吳辛迪,林 麗,高蕓坤,王美超,趙 銳
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基于眼動(dòng)技術(shù)的侗族鼓樓文化中造型DNA的識(shí)別研究與創(chuàng)新應(yīng)用
吳辛迪,林 麗,高蕓坤,王美超,趙 銳
(貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550025)
通過將文化與生物學(xué)中基因概念相結(jié)合,以眼動(dòng)技術(shù)作為文化中造型DNA識(shí)別程度的研究手段。以侗族文化中鼓樓造型為例,運(yùn)用眼動(dòng)技術(shù)將文化特征進(jìn)行量化處理和分析,確定出作為識(shí)別特定文化依據(jù)的造型DNA要素,再針對(duì)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,綜合分析了眼動(dòng)指標(biāo)的數(shù)據(jù),結(jié)合侗族鼓樓造型語(yǔ)義特點(diǎn),提取了侗族文化鼓樓造型DNA,并將其由大到小進(jìn)行了綜合排序。在造型DNA識(shí)別程度排序表中選取識(shí)別程度從大到小的要素,通過重組來改善侗族鼓樓文化中造型DNA的表達(dá),并應(yīng)用于耳飾產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)中,為侗族文化的傳承發(fā)展和創(chuàng)新應(yīng)用提供參考。
侗族鼓樓文化;造型DNA識(shí)別;眼動(dòng)分析;產(chǎn)品設(shè)計(jì);文化DNA
侗族是中國(guó)歷史悠久的少數(shù)民族之一,具有豐富多彩、獨(dú)具匠心的文化資源。其中侗族鼓樓不僅是侗族的標(biāo)志,更是被建筑學(xué)家們譽(yù)為獨(dú)一無二的一種發(fā)明創(chuàng)造。侗族傳統(tǒng)建筑的建造工藝和居住方式蘊(yùn)含了深刻而獨(dú)特的文化內(nèi)涵,是侗族傳統(tǒng)文化的重要構(gòu)成要素,具有極高的歷史、文化和學(xué)術(shù)價(jià)值[1]。隨著社會(huì)的迅速發(fā)展,侗族文化受到外來文化的沖擊正在逐漸被人忽視和遺忘。侗族鼓樓建筑也只能在少數(shù)的侗民族聚集地區(qū)才能窺得一二,侗族的民族文化隨著時(shí)間的推移逐漸沒落。如今在國(guó)家大力開展非遺文化保護(hù)的趨勢(shì)下,對(duì)侗族文化的保護(hù)和傳承已經(jīng)迫在眉睫。
文化DNA是侗族文化生長(zhǎng)發(fā)育和繼承發(fā)展的核心要素[2],其概念來源于生物遺傳基因,是屬于文化傳播和復(fù)制的單位。DNA是生物體的遺傳密碼,通過堿基配對(duì)實(shí)現(xiàn)代際繁衍,文化DNA與生物遺傳基因類似,其決定了文化系統(tǒng)傳承與變化的基本因子、基本要素,是人類文化系統(tǒng)的遺傳密碼[3]。文化DNA中的造型DNA,是準(zhǔn)確識(shí)別其外形基本狀貌和形態(tài)構(gòu)造的依據(jù)[4];是更加科學(xué)、有效地保護(hù)、管理和傳承民族文化的新途徑。
目前,針對(duì)民族文化傳承的研究通常采用的是,問卷調(diào)查、用戶調(diào)研、專家訪談、走訪調(diào)研和文獻(xiàn)研究等傳統(tǒng)的研究方法。這些方法一般都會(huì)受到個(gè)體因素和社會(huì)因素的影響,造成研究過程中的不穩(wěn)定性和研究結(jié)果的不客觀性。
解決以上研究方式的弊端,運(yùn)用眼動(dòng)追蹤技術(shù)來研究民族文化是一種合適的新手段。眼動(dòng)技術(shù)是通過人類生理研究來反映人的心理活動(dòng)的一種當(dāng)下定量化和可視化的研究手段。眼動(dòng)追蹤技術(shù)已應(yīng)用于廣告學(xué)[5]、頁(yè)面布局、心理學(xué)領(lǐng)域[6-7],并取得了一定的成效。在民族文化保護(hù)與傳承方面,閆龍華等[8]為了研究苗族紋樣的美感,基于心理和生理設(shè)計(jì)了眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)。汶晨光等[9]以彬縣大佛寺石窟為案例,提出了基于眼動(dòng)分析的文化設(shè)計(jì)基因提取方法。王藝舟等[10]應(yīng)用眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)不同地區(qū)畬族服飾進(jìn)行特征識(shí)別??墒茄蹌?dòng)技術(shù)結(jié)合文化基因研究的內(nèi)容還是鮮有,本文期望通過眼動(dòng)技術(shù)在文化DNA的研究應(yīng)用中,有效避免傳承文化只是依靠人類的主觀意念和經(jīng)驗(yàn)的局限性,從而找到一種量化、數(shù)字化和可視化的技術(shù)支持,提取出侗族鼓樓文化中造型DNA的識(shí)別程度,并選取最高識(shí)別的造型元素的DNA,通過演繹、重組改善,應(yīng)用于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中。
