曲面元素在產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用

蔡蒙生

（西南大學(xué)，重慶 400715）

1 曲面造型的特殊性

曲面是制圖學(xué)術(shù)用語(yǔ)。曲面指的是在特定的條件下，由點(diǎn)構(gòu)成的線在空間連續(xù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的軌跡。直觀上的曲面是空間中具有兩個(gè)自由度的點(diǎn)的軌跡，它代表了某一狀態(tài)下的幾何形式[1]。在當(dāng)今全球化日益發(fā)展的背景下，新興的數(shù)字技術(shù)、三維技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，我們無(wú)論在設(shè)計(jì)方法還是設(shè)計(jì)成果上都體現(xiàn)出與以往更大的差別。象征著權(quán)利和工業(yè)化大生產(chǎn)的框架、直線型設(shè)計(jì)已經(jīng)滿足不了人們的需求[2]。有別于以往的直線型設(shè)計(jì)，曲面造型設(shè)計(jì)己成為當(dāng)今設(shè)計(jì)界關(guān)注的熱點(diǎn)。設(shè)計(jì)產(chǎn)品的創(chuàng)作不再像以前那樣中規(guī)中矩,而是變得富有想象力、流動(dòng)性與爆發(fā)力。在巨大的視覺(jué)沖擊力的面前,我們發(fā)現(xiàn)這樣的形態(tài)其實(shí)并不陌生,它們更像是晶體、螺旋線等自然曲線組成的形態(tài)，使得造型的形式更加多樣、圓滑、通透與靈活。產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)離不開對(duì)現(xiàn)代幾何元素的運(yùn)用,也離不開曲面元素的襯托與支持。曲面是產(chǎn)品構(gòu)成上的重要元素,因它本身的特殊性使整體的形態(tài)更加的飽滿、充實(shí)與靈動(dòng)。它不僅是產(chǎn)品中的點(diǎn)睛之筆,也是景觀空間中的聯(lián)系紐帶,使城市休閑廣場(chǎng)更現(xiàn)代化與人性化。

曲面造型設(shè)計(jì)的最大特征就是不確定性。它是設(shè)計(jì)師的一種反傳統(tǒng)的觀念表達(dá)，更是人類想象力的巨大釋放。曲面中的“不確定性”特征在設(shè)計(jì)初始階段的體現(xiàn)就是作品再也不是一個(gè)按照傳統(tǒng)一成不變的確定的規(guī)則了，而應(yīng)是通過(guò)對(duì)各種影響設(shè)計(jì)因素的研究，提煉出概念，再發(fā)展到形象。由于環(huán)境往往是復(fù)雜的，所以產(chǎn)品的形態(tài)也應(yīng)隨機(jī)而變化，以合時(shí)宜。

圖1 倫敦水上中心方案

曲面造型設(shè)計(jì)理念在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，給產(chǎn)品造型的創(chuàng)新帶來(lái)了諸多優(yōu)勢(shì)，不僅有利于突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)還能在很大程度上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的高質(zhì)量創(chuàng)新。

2 曲面造型設(shè)計(jì)的審美性分析

設(shè)計(jì)是一種本質(zhì)是“按照美的規(guī)律造物”的藝術(shù)活動(dòng)，這就決定了審美的范疇不能脫離對(duì)設(shè)計(jì)的研究。即使“美”不是最終追求的目的和設(shè)計(jì)好與壞的度量基礎(chǔ)，但就設(shè)計(jì)成果而言，外觀的美與否卻很大程度上成為考慮產(chǎn)品優(yōu)劣程度的標(biāo)準(zhǔn)之一。

