基于脑电实验的口罩分割线设计对脸部审美情绪的影响

王欣 郑晶晶 夏雨婷 王旭

摘 要：为了探析口罩分割线应用规律，寻找最符合青年群体审美要求的口罩结构设计方法，统一使用黑色非织造织物，制做八款口罩。运用事件相关电位实验，测试实验者观看八款口罩图片时脑电诱发状况。结合脑电客观实验和主观评价数据，运用多因素重复测量方差的方法对Event-related potential研究范畴中由口罩刺激图片引起的P300成分峰值进行综合分析。结果表明：在口罩廓形方面，上轮廓无纵向分割线，整体采用横向综合性分割线结构的口罩评分更高，更受青年群体青睐；在脑电成分诱发方面，P300成分的诱发机制偏向于情绪产生的程度，而非刺激物种类，较深的喜爱情绪或较深的厌恶情绪均会引发类似趋势的P300峰值。

关键词：口罩；分割线；廓形；审美；事件相关电位

中图分类号：TS941.12；TS941.17

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2023）04-0259-09

收稿日期：2023－01－16

网络出版日期：2023－03－21

基金项目：浙江理工大学研究生培养基金项目（2021）

作者简介：王欣（1998—），女，山东烟台人，硕士研究生，主要从事服装人体工学与结构设计方面的研究。

通信作者：郑晶晶，E-mail：zjj.cecily@163.com

自2020年新冠肺炎疫情暴发以来，口罩行业总体规模出现大幅增长，且随着全球疫情的常态化，口罩市场仍具有扩大化趋势。口罩也从基本防护物资，一步步进化到刚需时尚产品［1］。消费者对于口罩的要求不再以单一的防护功能为主，越来越追求口罩的时尚功能。合体显瘦的结构设计方式和延伸感的口罩轮廓线可以增加产品的美感［2］。口罩生产企业对于个性化服务也越来越重视，通过与网络大数据企业合作，将用户的多样性和用户体验与人性化相结合，完成高效、便捷、美观的个人防护口罩的设计，从而建立产品特色，提升用户体验，让生产和销售变得更加方便［3］。因此为了增强企业竞争性与机遇创造能力，在设计开展前掌握用户需求和个性化口罩整体潮流趋势极为重要［4］。

目前对于口罩研究仍处于初级阶段，市场上所销售的口罩同质化严重，功能性与个性化的结合存在欠缺。为了适应快速变化的市场需求，本文尝试在口罩结构方面找出更具时代潮流审美趋势的组合与搭配，在不改变相关防护性、满足口罩合格指标的前提下，使用ERPs测试系统和主观评价相结合的方法，分析被测者对于不同款式的脑电波反应以及主观倾向［5］，从而得出在结构方面趋近于青年群体审美的口罩款式，为消费者正确选择适合自己审美的口罩、为企业个性化生产销售提供参考。

1 问卷调研

1.1 市场调研

对市场上常见口罩样本图片的采集、分类与分析可知口罩的廓形主要分为A类和B类，如图1所示。A类上轮廓无纵向分割线，曲面平滑，弧度平坦，视觉效果较为柔和。B类上轮廓中央鼻翼处有纵向垂直分割线，靠近鼻梁处有凸起，风格灵活，合体性较好［6］。

在上述两大廓形的基础上，通过设计不同的分割线可以改变口罩的功能与装饰效果［7］。分割线归纳为三大类：装饰性分割线、功能性分割线及综合性分割线［8］。通过对分割线组合设计，借助视错原理改变面部的比例和形态，达到视觉的审美需求［9］。将常见的口罩廓形与分割线元素进行组合，确定了16种口罩样本进行问卷调研，款式及编号如图2、图3所示。

1.2 问卷设计

问卷内容涵盖了青年群体对于口罩的功能需求、外观影响因素、常佩戴种类以及对于上述16款口罩的偏好等。通过这些细分调查，可掌握目标群体对于口罩的偏好需求，从而有针对性地进行实验分析。

1.3 调查结果分析

本问卷总共发放185份，回收有效问卷178份。调查对象为青年群体，有着较好的审美和正常的判断与辨别能力。目标群体对于口罩的偏好需求的问卷调查结果统计如表1所示。

由表1可见：在对于口罩的功能需求方面，除了口罩的防疫性外，口罩美观性的关注度最高，占实验样本的73.03%。由此可知现阶段年轻群体对口罩的要求较高，既要有基本的实用性与功能性，又要对人体面部形态有一定的修饰与美化。

