基于形狀文法的電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)研究

韓蘊(yùn)暉　沙強(qiáng)

摘要：為了在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量符合設(shè)計(jì)要求和技術(shù)要求的設(shè)計(jì)方案，提出了將形狀文法應(yīng)用于電動(dòng)汽車形態(tài)設(shè)計(jì)的研究方法。首先，對(duì)電動(dòng)汽車的典型性特征進(jìn)行分析，然后提取最能體現(xiàn)電動(dòng)汽車特征的前臉作為初始形狀，對(duì)其應(yīng)用一系列的文法規(guī)則，文法規(guī)則可以分為生成性規(guī)則和修改性規(guī)則，對(duì)應(yīng)汽車造型特征的遺傳和變異，對(duì)于具有品牌繼承性的特征應(yīng)用修改性規(guī)則變換，而對(duì)于創(chuàng)新性特征則可運(yùn)用生成性規(guī)則進(jìn)行添加和刪除，同時(shí)指出具體的文法規(guī)則要根據(jù)相應(yīng)的感性意象與約束規(guī)則進(jìn)行確定。最后，以具有代表性的特斯×汽車為例進(jìn)行驗(yàn)證，用語(yǔ)義差異法檢驗(yàn)最終方案。形狀文法可以適用于電動(dòng)汽車的造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：形狀文法 文法規(guī)則 遺傳 變異 電動(dòng)汽車

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2021）06-0014-04

引言

近年來，能源危機(jī)以及使用化石燃料而造成的環(huán)境污染已成為日趨嚴(yán)重的問題，大氣污染、全球氣溫加劇等正在嚴(yán)重地危害著人類的生存，而造成這些嚴(yán)重問題的一大罪魁禍?zhǔn)拙褪侨加推嚕瑸榱私鉀Q內(nèi)燃機(jī)汽車帶來的環(huán)境污染及能源危機(jī)問題，各個(gè)國(guó)家開始致力于研究噪音低，無(wú)污染的電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車代表了先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)以及新穎的審美取向。為了體現(xiàn)與燃油車的區(qū)別，電動(dòng)汽車的造型設(shè)計(jì)逐漸成為許多學(xué)者關(guān)注的問題。如趙靜、張琳在保證電動(dòng)汽車即具有創(chuàng)新性又體現(xiàn)品牌繼承性的基礎(chǔ)上，對(duì)電動(dòng)汽車造型進(jìn)行了創(chuàng)新方法研究;再如李祥文從情感設(shè)計(jì)出發(fā)，研究分析了影響電動(dòng)汽車造型的情感化因素;班婧婕創(chuàng)新性地將情感心理創(chuàng)意的設(shè)計(jì)方法引入電動(dòng)汽車造型設(shè)計(jì)中;徐飛、李彥龍等人研究了空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)電動(dòng)汽車造型的影響并分析了造型趨勢(shì)。以上研究為電動(dòng)汽車的造型設(shè)計(jì)提出了新思路，但未形成一套完整的設(shè)計(jì)流程和方法。目前，市場(chǎng)上量產(chǎn)的電動(dòng)汽車存在一些問題，其一很多電動(dòng)汽車仍然沿襲傳統(tǒng)燃油車的造型，并未形成自身獨(dú)特的設(shè)計(jì)風(fēng)格，其二，在進(jìn)行電動(dòng)汽車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)，丟失了品牌繼承性，對(duì)此，本文引入形狀文法的設(shè)計(jì)概念，在考慮品牌因素的基礎(chǔ)上，引入感性意象，提出一套能體現(xiàn)電動(dòng)汽車自身獨(dú)特風(fēng)格的造型設(shè)計(jì)方法。

一、形狀文法簡(jiǎn)述

形狀文法SG（shape gramme r）最早是由George Stiny和James Gips提出，最初在繪畫、雕塑領(lǐng)域應(yīng)用較多，后來逐漸被人們拓展到工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，指導(dǎo)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)并用于品牌識(shí)別，是一種以形狀算法為主的設(shè)計(jì)方法。在形狀文法中，人們認(rèn)為形狀都是有一定的規(guī)律的，形狀是有限的線性排列，通過標(biāo)記形作為形態(tài)轉(zhuǎn)換后定位的基準(zhǔn)點(diǎn)。形狀文法具有一些主要的特點(diǎn)，它是由原始形狀經(jīng)過系列規(guī)則變換而得到新的形狀，因此能夠保持原有形狀的延續(xù)性，可用于產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

