基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的鏤空陶瓷藝術(shù)研究

宮雪琳 朱寒慶 王一凡 李光亮（通訊作者）

一、參數(shù)化設(shè)計(jì)與鏤空陶瓷

1.參數(shù)化設(shè)計(jì)概述

參數(shù)化設(shè)計(jì)也是一個(gè)很新穎的設(shè)計(jì)方法，目前常在建筑設(shè)計(jì)與電子產(chǎn)品外觀造型中使用。是人們對(duì)現(xiàn)代主義的極簡(jiǎn)形式審美疲勞后更加多元化、個(gè)性化的表達(dá)。“參數(shù)化工程設(shè)計(jì)是把直接影響建筑的多種復(fù)雜性要素當(dāng)作工程設(shè)計(jì)中的前提條件并充分考慮，最后以其他物質(zhì)狀態(tài)的方法來解答工程設(shè)計(jì)中的難題的一系列方法”[1]，而這一觀念是由中國清華大學(xué)建筑學(xué)院的徐衛(wèi)國博士所提出的。在陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)的領(lǐng)域里，參數(shù)化設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)表達(dá)與大量的計(jì)算機(jī)應(yīng)用結(jié)合的代名詞，這一概念正在逐漸成為了大家的共識(shí)。

通過計(jì)算機(jī)參數(shù)化技術(shù)的幫助，對(duì)陶瓷鏤空藝術(shù)造型內(nèi)容的定義、創(chuàng)造、分析、優(yōu)化、仿生以及對(duì)圖形處理過程的控制，利用計(jì)算機(jī)輔助參數(shù)化設(shè)計(jì)完成整個(gè)陶瓷藝術(shù)造型的設(shè)計(jì)流程，最后輸出了滿意的鏤空陶藝作品。在陶瓷造型藝術(shù)領(lǐng)域中，參數(shù)化設(shè)計(jì)不但是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)完成的一個(gè)技術(shù)手段，更是參數(shù)所代表的工程設(shè)計(jì)思想方法在陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用。

2.傳統(tǒng)鏤空陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)與制作概述

在眾多制陶手法中，鏤空法[2]是一種非常難以掌握的技巧。傳統(tǒng)的制作工藝操作需要先以模具法等制作基礎(chǔ)模型，在陶土模型半干的時(shí)候進(jìn)行刻制，形成鏤空的效果，而后進(jìn)行燒制的工作。這樣的制作流程復(fù)雜且陶瓷燒制成品率低，進(jìn)而造成鏤空陶瓷的成本極高，且難以大規(guī)模地復(fù)制生產(chǎn)。在鏤空的紋樣制作中由于陶瓷燒制時(shí)會(huì)收縮、斷裂以及變形，所以紋樣線框必須要留有足夠的距離，合理的分布支撐與連接點(diǎn)。而這種鏤空的工藝也叫做鏤雕[3]，或稱“鏤空雕”，也就是先設(shè)計(jì)出鏤空部分的藝術(shù)造型，然后在原胚上把所需要鏤空的藝術(shù)形狀去除。再處理其他鏤空的形狀，使鏤空的花紋貫通連接，多層面地銜接，最終使陶瓷造型更富有立體感、層面感。鏤雕技術(shù)難度很大，從泥料選擇、工藝布置、刀具設(shè)置、雕琢程度到成品制作過程等，都和普通的技藝完全不同。而鏤雕技術(shù)實(shí)際上是一種以退為進(jìn)、以減為加的藝術(shù)表達(dá)方法。將一塊完整的原料從雕刻師的手中經(jīng)過去皮取肉，首先去除不必要的成分，然后再經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸ご蚰ィ瑏硗怀鲧U空陶瓷藝術(shù)的獨(dú)特文化內(nèi)涵。

3.參數(shù)化的設(shè)計(jì)應(yīng)用特點(diǎn)

