基于形狀文法的牡丹文化產品形態創新設計

李陽，王偉

(河南科技大學藝術與設計學院，洛陽 471023)

1 引言

從《詩經》算起，牡丹文化距今已有3000余年的悠久歷史，為以牡丹文化為題的創意產品設計提供了豐富文化積淀。一年一度牡丹文化節呈現出花如海、人如潮的盛況，更為牡丹文創產品提供了廣闊市場[1]。盡管牡丹文化產品已經產生了可觀的經濟效益和社會效益，但產品形態過于具象，文化內涵薄弱，種類單一，差異化不足。為了傳承和創新牡丹文化，本文基于牡丹文化內涵、依托牡丹的形態基因，對其展開科學合理地整合、提取、再創造，為文創產品的設計開發提供一種有效參考[2]。

現有的文化創意產品設計研究對花卉文化則鮮少提及。葉聰提取“南京非遺”文化因子后通過置換與重構等方法將其創新應用于家具設計[3]。王偉偉等人采用層次分析法提取漢代服飾并應用于產品設計[4]。有關用形狀文法推理演變產品形態的研究尚處于起步階段，朱上上、羅仕鑒運用形狀文法實現文物元素的再造[5]。李陽等人依據形狀文法推演規則的內在機理，提出文法化邏輯演繹規則與物理約束準則相結合的造型文法化推演模型，并應用于新能源載貨摩托車的造型設計[6]。而對牡丹文化的研究較多集中在植物學、藥物學以及文學領域，關于如何將牡丹文化轉化為文創產品設計的研究較缺乏。本文擬通過系統、科學、合理地構建基于形狀文法的形態創新設計模型，引導牡丹文化融入現代社會語境，實現牡丹文化的傳承與創新。

2 研究模型

研究模型如圖1所示：客觀提取并抽象表征形態基因；在意象規則的約束下，建立基于形狀文法的形態生成機制；結合目標產品建立遴選規約以精簡初始方案規模。

圖1 基于形狀文法的牡丹文化產品形態創新設計模型

3 關鍵技術

牡丹文化是綜合藝術、文學、歷史、植物等多學科的花意文化，具有復雜性、多樣性、模糊性等特征，設計師難以量化其形態特征、抽象表征形態基因，并確保在文化意象約束下客觀選取初始形狀，用于創新重構。針對上述難點，提出以下關鍵技術予以解決。

3.1 提取典型形態特征

針對以往感性經驗為主導的設計思維，采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP)定性和定量分析牡丹形態構成元素。通過定性指標模糊量化方法算出各元素排序(權重)，選取權重遠高于其它元素的一或多個元素為典型形態[7]。為解決已有牡丹文化產品形態過于具象化的現狀，采用型譜分析法、形態分析法提取典型形態的樣條線，表征形態基因使其符號化、形象化，為文化形態基因與現代產品結合提供設計切入點[8]。

3.2 確定意象約束規則

為解決隱性文化的模糊性和不確定性難點，從與牡丹相關的詩詞、戲曲、小說等歷史文學作品歸納出牡丹的意象語義，采用口語分析、語義差異法選取代表性語義，確定文化意象規則以約束設計，提高創意產品與文化的結合度。

3.3 選取初始形狀

牡丹經不斷地人工嫁接繁殖已有多達500余品種，其中不乏有在形態上與其它花卉相似的品種，如牡丹有菊花型、荷花型花瓣等。因此應用文化意象為約束準則，剔除與其它花卉易混淆的樣條線，選取最能夠激發消費者認同感的樣條線用于后續形狀推演。為此運用帕累托定律選取累計頻率80%所在區間以內的樣條線為初始形狀。

3.4 形狀推演法則

形狀文法作為一種以形狀運算為主的設計方法，可以實現初始形狀以設計師的訴求為約束，以推理法則為依據，生成新形狀的同時保持初始形狀的延續性[9]?？杀硎緸椋篠G=(S,L,R,I)，其中S代表形狀的有限集合，L代表符號的有限集合，R代表推演規則的有限集合，I代表用于推演的初始形狀[10]。選用表1中的推演規則，建立基于形狀文法的牡丹文化產品形態生成機制，抽象、簡化初始形狀，同時最大程度保留原始的牡丹形態特征。