形狀文法可以用一個(gè)四元組來表示，即SG=（S，L，R，I），其中，S表示形狀的有限集合;L表示符號(hào)的有限集合;R表示規(guī)則的有限集合，規(guī)則可以表示為：α→β;I表示的是初始形狀，最終的形狀都是經(jīng)由形狀規(guī)則運(yùn)算變換而得到的，如圖1。

在電動(dòng)汽車的造型設(shè)計(jì)中，S可表示為某品牌汽車經(jīng)過多代的繼承演變而形成的比較穩(wěn)定且具有代表性的形態(tài)特征的有限集合，這些能體現(xiàn)品牌要素的基本形態(tài)特征也是某汽車品牌的造型基因，如寶馬汽車的雙腎進(jìn)氣格柵，奧迪的“大嘴”以及甲殼蟲圓潤(rùn)可愛的造型特征。R表示某品牌造型特征在遺產(chǎn)進(jìn)化的過程中運(yùn)用到的形狀規(guī)則的有限集合，形狀規(guī)則包括了修改性規(guī)則和生成性規(guī)則，對(duì)應(yīng)于汽車造型特征的遺傳和變異。I表示某品牌特征的最初形態(tài)，是S的起源，隨著品牌特征的發(fā)展，該初始形狀是可以不斷擴(kuò)充的。L表示運(yùn)用規(guī)則的著力點(diǎn)，在L的標(biāo)記下，汽車的品牌特征可以不斷擴(kuò)充并傳承下去，L會(huì)受到相對(duì)位置及比例尺寸的約束，大多數(shù)符號(hào)標(biāo)記在中心點(diǎn)和對(duì)稱軸的位置。

形狀文法的優(yōu)點(diǎn)在于，在確定了初始形狀以及明確了形狀規(guī)則后，所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)成果都是在形狀文法定義的“形狀語(yǔ)言”之內(nèi)。設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行篩選判斷，得到符合設(shè)計(jì)要求及技術(shù)要求的方案，然后進(jìn)一步地調(diào)整和細(xì)化。另外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的推廣，形狀文法可以大大地節(jié)約人力，縮短整個(gè)設(shè)計(jì)周期，產(chǎn)生一系列符合設(shè)計(jì)要求的方案，更為重要的是，形狀文法可以傳承文脈、在新的環(huán)境下賦予產(chǎn)品新的內(nèi)涵。

二、應(yīng)用步驟

形狀文法最初被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，近年來，形狀文法逐漸的被應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，不少學(xué)者和設(shè)計(jì)師運(yùn)用形狀文法取得了不錯(cuò)的成果。石元伍和衛(wèi)璐在進(jìn)行設(shè)計(jì)醫(yī)院消毒機(jī)器人的造型時(shí)運(yùn)用到了形狀文法，產(chǎn)生了許多創(chuàng)新方案：胡志剛等人基于形狀文法研究女士鞋靴的造型特征并得到推理模型：陳滿儒等人將形狀文法創(chuàng)造性地運(yùn)用在智能手表的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)出滿足不同消費(fèi)者需求的產(chǎn)品。

在將形狀文法應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)或者汽車造型設(shè)計(jì)的過程中要遵循以下幾個(gè)步驟，如圖2所示。

（一）確定基本形狀

指對(duì)于某一品牌的產(chǎn)品，收集大量的設(shè)計(jì)案例，從這些案例中提取產(chǎn)品的典型特征，即顯性特征進(jìn)行分析。

1.收集樣本：選取某一品牌的產(chǎn)品進(jìn)行研究，收集大量該產(chǎn)品的圖片，分析總結(jié)以往的產(chǎn)品形態(tài)特征，利用形態(tài)分析法，將產(chǎn)品具有代表性的典型特征提取出來，對(duì)這些樣本特征進(jìn)行分類處理。