參數(shù)化設(shè)計(jì)中每一個(gè)微小的函數(shù)變動(dòng)都會(huì)引起整個(gè)圖案的變化，可以說參數(shù)化設(shè)計(jì)使得人們的設(shè)計(jì)風(fēng)格更具個(gè)性、多樣、多變。函數(shù)的不同的計(jì)算與排列方式產(chǎn)生不同的造型，而且這些造型的數(shù)據(jù)卻又是明確的、可重現(xiàn)的。這些數(shù)據(jù)使得陶瓷造型藝術(shù)從經(jīng)驗(yàn)與偶然性變化為數(shù)據(jù)可控，顛覆了傳統(tǒng)藝術(shù)中對(duì)個(gè)性化的理解，而轉(zhuǎn)為以可控之上的無數(shù)可能來體現(xiàn)其參數(shù)化形式的陶瓷藝術(shù)個(gè)性。參數(shù)化設(shè)計(jì)給鏤空陶瓷藝術(shù)帶來的鮮明個(gè)性，讓這種設(shè)計(jì)手法具有強(qiáng)烈的識(shí)別性，在陶瓷造型中這樣鮮明的識(shí)別性會(huì)與其他造型搶先成為主題表現(xiàn)形式。參數(shù)化設(shè)計(jì)的個(gè)性是體現(xiàn)在鏤空?qǐng)D形的秩序感、科技利用的先進(jìn)感和造型數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范感之中，這些個(gè)性也為鏤空陶瓷藝術(shù)表達(dá)打開了新篇章。

二、grasshopper制作鏤空陶藝效果

本篇所討論的Grasshopper[4]，是一個(gè)基于Rhino的程序邏輯插件，在Rhino運(yùn)算環(huán)境條件下能夠進(jìn)行編程計(jì)算得到模型，是目前被最普遍使用的能進(jìn)行Rhino模型參數(shù)化的插件程序。Grasshopper的特點(diǎn)是將編程語言轉(zhuǎn)化為可視化的電池模塊進(jìn)行連接，不同模塊代表著不同的計(jì)算方式，而將模塊進(jìn)行組合鏈接便可以形成邏輯計(jì)算命令，最終生成設(shè)計(jì)師和藝術(shù)家想要的陶瓷3D模型。

Grasshopper軟件參數(shù)化設(shè)計(jì)最大的特點(diǎn)便是將參數(shù)直觀性表達(dá)出來，模塊數(shù)據(jù)以樹形鏈接的形式體現(xiàn)。樹形鏈接的方式是將多個(gè)數(shù)據(jù)列表根據(jù)線性的數(shù)據(jù)組合進(jìn)行排列，并依次運(yùn)算，類似于列表的嵌套[5]。而這樣的運(yùn)算模式可以讓設(shè)計(jì)師更便捷地控制每一個(gè)運(yùn)算過程，并且隨時(shí)調(diào)整出多個(gè)設(shè)計(jì)方案效果進(jìn)行對(duì)比，提高了設(shè)計(jì)表達(dá)的效率。

以下為不同樹形鏈接制作的陶瓷鏤空效果的分類與各自效果的特點(diǎn)。

1.鏤空藝術(shù)造型的“重復(fù)”

陶瓷鏤空造型的“重復(fù)”這一表現(xiàn)手法[6]，是將多個(gè)形態(tài)相近的元素進(jìn)行有計(jì)劃、有規(guī)律的組合，這些元素之間大多在性質(zhì)、內(nèi)容、材料或者造型上有相似之處。從單個(gè)元素到整體的表達(dá)，各個(gè)元素相互呼應(yīng)，形成一種強(qiáng)力的視覺沖擊。以往的重復(fù)多是多個(gè)陶瓷組成的藝術(shù)效果，形成陶瓷作品的空間感和體量感。而參數(shù)化設(shè)計(jì)使得這種視覺沖擊力可以放在單一的陶瓷藝術(shù)品上，不同于多組對(duì)照的空間效果，參數(shù)化設(shè)計(jì)的陶瓷造型能產(chǎn)生獨(dú)特的秩序感和規(guī)則感，形成新的藝術(shù)特征。

無論多復(fù)雜的重復(fù)表現(xiàn)效果，追溯到根本都是基于某一個(gè)元素在陶瓷上進(jìn)行不同的排列組合方式。這一個(gè)關(guān)鍵的元素可以是幾何形、圖案、紋樣、肌理等等。而組合的規(guī)律則是通過grasshopper中設(shè)計(jì)的樹形函數(shù)所創(chuàng)建出來的。也就是將不斷變化的關(guān)鍵陶瓷藝術(shù)造型元素作為變量，通過樹形函數(shù)的不同組合方式創(chuàng)造出參數(shù)化設(shè)計(jì)方案。而在參數(shù)化設(shè)計(jì)表達(dá)中，實(shí)際的造型效果通常由“陣列”“漸變”“肌理”等進(jìn)行分類(例如圖1、圖2、圖3)。

