汽車造型要素與風格語義的映射關系研究

張志遠，段齊駿

(南京理工大學，江蘇 南京 210094)

1 引言

在汽車設計流程中的前期概念探索階段，而作為情緒板主題的設計關鍵詞則是汽車造型要素在風格認知層面的語義表征。

目前國內關于汽車造型及風格語義相關的研究主要關注于造型評價和造型生成兩個方面。在造型評價研究方面，趙丹華[1]提出了一種在面向設計物語義抽取的基礎上，通過文本分塊和結構化的語義表征，獲取和表征品牌風格語義的方法；段正潔[2]使用語義評價量表對設計方案進行量化測評，構建了一種以風格語義為評價指標的產品造型設計方案評價工具。在造型生成研究方面，姚干勤[3]開發了基于風格認知的車輛造型創新設計SC-CAID原型系統，能夠幫助造型設計師在設計前期從客戶造型風格需求層面開展設計思維；而徐江[4]則提出了一種通過對造型特征的參數化表達進行灰色建模分析，推理造型演化過程，預測新造型的特征，并采用感性語義回歸分析法修正預測造型的設計方法。

綜上所述，現有研究存在缺少描述汽車造型特征與風格語義間映射關系的不足。因此，需要形成一套風格語義和造型特征的匹配參考，以協助設計師基于特定設計關鍵詞限定造型特征的探索范圍，指導設計師對與指定設計關鍵詞存在顯著不匹配的造型特征進行規避，提高設計師的工作效率和完善整個汽車設計流程。

2 基于結構描述模式的造型特征分析模型框架提取

對汽車設計而言，造型特征既含有造型元素和造型規則的內容，也包括風格意象的內容。造型元素是顯性的物理層面的特征，包括特征線、前后懸長度、前后臉及側窗傾角和基礎形面語言等；而造型規則則是隱性的物理層面特征，包括視覺重心、滅點平面和加速線等并非直觀存在的特征，而是作為造型評價要素存在。風格意象如意象感知和體驗等則是隱性的精神層面特征，如一款汽車造型所傳遞的動感、高貴、有力等風格語義。

人們對外界刺激識別的過程中，存在一個“再認”的過程，也就是人們將知覺到的信息與記憶中的表征相匹配的過程[5]。因此，在汽車造型特征的認知過程中也存在將物理層面的造型特征要素與精神層面的風格意象識別匹配的過程。

心理學家Biedeman曾對簡單幾何體的基本特征(Biedeman稱其為“吉綸”)進行分析[6]。柳沙則在Biedeman分析思路的基礎上提出了描述產品基本形特征的結構描述模式，并且形成了基本形特征分析表[7]。基于該特征分析表結構描述模式，結合結構描述模式的基本原理和思路，提取了特征分析表的結構框架。如圖1所示。

圖1 針對造型特征分析模型的框架提取

產品基本形特征描述表作為特征分析表的參考和前提，為特征分析表提供了參數規范。要對產品基本形進行特征描述，首先需要提取關鍵特征；根據提取的每個關鍵特征列舉其全部形式可能性以實現特征表達；最終分別對各個關鍵特征的形式表達進行編碼，實現基本形特征的參數化表征。

產品基本形特征分析表在特征描述表提供的規范支持下，首先將整體造型分解為若干個特征識別要素；將特征描述表中的編碼與特征識別要素進行參數匹配；最后根據形成的特征分析表對產品基本形進行總結。

該框架可以為汽車造型特征要素與風格語義的匹配提供一套框架基礎。在該框架的基礎上，構建面向汽車造型的造型特征描述表，并依據其構建汽車造型特征和風格語義的匹配參考，實現風格語義的參數化表征。

3 汽車造型要素與風格語義的映射關系研究

在語義認知的過程中，通過語義形成的概念能激活心智上的鏈接，鏈接的形成能較快的完成造型特征的視覺相似性和記憶中的輔助定位信息的視覺信息加工，實現新事物的認知[8]。因此，風格語義在汽車造型設計中也扮演者幫助人們在心智上激活風格意象與造型特征的鏈接的角色。而這種鏈接則正是汽車造型要素與風格語義之間的映射關系。

3.1 風格語義提取與歸納

首先要對風格語義進行提取和歸納，建立面向汽車造型的風格語義詞庫，詞庫的建立依據知網(Hownet)詞匯庫進行風格語義提取。Hownet詞庫以義原為基本構建單位進行組織，采用自下而上的歸納方法進行建設[9]。因此，相比于其他詞匯數據庫的樹狀結構，Hownet詞庫在結構上基于概念之間和屬性之間的關系形成了網狀知識系統，在語義知識構建方面具有明顯優勢，作為風格語義詞的來源參考最具可信性。

提取過程首先從3730個正面評價詞語及836個正面情感詞語中進行初步篩選，篩選規則以是否可用作事物評價作為判斷依據，初步篩選出111個正面評價詞語及90個正面情感詞語。對篩選出的201個詞語進行同義詞聚類，最終形成汽車造型的風格語義表。如表1所示。