2專家訪談：邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行訪談，多為從事在工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)的專業(yè)人士，或是學(xué)習(xí)工業(yè)設(shè)計(jì)的師生，明確訪談的目的，即了解訪談對(duì)象對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品的造型特征的看法，對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品的造型特征進(jìn)行歸類，并對(duì)不同類別的特征元素的重要度給出主觀評(píng)價(jià)，確定各因子的權(quán)重比值。就電動(dòng)汽車而言，其典型特征包括整車輪廓、前臉、側(cè)面造型、內(nèi)飾和尾部等幾個(gè)區(qū)域。其中，電動(dòng)汽車的前臉位于整車最前端，最易受關(guān)注，而且，前臉的造型元素比較密集，集中了汽車品牌的主要形態(tài)識(shí)別特征，是分析研究的重點(diǎn)。

3.造型形態(tài)分析：設(shè)計(jì)形態(tài)分析法最早由荷蘭學(xué)者Warell提出，主要流程包括1）將選取的案例樣本進(jìn)行去色分類整理，并將專家列出的產(chǎn)品顯性特征匯總成調(diào)查表。2）按照權(quán)重因子對(duì)產(chǎn)品的各個(gè)特征的重要性進(jìn)行判斷。3）對(duì)于調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)提取的典型性特征進(jìn)行歸納分析。

（二）總結(jié)形狀的變化規(guī)則

1.生成性規(guī)則：生成性規(guī)則可以歸納為兩種：第一種，增加或刪除初始形狀，是一種從無(wú)到有或是從有到無(wú)的變換過程;第二種，置換，就是以一種全新的形狀替換原來的形狀。

這兩種生成性規(guī)則表示產(chǎn)品顯性特征的增添、刪除和置換，這相當(dāng)于遺傳學(xué)中的變異，在外界環(huán)境或者人文等因素的強(qiáng)烈影響下，產(chǎn)品的外觀發(fā)生突破性的改變，這種改變可以稱為產(chǎn)品外觀造型的創(chuàng)新，產(chǎn)品的造型創(chuàng)新不僅要用到邏輯思維，更是需要突發(fā)的靈感和大腦豐富的聯(lián)想。比如，我們?cè)诳吹狡嚽澳槙r(shí)，會(huì)聯(lián)想到自然界中各種各樣的動(dòng)物表情，大自然豐富多彩的自然形態(tài)也成為設(shè)計(jì)師進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的靈感源泉。

一般而言，產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)可以分為：外觀形態(tài)創(chuàng)新、功能創(chuàng)新、文化時(shí)尚創(chuàng)新。本文主要針對(duì)外觀形態(tài)進(jìn)行創(chuàng)新。

2.修改性規(guī)則：修改性規(guī)則表示對(duì)原有形態(tài)的變形、調(diào)整，如果說生成性規(guī)則對(duì)應(yīng)于遺傳學(xué)中的變異，修改性規(guī)則對(duì)應(yīng)于遺傳，它表示對(duì)某產(chǎn)品品牌基因的繼承，如果沒有對(duì)品牌元素的繼承，產(chǎn)品的品牌繼承性和延續(xù)性就無(wú)從談起。面對(duì)這樣的問題，本文提出仿射變換和貝塞爾曲線變換分別對(duì)產(chǎn)品的組件、部件以及外形輪廓進(jìn)行變形。

1）仿射變換表示在二維平面內(nèi)的線性變換，易保持其形狀的平直性。在本文中，仿射變換主要針對(duì)電動(dòng)汽車前臉中的各個(gè)造型元素進(jìn)行變化，如前大燈、進(jìn)氣格柵、充電口等，仿射變換主要包括平移、縮放、旋轉(zhuǎn)和錯(cuò)切，用形狀表示可以描繪如下：

