結(jié)合交互評價的格子型色織物紋樣優(yōu)選

吳 洋， 向 軍， 張 寧， 潘如如， 高衛(wèi)東

(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

隨著生活水平的提高，人們對色織產(chǎn)品的需求逐漸進(jìn)入更加注重審美體驗的感性消費(fèi)階段。格子型色織物作為色織產(chǎn)品的重要類別，可通過變換經(jīng)緯色紗形成視覺效果豐富的圖案形態(tài)，所呈現(xiàn)出的節(jié)奏與韻律、對比與變化、和諧與統(tǒng)一的視覺美感特征[1]，受到了越來越多消費(fèi)者的關(guān)注和喜愛。由于一直以來，消費(fèi)者對于產(chǎn)品的感知與評價涉及到復(fù)雜的心理因素，充滿模糊和不確定性[2]，而且格子元素種類繁多，設(shè)計風(fēng)格不易把握，所以當(dāng)前有關(guān)此類的研究還是側(cè)重對格子美感的感性探討[3-4]和設(shè)計特征要素的定性分類與分析[5]。

在少數(shù)的定量研究中，Tong等[6]對影響色織格子織物外觀的格型類型和尺寸進(jìn)行分析運(yùn)算，通過計算機(jī)輔助開發(fā)了色織格子織物設(shè)計系統(tǒng)，可快速設(shè)計出滿足用戶需求的格子織物。王海燕等[7]運(yùn)用語義差分法對格子圖案色塊面積、線條粗細(xì)、色彩對比強(qiáng)弱進(jìn)行了專家問卷調(diào)查并繪制了評價詞匯與之對應(yīng)的象限分布，能一定程度地反映消費(fèi)者感性需求和格子特征要素之間的關(guān)系。周小溪[8]在不考慮顏色的前提下，對格子圖案的格型設(shè)計特征進(jìn)行分解，運(yùn)用偏最小二乘法得到了不同美感意象下的格型設(shè)計特征組合。在現(xiàn)有的這些研究中，針對的主要是格子型色織物單個或部分設(shè)計特征要素，缺乏對全局尤其是顏色這一重要因素的考量，并且對設(shè)計特征要素的分類量化依據(jù)的是主觀的人工評定，而如何采取科學(xué)有效的方法將格子型色織物設(shè)計特征要素與人的感性喜好對應(yīng)起來仍然是目前的一個難題。

本文研究從格子型色織物紋樣設(shè)計制作的角度出發(fā)，分解量化和提取格子型色織物紋樣的關(guān)鍵設(shè)計特征要素，并在此基礎(chǔ)上以MatLab為編程工具建立消費(fèi)者喜好與格子型色織物設(shè)計特征要素對應(yīng)的評價優(yōu)選動態(tài)模型，可更科學(xué)直觀地反映消費(fèi)者喜好與格子型色織物紋樣各設(shè)計特征要素之間的關(guān)系，以期為設(shè)計更符合用戶需求的格子型色織物提供參考。

1 實(shí)驗樣本的確定

1.1 特征要素提取

色彩、款式、材質(zhì)是構(gòu)成服裝的三大要素[9]，可映射對應(yīng)格子型色織物紋樣的顏色、格型、組織。由于顏色包含了色相、飽和度、明度3個屬性，而格子型色織物紋樣又是多種色彩的組合，不同顏色組合在一起，對比產(chǎn)生的明暗或深淺程度同樣是影響視覺的重要因素，因此選定顏色種類、飽和度對比、明度對比、格型、組織合計5個類目，并依次標(biāo)記為A、B、C、D、E作為格子型色織物紋樣的設(shè)計特征要素，同時對每個特征要素的屬性進(jìn)行分解，特征要素的分解和提取如圖1所示。

圖1 格子型色織物紋樣的設(shè)計特征要素Fig.1 Design feature elements of plaid yarn-dyed fabric pattern

