基于多元统计分析的明清官帽椅造型设计感知意象研究_赵俊学.pdf

106基金项目:黑龙江省科技创新平台建设项目(DL41320601);黑龙江省职工优秀创新项目(DL41319602)作者简介:赵俊学(1969-),男,硕士,教授,研究方向:家具设计、室内设计,E-mail:引文格式:赵俊学,祁祺,牛晓霆.基于多元统计分析的明清官帽椅造型设计感知意象研究J.家具与室内装饰,2023,30(04):106-110.ZHAO Junxue,QI Qi,NIU Xiaoting.Research on the Perceptual Image of Ming and Qing Dynasties Official Hat Chair Modeling Design Based on Multivariate Statistical AnalysisJ.Furniture&Interior Design,2023,30(04):106-110.在我国众多传统文化元素中,明式家具以其独特的艺术风格,博大精深的文化内涵,卓越的造物理论与美学法则为中国乃至世界家具设计界带来了 大量的设计灵感1。如何做到传承与弘扬民族文化并满足当代消费者的物质精神需求成为摆在设计师面前的重要课题。在重视本土设计与民族设计的今天,中国现代设计离不开对传统造法工艺与传统思想理念的探究与参悟2。而通过感性工学方面的理论将模糊的感觉作以量化,提出符合人们不同感知需源于 明式家具珍赏 明式家具研究明式家具萃珍 明清家具鉴赏与制作分解图鉴 明式家具经眼录7-11等相关古典书籍中的明清官帽椅图样作为主要样本来源,并辅以国内外拍卖会与博物馆的官帽椅实例照片,并剔除掉极为相似的样本,最终选取54张图片确立研究样本库。1.2 明清官帽椅造型特征要素划分明清官帽椅造型特征要素的划分从零部件造型种类、连接构件工艺以及装饰手法这三个角度入手,将官帽椅的求的设计要素来深入研究人与产品之间的关系3-4。本文运用感性工学的方法对明清官帽椅的造型设计要素与感知意象词组的关系进行分析,得出人们对于不同种类明清官帽椅的视觉造型感知意象的影响与感受,期待能为设计从业者设计出满足消费者不同感性需求的产品提供帮助5-6。1 明清官帽椅研究样本的选取1.1 确立明清官帽椅样本库明清官帽椅的样本库图片主要来Research on the Perceptual Image of Ming and Qing Dynasties Offi cial Hat Chair Modeling Design Based on Multivariate Statistical Analysis赵俊学,祁 祺,牛晓霆 Zhao Junxue&Qi Qi&Niu Xiaoting(东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040）摘 要：为探究明清官帽椅感知意象与造型设计要素之间的相互关系，通过文献调研与K-means聚类分析法，对54份明清官帽椅样本的造型要素进行归类并筛选15份代表性样本；采用问卷调查与专家访谈法，确立6组感知意象词组；利用语义差异法和7阶量表问卷来获取数据，运用主成分分析法与逐步回归法进行数据分析，提取出2个主成分并建立明清官帽椅设计特征给人的第一感官印象评价理论模型，并进一步验证模型具有很高的可靠性。最后采用阶层类比分析法，将受试者的感知意象映射出较为具体的设计要素，为新时期官帽椅的造型设计提供参考。关键词：明清官帽椅；造型要素特征；多元统计分析；感知意象DOI:10.16771/43-1247/ts.2023.04.018中图分类号：TS664.1 文献标识码：A 文章编号:1006-8260(2023)04-0106-05Abstract:In order to explore the interrelationship between the perception image and design elements of Ming and Qing official hat chairs,54 Ming and Qing official hat chair samples were classified,and 15 representative samples were selected through literature research and K-means