平移變換，如圖3：縮放變換，如圖4：旋轉(zhuǎn)變換，如圖5：錯(cuò)切變換，如圖6：

2）貝塞爾曲線變換適用于產(chǎn)品外形輪廓的非精確變形，它最早是由法國(guó)數(shù)學(xué)家Pierre Bezier提出并應(yīng)用于雷諾汽車的造型設(shè)計(jì)中，它表示的是一種數(shù)學(xué)的計(jì)算方式，通個(gè)給定節(jié)點(diǎn)來定義自由曲線。貝塞爾曲線通常用來描述不規(guī)則的產(chǎn)品造型曲線，如汽車的外輪廓線、咖啡機(jī)的裝飾線等，通過改變節(jié)點(diǎn)的位置從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品造型的改變。貝塞爾曲線具有幾何不變性和仿射不變性，這些性質(zhì)保證了產(chǎn)品形態(tài)不會(huì)產(chǎn)生過大的變化，貝塞爾曲線可以在任意節(jié)點(diǎn)分割為兩條或多條的子曲線，每一條曲線又都是貝塞爾曲線，這個(gè)性質(zhì)可以根據(jù)產(chǎn)品特征而進(jìn)行靈活運(yùn)用，從而保持了產(chǎn)品造型特征設(shè)計(jì)的精確度。

根據(jù)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，貝塞爾曲線可分為2次方、3次方或n次方曲線，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)下，多以3次方貝塞爾曲線為基礎(chǔ)建立平滑曲線模型，3次方的貝塞爾曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式可表示為

（三）確定約束關(guān)系

在具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)中，企業(yè)會(huì)根據(jù)公司策略、產(chǎn)品定位、品牌戰(zhàn)略等通過市場(chǎng)調(diào)研提出設(shè)計(jì)規(guī)范。對(duì)于電動(dòng)汽車的形態(tài)設(shè)計(jì)而言，首先要了解對(duì)應(yīng)用戶的生活方式、消費(fèi)方式、審美心理以及認(rèn)知方式等，在設(shè)計(jì)中要提出風(fēng)格和文化風(fēng)尚的要求，將風(fēng)格和文化風(fēng)尚用對(duì)應(yīng)的意象形容詞來描述，如科技的、前衛(wèi)的、新穎的、簡(jiǎn)潔的等，通過建立這些形容詞與電動(dòng)汽車形態(tài)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，可以得出創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。

另外，在運(yùn)用形狀文法進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程中，會(huì)受到一些約束規(guī)則的限制，列舉出3種約束規(guī)則如下：

1.尺寸約束。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)，產(chǎn)品的整體及部件設(shè)計(jì)都要符合人體尺寸，如通過測(cè)量得到人體尺寸相關(guān)數(shù)據(jù)和一些其他相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，得到汽車外廓尺寸、通過性尺寸、最小離地間隙、汽車駕駛員以及成員頭部空間尺寸等相應(yīng)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。

2.技術(shù)約束。在進(jìn)行汽車外形設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮空氣動(dòng)力學(xué)的因素，風(fēng)阻和汽車外形因素息息相關(guān)，在進(jìn)行整車設(shè)計(jì)時(shí)，去除一些棱角，多采用一些圓滑過渡將有利于減小風(fēng)阻，同樣流線型的汽車造型也賦予了電動(dòng)汽車優(yōu)雅、流暢的美感。

3.空間關(guān)系約束。在進(jìn)行整車設(shè)計(jì)時(shí)要考慮部件與整體、部件之間的空間約束關(guān)系，如保險(xiǎn)杠的寬度要小于汽車的整體寬度，進(jìn)氣格柵的面積要小于整個(gè)汽車前臉的面積等。

（四）方案評(píng)價(jià)

經(jīng)過上述操作，可以得到大量滿足設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)方案，最后要通過語(yǔ)義差異法對(duì)這些方案進(jìn)行篩選。首先，與已有的車型進(jìn)行對(duì)比，看是否繼承了該車型的品牌基因，然后，對(duì)用戶進(jìn)行感性意象調(diào)查，看與電動(dòng)汽車的感性意象詞匯的契合關(guān)系。綜合以上兩種因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后得到符合條件的優(yōu)選方案。

