基于眼动追踪的传统纹样提取过程研究.pdf

第 44 卷 S1 期 包 装 工 程 2023 年 4 月 PACKAGING ENGINEERING 209 收稿日期：20221229 作者简介：张华清（1999），女，硕士研究生，主攻艺术设计及其史论。通信作者：黄少华（1963），男，博士，教授，主要研究方向为数字媒体。基于眼动追踪的传统纹样提取过程研究 张华清，黄少华（宁波大学，浙江 宁波 315211）摘要：目的目的 为研究传统纹样要素提取过程中的眼动行为规律，采用眼动追踪技术，分析传统纹样要素提取过程中的眼动特征。方法方法 采用单因素重复测量实验方法，应用 Tobii 眼动仪和用户访谈方法，获得专业组与对照组的传统纹样要素提取过程的眼动路径。结果结果 得出所有专业组被试均会提取辅助纹样，辅助纹样的位置没有对传统纹样要素提取过程造成显著影响。部分对照组被试会提取辅助纹样，纹样的位置对对照组被试的传统纹样要素提取过程有一定的影响。在视觉中心的点的纹样是专业组被试进行重点提取的对象。对照组被试无重点提取的对象。在收到需提取纹样要素的指示之后，专业组被试的目标性变强，大部分被试着重观察自己预提取纹样，减少对其他纹样的观察。在收到需提取纹样要素的指示之后，对照组被试的目标性并未有太大的变化。传统纹样的载体器型（扁平或立体）没有对专业组提取传统纹样要素的过程造成显著影响，对对照组提取传统纹样要素的过程造成一定影响。结论结论 将专业人士结果与普通用户进行对比，通过眼动追踪发现专业人士观察与提取传统纹样的规律，为日后设计师提取传统纹样进行再设计提供思路。关键词：传统纹样；眼动追踪；眼动仪；纹样提取 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)S1-0209-08 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.S1.032 传统纹样是中国传统文化的重要组成部分。传统纹样多出现在古建筑楼群、博物馆现有藏品等上面。通过对文献研读分析可知，中国传统纹样要素提取多为人工提取，设计人员再通过主观意识及从业经验对其进行再设计，设计师对传统文化要素进行再创作的前提是提取传统纹样要素。魏小红等提取唐朝团花纹样元素应用于手工皮具设计，提高手工皮具行业文化软实力和市场竞争力1；李树霞等提取明代璎珞纹样应用于围巾图案设计，使得围巾更易流行于女性市场2；张瑞提取中国传统瓷器纹样应用于包装设计，丰富现代纸包装设计的文化内核3；李永文提取汉唐元素并将其应用于文创设计中，为文创产品注入深厚的文化4。这些都是对传统纹样提取再设计的成果。明隆庆年间的青花凤穿花纹盘与明万历年间的青花鱼藻纹蒜头瓶，图案由中国经典辅助纹样与植物、动物纹样构成，且颜色为单色，具有一般性，易于为大众接受且欣赏。本文以明隆庆年间的青花凤穿花纹盘与明万历年间的青花鱼藻纹蒜头瓶的纹样为例，深入研究传统纹样要素提取过程中的眼动行为，通过对专业人士传统纹样要素提取过程中的眼动行为特征研究，了解其观察传统纹样的视线路径，为日后设计师提取传统纹样应用于设计中提供借鉴。1 相关研究与理论基础 1.1 传统纹样的模式识别 在对传统纹样要素提取的眼动行为特征研究的实验过程中可以参考模式识别的知觉理论。人类从建构性知觉和直接知觉来知觉这个世界5。建构性知觉（constructive perception）理论认为人们通过主动选择刺激并将感觉与记忆相融合，从而“建构”出了知觉；另一类是直接知觉（direct perception）理论，认为知觉是直接从环境中获得信息而形成的5。建构性知觉的理论以这样一个主张为前提：在知觉过程中，人们会根据自己的感觉和记忆，对知觉对象提出假设并加以检验。因此，知觉就是进入人们感觉系统的内容与通过经验获得的对世界的了解的结合作用5。当你看到一个朋友从远处走来，你认出他是因为你的眼睛感觉到了他的容貌、鼻子、眼睛、头发等，并且也因为你知道他常在此时此地出现。