clustering analysis;Using questionnaire surveys and expert interviews,six sets of perceptual imagery phrases were established;Using the semantic difference method and a 7-order scale questionnaire to obtain data,principal component analysis and the stepwise regression method were applied for data analysis to extract two principal components,establish a theoretical model for evaluating the first sensory impression of Ming and Qing officials hat chair design features,and further verify the high reliability of the model.Ultimately,the hierarchical analogy analysis method was employed to map the subjects perceptual imagery to more specific design elements,providing reference for the design of the official hat chair in the new era.Key words:Ming and Qing Dynasties official hat chairs;Modeling element characteristics;Multivariate statistical analysis;Perceptual imagery基于多元统计分析的明清官帽椅造型设计感知意象研究Forum of Design设计论坛107F&ID第30卷第04期 2023年04月 家具与室内装饰搭脑、靠背板、扶手、鹅脖、管脚枨等部件划分为12个造型要素,而每个要素的变化水平小于等于6（表1）。接下来对每个设计变量进行编码,该官帽椅的造型特征为：不出头的挖烟袋锅搭脑、靠背板为攒框造法、装饰为开光加亮脚、无角牙、不出头的曲式扶手、无联邦棍、鹅脖一木连做、光素的平直券口、管脚枨前后低两侧高,则该椅子对应的设计变量X1jX12j的编码为2,3,2,2,2,2,2,5,1,1,1,2。将样本库中的54把明清官帽椅以此编码方式进行造型要素划分。1.3 典型官帽椅样本的筛选利用python中的k-means算法对54个明清官帽椅的造型要素编码表进行聚类分析,k均值算法是通过距每个簇中心点的距离来分类数据,而对于k值的确定分为以下两个步骤：首先运用轮廓系数法分析得出当k值为15时得分最高。其次运用观察法发现当k值为15时响应值出现转折变化,由此确定k值为15。之后,进行k均值聚类分析,在每类中筛选出距离质心最短距离的典型样本,最终典型样本（表2）,编号分别为：51,33,27,43,48,4,46,22,19,30,20,45,18,28,32,共这15把椅子。2 明清官帽椅感性评价语义研究2.1 感知意象词汇的筛选与确定通过古典书籍、家具相关类杂志、论文文献12-13、家具网站等途径广泛调存在较强的相关性,因此适合做主成分分析。3 明清官帽椅感知意象分析3.1 样本的描述性分析通过聚类筛选出的15把明清官帽椅的6个评价指标的变异情况分析结果如下。不同明清官帽椅的6组评价得分值表现出不同程度的变异,且变异系数较大。其中,“柔婉劲挺”的变异系数最大,为7.096、“厚重纤巧”的变异系数第二大,为2.612,说明受试者对于不同明清官帽椅造型的柔婉感、厚重感的感知差异较大；“简练繁琐”的变异系数最小,为0.662,说明大多数受试者对明清官帽椅呈“简与繁”相对平衡的感知状态,且这一词组的平均值为最高的0.907,感知意象最强烈,说明受试者普遍认为15个样本的造型特征是简练的。3.2 明清官帽椅评价指标的相关性分析为 了更准确地看出各组指标的相关性,对6个感知词组的指标数据进行相关性分析（图1）。