个材料质感 描述的{维度词汇}系统 (Dimension2lexicon) [8 ] 。即材料质感的描述可以概括为四个维度 :几何维度 (即对材料 表面的几何形貌和构造的描述 ,包括局部的和整体的 ,如粗糙2光滑 ,点型2线型 ,任意2规则 ,) ;理化维度 (即对 材料及其表面的物理化学特性的描述 ,如寒冷2温热 ,干燥2湿润 ,明亮2暗淡 ,透明2不透明等等) ;情感维度 (即 该材料及其表面刺激的情绪反应 ,如沉闷2欢快 ,紧张2松弛 ,现代2传统 ,等等) ;关联维度 (即对与该材料及其 表面相联系的任何个人的体验经历的 描述 ,如像动物皮的 ,蜂窝状的 ,桔子 皮的 ,油腻的 ,等等) 。当然 ,这些描述 具有很大的主观性 ,尤其在情感维度 和关联维度上往往会因人而异。影响 的因素包括年龄、性别、文化背景等。 另外 ,感觉模式或者说感觉通道的不 同也会产生不同的结果。例如 ,在视 触觉 (visual touch)与盲触觉 (blindfold touch) 两种条件下质感描述有一定的差异。我们之前的研究显示视觉 能增强对几何形貌和构造的反应 ,丰富并强化情绪感觉 ,而去除视觉 ,纯粹依靠触觉能增加对一些物理2化学 特点如温度、湿度、硬度的反应灵敏度。这些差异在处理给正常人和视力残疾人的不同设计中选择材料质感 提供参考。 2. 2 　问题二 :对感觉性能的主观反应之间有什么相互联系 ? 人们对材料的感觉性能有不同方面的描述 ,如上所述的关于质感的四维度描述 ,每一个维度有一系列丰 富的词汇。那么在各个维度之间 ,以及各个维度中由不同词汇反应的不同质感属性之间是否有一定的联系 ? 实验研究证实了这种联系的存在。例如 ,“光滑”的表面 ,相比于“粗糙”的表面 ,在心理上更倾向于与“闪亮”, “冷”“粘”“湿”等感觉相联系[9 ] 。另一方面 ,这些属于对材料质感的几何维度与理化维度的主观反应也会与 属于情感维度的反应相互联系[9 ] 。一般来讲 ,属于几何维度与理化维度的感觉反应本身其实是中性的。例 如 ,难以说光滑或粗糙是好还是坏。要决定某一表面的质感特征 ,几何的或理化的 (如光滑或粗糙)是否更恰 当 ,将至少取决与以下两方面的因素[9 ] 。 1) 功效考虑。对于产品的使用或操作 (如握感 ,可控性 ,平衡力度 ,舒适感等)有何影响 ? 2) 情绪考虑。此表面质感特征是否能激发预定达到的情绪反应 ? 3第 32 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　　　　　左恒峰 :设计中的材料感知觉 　　　　 　 　　　　　　　　　　　 正是这些联系将有助于设计师清楚地了解要达到人们感觉与认知的期望值 ,材料应该具有什么样的特 征和形象。然而 ,这些联系比较复杂。比如 ,“光滑”的表面使触觉产生欢快和舒适的情绪反应 ,但同时 ,光滑 的表面会容易吸附汗液而对应于“粘”的感觉并由此留下指印 ,“粘”的感觉对应着不舒适感。所以 ,在考虑与 皮肤直接接触的材料表面时 ,如果要选用光滑质感 ,理想的光滑表面应该同时满足不产生粘性的要求。从这 一角度说 ,沙丁质感或磨沙处理的质感比完全镜面光滑的质感更合适于触摸部件。总之 ,质感特征的选择决 定有时需要建立在权衡和折衷的基础上。 2. 3 　问题三 :主观反应与物理参数之间的关系是什么 ? 以上提及的材料质感描述如“粗糙”“闪亮”是完全主观的。另一方面 ,常有某些材料物理参数支撑或与 主观描述相对应。理解客观参数与主观反应之间的关系将有助于从技术方面深层地确认材料选择 ,有助于 使具有特定表面和工艺参数的材料最大程度地满足一系列积极用户体验的总和。这在新产品开发过程中有 很大意义。 这种类型的研究最早可追溯到心理学最古老 的分支 ———心理物理学 ,专门研究物理刺激量与心 理感受之间相互关系的学科。需要特别指出的是 , 传统的心理物理学研究集中在有关同一刺激因素 的两个变量上 ,其中一个是物理的 ,另一个是心理 的 ,如物理粗糙度对应心理粗糙度 ,即“一对一”的 关系 (见图 3 (a) ) 。除了这样的“一对一”关系 ,“一 对多”或“多对一”的关系也值得探索 ,只要这样的 关系是存在的。例如 ,人们对表面湿度的心理感觉可能与一系列物理因素有关 ,如具有不同表面能量的不同 材料 3 ,或不同表面粗糙度的同种材料 ,或不同软硬度的同种材料[10 ] (见图 3 (b) ) 。