家电产品声音设计与评价研究

房振安 姜雅丽

海信家电集团研发中心 山东青岛 266100

1 引言

随着消费需求不断升级，用户对家电的品质和使用体验有越来越高的要求，家电产品的用户体验已然成为人们在选购时的重要指标。对用户而言，每个产品都有影响其接受度和需求度的特性，而产品声音兼具了功能和美学特性，用户会通过声音判断产品是否符合整体设计和功能[1,2]。声品质也自然成为了用户体验中非常重要的一环。

产品声品质的研究源于心理声学理论的发展[3]，自上世纪90年代以来，声品质的概念被清晰定义[4-5]，声品质评价基础理论迅速发展[6-8]，极大推动了汽车NVH领域的进步，在评价流程与方法以及噪声控制方面也都有相对完善的研究[9-11]。声品质在家电行业的研究目前相对较少，但也逐渐被重视，集中在空调、冰箱、洗衣机等大家电领域，在噪声声品质基本理论、实验方法以及评价标准等基础研究方面也有相对清晰的论述，主要弥补噪声声功率级评价产品的不足[12-15]。综上来看，无论汽车还是家电产品领域，声品质基本应用主要集中在噪声评价以及改善方面，但是产品声品质不应只是针对噪声声品质，应基于产品的声音进行全面分析。

产品声音比视觉更能影响用户对产品的整体体验，所以为创造愉悦的产品体验，设计师应更多关注产品的听觉特性[16]。将声品质置于产品整体用户体验中分析意义重大，能够补充基于产品噪声分析声品质研究的不足。

本文通过文献研究，理清了家电产品中声音的分类，讨论了家电产品声音设计的重要性、理论流程以及复杂性；总结了声品质的权威定义及评价维度；基于以用户为中心的设计（UCD）理论，论述了家电产品用户体验测评中的声品质定位及评价；最后从企业研发现状出发，提出用户体验测评驱动产品声音设计方法的基本构想。为丰富家电产品用户体验测评与声品质评价的理论体系、引入并推广产品声音设计理念、提升产品用户体验质量奠定坚实的基础。

2 产品声音设计

2.1 产品声音分类

产品的声音有很多种类，整体来看可以分为两大类[17-18]：Intentional sounds、Consequential sounds。第一类声音（Intentional sounds），是为了达到某种功能或者目的而设计的声音。通常作为人机交互接口应用到产品上，如用户界面的音乐，主要是为了警示用户或者传达操作过程的反馈信息。如洗衣机功能被选中时或洗衣结束时发出的蜂鸣音。第二类声音（Consequential sounds），是由于产品为实现某一功能产生的，通常是有关产品功能的信息，是产品的基本属性，用户不能干预，只能被动接受。如空调吹风、冰箱压缩机工作时发出的声音。此类声音通常被归为产品噪音，是当下产品声品质的主要研究对象。但它能准确传达产品操作或运行过程中的状态，用户从听觉上可正确判断操作过程。如通过冰箱开关门的声音判断其质量的好坏。

因此产品开发时应考虑产品声音对用户体验的影响，关注用户的感知与感受，以用户为中心进行设计。基于用户的使用环境和对声音的认知：尽可能减少噪声；对需要传达信息、激发用户情感体验的声音进行精心设计。

2.2 产品声音设计

产品的声音设计是一个相对较新的概念，亦是一个相对复杂的过程。声音设计是系统工程，部分声音是产品运动部件的间接产物，需要平衡声音与系统结构设计；在声音设计的前期缺少实物辅助，设计师需要依靠想象力来传达声音对用户的心理影响，在设计沟通上会存在障碍。因此在产品设计早期应尽早加入声音的设计交流。Langeveld等学者在2013年提出了产品声音设计的基本流程，声音设计流程应开始于产品的规划，从属于产品主设计流程并与之并行，包含四个阶段：基于情景的声音分析、声音设计概念、声音模型、声音原型[18]，如表1所示。

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声音设计最大的困难是在声音具体设计阶段缺少声音的设计素材，如果此时能获得声音素材，设计师将会非常容易创建声音模型并优化。解决此问题的关键在于建设声音库，方便选取素材和模拟声音，声音库包含录制的产品部件的声音，能够使设计师通过调整声音的物理参数创造理想的产品声音，并可实现初步的声品质客观评估。