“均衡失衡”与“典雅俚俗”呈显著的正相关；“厚重纤巧”与“柔婉劲挺”“均衡失衡”呈一般显著的负相关；“简练繁琐”与“典雅俚俗”“均衡失衡”呈极显著的正相关；“朴素奢华”与“典雅俚俗”“均衡失衡”呈显著的正相关,与“简练繁琐”呈极显著的正相关。因研并选取了80个与明清官帽椅相关的感知意象词汇。将这80个感知意象词汇制作成调查问卷并发放给室内家具设计相关专业的学生、老师进行访谈与讨论,筛选出最能代表受试者对于明清官帽椅主观印象的感知意象词汇。分析问卷访谈结果共得出15个词汇,依次加入这15个词的反义词,并进行相近词的删减处理,最终确定了 6个与明清官帽椅相关的感知意象词组：典雅俚俗、柔婉劲挺、均衡失衡、厚重纤巧、简练繁琐、朴素奢华。2.2 问卷调查设计及结果结合筛选出的15个明清官帽椅的代表样本图片和6组感知意象代表词组,运用SD语义差分法来设计调查问卷,问卷形式为七级量表,要求受试者根据自己的主观感性印象给每把官帽椅进行6组词汇感知程度的评分。调查问卷的形式通过问卷星的形式发放,共收集226份样本,剔除无效问卷1份,有效问卷数量为225份,最终整理调查问卷收集的225份数据,导入Excel软件中来计算代表样本的6组感知意象词汇的均值（表3）。2.3 问卷数据处理问卷收回后的数据分析采用r语言与SPSSPRO进行分析,得出Cronbach s 系数为0.874,说明该问卷的信度不错；KMO值为0.706,同时Bartlett球形检验的结果显示,显著性P值在水平上呈现显著性,证明所设计的调查问卷各项间表1 官帽椅造型要素划分表编号 设计变量 Xi1 Xi2 Xi3 Xi4 Xi5 Xi6X1jX2jX3jX4jX5jX6jX7jX8jX9jX10jX11jX12j搭脑搭脑造法靠 背板造法靠 背板装饰角 牙扶手扶手造型联邦棍造型鹅脖腿足间连接构件造型腿足间连接构件装饰管脚枨造型出 头平 直独板光素有出 头平 直直线型一 木连做素直券口光素步 步 高不出 头弓 形攒框开光+亮脚无不出 头曲 式S型分 木而做门券口 牙子线条前后低两侧高挖烟袋锅直棂雕刻+亮脚坡式C型洼堂肚券口卡子 花四 面平格角相交开光葫芦 型罗 锅枨矮老其他镶嵌+亮脚无牙 条或牙板绦环板雕刻108此明清官帽椅的各个感知评价词组中有着很大的关联性。3.3 明清官帽椅评价指标的主成分分析（1）数据的标准化处理为使主成分分析能够均等地处理每一个原始变量,消除由于数值间差别较大而可能带来的不合理的影响,在进行主成分分析之前,需要将样本的原始数据进行标准化处理14。（2）主成分分析为了初步筛选主成分,我们采用了Ri386 4.1.3软件对标准化处理后的数据进行主成分分析,结合100次模拟的平行分析,得到明清官帽椅指标的主成分特征值碎石图,结果见图2。根据主成分碎石图、Kaiser-Harris准则和100次模拟的平行分析都表明该实验保留两个主成分即可15。为近一步得到主成分的确值,我们对标准化处理后的数据继续用Ri386 4.1.3进行主成分分析,得到准确的明清官帽椅指标的特征值、方差贡献率和累计贡献率,结果显示前2个主成分特征值均大于1且累计方差贡献率为91.379%,大于85%16。因此,按照主成分提取的标准,本次实验可提取到符合条件的2个主成分。提取的明清官帽椅感知评价指标的主成分载荷矩阵（表4）,可以分析到每个主成分中隐变量的重要性。由表4可知,对第一主成分起主要作用的是“典雅俚俗”“均衡失衡”“厚重纤巧”“简练繁琐”和“朴素奢华”这5个指标,载荷绝对值均大于0.7；对第二主成分起主要作用的是“柔婉劲挺”和“厚重纤巧”这2个指标,载荷值分别为-0.945、0.619。（3）综合性评价主成分特征向量系数计算公式如下：由此计算得出每个主成分特征向量系数,构建得到12主成分的函数表达式,分别为：F1=0.221x1+0.054x2+0.238x3-0.185x4+0.238x5+0.220 x6；（1）F2=0.156x1-0.651x2+0.015x3+0.426x4+0.131x5+0.204x6；（2）式中F1、F2分别表示前2个主成分的表2 明清官帽椅典型样本图表图 片 51图 片 4图 片 46图 片 20图 片 45图 片 18图 片 28图 片 32图 片 22图 片 19图 片 30图 片 33图 片 27图 片 43图 片 48黄花梨攒靠背南官帽椅明黄花梨四出头官帽椅鸂鶒木矮南官帽椅清式黑漆靠背彩绘官帽椅黄花梨方材四出头 