另一方面 ,某物理尺度 ,例 如 ,物理的粗糙度 ,能与若干个主观感觉如心理粗糙度、心理粘度 ,心里冷热度相关联 (见图 3 (c) ) 。 2. 4 　问题四 :材料的象征意义 前面的问题着重在材料的感官属性 ,与此同时 ,材料的象征或表象意义 ,文化内涵以及其他关于材料与 个体或群体生活相关联的信息也是材料感知的重要方面。然而 ,正如前面提到的 ,感觉与知觉在很多情况下 是认知过程中不可分割的两个方面。更进一步说 ,难以清楚地将感官属性与表象意义作为感觉与知觉进行 区分。例如 ,质感 ,作为感觉性能 ,似乎只是感觉上的 ,但我们在研究中发现人们对质感的描述实际上超越了 表面的几何构造和理化特性 ,而包括了情感与关联感觉的表达。当人们说他们感觉到某表明是湿润的、粘 的、闪亮的、冷的、舒适的、愉快的 ,或油的 ,橘红的 ,如镜面的等等 ,这实际是结合了器官 (眼、皮肤等) 的感觉 和包括与此表面特相联系的记忆产生的认知融合。当然 ,如果撇开在心理学机制的层面上分析感觉和知觉 , 仅从实用的角度仍然可以粗略的在语言词汇上注意到关于对材料象征与关联意义的描述 ,以区别于对材料 感觉性能的描述。这两者的主要区别在于 ,后者 ,作为对材料的初始感觉 (如颜色、表面样式、粗糙度、硬度、 粘度、光泽等)至少在定性的基础上对不同的人来说都倾向于比较稳定。例如 ,大多数人认为砖面感觉粗糙 而打磨过的表面比较闪亮。个体关于对感觉性能的差异主要体现在定量的描述上。例如 ,与某一参照材料 相比时 ,某砖面有多粗糙或打磨过的表面有多闪亮会产生细微差别。而关于材料的象征意义和文化内涵则 更多的受到主体 (个体或群体)特征以及背景条件的影响。例如 ,抛光的金属、亚光的金属、或者金属化处理 的塑料哪一种更被认为是时尚的 ,将取决于人们的年龄、文化背景 ,产品种类及产品应用的环境。在 20 世纪 初 ,塑料被认为是进步、时尚和民主的象征 ,非常受欢迎以致在很多情况下取代了如铁、木材、橡胶等一些材 料。随后 ,众多热塑性材料如 PVC(聚乙烯氯) ,PE(聚乙烯) ,PP(聚丙烯) ,PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯 ,俗称有 机玻璃)以及各种热固性塑料如 PF(酚醛树脂 ,俗称电木) 由于其在家用电器的广泛使用而得到认可。但塑 料也一度被认为是廉价、难看、易破坏的同义词 ,而非高档商品的首选材料。今天 ,对于塑料形象的认知仍然 在不断的更新。如今的塑料已经产生数不胜数的新品种 ,其扩展的功能 (如耐温耐寒抗菌 ,热敏、光敏随环境 变化的智能性 ,导电塑料等等) ,增强的工艺技术 (如旋转模塑 ,压力模塑 ,各种新型的助剂等) 以及由此带来 的改进的Π多样化的感觉性能已经使塑料在各个领域得到了全新的发展。因此 ,对于材料象征意义的认识需 要有全面和动态的观点。总的来说 ,理解材料与质感的象征与关联意义能引导对该材料与质感的选择 ,从而 4　　　　　　　　　　　　　　　　　　武 　汉 　理 　工 　大 　学 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　2010 年 1 月 保证产品形象与应用的环境与背景相协调。例如 ,了解文化背景对材料美学与其意义认知的影响 ,有助于选 择材料及表面处理以使设计朝着两个可能的方向进行 :要么设计具有特定的文化涵义的个性产品 ,要么设计 更有普遍性适应全球化市场的多元文化兼容的共性产品。 3 　材料感知觉的研究方法 从设计应用的角度来研究材料的感知觉可以有直接方法和间接方法两大类型。直接研究法通过实验、 观察来采集人们感知材料的原始素材并进行分析 ,采用真实材料样品和真实产品样品。而间接方法包括两 个方面。一方面是理论演绎或建模。例如 ,在测评材料的触觉软硬度 (以区别于物理硬度) 时 ,M Ashby 提出 了一个经验公式 S = EH (S 代表通过触觉感受到的材料软硬度 ,E 代表材料的弹性模量 ,H 代表材料的物理 硬度 4) [11 ] ;另一方面是通过采集有关材料感知的二手资料 ,这些资料来源于现有的信息资源 ,如杂志、 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 籍、 及其他发行物 ,材料Π产品以照片或图片的形式呈现。这些资料包括以文字或多媒体的形式所纪录的设计师Π使用者对材料在理念上的认知及在设计中应用这些材料的体验。