參數化視角下土家織錦紋樣創新設計研究

賀思博，池寧駿

（西安科技大學 藝術學院，陜西 西安710054）

在當前社會背景下，傳統文化與藝術設計的有機融合既符合歷史發展的潮流，同樣也是未來設計藝術發展的重要方向之一[1]。土家織錦作為傳統手工藝在土家族民間工藝中較為突出并有著不可取代的位置，與其他民間工藝美術對比，它作為一種文化與藝術的載體，擁有著精湛的設計工藝和工藝匠人的審美精髓與精神意向，對現代設計具有重要的參考價值[2]。目前國內外相關領域的研究者對于數字化紋樣的研究多是基于數學函數模型、分形幾何、結合形狀文法理論，計算機編程等方法進行傳統紋樣的模擬和一定程度上的創新，同時存在著一些問題：將參數化設計方法在紋樣設計中的研究較少且沒有形成系統的設計方法及流程，紋樣研究的主要方向是對特征元素的提取和重組，更加注重紋樣的重現，對幾何特征元素的構成規則及結構衍生研究較少。在基于計算機算法進行圖形設計時，注重于幾何紋樣的演變規則與算法構建，只有對于某種特定紋樣的結構才適用，限制了部分紋樣的衍生設計與應用。因此，本文提出了一種基于參數化的傳統幾何紋樣參數化構建與衍生設計方法流程，選取土家族織錦紋樣作為研究對象，對其紋樣結構進行參數化的構建與衍生，能夠讓傳統土家族裝飾紋樣得以蛻變重生。

1 理論基礎

1.1 幾何紋樣參數化設計

1.1.1 傳統幾何紋樣設計的參數對應

傳統幾何紋樣的特征分析。幾何紋樣作為常見的紋樣形式之一，即由點、線、面及圓形、多邊形等基本幾何形狀按照一定的方向、角度、距離有規律地排列、交錯、重疊、連續進而構成具有審美價值的圖形[3]。從幾何紋樣的構成形式出發，無論是單獨紋樣、連續紋樣還是適合紋樣，其基本構成元素都可以簡化為多邊形、圓形、曲線等基本幾何形態。這些基本幾何元素經過平移、鏡像、陣列、旋轉等構成方式組成具有審美價值的圖形[4]。相較于自上而下的傳統設計流程，以參數化技術為核心的設計路線改變了傳統線性的設計過程。根據設計需求的不同選取相應的參數與約束方法，可以令最終的設計結果更加符合預期目標。進行傳統幾何紋樣創新設計時，首先對紋樣構成進行分析，同一紋樣可以被拆分成多種構成形式，因此需要明確最為適合進行參數化構建的構成形式。

對應邏輯關系的構建。整體紋樣設計大致分為兩個階段，第一階段：紋樣單元的構建階段。首先需要設定控制點和選用基本曲線，從而確定幾何紋樣的基礎形態；其次通過調整控制點，加入既定的干擾方式（如旋轉、鏡像、陣列等）對已有曲線進行優化，最后得到目標紋樣的單元形態。第二階段：以第一階段得到的紋樣單元作為基礎參數，根據設計目標確定其排列方式與預設尺寸，在該過程中必須確定其數量、縮放比例、陣列等基本要素，最后生成最終的整體紋樣。

1.1.2 紋樣圖案的構形描述

構形最早源自建筑學中有關于空間句法的概念，主要用于表達建筑設計中各個設計元素之間的關系。在建筑學中經常通過關系圖解來直觀描述構形，且在此基礎上逐步發展出定量表達的方式。在藝術設計領域，可以使用構形理論去對應地描述紋樣圖案的構成。紋樣圖案中各個元素的分布規律可以用自然語言去描述，而這種規律的表達形式就是構形。在構建傳統紋樣的參數化設計邏輯時，也可使用構形去描述紋樣的基本構成形式。其中，紋樣圖案組成的基本單元圖形為圖元，也是圖形進行變換作用的最小個體。因此，紋樣的具體構形描述為：