官帽椅黄花梨四出头雕螭纹官帽椅黄花梨四出头官帽椅黄花梨攒靠背南官帽椅四出头 官帽椅黄花梨攒靠背四出头 官帽椅晚明黄花梨高靠背大南官帽椅清早期柞木雕花官帽椅南官帽椅明式扇形官帽椅紫檀南官帽椅表3 明清官帽椅典型样本语意评价指标平均分数表椅子编号 典雅-俚俗 柔婉-劲挺 均衡-失衡 厚重-纤巧 简练-繁琐 朴素-奢华Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07Y08Y09Y10Y11Y12Y13Y14Y151.470.361.371.661.090.681.000.801.101.02-0.350.380.720.41-0.18-0.021.28-0.18-0.560.340.710.09-0.480.34-0.42-0.580.360.270.92-0.801.110.281.281.251.061.211.371.430.881.00-0.420.551.050.88-0.370.45-0.200.210.190.10-0.50-0.150.14-0.440.381.550.080.030.031.721.480.481.601.560.991.461.281.120.431.33-0.330.440.910.93-0.081.28-0.011.761.710.511.441.080.740.121.32-0.380.110.611.13-0.26表4 15把明清官帽椅感知评价指标主成分载荷矩阵表典雅-俚俗柔婉-劲挺均衡-失衡厚 重-纤巧简练-繁琐朴素-奢华0.8910.2190.961-0.7460.9600.8860.227-0.9450.0220.6190.1900.296指标Index主成分 Principal component F1 F2对应主成分特征值主成分载荷主成分的特征向量系数=Forum of Design设计论坛109F&ID第30卷第04期 2023年04月 家具与室内装饰特征向量权重值,x1、x2、x3、x6分别代表每把椅子经过标准化后“典雅俚俗”“柔婉劲挺”“均衡失衡”“厚重纤巧”“简练繁琐”“朴素奢华”的结果。明清官帽椅综合评价得分的计算公式如下：式（3）中F为明清官帽椅综合评价得分值,t1、t2分别代表第12个主成分的特征值。将数据分别代入上述式中,得到明清官帽椅感知意象的综合评价得分函数：F=0.672F1+0.242F2 （4）最后,通过R i386 4.1.3进行变量计算,将每个评价指标标准化后的数据分别代入F1、F2函数式,即分别代入式（1）、式（2）中,得到F1、F2主成分因子得分,再将该得分代入至F函数式,即代入式（4）中,计算得到15把明清官帽椅的感知意象综合评价得分,并进行排序,结果（表5）。3.4 明清官帽椅综合得分评价理论模型的建立与验证以主成分分析法得到的各个明清官帽椅综合得分为“因变量”,以6组感知组词评价均值为“自变量”,并进行逐步回归分析,建立明清官帽椅设计特征的感知意象评价理论模型17,最终保留了“典雅俚俗”“朴素奢华”能够代表主成分的两组感知词组,引入公式并成为有效指标,得到回归模型为：Y=-0.877+0.517X典雅俚俗+0.644X朴素奢华,R2为0.982,调整R2为0.979,接近1,反映出估算的模型对观测值的拟合度很高。将不同明清官帽椅的对应变量代入模型,得到每把明清官帽椅设计特征给人的第一感官印象评价的理论得分见表6,并将该评分与利用主成分分析得到的综合得分进行相关性分析,得出R=0.982（0.01）,说明该模型与实际评估结果相一致,具有很高的可靠性。基于此模型,未来可以对明清官帽椅的“典表6 明清官帽椅预测模型得分及排名Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07Y080.24835-1.926710.586770.80536-0.8-0.32343-0.36752-0.85759-1.14386-0.12788-2.90911-1.80172-1.04589-0.85495-2.6497313217569114151210814Y09Y10Y11Y12Y13Y14Y15官帽椅编号官帽椅编号评分 及排名评分 及排名 Y得分 排名 Y得分 排名表5 