圖1 陶瓷參數(shù)化陣列效果

圖2 陶瓷參數(shù)化漸變效果

圖3 陶瓷參數(shù)化肌理效果

（1）鏤空造型陣列

陣列是參數(shù)化設(shè)計(jì)在鏤空陶瓷造型設(shè)計(jì)中最多應(yīng)用的效果，也是最能夠突出參數(shù)化設(shè)計(jì)特色的效果。每一種元素的形狀與間隔都完全一致所構(gòu)成的數(shù)字美感，主要體現(xiàn)于比率與尺度、對(duì)稱性與均衡、旋律與押韻、統(tǒng)一與變異等形式美學(xué)法則之間。在grasshopper當(dāng)中，大多數(shù)我們看到的效果都是以陣列為表達(dá)形式或者以陣列為變化基礎(chǔ)的表達(dá)。

陣列的方式多種多樣，根據(jù)Rhino中的線條進(jìn)行陣列的方式有：以線的均分進(jìn)行陣列、螺旋線陣列、黃金比例陣列等；根據(jù)Rhino平面進(jìn)行陣列則可以將某一元素以細(xì)胞填充的方式或根據(jù)平面幾何化均分后依據(jù)平面繪制同一元素的方式進(jìn)行。

（2）鏤空造型漸變

鏤空造型漸變的形式是以“重復(fù)”作為基本的變換基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，與它的相鄰的鏤空造型之間往往有種類似的變化或者聯(lián)系，所以通常漸變的形式都是對(duì)基本鏤空元素的變化進(jìn)行有規(guī)律的表達(dá)。陶瓷鏤空的漸變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常給人在視覺上形成強(qiáng)烈的律動(dòng)感，而鏤空元素的漸變變化形式的不同也往往表現(xiàn)出不同的速率感，如果漸變的鏤空造型之間變化太快，則極易造成鏤空漸變效果規(guī)律性變?nèi)酰瑫?huì)給人一種造型不連續(xù)的感受，鏤空造型之間變化太過于緩慢，則會(huì)給人一個(gè)造型重復(fù)而非變化的感受。所以鏤空造型變化的太快或者太慢就會(huì)使造型漸變效果的整體大打折扣，所以在設(shè)計(jì)漸變的鏤空造型過程中對(duì)細(xì)節(jié)數(shù)值的控制也十分關(guān)鍵。鏤空元素造型的漸變方法有很多種，比如改變鏤空造型上的形態(tài)、大小、顏色、肌理等等，而這些都能在grasshopper中直觀地展現(xiàn)出來。

漸變效果多是以grasshopper中的不同“干擾”方式來制作成的。干擾體系是一種參數(shù)化生成思維，它通過使用有遞變規(guī)律的參數(shù)來形成單元變化形式。[7]而漸變的效果通常是以吸引點(diǎn)(attractor)到基準(zhǔn)線之間的不同距離為數(shù)據(jù)列表，針對(duì)所有圖形施加有層次遞進(jìn)的影響，達(dá)到漸變的效果。

（3）陶瓷造型表皮的肌理

陶瓷肌理的效果在參數(shù)化設(shè)計(jì)當(dāng)中不只是代表材質(zhì)或造型形成的紋理，而是將單一元素的起伏重復(fù)填充于陶瓷表面的表達(dá)方式。這種表達(dá)方式使得參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要元素不再獨(dú)立存在，而是可以互相結(jié)合構(gòu)成更加復(fù)雜的表面造型。這樣不但只是讓陶瓷這一材質(zhì)在造型上模擬出其他材質(zhì)，也可以通過肌理制作出更多層次的變化。所以在肌理的表達(dá)中正形與負(fù)形同等重要，單一元素的秩序感加上元素間的可組合性，使得陶瓷藝術(shù)產(chǎn)生更加豐富的層次。

對(duì)于肌理的表達(dá)方式來說，鏤空的基本元素不只是形狀，更可以是通過對(duì)某一事物的抽象分析和概括歸納出具象事物的本質(zhì)圖形。也就是根據(jù)設(shè)計(jì)師的審美與判斷通過參數(shù)化設(shè)計(jì)將具象的形體高度概括為幾何形，將幾何形構(gòu)成具有節(jié)奏感的抽象形體。隨著時(shí)代的發(fā)展，藝術(shù)逐漸由具象藝術(shù)轉(zhuǎn)向了抽象藝術(shù)，抽象美學(xué)更具有現(xiàn)代主義精神，融合在陶瓷造型藝術(shù)中也更加有視覺沖擊力。

