1、第 44 卷 S1 期 包 装 工 程 2023 年 4 月 PACKAGING ENGINEERING 9 收稿日期：20230131 基金项目：重庆市社科规划（2018YBYS162）；重庆市研究生教育教学改革研究项目（yjg213007）；教育部首批新文科研究与改革实践（2021160052）作者简介：范正妍（1981），女，硕士，重庆大学副教授，主要研究方向为工业设计教育方法、跨学科产品设计、设计心理学与用户体验。通信作者：杨婧（1998），女，重庆大学硕士生，主攻产品设计、交互设计。联觉效应下音乐感知与磁流体形态设计通感要素研究 范正妍，杨婧（重庆大学，重庆 400044）摘要：目的
2、目的 梳理并分析视听联觉下音乐感知与磁流体形态设计通感要素。方法方法 以联觉效应概念为基础，根据磁流体三维形态、音乐的定义，结合磁流体性质、心理学领域的相关研究，分析音乐感知与磁流体形态设计的客观要素与整体感知，并对两者进行探讨与整合。结论结论 在联觉效应理念指导下，关注听觉与三维视觉形态关系，梳理出音乐感知中的音高、音强、音长，磁流体形态设计中磁丘形态、震动频率、整体形态的各要素，形成两者客观要素的映射关系并验证其可行性。总结两者的整体感知，包括音乐情绪、联想想象、情绪感受、知觉特征、情感记忆等要素，在联觉效应下带给人们更丰富、深刻的体验，促进艺术与材料的融合创新，为将来相关科普产品设计、视
3、听联觉相关研究提供参考。关键词：联觉效应；通感；磁流体；三维形态设计；音乐感知 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)S1-0009-06 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.S1.002 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，随着社会发展，群众对材料越来越关注。磁流体作为新型材料被广泛运用于多个领域，但是相关科普工作却尚未广泛展开。目前相关的科普产品主要运用磁流体形态变化的单一视觉表示形式，缺少多感官的用户体验，难以提升用户投入程度，吸引用户全面了解磁流体形态设计展示。视听信息作为接收事物的主要通道，可以运用视听联觉方法帮助用
4、户通过形态感受、音乐辅助，更好的提升体验，推进科学成果走向大众1。现有的理论研究多集中于音乐与二维形态的关系，由于三维形态本身的复杂性以及音乐的非语义性，人们对音乐和立体形式设计元素的理解和分析还没有建立起完整的理论和方法体系。通过分析、撰写视听联觉下音乐感知与磁流体形态设计通感要素及其关系，有助于形成具体的磁流体形态设计方法，促进磁流体相关科普产品的用户体验提升，为广大研究者提供理论依据与新思路。1 磁流体形态 1.1 磁流体形态研究现状 磁流体既具有液体的流动性，又受磁场控制变化，可以在磁场作用下迅速形成固化的磁丘结构。凭借其材料特性，不仅在理论上具有较高学术价值，还广泛应用于磁性流体密封
5、、减震、医疗器械等领域2。基于磁场产生方式及控制磁场形式的不同,磁流体磁场交互装置可以分为永磁铁类和电磁铁类两类,其中以电磁铁类为主流。竹野美奈子在 1999 年通过控制电磁铁电压，促使磁流体形状变化，形成磁流体磁场交互装置。2001 年儿玉幸子通过传感原理（声信号电信号磁信号）控制电磁铁电压,研制出新颖的声控磁流体磁场交互装置3。2001 年美国铁科技公司通过研制与磁流体互不相容的无色透明液体，研发了磁流体演示室装置4。随着研究深入，将其中的无色透明液体更换为有色液体，结合多个磁流体演示室装置形成组合装置使得该装置更加有趣、美观。目前磁流体的研究多集中在物理学、力学、材料学等领域，国外对相关