為精確了解用戶在注視侗族鼓樓整體造型和局部造型時(shí)的眼動(dòng)特征及心理狀態(tài),結(jié)構(gòu)化鼓樓造型外部形態(tài)后,利用眼動(dòng)追蹤技術(shù)對(duì)鼓樓造型DNA進(jìn)行識(shí)別程度的實(shí)驗(yàn)。收集、整理和歸納相關(guān)眼動(dòng)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行侗族鼓樓文化造型DNA的識(shí)別程度排序。從而為更好地將侗族文化特征運(yùn)用于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供有效依據(jù)和素材。
硬件型號(hào),“EyeSo,Ec60”便攜眼動(dòng)儀,采樣率為30~75 Hz,精確率為0.5~1.0度。
(1) 實(shí)驗(yàn)樣本來源。相關(guān)書籍、網(wǎng)絡(luò)查找、實(shí)地調(diào)研、平面化處理和專家訪談。
(2) 實(shí)驗(yàn)樣本制作原則(圖1)。①圖片的背景簡(jiǎn)單化;②單色調(diào)處理。
圖1 實(shí)驗(yàn)樣本編號(hào)、圖片和名稱
被試者根據(jù)對(duì)侗族鼓樓文化了解程度分為兩組:A組為對(duì)侗族鼓樓文化零了解的人群:總?cè)藬?shù)為36人,年齡為18~60歲,男女各半。B組為能有效辨認(rèn)出侗族鼓樓的人:人數(shù)為24人,年齡18~60歲,男女各半。每個(gè)被測(cè)試者的裸眼視力或校正視力均在1.0以上。
兩組被試者分別進(jìn)行A組和B組實(shí)驗(yàn)。A組實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了對(duì)零了解的被試者的普遍可用性;可提取出最具識(shí)別程度的侗族文化造型DNA。B組實(shí)驗(yàn),適用于通過特殊處理后的鼓樓造型的識(shí)別程度;可提取出最具識(shí)別度的侗族文化造型DNA要素。
(1) 選擇實(shí)驗(yàn)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)均在隔音、控光的人機(jī)工學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,便于被試者能夠集中精力觀察刺激材料。
(2) 實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)。被試者按實(shí)驗(yàn)主持者要求正坐于屏幕前0.5 m處,調(diào)整眼動(dòng)儀,自行調(diào)節(jié)舒適度后按照軟件提示進(jìn)行校準(zhǔn)。
(1) 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備。主持者向A組被試者普及鼓樓造型。
(2) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。刺激材料共有6組,如圖2所示。
圖2 6組刺激材料
①侗族鼓樓整體造型識(shí)別。被試者利用6 000 ms時(shí)間觀察第1組刺激材料并點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵選取出刺激材料中正確的鼓樓小圖。其已具備整體識(shí)別意識(shí),能為以下的刺激材料提供有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
②侗族鼓樓局部造型識(shí)別。依據(jù)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的構(gòu)造體系,刺激材料從第2~6組則根據(jù)鼓樓建筑造型的局部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)從下至上分為底部、樓身和頂部[11-13]。每組被試者刺激樣本有6 000 ms的觀察時(shí)間,并在此時(shí)間內(nèi)單擊鼠標(biāo)左鍵選取屬于侗族鼓樓的局部造型圖。
B組實(shí)驗(yàn)的刺激材料總共有7組。
(1) 第1~6組的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與A組實(shí)驗(yàn)中1.6節(jié)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相同。
(2) 第7組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:刺激材料中鼓樓造型經(jīng)過人工平面化的處理后,被試者在規(guī)定時(shí)間(6 000 ms)中觀察樣本。此組刺激材料是為了比較被試者在鼓樓造型經(jīng)過輪廓化處理與未經(jīng)過處理的眼動(dòng)數(shù)據(jù),從而減少創(chuàng)新應(yīng)用中再設(shè)計(jì)產(chǎn)生的鼓樓造型特征識(shí)別誤差。刺激材料編號(hào)和編組如圖3所示。
圖3 第7組刺激材料
兩組的眼動(dòng)追蹤技術(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的提取與分析均由專用的“EyeSo.studio”軟件完成。