1.1.1顏色種類的確定與劃分

顏色種類是按照CNCSCOLOR體系選取劃分。CNCSCOLOR是中國紡織信息中心在中國人視覺實(shí)驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)心理色差等間距的方法來定位和構(gòu)建的紡織色彩體系[10]。在CNCSCOLOR體系中，每種顏色都有唯一對應(yīng)的7位數(shù)字編碼，依次表示色相、明度、彩度。圖2示出一色相編號為007的紅色編碼示例。由色彩的7位數(shù)字編碼在CNCSCOLOR官網(wǎng)還可查詢?nèi)玖蠀⒖寂浞胶蜕味鹊葦?shù)值，非常有利于顏色的表述和復(fù)現(xiàn)使用。

圖2 CNCSCOLOR編碼示例Fig.2 CNCSCOLOR encoding example

目前CNCSCOLOR推出該標(biāo)準(zhǔn)體系下1 000種顏色的時尚色卡，可供企業(yè)進(jìn)行色彩設(shè)計和溝通管理。本文實(shí)驗為方便顏色的表述和計算使用，提取了這1 000種顏色的數(shù)字編碼和HSB數(shù)值信息，并按照CNCSCOLOR色相環(huán)顏色和色相編碼的分布對應(yīng)關(guān)系將這1 000種顏色依次劃分歸類為紅、紅黃、黃、黃綠、綠、藍(lán)綠、藍(lán)、藍(lán)紫、紫、紫紅和無彩色系的黑、白、灰13大類，并用A1～A13對應(yīng)標(biāo)記，作為格子型色織物紋樣顏色選用來源和標(biāo)定依據(jù)的實(shí)驗色彩數(shù)據(jù)庫，CNCSCOLOR色相環(huán)的顏色和色相編碼劃分對應(yīng)關(guān)系如圖3所示。

圖3 CNCSCOLOR色相環(huán)顏色和色相編碼對應(yīng)圖Fig.3 Hue loop color and hue coding of CNCSCOLOR

1.1.2飽和度對比和明度對比的判斷

飽和度對比劃分成3個等級，級差1～2級為弱對比，3～5級稱為中對比，5級以上為強(qiáng)對比[11]，分別標(biāo)記為B1、B2、B3。同樣，明度對比也劃分為這3個等級并依次標(biāo)記為C1、C2、C3。

根據(jù)HSB色彩模式將色彩飽和度和明度在1%～100%的范圍分成10個等級，通過提取格子型色織物紋樣中每種顏色的像素點(diǎn)個數(shù)求出所有顏色所占百分比，以占比最多的2種顏色為基準(zhǔn)，獲取這2種顏色的飽和度和明度數(shù)值并確定各自所屬等級，然后分別取其差值，對照判斷即可得到相應(yīng)的飽和度對比和明度對比等級。

圖5 24幅評價樣本Fig.5 24 pattern samples used for evaluation

1.1.3格型的分類和織物組織的選取

格型依照工藝經(jīng)驗計量單位和人們視覺感知可分為：小格子、中格子、大格子，分別對應(yīng)D1、D2、D3，單格間距在0.1～2 cm的范圍統(tǒng)稱小格子，單格間距在2～3 cm范圍的是中格子，大格子則是間距大于3 cm的單格間距[12]。

為將格型大小與紋樣的設(shè)計參數(shù)對應(yīng)起來，需計算長度單位與像素點(diǎn)個數(shù)之間的轉(zhuǎn)換比例，設(shè)計一款如圖4所示的紋樣，并取得實(shí)物小樣。由實(shí)物小樣量取1個組織循環(huán)的經(jīng)紗長度為3.8 cm，根據(jù)該紋樣的設(shè)計參數(shù)知1個組織循環(huán)的經(jīng)紗像素點(diǎn)個數(shù)為168個，由此得到實(shí)際長度與像素點(diǎn)個數(shù)之間的轉(zhuǎn)換比例關(guān)系為44像素點(diǎn)/cm。以格子型色織物紋樣中最大的格面為基準(zhǔn)，獲取該格面的經(jīng)緯紗線像素點(diǎn)個數(shù)，按照格型劃分標(biāo)準(zhǔn)可知當(dāng)像素點(diǎn)個數(shù)為1～88時對應(yīng)的是小格型，89～132時對應(yīng)的是中格型，132以上對應(yīng)的則是大格型。

