張敏 黃華

摘 ?要： 由于傳統(tǒng)產(chǎn)品評(píng)價(jià)方式具有較高的主觀隨意性，評(píng)價(jià)指標(biāo)較為簡(jiǎn)單，產(chǎn)品評(píng)價(jià)結(jié)果與設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者要求相違背。研發(fā)VR交互技術(shù)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，用戶通過(guò)人機(jī)交互模塊將評(píng)價(jià)需求反饋到系統(tǒng)主控制器中，主控制器將制定用戶需求傳輸?shù)皆u(píng)價(jià)指標(biāo)體系管理子系統(tǒng)中，該子系統(tǒng)先通過(guò)信息查詢子系統(tǒng)查詢相關(guān)需求信息，再采用三層分類評(píng)價(jià)模型建立和更改產(chǎn)品評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，依照強(qiáng)制判斷法與專家法更改評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)值，依照指標(biāo)權(quán)重排序評(píng)價(jià)指標(biāo)。綜合評(píng)價(jià)和分析子系統(tǒng)根據(jù)排序后的評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)效果，瀏覽者可在評(píng)價(jià)結(jié)果輸出模塊查看評(píng)價(jià)效果。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案時(shí)間最短為4.9 ms，能量消耗最低為0.498 kJ，且人機(jī)交互效果佳。

關(guān)鍵詞： VR交互技術(shù); 產(chǎn)品設(shè)計(jì); 評(píng)價(jià)系統(tǒng); 強(qiáng)制判斷法; 評(píng)價(jià)指標(biāo); 權(quán)重

中圖分類號(hào)： TN99?34; TP311 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2019）19?0173?05

Abstract： The evaluation results got by the traditional product evaluation method are against the requirements of designers and producers due to its high subjectivity， high arbitrariness and simple evaluation index. The product design evaluation system based on VR interaction technology is designed. In the system， the users feed evaluation demands back to the main controller of the system through the human?computer interaction module， the controller transmits the fixed user demands to the management subsystem of evaluation index system， the subsystem queries the related requirements information through the information query subsystem， the three?layer classification evaluation model is adopted to establish and change the products evaluation index system， the weights of evaluation indexes are modified in accordance with the mandatory judgment method and expert method， and the evaluation indexes are ranked according to the index weight. The product design effect are evaluated and analyzed comprehensively according to the ranked evaluation indexes. The visitors can view the evaluation effect by means of the evaluation result output module. The experimental analysis results indicate that the shortest time taken by the system for evaluating the product design scheme is 4.9 ms， the lowest energy consumption of the system is 0.498 kJ， and the man?machine interaction effect of the system is good.

Keywords： VR interaction technology; product design; evaluation system; mandatory judgment method; evaluation index; weight

0 ?引 ?言

產(chǎn)品設(shè)計(jì)是個(gè)較為繁雜的問(wèn)題，在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)是較為重要的步驟[1]。在面對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)這個(gè)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，應(yīng)探析設(shè)計(jì)產(chǎn)品特征和約束條件，在綜合多種方案的情況下，通過(guò)設(shè)計(jì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)做出相關(guān)決策。通過(guò)產(chǎn)品評(píng)價(jià)可測(cè)量產(chǎn)品屬性，將屬性轉(zhuǎn)化成效用行為[2]。產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)通過(guò)比較、評(píng)價(jià)解決設(shè)計(jì)方案，判斷不同產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的價(jià)值，從中篩選出最優(yōu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)過(guò)程等同于優(yōu)化過(guò)程[3]。在傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)過(guò)程中，通常采用產(chǎn)品生產(chǎn)者將專家聚集在一起，專家打分評(píng)價(jià)產(chǎn)品，由此選出最優(yōu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)產(chǎn)品評(píng)價(jià)具有較高的主觀隨意性，同時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)較為簡(jiǎn)單，評(píng)價(jià)時(shí)間較長(zhǎng)，與設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者要求相違背[4]。

隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步，計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)正在日漸完善，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了嶄新的產(chǎn)品評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方式，采用VR設(shè)備和數(shù)學(xué)模型可生成產(chǎn)品虛擬世界，瀏覽者通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感觀，讓人仿佛置身在場(chǎng)景之中，通過(guò)數(shù)學(xué)模型及時(shí)體現(xiàn)瀏覽者對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的修改，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。因此，本文采用VR交互技術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)系統(tǒng)，在保障設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)降低設(shè)計(jì)盲目性，改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率[5]。