通過整理被試者對(duì)于刺激材料判斷的正確率有利于:①排除無效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),再根據(jù)有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析;②確定實(shí)驗(yàn)局部刺激材料對(duì)被試者辨識(shí)鼓樓造型特征的可行性。兩組被試者的辨識(shí)正確率分別見表1、2。
表1 A組被試者的正確率
表2 B組被試者的正確率
從表1、2可以看出,兩組被試者正確率從大到小的排序是一致的A>F>D>G>K>Q>I>O,表明編號(hào)A、F、D的刺激樣本圖片對(duì)被測(cè)試者最具有識(shí)別性。
熱點(diǎn)圖將被試者的注視情況通過不同顏色顯示出來。從圖4、5的熱圖可以直觀看出被試者的關(guān)注偏好程度,從高到低依次為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫色[14],樣本原色表示未被關(guān)注過。
從圖4、5的熱圖中可以看出鼓樓的樓身區(qū)域?qū)山M被試者的刺激是最大的,也是最感興趣的區(qū)域,其次是樓邊,然后是樓底部和樓頂部分。B組第7組刺激材料熱圖顯示,被試者對(duì)平面簡(jiǎn)化的樓體關(guān)注度高于立體簡(jiǎn)化的樓體。
圖4 A組被試者熱圖
圖5 B組被試者熱圖
被試者長(zhǎng)時(shí)間注視區(qū)域是刺激其感興趣的區(qū)域,并通過感興趣區(qū)域進(jìn)行記憶,即通過記憶中的相關(guān)元素來進(jìn)行識(shí)別(表3、4)。
表3 A組被試者的鼓樓刺激材料注視時(shí)長(zhǎng)表
表4 B組被試者的鼓樓刺激材料注視時(shí)長(zhǎng)表
通過對(duì)表3、4注視時(shí)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析發(fā)現(xiàn):(0, 0.05)=6.941,<0.001,說明被試者對(duì)不同編號(hào)的注視時(shí)間差別顯著,實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)結(jié)果貼近實(shí)際。
從表3、4的兩組被試者的注視時(shí)長(zhǎng)表可以看出,編號(hào)I、A、D、O、Q的注視時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng),注視時(shí)長(zhǎng)占總時(shí)長(zhǎng)之比最多。注視時(shí)間所占比率越高,對(duì)該興趣區(qū)的關(guān)注程度就越高。即被試者選擇I、A、D、O、Q的刺激材料樣本識(shí)別的可行性越大。
注視次數(shù)是指被試者在刺激樣本區(qū)域內(nèi)所有注視點(diǎn)的總個(gè)數(shù),可作為判斷元素是否能依靠識(shí)別的眼動(dòng)指標(biāo)。注視次數(shù)越多,注視的頻率和興趣也就越高,能被識(shí)別的程度就越高(表5、6)。
表5 A組被試者的鼓樓刺激材料注視次數(shù)表
表6 B組被試者的鼓樓刺激材料注視次數(shù)表
通過對(duì)表5、6中注視次數(shù)進(jìn)行單因素方差分析發(fā)現(xiàn):(0, 0.05)=5.327,<0.001,說明被試者對(duì)不同編號(hào)的注視次數(shù)差別顯著,實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)結(jié)果貼近實(shí)際。
通過表5、6可以看出,編號(hào)A、D、F、Q的注視次數(shù)較多,注視次數(shù)占總次數(shù)之比最多,注視次數(shù)的高低情況與注視時(shí)間基本一致,即A、D、F、K、Q的識(shí)別度是最高的。
通過綜合A、B兩組的眼動(dòng)參考指標(biāo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出各編號(hào)樣本的:平均正確率排名、總注視時(shí)長(zhǎng)比排名、總注視次數(shù)比排名及侗族鼓樓造型熱點(diǎn)圖中最高偏好關(guān)注的顏色等4個(gè)層面的分析結(jié)果并列入表7。并依據(jù)4項(xiàng)參考指標(biāo)排名情況得出總排名情況。結(jié)合圖1的實(shí)驗(yàn)樣本可知,被試者主要依靠鼓樓局部造型要素識(shí)別出鼓樓,從而歸納出識(shí)別程度排序表。
表7 編號(hào)樣本參考指標(biāo)數(shù)據(jù)分析排名
樓身重檐結(jié)構(gòu)[12]>翹腳翹檐>寶頂(雙重檐寶頂>單重檐寶頂)>平面形態(tài)結(jié)構(gòu)[13]>底部>樓體造型裝飾>樓冠>塔尖。
造型DNA屬于物理外形特征[15],通過結(jié)構(gòu)識(shí)別程度特征與造型的語(yǔ)義特征結(jié)合可以確定出以下的造型DNA[16]的識(shí)別程度排序。
樓身下大上小層層收縮[13]>高密度重檐>固定的翹檐角度>固定的翹腳角度和形態(tài)[10]>奇數(shù)重檐>偶數(shù)平面形態(tài)。