圖4 紋樣與實(shí)物小樣對比圖Fig.4 Contrast figures of pattern (a) and real sample (b)

對于組織，選取格子型色織物常用的1上1下平紋、1上2下斜紋和2上2下加強(qiáng)斜紋組織，并依次標(biāo)記為E1、E2、E3。

1.2 實(shí)驗樣本構(gòu)建

實(shí)驗樣本包括用于測試者進(jìn)行交互評價的評價樣本和用于優(yōu)選的優(yōu)選紋樣數(shù)據(jù)庫。邀請紡織工程專業(yè)學(xué)生使用實(shí)驗室自主研發(fā)的一款小型色織物模擬設(shè)計軟件，一共設(shè)計了600幅格子型色織物紋樣，從中選取評價樣本和優(yōu)選紋樣數(shù)據(jù)庫。

為保證研究結(jié)果的可靠性，選取的評價樣本應(yīng)涵蓋格子型色織物紋樣25個設(shè)計特征要素屬性，同時考慮到用戶因評價樣本過多可能引起的視覺和心理疲勞問題，最終確定了24幅格子型色織物紋樣作為評價樣本(編號為1#～24#)，樣本如圖5所示。

剔除設(shè)計紋樣中相似的紋樣圖片，最后篩選出500幅具有代表性的格子型色織物紋樣作為本文實(shí)驗的優(yōu)選紋樣數(shù)據(jù)庫。評價樣本和優(yōu)選紋樣數(shù)據(jù)庫中紋樣的顏色均取自實(shí)驗色彩數(shù)據(jù)庫，組織采用選定的3種。

2 實(shí)驗方法與實(shí)施

2.1 邀請用戶交互評價

實(shí)驗是以計算機(jī)呈現(xiàn)紋樣樣本的方式邀請測試者進(jìn)行紋樣喜好程度的交互評價，評價打分分為5個等級區(qū)間，0～20分表示非常不喜歡，20～50分表示比較不喜歡，50分表示一般，50～80分表示比較喜歡，80～100分表示非常喜歡。被試者首先按照格子型色織物紋樣的顏色、格型、組織在心目中所占比重賦予相應(yīng)的權(quán)重值，然后根據(jù)個人喜好對紋樣樣本進(jìn)行交互評價打分，交互評價的GUI界面如圖6所示，每輪展示8幅紋樣樣本。

圖6 交互評價的GUI界面Fig.6 GUI interface for interactive evaluation

根據(jù)ISO 6658: 2005《感觀分析 方法論 通用指南》的規(guī)定，感觀檢驗的優(yōu)選評價員的人數(shù)20以上即可[7]。本文實(shí)驗邀請參加的評價人員一共32人，均為年齡在20～25歲的在校大學(xué)生。在被試者正式測試前，都會進(jìn)行一段預(yù)實(shí)驗，時長為2～3 min。被試者按照要求對紋樣各設(shè)計特征要素賦予權(quán)重，并對紋樣進(jìn)行喜好評分，在熟悉操作和確認(rèn)認(rèn)知評價準(zhǔn)確后開始正式實(shí)驗。

2.2 特征要素喜好度計算

用集合U表示格子型色織物紋樣所包含的設(shè)計特征要素，U={A,B,C,D,E}。用戶對格子型色織物紋樣的評價打分反映了對該紋樣整體效果的喜好程度，是所有特征要素同時作用的結(jié)果。當(dāng)用戶對格子型色織物紋樣喜好評價分值為S時，表示對這幅格子型色織物紋樣中所有設(shè)計特征要素屬性的喜好度為S，即用戶對集合U中A、B、C、D、E5個設(shè)計特征要素的屬性喜好度均為S。考慮到用戶的喜好具有模糊和不確定性，對于同一幅格子型色織物紋樣或含有相同特征要素屬性的格子型色織物紋樣，用戶在實(shí)際評價過程中可能會給出不同甚至差異較大的喜好分值，因此采取迭代均值的方式計算用戶對格子型色織物紋樣每個設(shè)計要素屬性的喜好度，計算方法如下：