在影响口罩美观程度因素方面，50%以上的消费者选择款式的贴合性、外观是否显瘦、分割线条搭配，也有46.07%的消费者认为口罩轮廓是否修饰脸部线条对口罩美观程度具有一定的影响作用。上述因素均涉及到口罩的外轮廓与内部结构问题，所以研究口罩分割线设计对审美情绪的影响是非常有必要的［10］。

在常佩戴的口罩类型中，49.44%被试者选择了一次性医用口罩，可见一次性医用口罩的便捷性受到大众的喜爱。针对市场调研而制作的16款口罩款式方面，编号A1-1、A1-3、A1-4、A2-2、A2-4、B1-1、B2-2较受欢迎，其中B2-2和A2-2最被试者青睐，占比分别为51.69%和40.45%，该两款口罩整体合体性和脸部修饰性良好，有一定脸部纵向拉长的效果。

2 实 验

2.1 实验样品

结合被试者常佩戴口罩类型和款式偏好选择，选取A1-1、A1-3、A1-4、A2-2、A2-4、B1-1、B2-2、一次性医用口罩款式作为最终实验款式。

为了模拟更加真实的不同款式口罩佩戴效果，本研究在富怡CAD软件中对口罩进行打版，最后导出样板在3D CLO内进行虚拟缝合，模拟真实佩戴效果，最后统一使用口罩专用面料制作出八款实体口罩作为最终ERPs实验样本图片，图4为实验测试图片。口罩的款式特点如表2所示。

2.2 事件相关电位实验

2.2.1 实验对象

本实验以青年群体为研究對象，共计20名被试，平均年龄21岁，均为来自于浙江理工大学服装学院的学生志愿者，有着较好的审美和正常的判断与辨别能力，视力正常且均身心健康。

2.2.2 实验过程

实验前准备好相应的实验用具，确认仪器设备正常。被测在实验开始前要清洗头发，去除头皮附近的油脂以防影响降阻抗以及导电效果。提前告知被测注意事项，控制好室内温度（20±2）℃和相对湿度（65±2）%。

打开电源和控制盒，设置好采集电脑的设置文件以及实验需要电极位，涂磨砂膏，贴好乳突参考、眼电等电极；地线打导电膏，然后把帽子的插头连接到放大器上。开放大器、Triger A、反应盒。Acquire机进入调电阻状态，点开采集电脑的阻抗按钮，看阻值打导电膏。先注射GND、REF电极，然后将所选择的电极位置先周围后顶上打完一遍后再检查调整，使阻抗小于5 kΩ。阻抗降好后，采集电脑先预览并保存一段脑电，等脑电基线走平稳以后再运行刺激程序。图5为脑电刺激呈现顺序。

当被测的脑电波幅趋于平稳时，可进行记录和实验。在过程中，必要时提醒被测注意眼动与头动问题。刺激程序结束后，再停止采集电脑程序。

实验后被试者摘下帽子，清洗头发。清洗电极帽，针管等实验物品，关上控制盒和电源，进行数据处理与分析。图6为被试者实验过程图片。

2.3 主观评价实验

采用问卷的方式，调查被试者对于被测图片的主观直接评价，问卷内容包括被试者对于八款口罩审美符合程度评分以及审美排序。为了不影响脑电实验数据的准确性，本问卷于脑电实验结束后再填写。

3 实验数据分析

3.1 脑电数据提取与处理

本实验研究口罩款式对审美情绪的影响，重点在于视觉响应，所以选择P300成分作为研究对象，结果参考性较强。

图7是脑电地形图，由图7可见正值诱发最大处主要集中于额叶、中央区域。

结合P300诱发区域理论和对地形图的趋势判断，根据半球选择了参考电极左侧5个（F3、C3、P3、P7、PO7）；中央电极2个（FZ、CZ）；右侧5个（F4、C4、P4、P8、PO8）共12个电极；根据脑区分类选择了额叶（F3、F4、FZ）、中央区域（C3、C4、CZ）、颞叶（P7、P8）、顶叶（P3、P4）、枕叶（PO7、PO8）共12个电极。

在比较一组被测统一数据时，为了确保整体组平均，将20位被测数据合为一份，导联数量、采样率保持一致，再经过参考转换、基线校正、数据滤波、去除伪迹、去除眼电、去除漂移、分段平均、保存数据，最后进行数据分析。