三、電動(dòng)汽車形態(tài)設(shè)計(jì)研究

電動(dòng)汽車代表了一個(gè)國(guó)家先進(jìn)的生產(chǎn)力和先進(jìn)的文化，研究電動(dòng)汽車的視覺形象對(duì)于一個(gè)國(guó)家的汽車行業(yè)具有重要意義，在進(jìn)行電動(dòng)汽車的造型設(shè)計(jì)時(shí)要體現(xiàn)出它特別的氣質(zhì)和身份。

（一）結(jié)構(gòu)對(duì)電動(dòng)汽車造型的影響

1.電動(dòng)汽車沒有燃油車復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)可以按照總布置的要求安置在電動(dòng)汽車的前部、驅(qū)動(dòng)軸或者輪轂中，電池也可以安在汽車前部、后部或座位下，因此，它的內(nèi)部構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，其造型也有更多自由發(fā)揮的空間，可以體現(xiàn)與燃油汽車截然不同的風(fēng)格，比如小型化、輕量化、流線型等特點(diǎn)。

2.空氣阻力是嚴(yán)重影響汽車速度的一個(gè)重要因素，為了保證電動(dòng)汽車的速度，需要降低空氣阻力系數(shù)，由于電動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)比較小，占據(jù)空間小，則可以將發(fā)動(dòng)機(jī)向下傾斜，將車頭下部修圓，使之更有流線型。由于電動(dòng)汽車不再需要散熱器和冷卻系統(tǒng)，因此其進(jìn)氣格柵可以簡(jiǎn)化成一條線，起到裝飾作用。

（二）電動(dòng)汽車的形態(tài)分析

電動(dòng)汽車的形態(tài)分析包括了車的外觀造型、內(nèi)飾等，涉及到形狀、色彩及質(zhì)感。本文主要分析電動(dòng)汽車的外觀造型，具體從體量感、線條感、表情特征、情感體現(xiàn)等方面進(jìn)行分析。

1.體量感。電動(dòng)汽車的體量感是指電動(dòng)汽車的外形要體現(xiàn)飽滿圓潤(rùn)的特點(diǎn)，一般而言，體積越大其體量感越強(qiáng)，充分的體量感能給人帶來放松、舒適和穩(wěn)定的感覺，缺點(diǎn)是削弱了速度感。

2.電動(dòng)汽車的線條美。直線的造型體現(xiàn)了一種陽(yáng)剛之美，富有力量感，直角幾何的形態(tài)能顯示出結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn)性，營(yíng)造高貴、莊嚴(yán)的氛圍，體現(xiàn)出正直、權(quán)威和尊嚴(yán)的性感，然而在電動(dòng)汽車的形態(tài)中，純粹的直線是不存在的，相對(duì)而言，曲線造型能營(yíng)造一種柔美、富有生命力的情感，曲線更能表現(xiàn)造型的動(dòng)態(tài)美，有利于營(yíng)造熱烈、自由的氛圍。流暢的曲線張弛有度，收放自如，適宜于現(xiàn)代設(shè)計(jì)所為求得律動(dòng)美和簡(jiǎn)約美，曲線的造型能給人更大的視覺沖擊力，適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用變異和對(duì)稱的造型方式則可以使造型風(fēng)格更加前衛(wèi)。

3.電動(dòng)汽車的表情化特點(diǎn)。我們常常稱電動(dòng)汽車的前部造型為前臉，是因?yàn)槠嚨那安刻卣飨褚粡埬鼙磉_(dá)豐富情感特征的臉，車燈對(duì)應(yīng)“眼睛”，散熱窗對(duì)應(yīng)“嘴巴”。電動(dòng)汽車的情感化特征有微笑、友好、自信、尊貴、平實(shí)、神秘等，圓潤(rùn)的造型特征能讓人感到可愛溫暖，細(xì)長(zhǎng)而尖銳的車燈造型讓人感到神秘冷酷和威嚴(yán)。電動(dòng)汽車另一個(gè)能顯現(xiàn)表情特點(diǎn)的特征是散熱窗——“嘴巴”，上翹的散熱窗造型給人以友好、善良的感覺。