直接与间接方法各有利弊 ,见表 1。通常 的做法是结合直接与间接方法的要素 ,使研究结果的质量和可靠性达到优化。 在使用直接方法时 ,实验方法的设计是首要的。一个基本的事实是感知觉的过程受一系列因素的影响 , 这些因素包括人群类别、感觉通道、背景条件等等 ,对这些因素的设计与控制是在研究的初始阶段就需要首 要考虑的问题。尤其是探讨主观反应和材料物理参数之关联性的 (心理物理学)定量实验时更具有决定性的 影响。实际上 ,不管采用何种具体的研究方法如试验、观察、或者是问卷 ,也不管是为了获得定性的还是定量 的信息 ,都有必要保持一定程度上的可掌控性 (controllability) ,有效的做法是采用系统的方法对各因素进行 合适的组合。作者早期提出了一个材料感知觉各影响因素的模型框架 (如图 4 所示) ———材料表象矩阵 (Ma2 trix of Material Representation) [6 ,8 ] 。图 4 中归纳了五组影响参量 ,即材料类别 ,感觉性能 ,人群类别 ,环境背景 , 以及处于中心地位的感觉通道。这一模型既可作为设计试验的思路也可作为收集研究结果的数据库框架 , 见作者创建的网上数据库 (www. material2aesthetics. com) 。 表 1 　材料感知觉直接与间接研究方法比较 直接方法 间接方法 优势 采用原始数据 ,结果更可靠 所有感官 (视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉)都可研究 影响感知觉的变量可控 容易采集数据 快捷采集数据 费用较少 理论演绎提供好的预测及猜想 劣势 需要有较多的投入 (人力 ,物力 ,财力) 耗时 ,难以找到实验的参加者 有时不易采集有特定涂层的不同材料Π产品样品的数 据 ,特别是在心理物理学测试中 多数情形仅靠视觉认知 ,而视觉判断有时是有欺骗性 的 ,或是扭曲的 不易控制变量 由于是二手材料 ,结果的可靠性降低 应用 对于以感觉 ( sensation) 为基础或以知觉 (perception) 为 基础的研究均适应 理论演绎适用于以感觉为基础的研究 其他间接方法适用于以知觉为基础的研究 　　另外 ,在使用直接方法时 ,还需要恰当处理几个主要关系 :主观与客观 ; 定性与定量 ;纯粹的材料样品与在产品背景下的材料应用。 客观数据的采集较之主观数据的采集相对容易 ,只要有相应的设备和测 试环境 ,并保持在实验的过程中采用一致的标准 (比如 ,温度 ,照明 ,和参照材 料样品) 。然而 ,即使是在采集客观数据时 ,测试的准确性仍然取决于一系列 误差来源 ,对于长期从事艺术工作习惯于形象思维的的人来说 ,这一点是需 要重视的。例如 ,表面粗糙度可以很便利地使用专用仪器如泰勒·霍布逊 (Taylor Hobson)质感仪进行测定 ,但是有些参数的测量如平均粗糙度 (Ra) ,间 隔粗糙度 (Rsm)等很大程度上取决于测试的参数如探头形状与尺寸、取样长 5第 32 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　　　　　左恒峰 :设计中的材料感知觉 　　　　 　 　　　　　　　　　　　 度、测量路径 (如果表面是各向异性的 5)等。再比如 ,当测量表面光泽时 ,光泽度测量仪的光斑尺寸、反射角 度、材料样品表面几何状态 (如曲率)都需要认真界定。如果一个表面是平的而另一个表面是曲的 ,就会产生 不同的数据读取而难以比较。测试条件的稳定性是试验结果有好的比较性的先决条件。 主观数据比客观数据更复杂 ,更难以采集。当设置条件控制时 ,有必要分清定性与定量研究。例如 ,关 于材料触觉质感的定性研究 ,诸如问题“通过触摸人们怎样描述表面质感 ?”,其实验条件的设置严格性不一 定需要太高。触摸过程中“多少以及哪几个手指”,“什么速度”,“多大力度”等问题不用特别规定 ,因为主要 目的是找出人们描述对触摸材料表面认知的方式 ,而不是准确的触摸活动本身 ,或认知机制。在此情况下 , 要求参与者以“自然的方式”触摸样品表面 ,这样他们就会更多地集中注意在表面质感的刺激并增强试验的 趣味性 ,而不会因太多限制条件而分心。这样 ,数据也更有代表性。当然 ,通过记录整个触摸过程 ,也可以研 究试验参与者触摸样品材料表面的方式。这可通过使用摄像机达到目的。