主成分因子得分及排序表Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07Y08Y09Y10Y11Y12Y13Y14Y150.704-0.5510.9881.0280.2400.8290.6750.316-0.0130.423-2.233-0.5770.1070.145-2.0810.735-2.0300.8861.339-0.327-0.875-0.0160.613-0.9310.9730.682-0.804-0.389-1.0281.1730.713-0.8190.9241.0120.0710.3810.4160.261-0.3500.529-1.323-0.620-0.047-0.055-1.091313218657114151291014官帽椅编号评分 及排名F1得分 F2得分 综合得分 综合排名22121211FFF+=tttttt（3）图1 评分指标Pearson相关系数热图图2 主成分碎石图图 1图2碎石图特征值成分数110雅俚俗”和“朴素奢华”这2个指标进行测定,计算得分,对明清官帽椅设计特征给人的第一感官印象进行综合评估。利用主成分分析法对15把明清官帽椅的感知意象词汇进行综合评价,通过逐步回归法建立了明清官帽椅设计特征给人的第一感官印象评价理论模型：Y=-0.877+0.517X典雅俚俗+0.644X朴素奢华。将6个感知意象评价词组指标简化成2个相对独立的综合评价指标,结果表明“典雅俚俗”“朴素奢华”是明清官帽椅感知意象评价值的最主要影响因素。“典雅俚俗”作为感官因子,反映出明清官帽椅造型儒雅大方的特征,这与明清官帽椅所固有的文化内涵息息相关。官帽椅并不因其制作装饰简单而有单调乏味之感,反而因其简洁均衡的结构与和谐朴素的造型给人 一种温文儒雅的感觉；“朴素奢华”作为形饰因子,反映出明清官帽椅装饰简洁质朴的特征,明清官帽椅工艺谨慎细致,线脚简练利落,总体上给人以素朴而不废雕饰,灵巧却犹见沉稳之感。此外,根据对综合评价结果分析,显示Y04的黄花梨四出头官帽椅评分最高,评分第二的是Y03的南官帽椅,评分最低的是Y11的鸂鶒木矮南官帽椅。鸂鶒木矮南官帽椅靠背板采用攒框造法且用开光加亮脚的形式进行装饰,腿足间的连接构件采用罗锅枨加卡子花装饰,因其低矮的坐面以及华丽的装饰更显雍容之态。而黄花梨四出头官帽椅与南官帽椅整体光素挺拔,古朴雅致,并无繁杂的装饰,这与当代人们处于快速发展社会中追求简约的生活态度相一致,所以评分最高。因此,在以后设计中,应多考虑“典雅俚俗”“朴素奢华”的设计考量,如采用阶层类别分析法来进行新中式官帽椅造型的设计映射,明确出与感知意象词汇吻合的主要设计要素,以此来指导设计实践。例如将感知词汇中的“典雅”逐层转化为“文雅”“具有文化底蕴”,并通过造型构件要素特征与工艺造法外观特征来展现,映射的设计特征具体表现在造型构件表达形象具体化与传统工艺造法的表现形式；将感知词汇中的“朴素”逐层转化为“质朴”“具有自然质感”,并通过材质特征来展现,映射的设计特征具体表现在材料与连接构件的选择多用绿色环保材质。中国传统造物特征与思想观念是现代本土设计的设计灵魂与基础,探究明清官帽椅造型设计感知意象特征面向当代社会的现实价值,并促进中华优秀传统文化实现创造性转化与创新性进展。4 结语本文采用多元统计分析法,研究明清官帽椅整体形制与感知意象词组之间的关系。采用多元统计学中的聚类分析法和主成分分析法对明清官帽椅进行调查研究,共收集了54份明清官帽椅样本并对其造型要素进行归类。运用K-means聚类分析筛选出15份具有代表性的样本。运用语义差量法和主成分分析法对该15把椅子的6组感性语义词汇进行计算、降维,提取出2个主成分,其累计贡献率达到了91.375%,并计算出了15类官帽椅代表样本的综合得分。通过逐步回归法建立了明清官帽椅设计特征给人的第一感官印象评价理论模型：Y=-0.877+0.517X典雅-俚俗+0.644X朴素奢华。结果表明“典雅俚俗”“朴素奢华”是明清官帽椅感知意象评价值的最主要影响因素。该模型得出感知意向评分最高的是Y04的黄花梨四出头官帽椅,其次是Y03的南官帽椅,两把椅子整体光素挺拔、古朴雅致,并无繁杂华丽的装饰,并与主成分所得综合评分呈极显著正相关（p0.01）,进一步说明模型具有较高的可靠性。并采用阶层类比分析方法,将感知意象词组映射为较为具体的设计要素,为新时期官帽椅的造型设计提供参考。（责任编辑：张 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