說(shuō)到“曲面”，很容易聯(lián)想到“平面”。然而平面帶給人的情感與曲面是完全對(duì)立的，平面讓人聯(lián)想到耿直、堅(jiān)毅、固執(zhí)、頑強(qiáng)、穩(wěn)重等，而曲面給人輕靈、靈活、柔和、自由的感覺(jué)。其實(shí)產(chǎn)品造型與三維立體空間都是由若干個(gè)平面與曲面構(gòu)成的。北京的天安門廣場(chǎng)、人民大會(huì)堂，南京中山陵廣場(chǎng)等等，運(yùn)用了大量的平面、直角，產(chǎn)生一種莊重肅穆的視覺(jué)感受，帶給人們壓抑與緊張的情緒，大量的直線直角，使人不由自主緊張。相比大量平面直角的構(gòu)成，曲面的波動(dòng)、變化無(wú)疑舒緩了展示空間的冰冷、生硬與壓抑，緩解了視覺(jué)上的單一沉悶。因?yàn)榍嬖O(shè)計(jì)自身的特點(diǎn)，產(chǎn)品往往呈現(xiàn)出一種不規(guī)則性與秩序性的統(tǒng)一，這樣的特點(diǎn)使得這種不規(guī)則的形式更接近自然的形體本質(zhì)，具有更豐富的層次感，從而具有了更濃厚的藝術(shù)感染力。

圖2 曲面運(yùn)動(dòng)水杯造型設(shè)計(jì)

圖3 航拍器底部

曲面本身就是組成三維空間的一部分，作為一種幾何表現(xiàn)形式，其本身有很濃烈的空間感，因此本身就在分割空間的同時(shí)，也擁有著增加空間感的功能?？v向曲面給人的感官視覺(jué)尤其強(qiáng)烈，通過(guò)扭轉(zhuǎn)的立體的形式表現(xiàn)出來(lái)，更增加了視覺(jué)的刺激與空間的歸屬感。曲線可以通過(guò)不同的排列組合來(lái)形成不同的曲面，流線型的曲線造型，通過(guò)幾何變換建構(gòu)出復(fù)雜的曲面，不同形態(tài)的復(fù)雜曲面可以重新構(gòu)建出曲面幾何體，使得設(shè)計(jì)應(yīng)用增加空間感。具有幾何曲線的設(shè)計(jì)，可以通過(guò)曲線造型的裝飾來(lái)分割空間和組織空間；通過(guò)曲面之間的組合，用質(zhì)感、肌理、色彩等元素展現(xiàn)出不同的藝術(shù)效果。曲面造型給人以直觀的視覺(jué)感受，通過(guò)一系列的表現(xiàn)元素的變化對(duì)觀者產(chǎn)生心理暗示，人們可以通過(guò)曲面的運(yùn)作形式，判斷眼前的設(shè)計(jì)作品是否具備某種使用屬性。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)曲線的構(gòu)建十分重要,不同狀態(tài)不同曲率的曲線，給使用者的印象是截然不同的。作為設(shè)計(jì)師，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，曲線受到哪些制約因素,使用者所期待的曲線包含哪些特性,這些都是在設(shè)計(jì)時(shí)所需要考慮的[3]。曲面設(shè)計(jì)的表現(xiàn)，比較看重的兩個(gè)因素就是流動(dòng)性以及動(dòng)態(tài)趨向。靈活運(yùn)用了大量的雙曲線、自由曲線、拋物線以及螺旋曲線等，可以為人們帶來(lái)柔和的視覺(jué)效果。例如倫敦申辦的奧運(yùn)會(huì)投標(biāo)方案，水上中心見圖1，該建筑的亮點(diǎn)在于它是一個(gè)變換曲率的雙波浪形式，能夠充分向人們展示建筑的完整性以及靈動(dòng)性。

產(chǎn)品曲面設(shè)計(jì)的形態(tài)融合與折疊性，一般采用數(shù)字三維技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品的各個(gè)類平面立面形成一個(gè)連續(xù)的界面，呈現(xiàn)出連續(xù)、彎曲、流動(dòng)的視覺(jué)特點(diǎn)。設(shè)計(jì)師將幾個(gè)不同的面銜接在一起，以設(shè)計(jì)的流動(dòng)性增加空間的非水平面化。在滿足最基本產(chǎn)品的使用功能要求的前提下，產(chǎn)品的各個(gè)面之間形成對(duì)立又統(tǒng)一的關(guān)系，達(dá)到了產(chǎn)品曲面形態(tài)設(shè)計(jì)上的均衡效果。