(1)

在用戶評價打分的同時，系統(tǒng)根據(jù)式(1)也在不斷計算更新該用戶對紋樣各設(shè)計特征要素屬性的喜好度，直至用戶經(jīng)過3次交互評價，點(diǎn)擊提交結(jié)果按鈕為止。此時得到的5個設(shè)計特征要素的25個屬性喜好度分值即是該用戶對于格子型色織物紋樣所有設(shè)計特征要素屬性的喜好度。

2.3 紋樣數(shù)據(jù)庫中紋樣喜好度的獲取

系統(tǒng)在獲取用戶對于紋樣所有設(shè)計特征要素屬性的喜好度后，開始計算用戶對于優(yōu)選紋樣數(shù)據(jù)庫中500幅格子型色織物紋樣每一幅的喜好度。由于格子型色織物紋樣是多種色彩的組合，一幅格子型色織物紋樣至少包含2種顏色，不同顏色的面積分布會直接影響用戶對紋樣的喜好程度，因此在計算用戶對紋樣的喜好度之前，需先根據(jù)顏色所占百分比計算出用戶對紋樣顏色種類這個設(shè)計特征要素的喜好度。用戶對格子型色織物紋樣所含顏色的喜好度SA計算如式(2)所示。

SA=SA1×P1+SA2×P2+…+SAj×Pj

(2)

式中：Aj表示格子型色織物紋樣第j個顏色屬性；SAj表示顏色屬性Aj對應(yīng)的喜好度；Pj表示第j個顏色屬性在格子型色織物紋樣中所占百分比。

用戶對于任意一幅紋樣的喜好度，是紋樣中所有設(shè)計特征要素屬性喜好度的集合。格子型色織物紋樣的喜好度STS利用式(3)計算得到

STS=(SA+SB+SC)×σ1+SD×σ2+SE×σ3

(3)

式中：SA、SB、SC、SD、SE分別表示用戶對格子型色織物紋樣顏色種類、飽和度對比、明度對比、格型、組織的喜好度；σ1、σ2、σ3分別為用戶對格子型色織物紋樣顏色、格型、組織賦予的權(quán)重百分比。

按照式(3)，系統(tǒng)可計算出當(dāng)前用戶對優(yōu)選數(shù)據(jù)庫中每幅格子型色織物紋樣的喜好度，并在用戶點(diǎn)擊優(yōu)選結(jié)果按鈕時優(yōu)選出前8幅紋樣圖片，用戶根據(jù)優(yōu)選結(jié)果進(jìn)行滿意度反饋評價打分，評價打分同樣分為5個等級區(qū)間，0～20分表示非常不滿意，20～50分表示比較不滿意，50分表示一般，50～80分表示比較滿意，80～100分表示非常滿意，用戶完成滿意度評價打分并提交結(jié)果后，評價優(yōu)選過程結(jié)束。

3 實(shí)驗結(jié)果與分析

以一位測試者為例來展示優(yōu)選系統(tǒng)計算和測試結(jié)果。該測試者在完成對24幅紋樣樣本的交互評價后，系統(tǒng)計算出對紋樣各設(shè)計特征要素屬性的喜好度，結(jié)果如表1所示?？芍贏、B、C、D、E這5個設(shè)計特征要素中，A7、A8、A11、A12、B1、C2、D3、E1分值最高，說明該測試者喜歡藍(lán)、紫藍(lán)、黑、白這類顏色的格子型色織物紋樣，并偏好低飽和度對比、中等明度對比的色彩搭配，對于格型和組織則傾向于采用平紋組織的大格型色織物紋樣。