（1）點M 為平面內任意一點；

（2）L=[M1，M2，…，Mn]，輪廓線L 為有限個點M1、M2…Mn 連接成的折線或曲線；

（3）Q=[L1，L2，…，Ln]，圖元Q 為有限個輪廓線L1、L2…Ln 組成的圖案基本單元體；

（4）U=（Q，i），U 為圖元Q 經過變換組成的圖案；i 為其應用的構形規則；

（5）U‘=（U，k），U‘為圖案U 經過變換得到的圖案；k 為其應用的構形規則。

由圖案的構型規則可以得到圖案的層次表達模型[5]。依據構形規則圖元在經過變換之后可以生成新的圖案，即圖元為新圖案的子圖案。而新圖案根據構型規則實現進一步變換，以此類推。由此，子圖案的定義顯然是遞歸的，整體圖案作為遞歸的起點，圖元作為遞歸的終點。圖案可由其所包含的所有圖元不斷地反遞歸得到，因此圖案可以被定義為一種樹狀結構，圖案U 是圖案U‘的子圖案，同樣圖案U‘也可以被當作子圖案再次進行不斷變換，最后生成傳統紋樣圖案。

1.2 傳統幾何紋樣參數化應用設計流程

傳統幾何紋樣的參數化衍生設計可以分為以下步驟：首先需要明確目標紋樣的設計需求，根據相應骨架的紋樣構建與之對應的算法邏輯；其次，按照構建好的對應關系確定主要設計參數與約束方式，得到紋樣單元；接著基于單體紋樣結合初期建立的算法邏輯，確定合適的約束方式與排列方式，生成整體紋樣。對于整個過程中的各個步驟，設計師可以隨時調節各個參數，這樣實時生成的設計方案可以給予設計師及時的視覺反饋，根據得到的反饋信息及時完善方案，進而持續地優化生成方案，如圖1。

圖1 傳統幾何紋樣參數化設計流程Fig.1 Traditional geometric pattern parametric design process

2 基于構形的土家織錦紋樣圖案生成方法

土家織錦紋樣組織構成的主要特征是條理性與反復循環，由一個單位紋樣按照上、下、左、右四個方向重復連續循環所生成的紋樣，可以使一個較小的單位紋樣逐漸演變為連續性較強的整體圖案。首先通過分析紋樣圖案組成結構，基于共同特征創建構形結構；其次對構形進行衍生，將主體紋樣嵌入，得到具有紋樣原有風格的創新設計圖案。

2.1 紋樣構形設計

土家織錦紋樣取材范圍較為廣泛，涵蓋了飛禽走獸、花草樹木、天象地理、民俗文化以及幾何文字等，題材類型較為豐富[6]。根據查閱相關文獻著作、影像集獲取土家織錦紋樣，對收集到土家傳統織錦圖案的構形進行分析，可提取得到三種基本構形，即菱形結構、田字形結構、六邊形結構等幾種類型，如表1 所示，通過運用幾何變換方式，生成具有中心對稱性與軸對稱性的菱形、正方形、矩形、六邊形等基礎構形。

以六邊形構成形式為例分析，進一步闡明構形設計邏輯。如圖2 所示，六邊形結構形式是通過三角形按照構形規則進行旋轉、對稱等仿射映射變換生成的。設點M=(i,j)為平面區域a 上的任意點，通過幾何變換規則得到六邊形構形。

（1）平面區域a 上點沿x 軸對稱得到平面區域b

（2）平面區域a 上點沿原點對稱得到平面區域c

（3）平面區域b 上點沿原點對稱得到平面區域d

表1 紋樣圖案構形特征分析及基本構形Tab.1 Characteristic analysis of pattern configuration and basic configuration

（4）平面區域a 上逆時針旋轉得到平面區域e

（5）平面區域b 上逆時針旋轉得到平面區域f

圖2 六邊形構形Fig.2 Hexagonal configuration

通過上述同類推理，經過不斷地旋轉變換即可得出其他平面區域的點。其他構形可以利用同樣的方法得出，見圖3。

圖3 田字形與菱形的構形設計Fig.3 The configuration design of field shape and rhombus

2.2 構形延伸設計

首先對土家織錦紋樣圖案的特點進行分析，結合圖形變換規則設計出基本幾何構形，其次進行構形延伸設計，就是利用軸對稱、旋轉與堆砌等方式對上述基本幾何構形進行變換，這是對于嵌入完整主體紋樣圖案必不可少的條件，同時保證了嵌入紋樣后生成圖案的合理結構布局。