6、的磁流体科普产品研究已有一定文献及实践成果，主要集中在交互式科普产品方面，其他角度仍有较多空缺3,4。国内对相关研究起步较晚，磁流体的形态设计研究尚在起步阶段，深入该研究可以帮助用户了解新材料新技术，促进科普工作发展，构建三维形态设计策略，并以磁流体为载体将三维形态设计策略进行运用，同时增加科普产品在10 包 装 工 程 2023 年 4 月 交互性、观赏性等角度的考量。1.2 磁流体形态设计的客观要素 三维形态设计可以分为自然形态和人工形态，其中人工形态指人类有意识地进行视觉元素的组合或构成而产生的形态。从设计领域来看，三维形态构成的造型要素是现实环境中物体存在皆具备的要素，如形（由点、线、
7、面、体构成）色彩、肌理以及空间等5。本文讨论磁流体在磁场装置下的形态变化，从三维形态构成的造型要素出发，结合磁流体性质总结磁流体形态的客观要素。通过磁流体形态设计研究为磁流体科普产品设计与三维形态设计提供新的研究视角，形成磁流体形态设计方法模型，可以提升用户日益增加的产品体验需求，实现艺术设计与科技材料的紧密结合，是相关研究视域的拓展，有一定的实践指导意义。磁流体形态变化是由磁场激励下其快速的液固相变行为形成的，宏观上表现出山状结构形貌6。随着磁场强度增加或作用距离的减小，磁丘的高度和数目增加，且存在临界值7。根据形态的性质，可以总结出磁流体形态的构成元素包括点、线、面、体、色彩、肌理以及空间
8、。结合磁流体性质及形态的构成元素得出，磁流体形态的客观要素主要概括为震动频率、磁丘形态（磁丘的大小、磁丘的高度、磁丘的数目）、整体布局，磁流体形态要素见图 1。根据震动频率与磁丘形态的不同指数排列组合，可以整理出磁流体能形成的所有整体布局。图 1 磁流体形态要素 1.3 磁流体形态的整体感知 20 世纪初，奥地利和德国心理学家总结“格式塔心理学”（Gestalt）并指出“感知整体形态”是人们的认知习惯8。磁流体形态的客观要素变化可以形成不同的展示效果，带来不一样的整体感知。通过文献分析法综合分析已有资料9-12，三维形态给予人的整体感知主要体现在知觉特征、知觉感受、情绪感受、情感联想等方面（如
9、图 1）。1）知觉特征。掌握显著的知觉特征可以帮助人们理解形态的形成，再通过记忆的归纳形成完整的形态记忆9。磁流体作为新功能性材料，具有液体流动性的同时，还具有固体磁性材料的磁性，令人感受深刻。2）知觉感受。人们所有的视觉经验都包含在空间和时间的境况下。物体的表面形象会受到空间中相邻物体的影响，也会受到时间顺序所留下的痕迹9。磁流体在不同环境下或是展示的主题、或是科技感的点缀等，给人以不同的感受体验。3）情绪感受。物体的尺度与形态和人的生理、心理变化有密切联系10。陈芬等人提出视觉情感识别模型并强调视觉感知不仅由客观事实决定，与情感的联系也是不可分割的，影响人对世界的感受、感知11。磁流体时而
10、缓慢、时而急促的起伏变化根据用户们仁者见仁，智者见智的体验感受也会给予不一样的情绪反馈。4）情感联想。“情感联想”是指人们在接受外部元素的视觉信息时，将当前的形式、颜色或场景与过去的生活经验联系起来，形成记忆联想，实现新的情感经验与思维的连接12。在人们认识磁流体这一新材料时，多会通过其外部特征或类似性质与另一事物形成关联，产生新的联想。2 音乐感知 2.1 音乐感知的研究现状 心理学认为，感知是客观事物表面现象与外界联系的综合反映13。音乐的感知是人们对音乐要素和音乐整体感知的总和，生理学和音乐学家克里斯认为，音乐感知的内容包括音乐要素（节奏、音高、音强、音色、音乐记忆）及音乐整体感知（音乐
11、情绪、自由创造性的幻想、想象活动）。音乐感知基于心理学学科知识的相关研究颇多，其中通过听觉刺激会引发另一种感觉的形成，这种现象在心理学上被称为“联觉”14。2017 年柏俊杰设计并系统地开展了多感官、多模式交互的音乐感知等方面的心理物理实验研究。音乐感知还与诸多其他学科相关，比如张延春 2008 年探讨了如何进行音乐感知与审美15。2015 年赫然指出，在对外汉语声调教学中应发挥音乐感知的积极作用14。2021 年 Leman Marc 提出 BListener 算法帮助人造音乐家进行乐团演奏16。近些年的研究成果及现状表明，音乐感知的研究领域甚广，国内外的科研工作者、心理学专家等都对音乐感知
