基于视知觉的新能源汽车内饰CMF研究

张帅 高昊天

摘要：为探究新能源汽车内饰大众视觉倾向，构建了新能源汽车内饰造型在虚幻引擎中用户与车内CMF的交互平台，辅助用户自定义车内内饰形成个性化定制。首先对视知觉因素的相关理论进行整理分析，探索出大众视觉趋势与新能源汽车内饰设计的契合点；其次从契合点入手，通过大量的用户调研分析总结视知觉因素在新能源汽车内饰设计中的应用以及审美规律，萃取相应的评价指标及其权重赋值；最后建立新能源汽车内饰CMF造型方案平台，并依据调查结果进行新能源汽车CMF平台设计方案。

关键词：视知觉；汽车内饰交互；虚幻引擎；新能源汽车内饰

中图分类号：U469  收稿日期：2023-11-14

DOI：1019999/jcnki1004-0226202401015

1 研究背景

自20世纪90年代以来，我国的新能源汽车行业经历了不同的发展阶段，我国新能源汽车经历了“十五”期间的研发布局、“十一五”期间的产业化准备、“十二五”期间的示范推广等阶段，2016年以来，我国新能源汽车产业进入成长期。这一阶段的特点是产能扩张、技术创新、产品升级、管理能力提升。我国新能源汽车产业正在从高速发展转向高质量发展[1]。

“双碳”政策实施、国内经济转型、绿色能源快速发展和能源供给侧结构性改革持续深化，加之“十四五”规划的实施，为国内储能发展打造更有利的市场环境，储能产业迎来更广阔的发展空间。发展新能源汽车是实现汽车产业绿色低碳发展的重要方向，我国从2008年开始着力发展新能源汽车重大关键技术及应用，目前正处于快速发展的新阶段。根据中汽协数据，我国新能源汽车在2022年分别完成产销705.8万辆和688.7万辆，市场份额达到25％。

作为汽车产销大国，我国目前对新能源汽车产业的支持政策包括政府补贴在内的激励政策，为企业提供了前期支付，对新能源汽车的生产具有较大影响。若想在国际市场中站稳脚跟，首先对于工艺技术，产品质量等方面要实现质的飞跃[2]；其次对于新能源汽车的内饰设计更能迎合消费者的需求，有服务于用户个性化需求的能力，汽车的内饰CMF作为新能源汽车的内涵和语义，是用户对于驾驶感最直观的体验，也是新能源汽车行业实力竞争的关键点之一[3]。符合用户的优秀内饰可以彰显一个国家的内涵以及文化实力[4]。

在这种背景下，本课题旨在基于分析用户的视知觉搭建设计新能源汽车内饰CMF平台，使得用户自定义汽车内饰搭配方案[5]。

2 研究目的与意义

2.1 研究目的

本課题最终目的是为新能源汽车内饰设计研究探索一个新的方式，并验证其合理性，同时也希望本课题研究结论能够为用户进行个性化定制需求提供一个有价值的参考。具体方法有以下两点：

a.探索用户喜爱的汽车类型、汽车品牌，以及内饰CMF视觉选择。

在调研用户喜好方面，选择200个用户样本，对性别、年龄、职业、喜爱汽车类型、喜爱汽车内饰描述、内饰风格类型、出行目的、同行人群、喜爱的设计元素、内饰功能、CMF材质/颜色/纹理等进行分析，通过视知觉的相关理论对用户喜爱的内饰造型进行合理的分析、解读、总结，最终整理出用户对于汽车内饰选择的理论模型，为内饰CMF平台构建提供理论指导的基本方法，目的是使汽车内饰更具有整体性、合理性，使设计所传达的意义以及搭建的虚拟现实的平台更能符合大众个性化定制的需求。

b.构建基于视知觉的新能源汽车内饰CMF虚拟仿真平台。

总结出视知觉应用于汽车内饰设计的思维模式，为汽车内饰设计归纳出几套较为系统的方案。这些方案可供用户自由选择搭配，为汽车内饰CMF的选择提供有价值的参考，同时为用户个性化定制提供满意的解决方案。

2.2 研究意义

从理论上，本课题的研究更能够有助于准确、清晰地传达汽车内饰所蕴含的语义及其风格调性。汽车内饰作为一个“移动的空间”，在驾驶者驾驶汽车的过程中最能直观地得出驾驶体验感。通过视知觉理性的分析和整理，并融入用户选购之中，使视知觉的理论为个性化新能源汽车内饰CMF定制带来价值，这也是本课题在实践上所研究的意义。

3 实验样本数据建模及分析

制作调查问卷75份，发放给设计专业老师、日常汽车使用用户和具有一定汽车领域知识的用户，受访者包括男性38人，女性37人。对有效性问卷进行初步筛选，得到75份有效问卷；再对75份有效问卷进行从1～75进行编号，便于后期对数据的有序处理。

首先采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）获取指标权重，依照该方法并通过调查问卷获得大众用户对汽车内饰CMF的感受，建立层次结构模型，依次排序权重次序。

3.1 视知觉下的内饰造型权重层级

特征整合理论认为，视觉处理过程是由近及远、由大到小、由亮到暗、由多及少等各种特征的相互融合，最后相关信息被输入到人眼，随后分化为两条通路并通过车型选择、CMF选择。车型选择即完成目标的空间与形态的选择，对空间感知信息进行处理；CMF选择即完成纹理、颜色等选择，对氛围感知信息进行处理，最后是内饰视知觉CMF权重的输出。