3 产品声音的评价

3.1 产品用户体验测评中的声品质评价

声品质是对产品声音质量的评价，是听者对产品声音本身以及对相应产品整体或某些特征的主观判断。被国际学术界广泛认同的声品质定义由Blauert提出：特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性[4,5]。声品质与特定的产品及其任务有关，因产品而异，是产品属性；声品质是听者对产品声音的知觉反应，反映了产品声音的适宜性，听者对声音的接受度越高，声品质越好。

产品用户体验测评是产品生命周期内所有用户体验测试活动的统称，目的在于量化产品不同阶段、不同形态的用户体验，包含用户对产品的视觉、嗅觉、听觉、触觉感受，精确定位问题并指导设计开发，持续优化产品质量[19]。在产品开发各环节引入用户参与不同形态产品或模块的测评，围绕产品可用性及用户满意度展开，发现问题、定向改善，提升产品用户体验质量，满足用户需求。产品声品质是用户听觉体验的重要衡量指标，亦是产品用户体验非常重要的组成部分。在产品开发过程中应足够重视，其评价应置于产品整体用户体验中进行，阶段、流程及高阶的体验维度应与用户体验测评保持一致，从产品规划到上市，覆盖产品的全生命周期，在产品各阶段收集用户对产品声音（前文所述两类声音）的反馈，并依此改善产品声音设计，提升产品声品质。

基于心理声学的声品质评价方法，主要有问卷分析法、成对比较法与语义分析法[20,21]，测试声音是否反映产品属性（如人因工程学、安全、情感等属性）与产品的可识别性。其基本方法与用户体验测评方法具有相通性，但是由于声音本身的特性，除专业的用户体验实验室（实景家居环境）外，在某些节点需要专门的测听室，对测试环境亦有较高要求[22]。

3.2 产品声音评价指标

产品的声品质不仅取决于产品使用情况和声音本身，而且跟用户的期望、体验和态度等主观因素相关。现在对家电产品声音的直接约束为噪声的A计权声功率级，并有执行标准（GB/T 4214.1）。主要是从声音对人耳听觉的直接物理损伤角度对声音进行评价，属于声音在人因工程学领域的基础要求。而关于声品质评价，则基于心理声学的基本理论形成通用指标。

心理声学的基础研究方面，上世纪9 0 年代，Hugo Fastl与Eberhard Zwicker用愉悦度P（Sensory Pleasantness）、声音的烦恼度PA（Psychoacoustic Annoyance）综合评价声品质[3]。声音的响度N、尖锐度S、粗糙度R、音调T、波动度F均与声品质相关，它们之间的相对关系可用公式近似表达：

公式（1）中，P/P0，是感官愉悦度的相对值，使用这个公式，在一种声音的尖锐度S、粗糙度R、响度N、音调T被测量或计算后，即可计算感官愉悦度。公式（2）中，烦恼度PA与响度N直接相关，与尖锐度S、波动度F、粗糙度R的均方根相关。声音的感官愉悦度受尖锐度影响最大，受粗糙度与音调影响相对较小；声音的烦恼度则受响度的影响较大。因此，影响声品质的最重要的两个物理参量为尖锐度和响度，在产品声音设计与分析时应重点关注。

以上模型将人的听觉系统特征与声音的物理参量结合起来，为声品质的客观评价提供非常重要的指导。通过计算声音的愉悦度和烦恼度，能够对某种声音形成初步评价，指导后续产品声音品质的改善。

在产品声品质研究方面，Lyon R.H.在2003年提出了产品声品质的评价维度[23]：

（1）强度或幅度。代表性的指标有响度、A加权声功率级、会话干扰度等。此为声音的客观物理评价。可以用仪器测量并计算得出。

（2）烦恼度（声音中令人烦恼的方面）。噪度、粗糙度、尖锐度（声音中令人烦躁的主要因素）。

（3）舒适度（声音中令人愉悦的方面）。声音的规律性，协调性，适宜性，为无量纲参数。

（4）信息内容。表征产品的识别特征（可根据声音识别空调与冰箱）、性能和运行状态等，为无量纲参数。

表2 产品声音评价指标明细产品声音评价绝对指标 客观指标 主观指标适宜性响度 规律性粗糙度 协调性音调 可识别性波动度 信息反馈性实验法 实验法/用户测试法 用户测试法尖锐度A计权声功率级 愉悦度烦恼度 接受度