4.電動(dòng)汽車的整體感。電動(dòng)汽車的整體感是要塑造整體的和諧和美感，而不是局部的車燈、格柵等，要控制好線、面、體，使造型和諧，也就是設(shè)計(jì)美學(xué)的同一、整齊、合一、程序化。最后，要注意整體與局部“度”的把握，獲得較好的設(shè)計(jì)美感。

（三）電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)

結(jié)合形狀文法，本次的電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)任務(wù)可以從以下一些方面著手：1.若要體現(xiàn)科技感，可以通過多變的型面來表現(xiàn)，也可以通過增加線條斷點(diǎn)，或者通過點(diǎn)陣排布來表現(xiàn)，也可以通過車身高科技的零部件設(shè)計(jì)來表現(xiàn)。2.若要體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)感，則可以通過上揚(yáng)的線條來表現(xiàn)，若體現(xiàn)穩(wěn)重感，則可采用方正的型面造型。3.流線型的造型風(fēng)格能帶來前衛(wèi)、科技和速度感，方正、硬朗的設(shè)計(jì)能帶來莊重感。4.通過大面積地運(yùn)用玻璃材質(zhì)，可以在視覺上增大汽車的內(nèi)部空間。5.LED燈的運(yùn)用能增加電動(dòng)汽車的科技感和未來感。6.電動(dòng)汽車的整體比例要符合視覺習(xí)慣和審美的內(nèi)在要求。

四、形狀文法在電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

對(duì)于電動(dòng)汽車而言，品牌的主要特征包括整車造型、側(cè)身、前臉、尾部以及內(nèi)飾等幾個(gè)方面，其中前臉集中了品牌主要的形態(tài)識(shí)別特征，是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和品牌遺傳的著力點(diǎn)，也是形狀文法提取初始形狀的重要部位，前臉位于整車最前端，位置最矚目，同時(shí)，前臉分布著發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板、翼子板、進(jìn)氣格柵、車頭燈和霧燈等可造型原件，影響著電動(dòng)汽車整體的造型風(fēng)格?？蓪⑶澳槒?fù)雜的空間型面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為平面形式的特征線進(jìn)行研究。

（一）特斯拉電動(dòng)汽車造型研究

由于特斯拉在電動(dòng)汽車領(lǐng)域有著舉足輕重的影響力，對(duì)特斯拉的造型特征研究具有重要意義，特斯拉是一家電動(dòng)汽車和能源公司，其第一款車型是Roadster，一款兩門運(yùn)動(dòng)型跑車，發(fā)布于2008年，第二款跑車是一款四門純電動(dòng)豪華轎跑——Modeal S，第三款汽車是豪華純電動(dòng)SUV——Model X，接下來一款是Model 3。如圖了為特斯拉電動(dòng)汽車的發(fā)布時(shí)間線路圖。

現(xiàn)邀請(qǐng)50名從事汽車造型設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師和在校師生對(duì)特斯拉前臉造型中的各個(gè)元素的重要性進(jìn)行評(píng)分，按照0～3進(jìn)行打分，最后求取平均值，將特斯拉前臉特征元素的重要性列表如表1。

如圖8，（圖中灰色的線用來表示型面大致的轉(zhuǎn)折關(guān)系，并不是代表造型線）將特斯拉近年的幾款車型進(jìn)行特征線提取處理，對(duì)前臉中的引擎蓋、大燈、霧燈、進(jìn)氣口分別提取，總結(jié)其造型變化規(guī)律如圖9、10。