3.2 大众倾向的内饰CMF模型判断矩阵

本文采用AHP法获取指标权重。开展权重获取实验之前，依照AHP法对内饰CMF的选择建立层次结构模型。在AHP法中，目标层指的是问题的预定目标，在本文中是指内饰CMF造型选择方案的总要求；目标处理层是指由空间、形态、纹理、颜色，这四大类构建两个判断矩阵，在层次结构模型的基础上，通过比较、判断矩阵同一层次各指标的相对重要性就能够综合计算指标的权重系数（见图1）。

为得出汽车内饰视知觉CMF权重，本文通过调查问卷对汽车纹理。颜色进行权重分析，初步定义氛围信息，以用于后续的权重选择。

用AHP层次分析法计算权重时，需要构建判断矩阵（SPSSAU自动构建），即计算出各分析项的平均值，接着利用平均值大小相除得到判断矩阵；平均值越大意味着重要性越高，权重也会越高；AHP层次分析法通常适用于对指标的重要性打分。

针对化纤、织物、实木、塑料、金属、混纺面料、麻织品、棉、羊绒、真皮共10项构建10阶判断矩阵，并进行AHP层次法研究（计算方法为和积法），分析得到特征向量为0.588、0.642、1.390、0.588、2.086、0.267、0.535、0.695、0.749、2.460，并且10项对应的权重值分别是：5.882%、6.417%、13.904%、5.882%、20.856%、2.674%、5.348%、6.952%、7.487%、24.599%。除此之外，结合特征向量可计算出最大特征根（10.000），接着利用最大特征根值计算得到CI值（0.000）（CI=（最大特征根-n）/（n-1）），CI值用于下述的一致性检验使用。当C.R.<0.10时，表明判断矩阵有较满意的一致性。本文中，如果判断矩阵利用最小改变算法或最大改进方向算法（改变一个要素）修正后，能够达到一致性要求（C.R.<0.10），则认定为修正结果可以接受，问卷有效。

3.3 一致性检验分析

一致性检验需要使用到CI和RI这两个指标值。本次研究构建出10阶判断矩阵，随机一致性RI值为1.490，通常情况下CR值越小，则说明判断矩阵一致性越好，CR<0.1，则判断矩阵满足一致性检验；如果CR>0.1，则说明不具有一致性，应该对判断矩阵进行适当调整之后再次进行分析。本次针对10阶判断矩阵计算得到CI值为0.000，针对RI值查表为1.490，因此计算得到CR值为0.000<0.1，意味着本次研究判断矩阵满足一致性检验，所得权重具有一致性。

3.4 材质、颜色风格选择

大众喜爱的材质大多数集中于真皮、金属、实木。用同样的分析方法可得颜色方面的结果，烟灰、黑色、米白、灰色、银色等这种极简风格单色系成为大众倾向选择。

由此可以认为，用户在选择汽车内饰方面上更倾向于极简单色系，让人在内饰的视觉感知上更有舒適感，在材料的选择上，实木、真皮等应用在汽车内饰中的效果更吸引用户的关注。

在车型的选择上反映出用户对于车内空间和形态两个影响空间信息的重要因素的选择。通过调查问卷，将四个问题作为统计用户对车辆空间信息选择的评判标准，从而获取相应的用户选择数据，我们以数据的频数为主进行取值。

关于用户对于内饰空间倾向性选择，在车型中我们设置了5种常见的日常车型作为用户原则目标，其中轿车被选择的频率占整体用户选择的32.00%，由此判断轿车可以作为大多数用户首选。在统计用户喜爱的内饰氛围中设置里8个不同风格的关键词，其中被选频次较高的前2个是简约简洁（25.33%）、追求个性（20.00%），都超过了总数的20.00%，在最后一个用户希望应用在内饰的设计元素中，科技未来、简洁大方成为用户主导，由此可见用户在空间、形态、纹理、颜色四部分数据中，所传达出来的倾向性信息分别是：轿车作为用户选择车型的主导；内饰氛围关键词为简约简洁、科技未来；颜色上以极简低饱和颜色为主；纹理上以真皮、金属、木制为主。

3.5 搭配方案及交互演示

依据上述条件建立新能源汽车内饰CMF造型方案平台，以虚幻引擎作为主搭建在VR设备上可运行的用户内饰自定义平台。选择奥迪轿车内饰为模板，在内饰的布置上运用简洁大方的风格，在虚拟交互平台上基于视知觉研究结果的理论依据，分别设置了与座椅材质选择、颜色选择，并进行交互，中控平台材质选择，颜色选择，进行交互，共有6种基础材质可供选择，也有6种基础颜色进行搭配，总共36套基础方案可供搭配（图2）。

基于视知觉的新能源汽车内饰CMF平台实际交互演示如图3所示。

4 结语

本文根据视觉认知理论，深入研究了内饰造型CMF，提取了用户对于内饰造型喜爱倾向与意见，完成了用户在内饰选购中视知觉评价的权重与归纳，构建了内饰造型方案用户个性化定制虚拟平台。

参考文献：

[1]张西杨，蒋晓文，王佳佳，等基于感性工学的条纹领带配色[J]西安工程大学学报，2019，33（4）：369-374

[2]张乾基于视知觉形式动力理论的产品形态设计研究[D]无锡：江南大学，2013.

[3]赵丹华汽车造型的设计意图和认知解释[D]长沙：湖南大学，2013.

[4]苏建宁，胡晴，张书涛，等面向汽车车身色彩-材料-表面处理工艺的耦合设计特性研究[J]机械设计，2020，37（4）：119-125

[5]李天添，赵丹华，赵江洪基于视觉认知的汽车内饰造型效果图评价体系构建[J]包装工程，2018，39（6）：165-169

作者简介：

张帅，男，1979年生，副教授，研究方向为工业设计造型语义、交互设计。

高昊天，男，1999年生，硕士研究生，研究方向为产品设计。