3.2 数据分析

根据不同Mark诱发的P300平均后的样本数据波形图选择一个合适的区间，提取每一个Mark对应的款式图所引发的P300波峰（下为正，上为负），并进行整理与分析。

图8为针对不同款式的参考电极总平均对比图，由图8可初步判断对于P300的诱发程度，针对于脑区而言，额叶和中央区域诱发较为明显，顶区和枕区的诱发程度较为不明显；针对于半球而言，左半球诱发程度相较于右半球而言更为明显。这与3.1中对地形图的判断结论大致一致。

表3为P300波峰均值和标准偏差，表4为P300分因素估算值（平均由不同款式引起的不同脑区、不同半球的P300波峰均值）。综合来看，在脑区中，顶区引发的P300波幅峰值最大；在半球中左半球引发的P300波幅峰值最大；在款式中，第8款引发最大P300峰值，其次是第7、4、1、2款口罩样本图，均引起较高峰值。组合中诱发峰值较高的有：

3号款式在额叶、中央区域的中线处（FZ、CZ）；3号款式在右半球顶区处（P4）；4号款式在额叶区（F3、FZ、F4）、右半球中央区域（C4）、左半球顶区（P3）；5号款式在左半球和中线的额区（F3、FZ）、左半球的中央区域（CZ）、左半球的顶叶区域（P3）；7号款式在额区的峰值非常显著（F3、FZ、F4），其次是中央区域（C3、CZ、C4）、顶叶区（P3、P4）、右半球的枕区（PO8）；8号款式的额叶区中线处（FZ）。

对P300成分的峰值进行5脑区（额叶、中央区域、颞叶、顶叶、枕叶）×3半球（左半球、中央、右半球）×8款式的多因素的重复测量方差分析，主体内设计为：a脑区+b半球+c款式+a脑区*b半球+a脑区*c款式+b半球*c款式+a脑区*b半球*c款式针对组内项a脑区进行球形度检验可知，本项重复测量方差模型没有通过球形度检验（p＜0.05），且莫奇来值w=0.002＜0.75，则需要进行自由度校正，重新计算p值，因此最终应该以格林豪斯-盖斯勒校正结果为准。针对组内项b半球进行球形度检验可知，本项重复测量方差模型通过球形度检验（p=0.371＞0.05），因此组内效应分析结果时使用“满足球形度检验”结果即可。针对组内项c款式进行球形度检验可知，本项重复测量方差模型通过球形度检验（p=0.082＞0.05），因此组内效应分析结果时使用“满足球形度检验”结果即可。如果组内项水平数量为2或3，此时不需要

进行球形度检验，可以使用格林豪斯校正值，同时使用SPSSAU数据分析平台进行分析即可得到智能分析结果。

通过球形检测后的主體内效应检验，测试单个的因素对P300的影响，可能由于实验的误差与样本数量的过少，3种主因素显著性均不明显，说明不同款式、不同脑区、不同半球对P300峰值影响不显著，但仍存在联系，值得分析与参考。结果表明，显著性（对P300峰值的影响程度）：a脑区＞a脑区 * c款式＞b半球＞a脑区 * b半球＞c款式＞b半球 * c款式＞a脑区 * b半球 * c款式。

通过脑区成对比较结果来看，在对脑区、半球、款式分块进行分析时，无显著差异。在半球与款式的成对比较数据表明，对于其半球间与款式间的交互项上，也并没有呈现出显著性，说明并不存在差异效应。而对于5个脑区间的数据分析（1-额叶；2-中央区域；3-颞叶；4-顶叶；5-枕叶），在多项交互项对比中其呈现出0.05的差异显著与0.01水平的差异极显著，额叶和顶叶呈现出0.05的差异显著（p=0.046＜0.05）；中央区域和顶叶呈现出0.05的差异显著（p=0.025＜0.05）；颞叶和顶叶呈现出0.01的差异极显著（p＜0.01）；枕叶和顶叶现出0.01的差异极显著（p=0.009＜0.01）。这说明顶叶的波峰诱发机制和各个区域有明显联系，尤其是颞叶和枕叶。