鼓樓造型DNA識(shí)別程度排序具有以下3方面意義:①使用識(shí)別程度越高的DNA進(jìn)行侗族文化產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì),其產(chǎn)品的文化特性越突出,也越能代表侗族文化;②在保留其文化特征的同時(shí),可減少使用DNA進(jìn)行組合設(shè)計(jì)時(shí)的次數(shù)和工作量;③可以作為優(yōu)選侗族文化創(chuàng)新產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),同時(shí)也可以優(yōu)化文化DNA的組合方式,從而優(yōu)化侗族文化相關(guān)的創(chuàng)新產(chǎn)品。
造型DNA在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中有兩種應(yīng)用形式:一種為直接應(yīng)用,也就是原汁原味的呈現(xiàn);另一種為間接應(yīng)用,針對(duì)不同的使用人群和使用環(huán)境,使用基因演繹和重組方式進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用?;谖幕煨虳NA的應(yīng)用形式就是間接應(yīng)用,即運(yùn)用文化DNA的特點(diǎn)進(jìn)行作品創(chuàng)新。
為了便于創(chuàng)新應(yīng)用設(shè)計(jì)的重組,將上文提出的鼓樓造型DNA識(shí)別程度的排序從大到小進(jìn)行編號(hào),并將DNA要素進(jìn)行針對(duì)同一實(shí)物圖(馬胖鼓樓)的輪廓平面化處理成矢量形態(tài)圖,使其造型DNA特征更加明朗,圖6為鼓樓造型DNA實(shí)物圖與其對(duì)應(yīng)的矢量形態(tài)。
本文創(chuàng)新產(chǎn)品參考鼓樓豎高特點(diǎn)選取的設(shè)計(jì)載體為耳飾,因?yàn)閺脑O(shè)計(jì)學(xué)角度出發(fā),造型DNA創(chuàng)新應(yīng)用的設(shè)計(jì)主體應(yīng)該與造型DNA要素特點(diǎn)相似與文化特征相呼應(yīng),這樣才能更好地對(duì)文化創(chuàng)新產(chǎn)品進(jìn)行詮釋;又因組成產(chǎn)品的各個(gè)造型DNA并不是獨(dú)立發(fā)揮作用的,而是相互聯(lián)系、相互作用的,某個(gè)基因的加入或者移除都會(huì)影響整個(gè)產(chǎn)品的文化特征的表達(dá)。本節(jié)適用的設(shè)計(jì)手法是通過將4.1節(jié)中的編號(hào)1~6的侗族鼓樓造型DNA進(jìn)行重組,組合方式如圖7所示。
圖6 鼓樓造型DNA與矢量形態(tài)圖
圖7 基因編號(hào)1~6組合方式圖
從圖7的基因組合方式中選取文中侗族鼓樓DNA識(shí)別程度從大到小的排列順序,并進(jìn)行基因逐步相加組合來驗(yàn)證,圖8為此組合方式的推演過程。從圖8中可知,基因1+2+3+4的組合就能清楚地表達(dá)出鼓樓造型的特點(diǎn),基因5的加入并沒有直觀上的增強(qiáng)侗族鼓樓風(fēng)格的表現(xiàn),因此選擇基因1+2+3+4的組合進(jìn)行后續(xù)的創(chuàng)新應(yīng)用。
圖8 推演過程圖
文化產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中有關(guān)造型DNA的基本單元的運(yùn)用原則是,無論其與其他形狀組成何種樣式,都能夠保持基因的遺傳性,人們都會(huì)將其辨識(shí)出來[16]。本節(jié)依照?qǐng)D8的組合方式再進(jìn)行符號(hào)化和藝術(shù)化的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì),以民族元素磨砂金銀耳環(huán)為例(圖9)。
圖9 實(shí)物和模特展示圖
產(chǎn)品運(yùn)用了重檐、樓體形狀、翹檐和翹腳的侗族鼓樓造型DNA要素,并巧妙地增添了時(shí)尚動(dòng)感的流線型元素,整體造型呈現(xiàn)的特色為提純符號(hào)化后的高密度重檐和呈特定角度收縮的樓身[17],其不僅具備了侗族鼓樓的造型特色,也較傳統(tǒng)的民族耳飾更輕巧、活潑;色彩采用的侗、苗族首飾中善用的銀材質(zhì)色加以黃金點(diǎn)綴;耳環(huán)下方加上了墜飾流行元素的運(yùn)用;佩戴在耳垂處,垂釣于脖頸間,具有民族特色的簡(jiǎn)潔化設(shè)計(jì)為創(chuàng)新產(chǎn)品增添了時(shí)尚感,也更符合年輕群體的審美偏好。
本文采用眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析的方法,研究了侗族鼓樓文化的造型DNA的識(shí)別程度,眼動(dòng)指標(biāo)綜合分析得出,侗族鼓樓的樓身層級(jí)關(guān)系是最具有識(shí)別性的。侗族鼓樓造型DNA的識(shí)別度從大到小的排序是樓身層層收縮,樓身下大上小,高密度重檐,固定的翹檐角度,固定的翹腳形態(tài),奇數(shù)重檐,偶數(shù)平面形態(tài)。并以民族元素磨砂金銀耳環(huán)的實(shí)例驗(yàn)證了侗族鼓樓造型DNA識(shí)別程度的作用:鼓樓識(shí)別程度的排序不僅為侗族文化產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了新的素材;也為優(yōu)選侗族文創(chuàng)產(chǎn)品組合形式提供依據(jù);同樣也為視覺識(shí)別類的其他物質(zhì)與非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)、傳承以及開發(fā)提供了可借鑒的研究手段。
