基于可拓語(yǔ)義與形狀文法的仿文家具設(shè)計(jì)研究

蘇 晨 鄭曉如 鄭佳勇

（湖北工業(yè)大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖北 武漢 430000）

漢字已有五千多年的歷史，是中華民族智慧的結(jié)晶，也是世界上仍在使用的最古老的文字之一。漢字形態(tài)優(yōu)雅、構(gòu)造精巧、內(nèi)涵豐厚，是世界文學(xué)藝術(shù)的珍品[1]。漢字的形成機(jī)制蘊(yùn)含著豐富的典故，其視覺(jué)形式蘊(yùn)含著形式美的各種元素[2]。在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的指導(dǎo)下，深入挖掘漢字構(gòu)形進(jìn)行仿文家具設(shè)計(jì)，從而繼承和發(fā)揚(yáng)中華民族漢字文化的精髓。通過(guò)對(duì)漢字造型和傳統(tǒng)文化因子的分析，借古開(kāi)今，將地域文化與之融合，以突顯其獨(dú)特的特色元素[3]。一方面，可以豐富現(xiàn)代家具的設(shè)計(jì)語(yǔ)義，增加其文化價(jià)值與審美價(jià)值，實(shí)現(xiàn)漢字文化的傳承與創(chuàng)新。另一方面，也可以為后續(xù)的家具設(shè)計(jì)提供新的設(shè)計(jì)思路和參考。這種創(chuàng)新的思維方式有助于開(kāi)拓家具設(shè)計(jì)的當(dāng)代文創(chuàng)[4]。

目前，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)仿文家具時(shí)，通常會(huì)先篩選漢字特征并根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，卻并未重視對(duì)文化設(shè)計(jì)因子的提取和運(yùn)用。這容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的家具出現(xiàn)同質(zhì)化，缺乏文化性和創(chuàng)新性，難以滿足大眾多樣化的審美需求。因此，有必要賦予仿文家具以文化因子，尋求仿文家具設(shè)計(jì)的新思路。本文提出了一種結(jié)合可拓語(yǔ)義和形狀文法的仿文家具設(shè)計(jì)方法，并以楚文化因子和漢字“鳳”為例進(jìn)行整合設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了該方法的可行性。

1 設(shè)計(jì)流程構(gòu)建

1.1 確定文化基元

以楚國(guó)歷史為基礎(chǔ)的楚國(guó)文化體系即楚文化體系，從哲學(xué)、文學(xué)、字畫(huà)、樂(lè)舞等的發(fā)展來(lái)看，楚文化形成了自己獨(dú)有的特色[5]。楚文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，是中華文明的寶貴遺產(chǎn)，需要進(jìn)一步傳承和發(fā)揚(yáng)[6]。要想對(duì)楚文化進(jìn)行深入的分析，首先要甄選出具有代表性的文化因子，并以該類文化為研究對(duì)象[7]。之后，對(duì)其特征詞匯進(jìn)行分析提取[8]，得到該文化的藝術(shù)特征，根據(jù)可拓學(xué)理論構(gòu)建文化基元[9]，實(shí)現(xiàn)顯性文化和隱性文化表征。

1.2 可拓語(yǔ)義分析

1.2.1 定義文化基元

可拓語(yǔ)義分析是一種以可拓理論和可拓創(chuàng)新方法為基礎(chǔ)，結(jié)合圖解思維的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)方法[10]。其融合了語(yǔ)義思維和圖形思維，將事物元素、事件元素、關(guān)系元素之間的關(guān)系以量化的形式呈現(xiàn)[11]。通過(guò)對(duì)隱性文化進(jìn)行分析，使文化設(shè)計(jì)因子能夠更加準(zhǔn)確地表達(dá)文化特征語(yǔ)義，目前已被運(yùn)用到各式各樣的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。根據(jù)可拓學(xué)中的基元理論，以O(shè)作為可拓基元B研究對(duì)象，V為可拓區(qū)間的量值，C為文化特征，基元表達(dá)式如下：

1.2.2 可拓基元表征

文中重點(diǎn)對(duì)楚文化進(jìn)行圖解分析，主要針對(duì)可拓區(qū)間V進(jìn)行研究，即

式中：楚文化O具有n個(gè)文化特征C，每個(gè)文化特征都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的可拓區(qū)間。