而当试验的目的是研究各种材料 质感的主观反应之间的联系 ,以及主观反应与客观物理参数之间的关系时 ,则需要设定严格的试验条件。例 如 ,在材料质感测评的触摸试验中 ,对每个参与者或每次触摸时 ,手指、触摸方向、触摸速度等应保持完全相 同。这是理想的状态。事实上 ,在进行试验时 ,有必要在设立各种限制的同时也要让参与者感觉舒服。 关于孤立的材料样品与特定产品背景下的材料之关系是一个比较有趣的问题。一般地说 ,脱离特定的 应用环境 ,是难以确认材料被认知的特性及其美学关联性的。材料与产品的关系好比演员与角色的关系。 然而 ,情况又不是那么简单。即使在制作成产品形式之前 ,材料仍有它一般的特点和关联意义 ,虽然有时候 这样的认知有点模糊 ———“一种潜在的特点 ,害羞的 ,并非经常可见的 ,易隐藏或伪装 ,但若正确地掌握 ,能产 生非常好的设计”。例如 ,钢铁代表工业化 ,给人坚硬、沉重、寒冷或凉快的印象 ;木材让人感觉温暖、温和、自 然、居家 ;皮革代表奢华、优雅、精致 ;大理石意寓华丽 ,高贵 ;等。当材料被应用到特定的产品环境中时 ,其特 点和意义会被加强、拓宽、改进甚至完全改变 ,就像一个演员 ,除了饰演合适他 (她) 的角色 ,也会尝试扮演多 样的以及完全不同的角色。因此 ,在任何材料感知觉研究中 ,应将单一材料样品与运用于特定产品背景下的 材料两种情形结合起来。我们在颜色的研究方面可以看到类似的情况。即使没有特定应用环境 ,颜色也有 大致的涵义。例如 ,红色与一系列激动的感觉相联系 ,如力量、权力、能量、激情、热情、勇气、爱、活力、性等。 尽管有一些颜色的情绪感觉和意义是共通的 ,但在许多情况下 ,它们依赖于不同文化。例如 ,在红色、黑色和 白色的意义与使用上 ,中国与西方之间存在很大差异。红色在中国代表幸运而西方人将其与体育竞技精神 联系在一起[12 ] 。在中国 ,车前摆放白花代表葬礼 ;而欧洲却是婚礼。不同材料及其表面质感的关联意义受 文化的影响就成为材料感知觉另一个需要更深研究的方面。 使用真实的产品样品对于定性的评价材料的感知觉特性及其对于产品认知的影响比较适合 ,而对于定 量的心理物理学研究有一定的难度。因为定量的心理物理学测试通常需要某一个参量呈连续变化的一组样 品。这取决于来自制造厂家的可能性和可行性。产品的制造通常是朝向大规模生产的。鲜有企业会调整模 具用以制造一系列的小批量产品来进行研究开发。而仅仅改变某一项材料参数如粗糙度、软度、光泽度则更 是不大可能。这也是使用充分准备的孤立材料样品的。尽管如此 ,在特定情况下 ,仍然存在合适的方法使用 真实产品样品在定量的层面上进行背景性研究。作者提倡一种称为“分解22再组”的方法 ,可以有控制地使 在背景中的材料改变某一参数如粗糙度、光泽度等 ,再对材料和产品进行评价分析。这是通过分解现有产品 改变其某一部件 (如电动水壶的把手)材料的表面质感而实现。可根据条件或与制造商合作解决 ,或在研究 机构的实验室自行解决。例如 ,在为英国一家企业进行的家用电器材料感知觉的研究项目中 ,我们将一组水 壶的手柄拆下来 ,换上了不同的材料或涂层 (如图 5 所示) 。这样我们就能在相同的产品条件下 ,对不同的材 6　　　　　　　　　　　　　　　　　　武 　汉 　理 　工 　大 　学 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　2010 年 1 月 料质感之间进行定量的比较 ,比较的内容包括把手材料的心理粗糙度、温热度、光泽度、粘度、潮湿度 ,它们与 把手的舒适性、水壶的整体操作之间的关系 ,以及由此引起的情绪感觉和关联意义。这一方法我们也应用到 了其他的工业项目 ,成为制造商在新产品开发中改善材料及表面装饰的重要依据。 4 　结　论 a. 设计实践中材料的选择是一项系统工程。人们对材料的感觉认知、心理反应和材料的工程属性一样 重要。 b. 关于材料感知觉的信息包括人们对材料感觉性能的描述 ;各种反应之间的相互联系 ;主观反应与物理 参数之间的精神物理学关系 ;以及材料的象征意义。 c. 材料感知觉的研究应系统地进行 ,并考虑到控制许多关键变量。方法包括直接与间接方法 ,以适应不 同情况。 d. 作者提出的材料感知觉的框架模型以及具体的产品背景研究方法在在实践上证明是可行的。 