由該測試者對紋樣各設(shè)計特征要素屬性的喜好度分值，系統(tǒng)計算優(yōu)選紋樣數(shù)據(jù)庫中每一幅紋樣的喜好度，最后優(yōu)選出8幅格子型色織物紋樣和該測試者的滿意度評價，結(jié)果如圖7所示。由優(yōu)選結(jié)果可看出優(yōu)選出的均為大格型的色織物紋樣，平紋組織的格子型色織物紋樣一共有6幅，占總優(yōu)選紋樣的3/4，優(yōu)選紋樣的色彩主要以藍(lán)色系為主，色彩與色彩之間沒有過于強(qiáng)烈的對比，因此整體搭配呈現(xiàn)出暗、淡的柔和感。該測試者對優(yōu)選的8幅紋樣均給出了不低于50%的滿意度分值，其中對第1、2、3、4、6、8幅這6幅格子型色織物紋樣的滿意度達(dá)到了80%以上，特別是第1幅、第2幅、第8幅的滿意度均在90%以上，說明對于該測試者而言，優(yōu)選系統(tǒng)很好地獲取和優(yōu)選出了符合該測試者喜好的格子型色織物紋樣，因此對優(yōu)選結(jié)果整體滿意度較高。

根據(jù)32位測試者對于優(yōu)選紋樣的滿意度分值，計算出每位測試者對優(yōu)選紋樣的平均滿意度，結(jié)果如表2所示?？芍袦y試者的平均滿意度均在50%以上，并且主要集中在70%～90%分值區(qū)域，其中平均滿意度在80%以上的有21人，占到總?cè)藬?shù)的2/3，說明紋樣整體優(yōu)選效果良好。

圖7 紋樣優(yōu)選結(jié)果Fig.7 Results of pattern optimization

統(tǒng)計每位測試者滿意度值在80%以上的紋樣件數(shù)，結(jié)果如表3所示。可看出除8號測試者外，所有測試者對于優(yōu)選的8幅格子型色織物紋樣至少有4幅滿意度是在80%以上，其中7號、26號、30號、32號測試者對于優(yōu)選的所有格子型色織物紋樣均給出了80%以上的滿意度分值，對于這4位測試者而言，最終優(yōu)選出的格子型色織物紋樣與他們的喜好高度契合，因此對優(yōu)選紋樣都很滿意。而8號測試者經(jīng)調(diào)查詢問發(fā)現(xiàn)是由于優(yōu)選紋樣的色彩搭配沒有亮點(diǎn)，因此對優(yōu)選結(jié)果只有50%的滿意度，但就整體而言，大部分測試者對于優(yōu)選的格子型色織物紋樣都比較認(rèn)可，滿意度較高。

表2 測試者的平均滿意度Tab.2 Average satisfaction of tester

表3 測試者高滿意度的紋樣幅數(shù)Tab.3 Number of samples of high satisfaction

4 結(jié)束語

在格子型色織物紋樣的設(shè)計過程中，如何快速獲取消費(fèi)者個性化的偏好需求并與產(chǎn)品設(shè)計要素高度對應(yīng)一直是設(shè)計的難點(diǎn)。本文提取了格子型色織物紋樣關(guān)鍵設(shè)計特征要素并進(jìn)行合理分類量化，以交互評價的方式建立了消費(fèi)者喜好與格子型色織物紋樣設(shè)計特征要素對應(yīng)的評價優(yōu)選動態(tài)模型。由測試者的交互評價可獲取對格子型色織物紋樣各特征要素屬性和紋樣整體效果的喜好度，測試者對于優(yōu)選紋樣的滿意度評價又可作為用戶反饋，用于下次紋樣設(shè)計。測試結(jié)果顯示所用實(shí)驗方案簡單易行，采用人機(jī)交互的方式展示紋樣圖片和采集計算數(shù)據(jù)，其過程更加科學(xué)可靠，更好地輔助設(shè)計師快速了解消費(fèi)者的喜好需求，為格子型色織物紋樣設(shè)計提供參考。