肌理的效果與陣列相似，但是編程的原理不同。肌理的制作通常是依據(jù)與陶瓷坯體的曲面生成。首先是在grasshopper中對(duì)陶瓷造型曲面進(jìn)行均分處理，均分的形狀可以是任何規(guī)則的幾何形狀，也可以根據(jù)電池處理成特定形狀的均分。根據(jù)均分的形狀來設(shè)計(jì)出元素，并將鏤空的元素填充在陶瓷坯體上。

參數(shù)化設(shè)計(jì)的變化迅速且多樣，相對(duì)于之前的陶瓷造型設(shè)計(jì)流程這樣的設(shè)計(jì)方案一直處于“動(dòng)態(tài)”之中。如圖4中是根據(jù)以上總結(jié)的設(shè)計(jì)方法所制作的鏤空陶瓷制品，與圖4相對(duì)應(yīng)的圖5則是grasshopper樹形電池鏈接設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)流程不但避免了由于手工造型帶來的誤差，更可以通過在grasshopper拖動(dòng)數(shù)字滑塊使得整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行快速的變化。讓設(shè)計(jì)師直觀地感受設(shè)計(jì)的不同可能，也方便設(shè)計(jì)師與客戶之間的溝通。

圖4 重復(fù)造型的運(yùn)用

圖5 重復(fù)造型的grasshopper設(shè)計(jì)

2.陶瓷造型的算法生型

算法生型[8]也可被理解為在受到活動(dòng)行為條件及其外界各種因素影響之下，造型自我組織的過程。而這種造型生成主要受到grasshopper中的不同算法的干涉，從而形成反饋。不同于“重復(fù)”是由人主動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)建和約束行為，算法生型則是陶瓷根據(jù)算法進(jìn)行自主找形。這一過程突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，使生物形態(tài)體系的自組裝能力在物理的找形過程中得以體現(xiàn)，也使得陶瓷藝術(shù)造型突破傳統(tǒng)認(rèn)知。

參數(shù)化設(shè)計(jì)的算法生型是指運(yùn)用算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)陶瓷藝術(shù)造型模擬生物形態(tài)或陶瓷自主生型的目的。在設(shè)計(jì)原理方面，算法設(shè)計(jì)是指以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理為主要基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)程序技術(shù)處理特殊的設(shè)計(jì)問題，或依據(jù)數(shù)據(jù)制作可視化圖像[9]。通常算法設(shè)計(jì)和參數(shù)化設(shè)計(jì)一起使用，例如隨機(jī)生成算法、拓?fù)鋬?yōu)化算法、遺傳算法、泰森多邊形算法等，這些算法是已經(jīng)完成的算法設(shè)計(jì)。將這些算法設(shè)計(jì)運(yùn)用到參數(shù)化設(shè)計(jì)中生成如圖6的陶藝作品和建筑造型。而圖7是算法設(shè)計(jì)用于參數(shù)化鏤空陶藝的案例。

圖6 運(yùn)用了算法設(shè)計(jì)的generico陶瓷藝術(shù)案例

圖7 參數(shù)化設(shè)計(jì)鏤空陶瓷的案例

通過不同的算法設(shè)計(jì)可以模擬出多樣的遵循一定的自然規(guī)律的自然現(xiàn)象與自然形態(tài)。參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠讓設(shè)計(jì)師輕松地模擬出自然的構(gòu)造和形態(tài)，以及模擬自然事件的發(fā)生。例如以模仿樹枝的分形為例，分形的特點(diǎn)是自相似性，在樹枝生長(zhǎng)的分形邏輯體系中，局部和整個(gè)形態(tài)相同，元素相同，組合方法相同[10]。而將這個(gè)邏輯進(jìn)行編程，通過這個(gè)編程實(shí)現(xiàn)陶瓷造型的自我生型。不只是自然現(xiàn)象，參數(shù)化設(shè)計(jì)也可以進(jìn)行其他仿生模擬算法，例如生物紋路算法，模擬生物或者細(xì)胞的生長(zhǎng)規(guī)律，將參數(shù)加入規(guī)律中生成不同的紋樣。圖8便是應(yīng)用了模仿生物和自然的參數(shù)化造型。