参考文献 [1 ] 　Fiell C , Fiell P , Designing the 21st Century[M]. TASCHEN GmbH , 2001. [2 ] 　Ashby M F , Materials Selection in Mechanical Design[M]. 2th Edition , Pergamon Press Ltd. , UK, 1999. [3 ] 　Goodhew P , Cornucopia of Delights for Materials Teaching[J ] . Materials World , 2002(11) :37238. [4 ] 　http :ΠΠwww. grantadesign. comΠsolutionsΠeducationΠdesigned. htm. [5 ] 　Ashby M F , Johnson K. Materials and Design : the Art and Science of Material Selection in Product Design[D] . Butterworth Heinemann , 2002. [6 ] 　Harvey R S. Sensation and Perception[M]. 5th edition , John Wiley & Sons , Inc. , 2000. [7 ] 　Stanley C , Lawrence M W and James T E. Sensation and Perception[M]. 5th Edition , Harcourt Brace College Publishers , 1999. [8 ] 　Zuo H.Jones M and Hope T A Matrix of Material Representation , Proceedings of the International Conference’Futureground’, Mel2 bourne[ R] . Australia , 2004. [9 ] 　Aoki , H. ; Suzuki , T. ; Kamei , A. Study on Correspondence between Sensory and Physical Properties of Materials ( I) [J ] . Bulletin of JSSD , 1985(53) :37242. [10 ] Zuo H , Hope T , Castle P and Jones M. An Investigation into the Sensory Properties of Materials , Proceedings of the International Confer2 ence on Affective Human Factors Design , edited by Martin G, Helander , Halimahtun M Khalid , and Tham Ming Po [M]. London : Asean Academic Press , 2001. [11 ] Zuo H , Hope T , Jones M and Castle P. Sensory Interaction with Materials[M] . Design and Emotion , Edited by D McDonagh , P Hek2 kert et al , Taylor & Francis , 2004. [12 ] Zuo H , Sensory Interaction with Materials in Product Design. Southampton : Southampton Institute [ S] , 2003 , PhD Thesis , ID No 6424783. [13 ] http :ΠΠwww. hauntedhamilton. comΠ2traditionalmeaning. html [14 ] Dürsteler J C Colous and Emotions. The Digital Magazine of InfoVis. net[ R] . 2002. 7第 32 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　　　　　左恒峰 :设计中的材料感知觉