3.3 主观评价结果分析

表5所分析出的综合排序来源于主观数据采集。如表所示，被测基于审美心理对口罩进行的评分和排序评分趋于吻合，综合其数据，可以得到基于审美情绪由高到低排列的款式依次为8#、4#、1#、3#、5#、2#、6#、7#。说明对于青年群体审美而言，更偏向由横向分割线形成的A廓形的口罩。

4 结 语

综合ERPs数据与主观问卷分析，得出初步结论。对于P300的诱发程度在脑区、半球、款式分块进行分析时，无显著差异，但仍有参考价值。

a）针对于脑区而言，额叶、中央区域和顶叶诱发相对而言较为明显；而枕区的诱发程度较为不明显。对于5个脑区间的数据分析，在多项交互项对比中其呈现出0.05的差异显著与0.01水平的差异极显著，这说明顶叶的波峰诱发机制和各个区域有明显联系，尤其是颞叶和枕叶。

b）针对于半球而言，左半球诱发程度相较于右半球而言更为明显，这与对地形图、參考电极总平均对比图的判断结论大致一致。在半球成对比较数据表明，对于其半球间的交互项上，没有呈现出较高显著性，说明差异效应不明显。

c）针对于款式而言，除了最常见的一次性医用口罩外，1#和4#口罩的主观评分最高，最受青年群体的青睐，该类口罩结构简约，采用横向综合性分割线，两端稍有向上的趋势，在鼻尖会存在水平上下延伸的包覆感。这可能为口罩商家的设计生产提供参考。

d）针对于脑电成分研究而言，8#引发最大P300峰值，其次是第7#、4#、1#、2#款口罩样本图，均引起较高峰值。结合主观排序数据对应的排序名次分别是第1、8、3、2、6名，由此可以判断，P300成分的诱发机制偏向于情绪产生的程度，而不是种类，较深的喜爱情绪或较深的厌恶情绪均会引发类似趋势的P300峰值。

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Effects of mask dividing line design on facial aesthetic emotions based on EEG experiments

WANG Xin a， ZHENG Jingjinga，b， XIA Yutinga， WANG Xua

（a.School of Fashion Design & Engineering;b. Zhejiang Provincial Research Center of Fashion Engineering Technology，

Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China）

Abstract：

Since the outbreak of the COVID-19 pandemic in 2020， the overall scale of the mask industry has grown significantly， and with the normalization of the pandemic， the mask market still has an expansion trend. However， the masks currently sold on the market are seriously homogeneous， and the combination of functionality and personalization is lacking. In order to adapt to the rapidly changing market demand， this study attempts to explore the application law of mask dividing line and find the mask structure design method that best meets the aesthetic requirements of the young.

Through market research， this paper classifies common masks on the market according to silhouettes， and identifies 16 experimental samples according to the combination of different dividing line elements. Through the questionnaire survey， the seven most popular masks and disposable medical masks were selected as the experimental samples. In order to simulate the wearing effect of different styles of masks in a more realistic manner， this study imprinted the masks in Fuyi CAD software， and exported the template for virtual stitching in 3DCLO to simulate the real wearing effect. Finally， eight physical masks made from black non-woven fabrics were used as the experimental samples for ERPs.

Through the event-related potential experiment， the EEG-induced condition of the participants viewing the pictures of eight masks was tested. After the EEG experiment， participants were invited to conduct subjective evaluation experiments. Then， data extraction and analysis were carried out. In this study， the influence of mask styles on aesthetic emotions was studied， with focus on visual response， so P300 components were selected as the research object， and the results were highly referenced. The multivariate repeated measurement of variance was used to comprehensively analyze the peak of P300 components caused by mask stimulation pictures in the Event-related potential study category.

Through experimental results， it can be seen that for the brain region， the frontal， central and parietal lobe induction is relatively obvious， and the crest induction mechanism of the parietal lobe is obviously related to various regions， especially to the temporal lobe and occipital lobe. For hemispheres， the degree of induction in the left hemisphere is more obvious than that in the right hemisphere， but the difference effect is not obvious in the interaction between hemispheres. In terms of style， in addition to the most common disposable medical masks， masks with simple structure and horizontal comprehensive dividing lines are more favored by young people， which may provide reference for the design and production of mask businesses. For the study of EEG components， the induction mechanism of P300 components is biased towards the degree of emotion production， rather than the type， and deeper liking emotions or deeper disgust will trigger P300 peaks with similar trends.

Keywords：

mask; dividing line; contour; aesthetic; event-related potential