即便他最近留了山羊胡子，或变换了发型，或戴着太阳眼镜，你仍能认出他。建构主义者认为，在原始刺激的210 包 装 工 程 2023 年 4 月 模式发生这些改变时，你仍可以准确认出他，是因为无意识推论（unconscious inference）过程的作用，在此过程中人体会同时整合来自若干渠道的信息以建构知觉5。建构主义者认为头脑提供的丰富知识与眼睛（以及其他感觉器官）提供的原始感觉输入对人们的知觉同样重要5。直接知觉理论认为，刺激中的信息是知觉的重要元素，而学习和认知对于知觉来说并不是必需的。该理论的主要倡导者是已故的 James Gibson（19661979）及其在康奈尔大学的追随者们5。知觉就是直接从环境中获得信息5。两种理论均很好地阐明了知觉，只是它们侧重于不同的加工阶段5。直接知觉理论对于人们理解知觉的重要性有两点5。第一，它引起了人们对于感觉刺激重要性的注意，它提示人们，这种加工是简单的、直接的，而且认知与知觉都是自然的、有生态意义的现象，该立场与新近改头换面后的认知进化观吻合5。第二，如果说直接知觉可能会帮助人们理解对感觉印象的一些早期知觉的话，建构性知觉理论则有助于理解感觉印象是如何被理性的大脑所理解5。1.2 眼动实验在设计中的应用 在对文献进行研读后，发现眼动实验在设计研究中应用不多，但眼动实验利于设计研究。综合分析可以发现：（1）基于眼动实验的设计要素提取利于总结专业人士观察传统纹样的规律6；（2）眼动设备并未广泛应用于设计研究中；（3）中国传统纹样优美利于传播，不同的中国传统纹样会对不同的学习者的主观价值评估和情绪产生重要影响，需要有一定的引导。将眼动实验用于设计研究中，将专业人士结果与普通用户进行对比，探究专业人士在观察传统纹样时的眼动眼动路径，对专业人士与普通用户观察传统纹样的眼动路径进行总结归纳，为设计师提取传统纹样提供观察思路，方便日后设计师直接提取传统纹样应用到设计中，加强传统纹样的传播深度与广度。本研究基于模式识别的建构主义理论和相关研究，采用实验研究法，借助眼动仪测量被试的眼动数据，探究被试在观察中国传统纹样的眼动行为特征7-8。2 实验设计与数据处理 2.1 实验被试 考虑到课程设置及专业性，本研究的被试者分为两组。第一组被试为专业组，以宁波大学潘天寿建筑与艺术设计学院学生（具有艺术知识理论基础且对中国传统纹样有一定的了解）为主，不考虑性别、年龄，实验者自身或经矫正后均无视力障碍，经过筛选最终招募 31 名实验被试，其中男性 11 名，女性 20 名。第二组被试为对照组（普通用户），以宁波大学非潘天寿建筑与艺术设计学院学生（不具有艺术知识理论基础且对中国传统纹样不太了解）为主，不考虑性别、年龄，实验者自身或经矫正后均无视力障碍，经过筛选最终招募 34 名实验被试，其中男性 15 名，女性 19 名9-10。2.2 实验材料 青花凤穿花纹盘：明隆庆。高 3.6 cm；口径 17.1 cm；足径 10.5 cm11。故宫博物院藏11。盘敞口、弧腹、圈足11。内、外皆有青花装饰11。内壁近口沿处绘两道弦线，内底双圈内绘凤穿缠枝花纹11。外壁绘双凤缠枝花纹11。外底署青花楷体“大明隆庆年造”六字双行外围双圈款11。见表 1。青花鱼藻纹蒜头瓶：明万历12。高 37.5 cm；口径 7.7 cm；足径 18 cm12。故宫博物院藏12。瓶口呈蒜头形，长颈、垂腹、圈足12。外壁有青花装饰12。口沿绘变形莲瓣纹；颈部绘倒垂梅枝映月；肩部和圈足外墙绘卷草纹；腹部绘游鱼戏水，伴以莲花、茨菇、荷叶、浮萍等12。口沿下自右向左署青花楷体“大明万历年制”六字横排款12。此种形体高大的蒜头瓶多见于万历朝12，其蒜头形直口较嘉靖朝蒜头瓶的口部大12。见表 1。表 1 实验材料 扁平型 立体型 青花凤穿花纹盘 青花鱼藻纹蒜头瓶 2.3 实验任务 在 LED 显示屏上展示两张图片（实验材料），请被试认真观察图片内容，观察时长不限，每观察完一张图片按空格键进入下一张图片。