（二）形狀文法規(guī)則的確定和應(yīng)用

形態(tài)變化規(guī)則的提取是造型創(chuàng)新的重點(diǎn)，規(guī)則主要來源于品牌基因遺傳、電動(dòng)汽車新技術(shù)和用戶期望意象3個(gè)方面。在應(yīng)用形狀規(guī)則時(shí)，對(duì)于影響因子較大的特征，應(yīng)在保持原有形態(tài)的基礎(chǔ)上進(jìn)行微變形，采取修改性規(guī)則，從而保持了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基因延續(xù)性;相反，對(duì)于影響因子較小的特征其變形規(guī)則的自由度較大。由上圖可以明顯看到，特斯拉前臉的典型特征是模仿車標(biāo)的T形造型的進(jìn)氣口，因此，在總結(jié)形狀變化規(guī)則時(shí)，可將這一特征保留，保持其品牌識(shí)別度。同時(shí)，規(guī)則可以依據(jù)電動(dòng)汽車的用戶期望意向進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和添加，比如，要體現(xiàn)“運(yùn)動(dòng)的”意象，可以增加線條的上升趨勢(shì)，體現(xiàn)出線條的起伏感，打破水平趨勢(shì)，“科技的”意象可以通過增加線條斷點(diǎn)或進(jìn)行點(diǎn)陣設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。

本次設(shè)計(jì)車型定位為轎車，因此以Model S和Model 3的設(shè)計(jì)特征為例，根據(jù)一定的規(guī)則進(jìn)行變換。

由表1可以看出，Model S和Model 3前臉中各造型元素的重要程度存在先后差別，因此，可根據(jù)各特征元素重要程度和對(duì)整車影響程度的不同，選擇相應(yīng)的生成性規(guī)則和修改性規(guī)則，可列表如表2。

（三）方案篩選和確定

依據(jù)形狀文法理論，經(jīng)過相應(yīng)的規(guī)則變換，得到前臉各個(gè)特征新的形狀，對(duì)這些元素進(jìn)行隨機(jī)組合，可以得到若干造型方案，從大量的造型方案中根據(jù)電動(dòng)汽車造型的若干原則進(jìn)行篩選，最后，得到方案l和方案2，如圖13所示。

接下來邀請(qǐng)30名用戶從兩個(gè)方面對(duì)這兩個(gè)方案進(jìn)行評(píng)估，回收有效評(píng)價(jià)問卷2了份，分別是品牌識(shí)別度和感性意象匹配，其中評(píng)價(jià)表中的感性意象詞匯采用下表的3對(duì)形容詞，所有評(píng)價(jià)通過七點(diǎn)李克特量表（3～-3）進(jìn)行打分，平均分?jǐn)?shù)如表3。

由調(diào)查結(jié)果可以看出，按照本文提出的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，產(chǎn)生的方案l和方案2都能很好地滿足設(shè)計(jì)要求，品牌識(shí)別性良好，且造型感覺與用戶期望意象匹配度良好。其中方案1的品牌識(shí)別度以及科技性、運(yùn)動(dòng)性方面由于方案2，相對(duì)而言，方案2更加個(gè)性化，看起來更簡(jiǎn)潔，霧燈的設(shè)計(jì)比較獨(dú)特，有中國(guó)傳統(tǒng)的如意造型意象，方案1的前臉線條更具動(dòng)感，但大燈和進(jìn)氣口的配合不是很完美，略顯贅余，后期需要進(jìn)行改進(jìn)。經(jīng)綜合評(píng)分，最終選擇方案1進(jìn)一步深入設(shè)計(jì)，造型見圖14和圖15。

結(jié)語(yǔ)

本文提出將形狀文法應(yīng)用于電動(dòng)汽車的造型設(shè)計(jì)，這種方法能大大地減少設(shè)計(jì)流程，并且能夠得到大量符合品牌特征與感性意象的設(shè)計(jì)方案，并以特斯拉車型進(jìn)行了驗(yàn)證。該方法對(duì)于面向品牌識(shí)別的電動(dòng)汽車造型設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用，但汽車的造型設(shè)計(jì)是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，由于篇幅有限，本文僅以前臉的造型設(shè)計(jì)為例，在進(jìn)行汽車側(cè)身及尾部的設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)該考慮整車造型的一致性，也就是在形狀文法規(guī)則的制定和提取時(shí)保持整體的統(tǒng)一風(fēng)格。隨著設(shè)計(jì)的不斷深入以及電動(dòng)汽車造型特征的豐富，電動(dòng)汽車一定能沉淀出識(shí)別性更強(qiáng)的特征，并逐漸擺脫燃油汽車的造型特征，從而創(chuàng)造出嶄新的風(fēng)格并延續(xù)下去。