基于產品族DNA的汽車品牌前臉造型基因研究

程永勝，徐驍琪

（廈門大學嘉庚學院，福建 漳州 363105）

1 引言

回顧汽車工業發展史，從卡爾·奔馳設計制造了世界上第一輛三輪汽油汽車，到早期的福特T型汽車使汽車成為真正意義上的大眾交通工具，再到風靡全球的大眾甲殼蟲汽車。這些知名的汽車企業在經歷了上百年的發展歷程后，其品牌風格和造型基因依然保持一定的延續性，并不斷推陳出新，消費者也總能從眾多的汽車品牌產品中將其識別出來。因此，當前汽車企業開發新的車型時，既要考慮到造型設計的繼承性，保證汽車品牌視覺形象的統一性；又要考慮到造型設計的多樣性和創新性。所以將產品族DNA概念引入到汽車造型設計中，對汽車品牌建立高識別度的造型基因有著非常重要的意義［1-2］。

此前，汽車品牌造型設計風格大多由設計師憑借個人經驗、主觀感受，設計能力所把控，缺乏客觀有效的汽車造型設計開發機制。近幾年，一些學者陸續提出一些基于產品族DNA、基因遺傳理論等設計方法，幫助設計師更客觀的分析和評價汽車造型設計，產品族DNA研究在學術界和產業界得到了廣泛的關注和應用［3］。文獻［4-5］提出了基于本體的產品族DNA研究方法，探討了產品族本體知識、產品族DNA的遺傳與變異規律、流程和關鍵技術。文獻［6］，運用多種統計方法對產品族設計DNA可遺傳因子進行了提取，并在產品設計實踐中予以應用和檢驗。文獻［7-8］，總結了國內外產品設計DNA 研究的現狀與進展，并提出產品設計DNA研究的熱點與趨勢。在產業界，文獻［9-12］汽車的設計基因為例，研究了品牌認知到產品造型的轉化過程，形成了造型特征鮮明的“家族式”設計風格和基因，創造出與品牌定位和發展需求相適應的設計哲學及設計體系［13-14］。

2 產品族DNA及研究方法

2.1 從生物基因到產品族DNA

DNA 分子（Deoxyribonucleic Acid）是組成染色體的主要成分，儲存了重要的遺傳物質。DNA分子結構主要成分為4種脫氧核苷酸，這4種脫氧核苷酸分別含有A，T，C，G四種堿基，這4種堿基遵循兩兩互補配對原則形成堿基對，形成DNA雙螺旋結構模型。依據生物基因工程學理論基礎，父代將自己DNA一部分復制到子代當中，完成性狀的傳播，實現了基因遺傳性。同時，當DNA 雙螺旋結構上發生堿基對組成或排列順序的改變，導致基因變異，子代性狀則隨之發生改變，反應了基因的變異性［15］。

研究者將生物學中的基因工程理論運用到了工業設計領域，從而出現了“產品族DNA（Product DNA）”理論。其主要核心點，是將DNA的遺傳性和變異性概念引入到設計開發中，通過提取基因的顯性特征和隱性特征，為品牌設計賦予獨特的造型基因及風格意象，為企業塑造獨特的品牌形象提供一種科學有效的研究方法。基于生物基因理論推導產品族DNA理論，須模仿生物基因結構確定造型基因概念，將能夠進行基因傳遞的特征稱為遺傳基因，并對產品族造型基因重新編碼，通過遺傳、提取、分類、重組及轉錄［16］建立產品設計的染色體組合，形成產品族DNA結構，如圖1所示。

圖1 產品族DNA的造型基因結構Fig.1 Modeling Gene Structure of Product Family DNA

以產品族DNA造型基因結構來看，產品族DNA造型基因可分為顯性特征和隱性特征。顯性特征可以理解成造型特征與其下的各造型要素，隱性特征則可以理解為各造型特征帶來的感性意象和寓意。同時兩者之間又可以相互轉化，產品族DNA顯性特征與隱性特征的轉化關系［8］，如圖2所示。

圖2 產品造型基因的轉化關系Fig.2 Transformation of Product Modeling Genes

以消費者認知角度而言，首先是通過對產品的外觀造型等顯性特征進行識別，然后獲取其他的基因信息，進一步感知產品內在語義等隱性意象引發的心理反應。而對設計師來說，則需要將品牌內涵、設計風格和價值觀念等隱性特征提取出來，通過設計手段轉換為用戶認知度較高的顯性特征，使用戶在最初接觸產品時便產生良好的心理反應，從而激發購買欲望。