此外,由于受限于實(shí)驗(yàn)條件,特別是硬件設(shè)備,精準(zhǔn)度還有待提升。本研究中選取的被試者數(shù)量限制了宏觀群體的代表性和說服力,在后期的研究中還需要增加被試者數(shù)量,收集更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以使研究結(jié)果更加全面提高借鑒和指導(dǎo)性。
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On the Identification and Innovative Application of Modeling DNA in Dong Drum Tower Culture Based on Eye Tracking Technology
WU Xindi, LIN Li, GAO Yunkun, WANG Meichao, ZHAO Rui
(School of Mechanical Engineering, Guizhou University, Guiyang Guizhou 550025, China)
By combining the concept of genes in the field of culture and biology, eye tracking technology is used as a research tool for the identification degree of modeling DNA in culture. Taking the Drum Tower modeling of the Dong culture as an example, eye tracking technology is used to quantify and analyze the cultural features, and the modeling DNA elements as the basis for identifying specific cultures are determined. Then comprehensively analyze the data of eye tracking indicators based on the results of eye tracking experiments. Combined with the semantic characteristics of the modeling of Dong Drum Tower, the modeling DNA of the Drum Tower of Dong culture is extracted and sorted from large to small. In the ranking table of modeling DNA identification degree, select the elements with the degree of recognition from large to small, improve the expression of modeling DNA in the Dong Drum Tower culture through reorganization, and apply it to the innovative design of earring products to provide references of the inheritance, development and innovative application for the Dong culture.
Dong Drum Tower culture; modeling DNA identification; eye tracking analysis; product design; culture DNA
TP 391
10.11996/JG.j.2095-302X.2018040616
A
2095-302X(2018)04-0616-07
2018-04-11;
2018-06-10
國(guó)家自然基金項(xiàng)目(51465007);貴州大學(xué)創(chuàng)新基金項(xiàng)目(研理工2017054)
吳辛迪(1991-),女,湖南新晃人,碩士研究生。主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。E-mail:375412831@qq.com
林 麗(1973-),女,四川南充人,教授,博士,碩士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)、感性工學(xué)及民間藝術(shù)。E-mail:linlisongbai@163.com