3 曲面運(yùn)動(dòng)水杯造型設(shè)計(jì)

如圖2，將運(yùn)動(dòng)水杯的主體分割來(lái)看，可以近似看作是幾條斜向的封閉空間曲線組成的，而每一條封閉的空間曲線則可以近似看作斜方向的橢圓，是以這幾條線為軌道，加以合適的輪廓曲線建立出的連續(xù)曲面。優(yōu)雅而充滿活力，創(chuàng)造出了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形態(tài)。不同密度的線形可以產(chǎn)生不同的光照藝術(shù)效果。表達(dá)了追求舒適而和諧的設(shè)計(jì)理念。水杯整體被設(shè)計(jì)成流線型，流暢的線條、主體面的多變線形中細(xì)微的過(guò)渡表達(dá)，使整個(gè)形態(tài)簡(jiǎn)約、整體，產(chǎn)生一種流動(dòng)而簡(jiǎn)潔的美感。

平面可以給人理性秩序性的感覺(jué)，圖形簡(jiǎn)潔明快，容易被識(shí)別，是秩序美的完美表現(xiàn);而曲面則有一種自然的、渾然天成的、平面系統(tǒng)所不能比擬的情趣和意味。因此，將不同的形態(tài)的面運(yùn)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)目的的不同，展現(xiàn)不同的特征，合理運(yùn)用創(chuàng)造理想的形態(tài)。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，不僅可以利用曲面來(lái)使得產(chǎn)品具有整體感，而且曲面的形式更能高效地吸引人們眼球。因此，曲面是搞好產(chǎn)品設(shè)計(jì)不可缺少的要素。在設(shè)計(jì)中運(yùn)用曲面可以采取流動(dòng)曲面、折疊融合、傾斜疊加、旋轉(zhuǎn)扭曲等方法。值得注意的是，曲面的切割重組可獲得新的曲面，因此在設(shè)計(jì)中，要依據(jù)不同的造型目的，發(fā)揮曲面的靈活性,進(jìn)行合理的組合，創(chuàng)造出理想的形態(tài)。

如圖3，近距離來(lái)看水杯側(cè)面的曲面，可以近似看作是若干個(gè)帶狀曲面的結(jié)合，賦予其流動(dòng)的趨勢(shì)，相對(duì)于曲面來(lái)說(shuō)，平面更加適合加入其杯蓋部位。產(chǎn)品的所有面與面之間的過(guò)度都經(jīng)過(guò)倒圓角處理。產(chǎn)品使用圓弧作為倒圓角的斷面線。這樣的產(chǎn)品給人平靜和安定的感覺(jué)。產(chǎn)品的倒圓角，起到的作用不僅僅是這個(gè)部位的平滑，而是能使產(chǎn)品在光照下產(chǎn)生更為美觀的光影折射。圓角曲面的斷面線決定了圓角的美觀程度。為了使圓角的兩端有平滑的光影過(guò)渡，緩和曲線代替兩端的部分曲線，這樣可使倒圓角的曲率平緩地變化。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著當(dāng)代設(shè)計(jì)學(xué)科不斷的深入發(fā)展部，單向性的發(fā)展早已不再適用。多元化的創(chuàng)造思維，才能更好地滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中各種錯(cuò)綜復(fù)雜的因素。曲面形態(tài)的構(gòu)筑，復(fù)雜性相對(duì)平面形態(tài)自然是增加了難度，所涉獵的元素更是十分廣泛，包括設(shè)計(jì)對(duì)象的材料、結(jié)構(gòu)與適用性等，但是曲面造型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可以解決人們對(duì)于審美以及空間的需求。3d打印技術(shù)的出現(xiàn)更是為此類的設(shè)計(jì)提供了無(wú)限可能。