2.2 研究方法

眼動實驗（Eye Tracking）［17-18］通過追蹤和記錄被測人觀察物體時的眼動軌跡特征和信息來探尋被測人的心理活動，是研究產品視覺信息加工機制的有效手段。

形態分析法（Morphological Analysis）［19］主要根據形態的組成情況，把需要分解的形態要素解構，如按材料分解、功能分解、形態分解等，然后用圖解法對各要素進行重新排列組合，衍生出新的造型方案；文中通過眼動實驗結合形態分析法對產品族DNA顯性特征提取，有利于要素提取與分類的準確性。

德爾菲法（Delphi Method）［20］也稱為專家調查法。采用背對背方式，利用專家個人經驗和學識，對所測試問題作出獨立判斷。經過幾輪反復征詢、歸納和修改，直到專家小組得到一致意見。

語義差異法（SD Method）［21-22］是研究感性意象的一種常用描述方法，主要用來梳理用戶情感和產品意象之間的關系。近幾年SD法被廣泛應用在汽車造型感性意象研究領域，運用里克特量表通過統計分析方法來分析用戶的心理表現，結合德爾菲法則可以提升產品族DNA隱性特征提取的科學性和有效性。

2.3 研究流程和樣本選擇

為了提取汽車品牌產品族DNA，首先確定研究樣本，這里選取寶馬品牌歷代3 系車型作為產品族研究樣本，從理性和感性視角切入研究寶馬品牌產品族DNA。在理性視角下，采用眼動實驗結合形態分析法提取產品族DNA顯性造型特征；在宏觀視角采用德爾菲法結合語義差異法提取產品族DNA 隱性造型意象，最終得到整個寶馬3 系產品族DNA 造型特征描述，并以此建立前臉造型特征和造型意象之間的映射關系，得出產品族前臉造型的設計策略，為車型換代提供參考依據，流程圖，如圖3所示。

寶馬品牌在德國汽車中是運動的代表，而3系在寶馬品牌產品體系中是最能代表運動的車型。從1975 年第一代寶馬3 系E21問世，到2019年第七代G20的推出，44年間寶馬3系歷經七次換代（E21、E30、E36、E46、E90、F30/35、G20/28），成為寶馬品牌當中最具代表性的車型之一，選取寶馬3系前臉作為這里研究樣本，如圖4所示。

圖4 寶馬3系汽車前臉造型樣本Fig.4 BMW 3 Series Front Face Styling Samples

3 產品族DNA顯性造型特征提取

在理性視角下，運用眼動實驗結合形態分析法提取研究樣本的產品族DNA顯性造型特征，提取思路，如圖5所示。

圖5 顯性造型特征提取模型Fig.5 Dominant Modeling Feature Extraction Model

3.1 眼動跟蹤實驗

眼動實驗［23］使用Eyelink頭戴式眼動跟蹤儀進行記錄，由Data Viewer軟件進行數據分析，實驗共選取20個被測者進行每個人20s的眼動實驗。首先向被測者介紹實驗的方法流程，要求被測者與顯示屏保持平視坐姿，相距約90cm；然后將寶馬3系汽車前臉造型樣本圖片投影在顯示屏上，要求被測者觀察樣本圖片時盡量關注其造型特征；最后發出測試指令，測試時間為20000ms。通過眼動實驗得到熱點圖、軌跡圖，如圖6 所示。同時獲取注視時間、注視次數、平均注視時間等實驗數據，如表1所示。從而分析用戶對寶馬3 系汽車前臉造型感興趣區域（AOI）。根據眼動實驗得出的數據結合汽車前臉造型組成要素進行分析，可得出寶馬品牌3 系汽車前臉顯性造型特征主要關注熱點集中在引擎罩、前臉上罩、前臉下罩等區域的外觀覆蓋件。其中，主要包括前擋風、引擎蓋、上進氣口、大燈組、下進氣口、霧燈等造型要素設計，如圖7所示。