與輕質薄板相比，ALC板、AS裝配式墻板的保溫、隔熱、防火性能較好。對比ALC板與AS裝配式墻板，ALC板更多地是替代了傳統建筑維護墻體，其缺點是強度低和本身不具備裝飾性。AS裝配式墻板的各項性能均非常優越，外墻板為混凝土清水色飾面，質感厚重大氣，可作為墻體和外飾面使用，不需要做額外的外裝飾。由于AS墻板安裝方便，施工周期短和防水防火性能優越，也可用于露天防火墻和圍墻。AS墻板全干作業且施工安裝效率高，耐久性強，維護成本低，更符合裝配式變電站的發展趨勢。

表1 汽車造型的風格語義集

3.2 基于汽車造型評價模型的造型特征描述表的構建

構建汽車造型特征描述表，需要對汽車造型特征進行提取。傳統的汽車造型評價模型對于構成造型特征的特征線、形面語言及其他隱性要素涵蓋較為全面，可以作為汽車造型特征提取的參考；針對提取特征的表達和參數化表征則可以依據造型特征分析模型的框架基礎。

3.2.1 汽車造型評價模型

汽車造型評價模型的評價重點在于側視圖比例姿態的評價，如圖2所示。汽車造型特征要素主要分為特征線、比例姿態和形面語言三類。

圖2 汽車造型評價模型

汽車造型中對于姿態的評價使用的多為隱性指標，包括視覺重心、滅點平面和加速線等；前后臉傾角和側窗傾角作為顯性要素也參與到姿態評價的過程中。

汽車造型特征中的特征線自上而下由車頂線、腰線、肩線、裙線和底盤線構成，其位置和走勢對于汽車造型的認知過程具有重要影響。此外，在造型中還存在其他特征線，因不同品牌不同車型的區分而存在較大不同，是實現汽車造型品牌認知的核心要素。

汽車造型中對于比例的評價常使用被評價車型的輪胎直徑作為長度單位。比例評價的參與要素包括軸距、前后懸長度、車高、車寬和最小離地間隙。

形面語言是由造型特征要素在整體認知上營造的造型語義。包括柔軟、硬朗和強壯等詞匯。基于研究針對汽車造型風格語義表征的前提，在本文中將形面語言限定為幾何和有機兩類，以便于對形面語言進行編碼。

根據造型特征分析模型的框架基礎，對汽車造型評價模型中所使用的造型特征要素的顯性和隱性要素進行提取與特征表達。要素最終確定參與構建汽車造型特征描述表的特征要素及其表達，通過對造型特征要素進行編碼，構建汽車造型特征描述表，如表2所示。

表2 汽車造型特征描述表

3.3 造型特征要素與風格語義的映射分析

從汽車造型的風格語義集中隨機選取三組風格語義，第一組為高檔、精致、豪華、尊貴；第二組為分明、鋒利、硬朗、精神；第三組為機靈、伶俐、靈活、敏捷。并由汽車造型設計師為三組風格語義各自再選取三輛符合該組語義的典型車型。

第一組典型車型選取結果為：Mercedes-Benz S-Class Maybach，Bentley Mulsanne和Rolls-Royce Phantom。

第二組典型車型選取結果為：Volkswagen Arteon，Nissan GT-R和Lamborghini Aventador S。

第二組典型車型選取結果為：Mini Cooper S，Alfa Romeo MiTo和Smart for two。

依據汽車造型評價模型的方法對9款典型車型進行造型特征提取，并且與汽車造型特征描述表中的相關特征要素進行匹配。最終得出汽車造型特征與風格語義之間的映射分析表。如表3所示。

表3 汽車造型特征與風格語義映射分析

4 實例分析

選取30款樣本車型(對應每組風格語義各10款)。樣本選取結果如圖6所示。

圖6 樣本車型選取結果

依據汽車造型評價模型的方法對30款樣本車型進行造型特征提取，并且分別與汽車造型特征與風格語義映射分析表中的對應語義映射參數進行匹配。規定不匹配的參數項在3個以上則該車型與風格語義映射匹配失敗。

最終匹配結果顯示第一組的10個樣本車型中有2款車型匹配失敗；第二組的10個樣本車型中有3款車型匹配失敗；第三組的10個樣本車型中有2款車型匹配失敗。三個組的匹配成功率最低為70%，最高為80%，總體匹配成功率約為76.7%。匹配結果如表6.2所示。

表6.2 樣本車型與對應風格語義映射參數匹配結果

5 結論

通過實例分析的結果可以看出，該映射分析結果與樣本參數匹配具有較高的成功率。因此，研究得出的汽車造型特征要素與風格語義之間的映射分析表具有一定的參考價值，可以為汽車造型設計師在前期概念探索階段提供參考。

但實例分析過程中仍然存在不夠嚴謹的方面，比如在樣本選取的過程中受主觀判斷影響的成分比較大；匹配失敗的樣本的不匹配參數項較為集中。以及，汽車造型特征描述表中所選取的特征要素也可能存在缺乏參考價值的問題。

因此，在接下來的研究中，應當對特征描述表中的特征要素選取進行針對性改進，并多次迭代以達到最優效果；在實例分析中的樣本選取環節也可以提出一個樣本隨機選取的方法，將主觀判斷對樣本選取的影響最小化。