1 ?產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)研究

1.1 ?VR交互技術(shù)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

VR交互技術(shù)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)關(guān)鍵是保障瀏覽者在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中獲取感官認(rèn)知。為使用戶產(chǎn)生真實(shí)感，在增強(qiáng)瀏覽者的視覺(jué)感知時(shí)，應(yīng)采用VR技術(shù)中經(jīng)常使用的顯示設(shè)備，例如立體眼鏡、大屏幕投影、陰極攝像館顯示器等，在考慮瀏覽者視覺(jué)和觸覺(jué)感知的情況下，應(yīng)使瀏覽者在控制虛擬物體時(shí)，感知虛擬物體對(duì)瀏覽者的反作用力[6]。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)VR交互技術(shù)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含綜合評(píng)價(jià)與分析子系統(tǒng)、人機(jī)交互模塊、信息查詢子系統(tǒng)等六個(gè)部分。用戶通過(guò)人機(jī)交互模塊將評(píng)價(jià)需求反饋到系統(tǒng)主控制器中，主控制器在制定目標(biāo)需求后，將目標(biāo)需求傳輸?shù)皆u(píng)價(jià)指標(biāo)體系管理子系統(tǒng)中，該子系統(tǒng)通過(guò)信息查詢子系統(tǒng)查詢所需信息后，采用三層分類評(píng)價(jià)模型構(gòu)建產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)值判定模塊確定評(píng)價(jià)體系中評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，根據(jù)權(quán)重值排序評(píng)價(jià)指標(biāo)，將評(píng)價(jià)指標(biāo)輸入指標(biāo)庫(kù)中，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系管理子系統(tǒng)將得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)傳輸?shù)骄C合評(píng)價(jià)與分析子系統(tǒng)中，在綜合評(píng)價(jià)與分析子系統(tǒng)中根據(jù)排序評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)效果，在評(píng)價(jià)結(jié)果輸出模塊中顯示評(píng)價(jià)效果。VR交互技術(shù)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1） 人機(jī)交互模塊。整個(gè)VR交互技術(shù)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)和瀏覽者之間主要通過(guò)人機(jī)交互模塊連接在一起。人機(jī)交互模塊的主要功能是傳遞和交互瀏覽者和系統(tǒng)之間的信息，該模塊對(duì)瀏覽者工作效率產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，通常采用人機(jī)對(duì)話、人機(jī)接觸等方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，在該模塊中瀏覽者主要采用菜單和提示對(duì)話框發(fā)送指令。

2） 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系管理子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)由多個(gè)模塊構(gòu)成，包括指標(biāo)體系構(gòu)建模塊、內(nèi)部接口、評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)系統(tǒng)等。指標(biāo)體系構(gòu)建模塊的主要功能是建立和更改多種產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方案指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，采用三層分類評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)產(chǎn)品，通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方案要求，瀏覽者可更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)值判定模塊主要是將權(quán)值計(jì)算工具提供給瀏覽者，計(jì)算工具包括強(qiáng)制判斷法與專家法，瀏覽者可通過(guò)計(jì)算工具及時(shí)更改權(quán)值。通過(guò)評(píng)價(jià)指標(biāo)提取模塊獲取產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)對(duì)象和屬性值[7]。瀏覽者可將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和屬性值存儲(chǔ)在評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)系統(tǒng)中，采用涵蓋模式識(shí)別和輪廓提取等圖像處理技術(shù)后，內(nèi)部接口可獲取產(chǎn)品設(shè)計(jì)特征數(shù)據(jù)，預(yù)處理產(chǎn)品特征數(shù)據(jù)后，將特征數(shù)據(jù)應(yīng)用到評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及時(shí)評(píng)價(jià)導(dǎo)向功能，有助于瀏覽產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

3） 主控制器。通過(guò)主控制器瀏覽者能確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)對(duì)象，同時(shí)將評(píng)價(jià)目標(biāo)制作出來(lái)，根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，協(xié)調(diào)控制子模塊處理程序，改善子模塊處理程序的運(yùn)行過(guò)程。

4） 信息查詢子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)內(nèi)主要包含文本庫(kù)、協(xié)調(diào)模塊和信息查詢模塊。信息查詢模塊主要向?yàn)g覽者提供查詢方式，例如目錄、搜索和索引等，通過(guò)不同形式將查詢結(jié)果顯示出來(lái)，包括表格、曲線和直方圖等。文本庫(kù)中包含輸入的文本信息，內(nèi)部含有描述評(píng)價(jià)方案和保存專家信息等存儲(chǔ)的文字描述信息，評(píng)價(jià)結(jié)果輸出模塊和信息查詢子系統(tǒng)主要通過(guò)協(xié)調(diào)模塊調(diào)用需要方法程序，通過(guò)協(xié)調(diào)模塊實(shí)時(shí)存儲(chǔ)結(jié)果。

5） 綜合評(píng)價(jià)和分析子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要組成部分包括綜合評(píng)價(jià)模塊和評(píng)價(jià)結(jié)果分析模塊。綜合評(píng)價(jià)模塊由多個(gè)子模塊構(gòu)成，主要包含技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)子模塊和名次計(jì)分法評(píng)價(jià)子模塊等。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)模塊指導(dǎo)瀏覽者選取評(píng)價(jià)模塊，采用人機(jī)交互方式賦予不同評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)系數(shù)值，篩選相應(yīng)隸屬函數(shù)量化指標(biāo)屬性值，綜合評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)[8]。評(píng)價(jià)結(jié)果分析模塊采用多種量化模型和知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)分析評(píng)價(jià)結(jié)果，提出相應(yīng)參考意見(jiàn)。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)參考意見(jiàn)和評(píng)價(jià)結(jié)果，通過(guò)知識(shí)庫(kù)獲取人機(jī)評(píng)價(jià)知識(shí)、量化模型和環(huán)境評(píng)價(jià)等知識(shí)。