圖6 樣本熱點圖和軌跡圖Fig.6 Sample Heat Map and Trajectory Map

表1 眼動實驗數據分析Tab.1 Data Analysis of Eye Movement Experiment

圖7 汽車前臉造型設計組成部分Fig.7 Automobile Front Face Styling Design Component

3.2 顯性造型特征分析結果

運用形態文法，對樣本前臉造型特征進行可視化表達并提取汽車前臉顯性造型特征。首先通過貝塞爾曲線對寶馬3系前臉造型樣本的輪廓線、特征線、進氣口以及大燈組等外觀覆蓋件的造型特征進行描繪，如表2所示。貝塞爾曲線在描述汽車造型特征上具有一定的優勢，它能很好地概括汽車的造型特征，去除影響造型特征的其他非重要因素［24］。其次根據形態文法中形態分解原則對寶馬3系前臉造型特征中各重要造型要素進行解構，歸納出前臉顯性造型特征的主要造型要素，從而構建寶馬3系產品族前臉造型要素編碼庫，如表3所示。通過對寶馬3系樣本前臉主要造型特征進行形態分解，我們可以更好對各造型要素進行直觀地對比，分析觀察出不同樣本車型造型要素輪廓形態上的差異性。同時基于該基因編碼庫，每一個寶馬3系汽車前臉造型樣本可通過六個造型特征中的造型要素編碼組合形式進行表達，如樣本04-E46可由［a2，b2，c2，d2，e1，f1］造型要素進行表達［25］。

表2 寶馬3系樣本前臉造型輪廓線提取Tab.2 BMW 3 Series Sample Front Face Profile Extraction

表3 寶馬3系產品族前臉主要造型要素編碼庫Tab.3 BMW 3 Series Product Family Front Main Styling Coding

4 產品族DNA隱形造型意象提取

在感性視角下，運用語義差異法與德爾菲法提取研究樣本的產品族DNA隱性造型意象，提取思路，如圖8所示。

4.1 造型意象詞匯的挑選

通過參閱寶馬品牌相關車型介紹、網站新聞、媒體報告，提取品牌核心特征用語；并結合文獻資料、書籍、訪談、問卷等方式，獲取大量有關汽車造型意象詞匯。將收集到的意象詞匯通過焦點小組討論剔除意思相近，不適合評價汽車造型的詞匯；并根據語義差異法“二級性”原理設定的要求，將意思相反的詞語進行配對；替換不準確的詞匯，最終整理成60 組造型意象詞庫，如表4 所示。將60 組意象詞匯和寶馬3 系前臉造型樣本加以結合制作成調查問卷，邀請專業汽車設計師15 名和設計專業教師和學生15 名，共30 名測試者進行主觀評價調查。最終按照每組意象詞匯被選擇次數進行排序，選出最能代表寶馬3 系前臉造型樣本造型意象的6 組造型意象詞匯，如表5 所示。

表4 60組造型意象詞匯庫Tab.4 Vocabulary of 60 Groups of Modeling Images

表5 6組造型意象詞匯Tab.5 6 Groups of Modeling Image Vocabulary

4.2 隱性造型意象分析結果

將最具代表性的6組感性詞匯和寶馬3系前臉造型樣本結合，以利克特量表的形式制作成7級意象詞匯SD量表，分別記為3、2、1、0、-1、-2、-3分，如表6所示。采用德爾菲法邀請汽車設計領域共12名專家學者對SD量表進行評分。

表6 寶馬3系前臉造型SD意象詞匯量表舉例Tab.6 BMW 3 Series Front Face Shape SD Scale

評分開始前，先向專家學者介紹測試目的，舉例說明影響前臉造型特征的主要造型要素；然后發放測試問卷，每位專家單獨對各車型前臉造型樣本體現的感性意象詞匯進行評分，正值代表的是左側的形容詞，負值代表的是右側的形容詞，數值的絕對值越大，代表樣本所體現的意象越強烈。通過專家測試問卷得出寶馬3系汽車前臉造型樣本在每一個感性意象詞匯上的評分，共獲得12份有效測試問卷。

運用SPSS軟件通過平均值算法，對樣本感性意象評分數據進行統計，得到各樣本車型每個意象詞匯的均值，如表7所示。

表7 樣本感性意象得分均值Tab.7 The Mean Score of the Kansei Image of the Sample

5 造型特征和造型意象之間的映射

5.1 顯性造型特征和隱性造型意象的映射分析

通過上述對寶馬3系汽車前臉造型樣本的顯性造型特征提取和隱性造型意象評價可以得出；造型意象的形成取決于產品外部造型特征，而不同的造型特征則體現出不同的造型意象；因而產品族造型基因主要是由產品族顯性造型特征和隱性造型意象二者之間的映射關系所構成［26］，如表8 所示。然后對寶馬3系汽車前臉造型特征和造型意象進行聯合分析，將產品族造型特征對造型意象影響量化為造型特征的權重和造型要素的貢獻度并基于這兩個指標構建產品族造型特征和造型意象評價值之間的映射模型。可以更加直觀的反造型意象感與造型特征之間的聯系和規律。