在進行具體設計過程中主要采用三類變換方式，分別為：（1）利用原點、x 與y 軸、對角線進行對稱變換；（2）通過特定角度（如、等）進行逆時針或者順時針的旋轉變換；（3）形體構造的仿射映射。綜上所述幾何圖案結構可以被無間隙地實現重復性的排列延伸，最后延伸拓展為具有連續性的高度對稱圖案結構。

2.3 主體紋樣的選取

土家族織錦紋樣種類繁多，通過對織錦紋樣的樣式、題材、顏色的合理選取塑造了土家族特有的文化特色。織錦紋樣以嚴謹的幾何對稱分割進行形體構造，將豐富多變的紋樣填充其中，幾何化的骨骼分割與重復性的圖案填充體現出整體紋樣的秩序感，不同骨骼的分割變化與變化多端的紋樣填充方式表現出極強的藝術效果。因此，在土家織錦紋樣中應用較多的有植物紋、幾何紋、器物紋等，其中代表性的主體紋樣有臺臺花、四十八勾、椅子花等。

2.4 基于連續平鋪的土家織錦紋樣圖案生成

許多方法都可以完成紋樣的嵌入，但是土家織物圖案需要在一定體量的范圍內連續平鋪才能體現其獨特的民族風格。土家族織錦紋樣圖案多運用散點式、連綴式、重疊式的四方連續形式，單個紋樣圖案向四個方向延伸，前后構形能夠做到首尾相接，這樣才能將藝術風格效果不斷延續下去。不管區域范圍的大小，利用連續平鋪的方法都可以保證圖案平鋪的嚴整性。

以菱形圖案為例，闡明可連續平鋪的原因。圖案的最左端與最右端的像素部分可以做到較好的銜接，這種銜接關系主要表現在色彩與坐標位置上，據此可設定紋樣圖案的連續平鋪規則。

設定一條線段就是一個圖案，可以成立下列規則：（1）線段的左右端點分別與圖案的左右邊界重合，且位于同一水平線，可判定這條線段的連續平鋪效果是最佳的，首尾端相接，即能夠實現無縫平鋪。（2）線段的左右端點僅有一個或者都沒有到達圖案的左右邊界，可判定連續平鋪效果降低，首尾端不能相接，但不會出現斷接感。（3）線段的左右端點分別與圖案的左右邊界重合，但不位于同一水平線，可判定平鋪效果較差，首尾端不能相接，且出現明顯的斷接感。利用這種圖案的首尾承接關系，可以生成連續平鋪的四方連續圖案。圖4 中（a）、（b）、（c）分別對應的是菱形結構、六邊形結構、田字形結構的延伸構型及其對應的土家織錦紋樣平鋪圖案。

3 土家織錦紋樣的美學特征

圖4 構形連續平鋪的土家織錦紋樣圖案Fig.4 Tujia brocade pattern with continuous tiling structure

土家織錦紋樣的美學特征主要表現為三個方面：（1）對稱與均衡；土家織錦單元紋樣呈左右或上下對稱，將適用于形體輪廓的輔助紋樣點綴其中，主次分明，既保持了整體的視覺平衡，同時達到局部的變化。（2）變化與統一；主體紋樣與邊飾紋樣的合理搭配，令錦面既豐富飽滿而又靈動多變，紋樣整體構圖完整統一，且富有活力，避免了在對稱與重復中顯得過于單調乏味；（3）節奏與韻律；由點、線、面組合構成的土家織錦紋樣極富韻律感，多種骨骼構成不僅生動靈活，而且其構成形象具備一定的秩序性。紋樣間配合條理分明，動中有靜，紋樣的連續組合呈現出一種井然有序的節奏感。因此，依據以上美學特征使土家織錦紋樣形成了構圖巧妙、秩序律動的裝飾紋樣。

4 結語

土家織錦作為國家非物質遺產之一，具有很高的歷史文化價值與藝術價值，伴隨新思想、新技術的不斷推陳出新，多元化、地方特色濃郁的傳統土家織錦文化逐漸與時代的發展脫軌，只有將現代設計思想與傳統文化緊密結合，才能讓土家織錦文化得以更好的傳承與保護。將參數化思想運用于土家織錦紋樣圖案的創新設計中，對紋樣圖案進行構形分析得到的基本結構，選取不同方向的紋樣圖元，根據連續平鋪規則構圖，進而實現傳統土家織物紋樣的創新設計。不僅可以更好實現土家族文化的傳承與創新，同時也為其他傳統紋樣的創新設計提供新的參考方法。