对产品而言，其声音首先应满足国标的噪声基础要求，进而应以用户为中心，以主客观结合方式对声品质进行评价。主观方面主要邀请用户进行测评（如评审团测试），客观方面主要是使用仪器以实验方式进行。如此总结形成产品声音的三方面评价指标：绝对评价、主观评价、客观评价；绝对指标为产品噪声国标要求，主观指标为愉悦度和烦恼度，主观指标为接受度，如表2所示。

4 测评驱动声音设计

产品声音的评价只是质量监控的手段，并不是目的，真正目的在于通过各种手段的测评，了解用户对产品声音的可接受程度，发现产品声音存在的问题，进而通过技术手段加以改善，提升产品声品质。因此家电产品的声音需要从产品开发的源头进行把控，用声音向用户定向传达内容，就如产品的外观设计一样，使声音成为产品的符号。

但是如果要实现理想的产品声音的正向设计，声音库是最关键的工具，需要长期的声音设计技术积累和实践，在现实的产品开发流程中应用具有较大难度。而且在声音设计流程中，如表1所示，有关声音的评价出现在声音原型阶段，明显后置，无法适时引入用户评价，不利于对设计过程质量的把控。鉴于现有产品声音设计理论的局限性和企业产品开发设计流程的独特性，声音设计实践应是基于问题的解决方案，而不是严格遵守既定的理论和方法。因此，将产品声音设计引入产品设计开发流程中并产生有效影响，则应综合声音设计理论流程以及企业实际，因地制宜。基于产品声音设计理论流程，结合现行的用户体验测评流程，提出用户体验测评驱动的产品声音设计方法，将产品声音设计快速引入并适应当前产品开发环境，依托现有技术条件，有效提升产品声音设计能力，增强产品的综合体验。

用户体验测评驱动的产品声音设计方法有别于技术（声音库）驱动，是以终为始的设计方法。它更聚焦于用户需求与对声音的心理反应和适时评价，并能根据用户的建议及时优化设计；适合企业现状，循序渐进，梯度投入，能够与企业现行产品开发流程的良好结合。

在产品规划阶段，应获得用户对规划产品声音特性及品质的意见，了解用户痛点与期望，以此为基础设定产品声品质基线并形成产品规格；在设计阶段，随着产品原型的建立，产品的声音特征即可与产品组件产生联系，依据用户对原型声音的测评评估整体和部分声音的重要性和敏感性，并寻找技术的优化方案。如此在测评与优化间循环迭代，直至产品上市。用户在真实的环境中使用产品一段时间后，再次以测评方式收集用户反馈，形成用户与设计师的间接沟通，发现问题点，为下一代产品开发指明方向。

5 结论

本文重点回顾了家电产品中声音的设计与评价的研究成果，总结了家电产品声音评价的指标，提出了用户体验测评驱动产品声音设计方法的基本构想。

研究发现：声品质是家电产品用户体验非常重要的组成部分，其研究不应只针对传统噪声声品质，应立足产品用户体验，全面关注用户对产品声音的听觉体验。家电产品的声音需要被精心设计，设计流程应平行于产品主设计流程，且过程中需要用户的及时评价以完善设计。声音评价以国标要求的噪声技术标准为基础，主观方面以接受度为核心指标，客观方面以愉悦度和烦恼度为核心指标；应在用户体验测评的基本框架下进行，其阶段、流程与产品设计开发中的用户体验测评保持一致。在各阶段收集用户反馈，改善产品声音设计，提升产品声品质。为减少技术驱动声音设计流程的限制，可应用测评驱动的产品声音设计方法，便于企业引入并实践产品声音设计流程。

产品声品质的研究目的是给用户以愉悦的体验，提升产品的用户体验质量。因此未来研究中应从以下方面着力：基于企业实际情况实践声音设计流程。深度融合产品声品质评价与用户体验测评，细化不同声音类型的评价指标以及要点。寻找声音的物理参量和用户心理反应的映射关系，建立声音设计素材库，探索产品声音设计的约束条件；强化交互设计、心理声学、音频和音乐等学科的交叉学习，不断完善声音设计理论和测评驱动声音设计方法，为声音设计实践奠定扎实的理论基础，积极推动家电产品声品质和用户体验质量的提升。