表8 樣本前臉造型特征與造型意象映射關系Tab.8 Styling Feature and Styling Image of Mapping Relation

運用SPSS20.0 軟件進行多元回歸分析［27-28］；將顯性造型要素設為自變量，隱性造型意象設為因變量，建立線型回歸分析方程，分析得到汽車前臉造型特征中各個造型要素和造型意象詞匯評價的偏相關系數，以“S1硬朗的-柔和的”造型意象詞匯為例，分析結果，如表9所示。

表9 “硬朗的-柔和的”分析結果Tab.9 "Hard-Soft" Analysis Results

表9 中P值（Sig）分別為0.000，0.000，0.000，0.013，0.025，0.046，0.081小于α=0.1的顯著性水平，表明有意義。偏相關系數的大小反映汽車前臉造型特征中各造型要素對于造型意象影響相關性，即偏相關系數越大則表示對造型意象的影響則越大。其中各造型要素偏相關系數值有正有負，值代表正向相關的意象，負值則代表反向相關的意象。以此類推，可得其他造型意象與造型特征的多元線性回歸關系對應表［29-30］，如表10所示。

表10 造型要素與造型意象關系對應表Tab.10 Styling Element and Styling Image of Correlation List

5.2 汽車前臉造型基因設計策略

汽車造型設計是一種兼變傳衍、持經達變的過程［31］，相同品牌的不同車型其內在造型基因也是具有一定的相似性，然而品牌各車型之間又不能完全相似，還需具有一定的差異性。通過上述研究可以發現，造型特征與造型意象之間的映射關系中偏相關系數較大的造型要素，在構建相對應的造型意象中占主導因素，說明此類造型要素對汽車前臉的造型意象影響較為強烈，可將其定義為汽車前臉造型設計當中的主要造型基因。因此通過表7和表8對“硬朗的-柔和的”造型意象與造型特征映射關系做進一步推導，可以得出：梯形前擋風A11、直線引擎蓋A21、長方形上進氣口A31、梯形下進氣口A52，這四項顯性特征數值越大，則汽車前臉造型意象就越趨向“硬朗”；而開眼角大燈A44、多邊形霧燈A63，這兩項顯性造型特征呈明顯負相關，則汽車前臉造型意象就越趨向“柔軟”。

其中，長方形上進氣口A31（偏回歸系數維2.082）與多邊形霧燈A63（偏回歸系數為-1.748）對“硬朗的-柔和的”造型意象影響尤為強烈。由此可以定義梯形前擋風A11、直線引擎蓋A21、長方形上進氣口A31、梯形下進氣口A52，為汽車前臉樣本表現“硬核的”造型意象主要造型基因，因此在后續汽車品牌產品族應用的時候，無論其他的造型要素如何變異，這四種造型基因的應用仍能讓產品造型特征保持硬核的造型風格意象。反之，當需要對產品族造型意象重新進行定位的時候，就可以避免相似造型基因在產品造型特征當中的應用，幫助汽車品牌獲取在特定造型意象定位下的汽車前臉造型基因，同時提升汽車企業在造型方案決策中的準確度和效率，找出屬于品牌獨有的那份造型基因。

6 結束語

造型基因是塑造汽車品牌認知的重要途徑，基于產品族DNA理論下的汽車造型基因的研究重點在于顯性造型特征和隱性造型意象的提取和應用。這里主要運用眼動實驗和形態分析法、專家分析法和語義差異法對寶馬產品族前臉造型樣本顯性造型特征及隱性造型意象進行分別提取與分析；基于多元回歸分析構建造型要素和造型意象兩者之間的映射關系，從而推導出汽車產品族前臉造型基因設計策略。該策略適用于汽車造型設計階段，可以幫助汽車品牌準確定位其產品造型風格意象和指導設計人員合理把控造型特征中各重要造型要素，并為其他汽車品牌產品族前臉造型設計研究提供了參考意見。在接下來研究中，還需將汽車前臉造型和車身其他造型基因進行組合研究，完善產品族造型基因理論，形成具有廣泛性和系統性的分析和設計方法。