表1 形狀推演規則

4 設計驗證

邀請15名專家(8名工業設計師，7名植物學專業教師)依據九級標度法對牡丹視覺形態元素的重要性構造判斷比矩陣，運用方根法計算得出各元素權重向量W、C.I.(一致性指標)、C.R.(平均隨機一致性指標)如表2所示。

表2 層次分析結果

C.I.與C.R.值均小于0.1，證明此次排序結果具有滿意的一致性。由結果可知，花瓣形態最為重要，遠高于其余形態元素，因此提取花瓣形態作為牡丹文化產品的典型形態特征。文獻記載牡丹花瓣有九種形態類型，將各類型圖例去色，運用型譜分析法和形態分析法繪制樣條線如表3所示，實現具象形態的抽象化、符號化。

表3 牡丹花瓣形態的樣條線

邀請10名游客、10名牡丹之鄉的市民、10名工業設計師，依據五級里克特量表評價得到文化意象約束規則為雍容華貴、花團錦簇。設計調查問卷讓受訪者從九個樣條線中，選擇最能體現雍容華貴、花團錦簇意象的一條或多條樣條線。統計有效的調查問卷，依據帕累托定律選取用于形態推演的初始形狀是皇冠型、薔薇型和繡球型，結果如表4所示。

表4 帕累托原理統計結果

將初始形狀輸入應用形狀文法的形態生成機制，結合目標產品建立遴選規約以精簡初始方案規模。本次以可折疊牡丹果盤為設計對象，以文化意象為約束，以簡約感、現代感為參考準則，突出實用和可折疊收納功能。邀請設計師與消費者采用語義差異法選取適用于果盤設計的最優方案。最終遴選出的兩種形態及其具體推演過程如圖2所示。r1代表置換法則，即將繡球型與皇冠型的部分置換；r2代表微調法則，在推演過程中將形態進一步簡化；r3代表縮放法則，使其更適用于果盤尺寸編排；r4代表旋轉法則，針對目標產品調整形態方向。

經形態生成機制推演、遴選規約篩選得到的兩種形態用于方案設計，通過不斷優化完善候選設計方案，最終設計效果如圖2所示(設計者曹耿陽)。為將傳統文化與現代產品相融合，選擇現代感較強的優質鋼材，也可避免色彩的干擾，以凸顯產品的文化特征。

圖2 推演過程示意圖及可折疊的牡丹文化創意果盤設計

5 討論

通過設計驗證了基于形狀文法的牡丹文化產品形態創新設計方法的有效性與理論價值，分析設計驗證能有效實現牡丹文化與創新設計融合的原因在于： 一方面，設計實踐表明此法能夠實現產品造型的繼承性與創新性，文法化推演過程既能夠延續文化元素的典型特征，又能夠對形態進行創新演變，打破以往依賴設計師的主觀限制導致造型單一化與同質化；另一方面，文法化推演通過其客觀、理性的推演機制，可快速獲取兼具文化性與創新性的造型衍生方案，并通過對文化的典型特征精準定位和提取以提升設計的準確性與高效性。

6 結語

針對文化產品形態設計時的模糊性和感性化的問題，提出并建立了基于形狀文法的產品形態創新設計模型。定性與定量分析相結合選取典型形態特征，型譜分析與形態分析相結合表征形態基因，建立形態特征提取方法。應用意象約束規則與形狀推演規則相結合推演初始形狀，建立了有效的創新形態生成系統，構建一個能夠實現文化形態傳承和創新設計的模型。

目前，有關于將牡丹文化應用于產品設計的研究為數不多，本文創新性地以牡丹文化產品形態為研究對象，設計實踐表明該模型可用于相關文化產品形態創新設計。