6） 評(píng)價(jià)結(jié)果輸出模塊。該模塊可通過(guò)多種表達(dá)形式輸出瀏覽者需求信息，例如報(bào)表、直方圖和曲線圖等表達(dá)方式，將需求信息輸出到打印機(jī)或者顯示屏上。

1.2 ?VR交互技術(shù)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)流程

在采用VR交互技術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)系統(tǒng)時(shí)，需要設(shè)計(jì)合理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)流程，通過(guò)合理流程能實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的，產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)流程主要包含人機(jī)交互模塊、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案、選擇產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和數(shù)據(jù)積累等步驟，產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)流程如圖2所示。

從圖2中可以看出，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)流程中較為重要的是選擇產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)、分配指標(biāo)權(quán)重、數(shù)據(jù)庫(kù)積累和更新以及最終評(píng)價(jià)結(jié)果的顯示。通過(guò)選擇產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，瀏覽者可選取自身需要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案[9]。采用評(píng)價(jià)指標(biāo)分配權(quán)值，選擇瀏覽者自身需設(shè)計(jì)的產(chǎn)品包裝目標(biāo)，合理建立分配指標(biāo)權(quán)重。依據(jù)顯示的最終評(píng)價(jià)結(jié)果可篩選出最優(yōu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。在評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，應(yīng)及時(shí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫(kù)中的樣本，學(xué)習(xí)和總結(jié)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、指標(biāo)權(quán)重等評(píng)價(jià)方式，不斷改進(jìn)和完善數(shù)據(jù)庫(kù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)更加豐富。

1.2.1 ?選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)

經(jīng)過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)過(guò)程較為繁瑣，不同評(píng)價(jià)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次有所區(qū)別，結(jié)構(gòu)層次中包括多種評(píng)價(jià)因素，應(yīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)建多層分類評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)[10]。本文系統(tǒng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中采用三層分類評(píng)價(jià)模型，產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

從圖3中可以看出，產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中包含形態(tài)、色彩和人機(jī)等五種因素，在VR交互技術(shù)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，瀏覽者可使用產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中自身所需的評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案，減少瀏覽者查詢?cè)u(píng)價(jià)指標(biāo)的過(guò)程，提高評(píng)價(jià)效率。

HAN Yu， MA Guoxin， CAI Yanpeng， et al. Design and realization of construction safety knowledge learning system combining BIM and VR [J]. Construction technology， 2018， 47（17）： 123?126.

[5] 徐玲英.科技期刊出版中嵌入VR/AR技術(shù)的必要性和可行性分析[J].中國(guó)科技期刊研究，2017，28（6）：532?537.

XU Lingying. Analysis on the necessity and feasibility of embedding VR/AR technology in the publication of sci?tech perio?dicals [J]. Research on Chinese sci?tech journals， 2017， 28（6）： 532?537.

[6] 何高奇，郁明強(qiáng)，蔣正清，等.基于VR火災(zāi)逃生游戲的應(yīng)急行為評(píng)估系統(tǒng)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2017，29（11）：2796?2803.

HE Gaoqi， YU Mingqiang， JIANG Zhengqing， et al. Emergency behavior assessment system based on VR fire escape game [J]. Journal of system simulation， 2017， 29（11）： 2796?2803.

[7] 胡映東，沈百琦.VR虛擬技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)研究中的應(yīng)用初探：以交通樞紐過(guò)渡空間研究為例[J].建筑科學(xué)，2017，33（12）：165?171.

HU Yingdong， SHEN Baiqi. A preliminary study on the application of VR virtual technology in architectural design research?taking the study of transition space of transportation hub as an example [J]. Architectural science， 2017， 33（12）： 165?171.

[8] 林一，陳靖，劉越，等.基于心智模型的虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)混合式移動(dòng)導(dǎo)覽系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2015，38（2）：408?422.

LIN Yi， CHEN Jing， LIU Yue， et al. User experience design of virtual reality and augmented reality hybrid mobile navigation system based on mental model [J]. Journal of computer science， 2015， 38（2）： 408?422.

[9] 張輝，王盼，肖軍浩，等.一種基于三維建圖和虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互系統(tǒng)[J].控制與決策，2018，33（11）：1975?1982.

ZHANG Hui， WANG Pan， XIAO Junhao， et al. A human?computer interaction system based on 3D drawing and virtual reality [J]. Control anddecision?making， 2018， 33（11）： 1975?1982.

[10] 閆文珠，劉成，李磊民，等.基于VR技術(shù)的機(jī)器人核事故訓(xùn)練平臺(tái)研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2015，32（9）：395?399.

YAN Wenzhu， LIU Cheng， LI Leimin， et al. Research on robot nuclear accident training platform based on VR technology [J]. Computer simulation， 2015， 32（9）： 395?399.