基于眼动分析的玩具视觉感知形式研究

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　　摘要：玩具设计需要关注儿童对玩具的视觉感知。为探索“以儿童为中心的”玩具需求，将眼动跟踪技术运用于玩具形式要素测试，通过实验得到注视点、注视时间、热点图、兴趣区数据等眼动指标，结合视知觉相关理论，提炼了玩具中符合儿童需求的视觉感知形式，以此作为玩具设计的重要参考。
　　 关键词：眼动分析;玩具设计;视知觉
　　 中图分类号：TB472
　　 文献标识码：A
　　 文章编码：1672—7053（2019）05—0071—02
　　 Abstract：Toy design needs to pay attention to children's visual perception of toys. To explore the need for“child-centered" toys， eye tracking technology was applied to toy form factor testing. Eye movement indicators such as fixation points， fixation time， heat maps， and interest area data were obtained through experiments.Combined with the theory of visual perception， the visual perception form of the toy that meets the children's needs is refined， which is used as an important reference for toy design.
　　 Key Words：Eye movement analysis; Toy design; Visual perception
　　 儿童处在认知的发展阶段，玩具是他们的生活好伴侣。在感觉对象中，人脑获得的全部信息中大约有80%—90%来自视觉系统[1]。儿童的视知觉能力在其能力发展的过程中具有重要的意义，是儿童获得审美意象的前提。如何使玩具满足“以儿童为中心”的理念，如何使形式与儿童的意象认知相吻合，是摆在玩具设计师面前的严峻任务。
　　 1 眼动追踪技术
　　 眼动研究被认为是视觉信息加工研究中最有效的手段之一，眼动技术在医学、心理学、航天科学等领域已经展开了较为成熟的应用，而在玩具设计领域仍留有很大的探索空间[2]。眼动仪可以通过眼动追踪监视器记录每只眼睛的运动轨迹及在可视点上的活跃区域。眼动仪的DV系统，可将被试对界面的参数进行记录、测量和统计分析，通过量化的数据来发现人们对测评样本的视觉认知规律[3]。文中将眼动分析应用于玩具视觉感知形式测试中，分析引起儿童注意的玩具造型特征，进而分析其兴趣点，实验结果有助于设计者把握兒童视知觉规律，展开有效的玩具产品形式创新。
　　 2 玩具视觉感知形式的眼动测试实验
　　 2.1 实验对象及设备
　　 10名被试为4—7岁儿童，其中男童5人、女童5人，无视力方面问题。眼动测试采用Eyelink 1000+桌面眼动仪及ViewPonit EyeTracker头戴式眼动仪共两种仪器，分别用于进行静态图面测试及场景测试。
　　 2.2 实验材料
　　 实验主要目的是测试在儿童眼中最容易接受和理解的形式特征。在玩具素材的选取中注意变量因素的设定，有利于比对其视觉评价指标。实验提供的所有图像素材均采用统一的尺寸和分辨率，图像中主体对象所占整个篇幅的位置和大小比例也基本相同。桌面静态图测试环节将进行两组实验。
　　 第一组材料选用同主题异形相玩具，选取6张不同风格的“小猪”毛绒玩具图片，包含写实型、抽象型及卡通型（如小猪佩奇等）。为避免图片顺序对测试结果的影响，6张图片为单张随机显示。
　　 第二组强化对比因素，选用同源异风格玩具，选取4个不同表现效果的白雪公主玩具，其服装色彩、发型样式都保持一致，但形式与头身比例设计有所差异。4个玩具排列在同一张图片中，同时呈现给被试。实验特别对4个白雪设定了兴趣区（InterestArea、IA），通过比对四个兴趣区的数据，结合热点图可以进行要素的梳理。
　　 动态场景测试实验准备了同系列的不同颜色建构积木玩具素材，包括红黄蓝橙绿白玫红色及原木色，在场地内按颜色分堆摆放，由儿童自由选择和建构。
　　 2.3 实验进程
　　 实验开始前，先向儿童说明一些注意事项，同时由特定的指导语增加实验的针对性和准确性。实验流程为：桌面眼动实验一——桌面眼动实验二——头戴式眼动实验——被试接受访谈——数据处理。
　　 被试完成全部测试大约需要30min左右。在桌面眼动实验一，要求被试浏览一组小猪玩具，通过按动空格键space切换至下一张直至浏览完6张样本图片，并选择最喜欢的一个;在桌面眼动实验二，要求被试浏览同一图片中的4个白雪公主玩偶，并选择最喜欢的一个;头戴式眼动实验要求被试在3分钟内选择积木完成搭建，着重观察其对玩具色彩、质感等变量因素的反应;访谈部分是被试对两次实验里的图片展开熟悉度、美观性、安全感等方面的主观评价，用以进一步印证眼动数据分析结果。