待两张图片均仔细观察完之后，请被试在纸上绘制想要提取的纹样，第一幅提取并绘制两类纹样，第二幅图提取并绘制三类纹样。2.4 实验流程 实验设计人员在实验开始之前对眼动设备进行测试，确保网络畅通和眼动设备的正常运行。刺激材第 44 卷 S1 期 张华清，等：基于眼动追踪的传统纹样提取过程研究 211 料由 LED 显示器呈现，屏幕显示率为 19201080 像素，使用 tobbi pro lab 眼动追踪系统采集眼动数据。在实验正式开始前，告知被试使用眼动设备时的相关事项并对被试进行眼动设备使用的培训，确保被试在实验过程中不会因为视力问题和对设备的不适应问题而对实验数据产生误差。正式实验时，首先请被试验者做好准备，完成基本信息调查表并在被试者准备就绪后告知其任务内容9。然后请被试认真观察图片，观察时长不限，每观察完一张按空格键进入下一张图片。待两张图片均仔细观察完之后，在纸上绘制出其最喜欢的纹样，第一幅图片提取两类纹样，第二幅图片提取三类纹样。之后由被试者完成搜索任务实验，任务结束后，请被试回答五个问题：1.您在传统纹样提取过程中遇到了什么困难？2.您是单个提取传统纹样还是整体提取传统纹样的？3.物体本身器型（扁平 or 立体）对于你提取传统纹样过程中有什么影响吗？4.请对于您对传统纹样按照提取顺序进行排序？5.结合被试提取的传统纹样进行相关提问。最后对数据文件、画稿等进行整理分析，结合专业人士观察传统纹样时的眼动路径总结提取传统纹样的方法，见图 1。图 1 实验流程 2.5 数据分析 专业组共 31 名被试完成实验，后因两名被试实验过程中数据缺失，最终得到 29 份有效数据。在实验过程中使用 tobbi pro lab 眼动仪采集被试的眼动数据，最终选取的 29 位被试的平均实验时长约为 2 分钟 24 秒，然后导出每个被试的眼动数据。最后对导出每名被试的热点图与眼动路径图进行描述分析；再对 29 名被试整体的热点图与眼动路径图进行描述分析；同时对青花凤穿花纹盘与青花鱼藻纹蒜头瓶的热点图进行比较分析；4.对专业组对青花凤穿花纹盘与青花鱼藻纹蒜头瓶的注视时长进行比较分析。对照组共 34 名被试完成实验，后因 1 名被试实验过程中数据缺失，最终得到 33 份有效数据。在实验过程中使用 tobbi pro lab 眼动仪采集被试的眼动数据，最终选取的 33 位被试的平均实验时长约为 3 分钟，然后导出每个被试的眼动数据。最后导出每名被试的热点图与眼动路径图进行描述分析；再对 33 名被试整体的热点图与眼动路径图进行描述分析；同时对青花凤穿花纹盘与青花鱼藻纹蒜头瓶的热点图进行比较分析；最后对照组对青花凤穿花纹盘与青花鱼藻纹蒜头瓶的注视时长进行比较分析。3 实验结果 3.1 传统纹样提取过程 专业组大部分被试对动物纹或者处于视觉中心的植物纹注视点持续时间更长以及注视频率更低，而跳视幅度及扫视长度无显著影响。专业组被试在观看动物纹的平均注视时间较长，说明动物纹的认知负荷较大，资源投入多、加工深度深12。植物纹与辅助纹的平均注视时间短于动物纹，说明被试在单位时间内加工的信息少，对信息的加工效率低，能准确提取13-14。从青花凤穿花纹盘的热点图（见图 2）可知，专业组被试在观看动物纹时，着重观察传统纹样较复杂的部分，如动物纹样头部与身体部分。动物纹样头部与动物纹样身体部位相比，图形更小，但热点区域颜色更深，说明被试在此区域加工深度深。而对植物纹的观察上，左边植物纹的热点区域明显大于右边植物纹饰的热点区域，但较动物纹热点区域相比，热点区域颜色较浅。辅助纹的热点区域较大，但区域并没有全覆盖，颜色相对较浅，表明在此区域被试没有做过多加工。结合青花凤穿花纹盘的眼动路径图，可知专业组大部分被试会整体扫视图片的大部分区域，然后长时间在动物纹样上注视，再扫视植物纹样与辅助纹样（可能先扫视植物纹样再扫视辅助纹样，也可能先扫视辅助纹样再扫视植物纹样），最后再对较为复杂的动物纹样进行扫视。小部分被试会整体扫视图片的大部分区域，然后先扫视植物纹样与辅助纹样（可能先扫视植物纹样再扫视辅