12、的应用投入着巨大的热忱，对于心理学学科来说丰富了联觉效应的研究。2.2 音乐感知的客观要素 从物理意义上讲，音乐是一种包括声音频率、振幅、时长与频谱特征于一体的声学属性综合体；从音乐结构形态上讲，包括音高、音强、音长、音色、和声、调式、节奏、旋律形态与音乐风格等。但上述因素中，最为重要的基础音乐元素应为音高、音强、音长与音色四种，这也是和乐音四种属性相对应的17。第 44 卷 S1 期 范正妍，等：联觉效应下音乐感知与磁流体形态设计通感要素研究 11 考虑到后续实验的客观性与可操作性，根据前文对“音乐要素”的描述，本文结合音频设备的主要参数和标准的要求，选择基本音乐要素中的音高、音强、音长作为
13、音乐感知的客观要素，实现后续与磁流体形态的要素研究工作，音乐感知要素见图 2。图 2 音乐感知要素 2.3 音乐感知的整体感知 通过已有资料的文献调研，音乐给予人的整体感知主要体现在音乐情绪、音乐联想、音乐形象等方面。1）音乐情绪。音乐情绪（Musical Emotion）又称音乐表达，是通过音乐刺激形成的情感反应，包括主观体验、行为倾向、情绪调节等构成部分18。且音乐情绪的加工主要涵盖了音乐情绪体验（感觉）、音乐情绪识别（知觉）两大部分19。2）音乐联想。音乐具有空旷性、模糊性等特点，即使是相同的音响。也能够让不同个体产生不同联想20。在音乐研究中，张前将“联想与想象”的表现分成三类，分别是
14、通过描述性音乐产生意象联想、通过情节性音乐产生情节联想、通过声音感知和情感体验产生自由想象。3）音乐形象。在音乐表现中“形象”是指特定作品所表达的情感在观者心中所唤起的意象或意境。人们在审美欣赏中为了唤起人们对各种声音的外观和外观的感知，使人们将这些“具象”与感官对象联系，以感受到音乐形象充满强烈的情感21。3 基于联觉效应的通感要素分析 3.1 视听联觉相关理论及研究现状 联觉效应也称“通感”，指不同感觉器官之间的运动。钱钟书先生曾提到视、听、触、嗅、味通常能相互打开22。其中，最常见的联觉方式是视听联觉。前文总结出的视觉与听觉的客观要素，即用户通过视听联觉体验到的磁流体形态与音乐感知的通感
15、要素。据学术界的信息显示，周海宏以联觉关系研究为突破口，证明与音乐听觉相关的六大联觉对应规律23。2005 年，兰迪 琼斯（Randy Jones）和本 内维尔（Ben Nevile）提出了宽泛的声音到视觉的转换方式，这种转换被定义为“映射”用于在不同领域输入到输出的参数转换。2018 年姜超迁通过“联觉”概念阐述作品表现与观赏者感受之间的关系24。2022 年郑航将音流学运用至艺术作品创作中，促进视听联觉机制在装置艺术中发展。通过文献收集分析得出，视听联觉有助于人们获得视听双通道相互匹配的一致性感官体验，并且提升信息获取的丰富度与和谐性。通过视听联觉将磁流体形态与音乐感知的客观要素相匹配，可
16、以提升信息获取度，丰富整体感知。3.2 音乐感知与磁流体形态设计通感要素分析 现有的磁流体形态与音乐的映射关系多是顺序响应或随机响应，没有形成准确的磁流体形态与音乐感知的对应关系。且磁流体三维形态相对二维形态从视觉上更层次分明，具有更强的视觉冲力，可以辅助用户深入感受音乐的同时，增强其欣赏价值。基于以上原因，本课题通过联觉效应分析音乐感知与磁流体形态设计通感要素。从形态设计的角度出发，形态与声音的关系在艺术设计领域非常重要。1987 年，康定斯基在抽象绘画表现的基础上提出了“象声情”理论25。随后相关的实验类短片不断涌现。周海宏教授以联觉为突破口，从音乐感知的角度，用心理学方法证明了与音乐听觉相关的六大联觉对应规律23。他指出与音高相关的联觉总是带给人兴奋或低沉的情感体验；与音高强度相关的联觉范围与感觉强度相关；音长决定于发音体振动时间的久暂，且节奏的本质特征是声音之间的时间间隔，速度和节奏是不同长度的音符组合的现象。且日常生活中音乐理解需要一定的基础知识，人与人之间又存在理解差异，通过形态的呈现可以减少这种障碍。磁流体形态所传递的信息是通过视觉系统直接获取的，图形有“世界语”之称，可