　　 3 玩具视觉感知形式的眼动实验结果分析
　　 3.1 眼动指标
　　 眼动仪采集被试相关视觉信息，包括视点数据、兴趣区域数据、综合眼动数据以及热点图、视点图、视频等，选择视觉信息可建立相关视觉评级指标。
　　 总注视次数（Number fixations）是界面吸引力或感知认同程度主要的指标之一;驻留时间（Duration）是被试在该样本的停留时间，由于实验一中样本切换受被试控制，因此，该实验中驻留时间等同于样本的注视时间，观察驻留时间可作为被试对样本兴趣度的指标之一;兴趣区的注视点数量（IA fixation count）反映了同一样本中不同区域的重要性;同一样本中注视IA区域的时间比例（IA dwell time %）也是反映区域形态特征的重要指标，驻留时间越长，显示区域就越重要;首视点个数（IA first run fixation count）是根据兴趣区的有效视点数据对受试者开始一段时间内眼动行为中视点分布状况的反映，主要用于确定表现形式吸弓人关注的优先级。结合10名被试的眼动记录数据，分析玩具形式要素与眼动指标的关系，统计分析结果如表1所示。 　　 表中实验数值为10名被试在图片呈现过程对样本注视数据的平均值。一般试验研究表明，总注视次数和时间与被试的关注度成正比。需要指出的是，单独的数据高值并不能作为吸引力的判断。
　　 头戴眼动实验结果输出视频文件，通过回播视频观察到实验中被试自由选择积木玩具，首选次数最多的为红色积木、黄色积木，原木色、白色、绿色积木未被首次选择;统计整体情况，实验测试的3分钟时间内，原木色玩具被注视次数最多，红色玩具的注视时间最长。
　　 3.2 结果分析
　　 实验一主要验证经验原型形相偏移的兴趣度排序。由表1可知，注视时间随样本形式的变形夸张和个性化设计呈增长趋势，但脱离原型的样本（样本1）所获注视时间明显降低。结合视觉心理学对数据进行分析，当受试者感到厌恶或不耐烦时会出现总注视时间短或平均注视时间和次数不统一的混乱模式，反之则数据较为统一[4]。在随后的访谈过程中得知，儿童对于完全写实的形象（样本4）容易识别，但兴趣度不大;另一方面，若形式过于简化抽象的时候（样本1），将会导致令人不满的乏味，儿童不容易确认其形象;大多数儿童表示对卡通形象（样本3）认同度高。
　　 由表2的首视点个数综合统计样本的吸引度优先级，白雪3位列第一。根据视觉心理学相关理论可知，观察顺序不仅受到人的视觉次序定势的影响，还受到造型的引导作用[5]。随着玩偶头身比的减小，其注视时间和首视点个数增加，幼态的形象更受偏爱。结合认知心理学，儿童对事物认知还不成熟，视觉感知路径比较直观，喜欢熟悉的、符合自身年龄特点的形象。
　　 图1为实验二的综合热点图（hot spot plot）。由此图可知，观察点集中于玩具脸部区域，同时对于3、4号白雪的关注更强，观看区域从其脸部延伸至身体及服饰，呈现整体观察的趋势。结合访谈情况，喜爱白雪3、白雪4的被试共计7名，占70%，其结果共同印证了表2的结论。
　　 4 结论
　　 视知觉理论曾提出，主体面对一个对象都是在以往的经验心理结构的基础上去判断和评价它，当对象合乎经验的心理结构时，便出现“同化”的心理现象[6]。综合本次的眼动数据发现，学龄前儿童已能进行形式的区分与判断，但其认知度有限。玩具的形态要引起儿童的兴趣，必须对人的视觉形成一种有效的刺激，在形态和视知觉之间建立一种有效的互动[7]。因此，玩具设计中应该考虑以下要素：（1）主题玩具的形式不能缺失经验中的特征。针对年龄较小的儿童，玩具造型复杂时会使得儿童无所适从，增加挫败感，因此设计中注意精简提炼，并以圆润造型满足儿童安全性需求。在形式创意中可以将玩具“萌态化”处理，包括比例的變化、特征的强调等，以幼龄形态引起儿童情感上的共鸣;（2）儿童更易接受自己熟悉的形式，卡通是一种典型的熟知形象素材，可以借经典的表情和造型引起儿童兴趣，增强认同感;（3）色彩方面，4岁以上儿童已经能够分辨玫红、原木色等混合色，但其色彩反应相对单纯，玩具中的色彩设计应该着重考虑个性化的颜色和清晰、明朗的色调，最大程度地符合儿童的认知审美。
　　 本文系2017年湖南省教育厅科学研究项目（项目编号：17C0112）。
　　 参考文献
　　 [1]苏扬.视知觉理论下的幼儿园建筑设计[J].山西建筑，2010（6）：23-24.
　　 [2]孟春宁.人眼检测与跟踪的方法及应用研究[D].天津：南开大学，2013.
　　 [3]戚彬，余隋怀，王淼，王文军.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（6）：125-128.
　　 [4]陈玉霞，周毅，郭勇，方菲.眼动技术在现代家具创新设计中的应用研究[J].安徽农业大学学报，2012（2）：306-310.
　　 [5]王艳群，张丙辰，宋丽姝，基于互动体验的学龄前儿童玩具设计研究[J].设计，2018（12）.[6]曹晖.视觉形式的美学研究一基于西方视觉艺术的视觉形式考察[M].人民出版社，2009.[7]（美）阿恩海姆.艺术与视知觉[M].湖南美术出版社，2008.
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