圖8 分形與仿生參數(shù)化設(shè)計(jì)案例

參數(shù)化設(shè)計(jì)與算法設(shè)計(jì)結(jié)合，以數(shù)量、規(guī)律為基本的生型邏輯，擴(kuò)展了陶瓷形體的可能性，也豐富了陶瓷的藝術(shù)表達(dá)方式。區(qū)別于傳統(tǒng)通過草圖描繪的造型設(shè)計(jì)方法，參數(shù)化設(shè)計(jì)帶來的陶瓷新風(fēng)格給人們提供更為獨(dú)特的感官感受。極度標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化生產(chǎn)帶來的規(guī)則感與完全相反的自然生長(zhǎng)帶來的隨機(jī)感，極大地豐富了鏤空陶瓷藝術(shù)造型的多樣性和趣味性。例如圖9為結(jié)合了泰森多邊形算法的設(shè)計(jì)案例,圖10為與其對(duì)應(yīng)的grasshopper樹形電池算法。

圖9 、圖10 結(jié)合泰森多邊形的參數(shù)化鏤空陶瓷與對(duì)應(yīng)grasshopper算法

三、加入?yún)?shù)化設(shè)計(jì)對(duì)鏤空陶瓷藝術(shù)的影響

1.參數(shù)化對(duì)于陶瓷鏤空藝術(shù)造型是一種全新的設(shè)計(jì)方式

參數(shù)化設(shè)計(jì)是一個(gè)獨(dú)立的且完整的設(shè)計(jì)思維方式，這個(gè)理論由奧克斯曼教授(Rivka Oxman)指出[11]。傳統(tǒng)的陶瓷制作是人為設(shè)計(jì)和手工制作，需要設(shè)計(jì)師的精湛制作技藝，而參數(shù)化設(shè)計(jì)是造型自主生型與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的結(jié)合。由于和以往的設(shè)計(jì)方式以及設(shè)計(jì)成果形成了鮮明的區(qū)別，參數(shù)化設(shè)計(jì)在鏤空陶瓷領(lǐng)域也逐漸形成了一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)語言。參數(shù)化設(shè)計(jì)通常有其自己的設(shè)計(jì)思路流程，即前文提到的函數(shù)化設(shè)計(jì)元素和規(guī)則化排列，不同的排列展現(xiàn)出不同的設(shè)計(jì)風(fēng)格。以造型的大小、寬窄、疏密、方向、組合方式構(gòu)成動(dòng)態(tài)的韻律，并以此作為造型藝術(shù)表達(dá)形式。

2.鏤空陶瓷造型中參數(shù)化風(fēng)格的強(qiáng)烈識(shí)別性

參數(shù)化設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)輔助語境下出現(xiàn)的帶有明顯標(biāo)識(shí)性和具有新造型藝術(shù)風(fēng)格的設(shè)計(jì)方法。這種藝術(shù)風(fēng)格是以往由于受到生產(chǎn)技術(shù)限制而無法體現(xiàn)的，3D打印技術(shù)的發(fā)展在滿足了生產(chǎn)條件的情況下，參數(shù)化設(shè)計(jì)的新風(fēng)尚必定會(huì)吸引人們的目光，也會(huì)拓展包括鏤空陶瓷在內(nèi)的陶瓷造型藝術(shù)的設(shè)計(jì)發(fā)展空間。通過鏤空造型的秩序感、流動(dòng)感、通透性和起伏感四個(gè)方位的感知程度使人們感受陶瓷藝術(shù)家所表達(dá)的感受。

3.參數(shù)化帶來的設(shè)計(jì)主體變革

對(duì)于個(gè)人而言，參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印的配合大大減少了鏤空陶瓷對(duì)手工制作的技術(shù)要求，使得傳統(tǒng)陶瓷藝術(shù)品不再局限于“主體制作—他人認(rèn)同”的原有審美方式。而讓更多人參與到鏤空陶瓷制作之中，形成“自我認(rèn)同—自我制作”的新型審美方式，即可根據(jù)參數(shù)化的極大個(gè)性化表達(dá)與個(gè)人審美相結(jié)合，將陶瓷的使用者加入到陶瓷設(shè)計(jì)的流程中來，以定制化產(chǎn)品彰顯使用者獨(dú)特的個(gè)性化，滿足個(gè)人的審美偏好。

總體而言，grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)給鏤空陶瓷藝術(shù)帶來新的活力。在視覺上形成獨(dú)立的參數(shù)化風(fēng)格；在設(shè)計(jì)中拓展方案可能性；在生產(chǎn)中減少手工技藝的要求；在市場(chǎng)上拓展陶瓷藝術(shù)的品類，在用戶協(xié)同設(shè)計(jì)中發(fā)展嘗試。