1.2.3 可拓語(yǔ)義圖解

將可拓區(qū)間V分解為Vx和Vy，即V=(Vx,Vy)。Vx表示文化特征C與楚文化O之間的相關(guān)程度，Vy指在文化特征C的設(shè)計(jì)過(guò)程中所具有的社會(huì)價(jià)值?？蛇x擇多個(gè)圖形來(lái)關(guān)聯(lián)每個(gè)特征詞匯，并將這些文化特征詞匯轉(zhuǎn)化為圖解語(yǔ)義，而這些轉(zhuǎn)化后的圖解語(yǔ)義則用h來(lái)代表。Vh為圖解語(yǔ)義h的可拓設(shè)計(jì)區(qū)間，同理可得Vhx和Vhy。Vhx表示在圖解語(yǔ)義h中對(duì)文化特征C的識(shí)別度。其中，Vhx與文化特征C之間存在正相關(guān)。設(shè)圖解語(yǔ)義h的評(píng)分區(qū)間為，評(píng)分等級(jí)用t來(lái)表示，本次評(píng)分參與人數(shù)為α，∫b為各個(gè)圖解語(yǔ)義得到分?jǐn)?shù)的b頻次，∫b∈[1,α]，則：

式中：Vhy表示該圖解語(yǔ)義的文化價(jià)值，設(shè)圖解語(yǔ)義的有效評(píng)分區(qū)間為，評(píng)分等級(jí)用r來(lái)表示，本次評(píng)分參與人數(shù)為β，mn為第n個(gè)評(píng)分的人對(duì)各個(gè)詞匯語(yǔ)義的評(píng)分，則：

綜上，圖解語(yǔ)義的可拓設(shè)計(jì)區(qū)間Vh的表達(dá)式為：

因此，Vh值越高，文化價(jià)值和圖解語(yǔ)義識(shí)別度就越高，在綜合設(shè)計(jì)中就越有價(jià)值。

1.3 形狀文法整合設(shè)計(jì)

1.3.1 形狀文法概述

形狀文法是基于規(guī)則來(lái)描述和生成設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。形狀文法具有獨(dú)特的視覺(jué)方式，通過(guò)直接計(jì)算二維或三維的形狀來(lái)生成設(shè)計(jì)，而不是使用符號(hào)、單詞、數(shù)字或其他間接表示視覺(jué)形狀的抽象結(jié)構(gòu)[12]。斯坦尼于1975年提出了形狀語(yǔ)法理論，并在1980年發(fā)表了相關(guān)文章[13]。斯坦尼不僅將這一理論應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，還擴(kuò)展到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，并通過(guò)大量實(shí)際案例證明了該理論的可行性。通過(guò)形狀語(yǔ)法在設(shè)計(jì)中進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，符號(hào)配置規(guī)則的形式化描述可以滿足符號(hào)派生多樣化的設(shè)計(jì)需求[14]。

1.3.2 規(guī)則描述

形狀文法根據(jù)定義可表示為:

式中：I表示初始形狀集；L表示有限的符號(hào)集；S表示有限的形狀集；R表示規(guī)則的有限集。

形狀語(yǔ)法推理規(guī)則可分為生成推理和派生推理兩類。生成推理包括刪除、增加和替換；派生推理包括縮放、鏡像、復(fù)制、旋轉(zhuǎn)、錯(cuò)切和Bézier曲線變換[15]。形狀文法推理規(guī)則匯總?cè)绫?所示。

表1 形狀文法推理規(guī)則Tab.1 Shape grammar reasoning rules

1.4 設(shè)計(jì)研究流程

本文提出一種基于可拓語(yǔ)義與形狀文法的仿文家具創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)研究流程如圖1 所示。（1）通過(guò)可拓基元模型分析源文化、提煉文化元素和提取特征詞匯。（2）對(duì)得到的文化因子通過(guò)可拓語(yǔ)義分析進(jìn)行文化特征評(píng)估，讓對(duì)此文化有了解的研究人員選擇出最能代表此文化的特征詞匯，得到各特征詞匯文化價(jià)值和文化內(nèi)涵均值并計(jì)算他們的可拓設(shè)計(jì)區(qū)間。（3）進(jìn)行可拓語(yǔ)義表征與圖解語(yǔ)義轉(zhuǎn)換，對(duì)各個(gè)圖解與特征詞匯的相關(guān)程度進(jìn)行投票，篩選出最能代表特征詞匯的圖解語(yǔ)義并計(jì)算出各圖解的可拓設(shè)計(jì)區(qū)間，選擇可拓設(shè)計(jì)區(qū)間最大的圖解作為仿文家具設(shè)計(jì)的主要參考元素。（4）選取最能代表該文化的特征漢字，利用形狀文法的分析推演得到仿文家具設(shè)計(jì)的局部參考。（5）通過(guò)以上分析和演化對(duì)推演出的形狀進(jìn)行整合設(shè)計(jì)。（6）對(duì)不同的仿文家具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)度評(píng)價(jià)選出最終方案。

圖1 基于可拓語(yǔ)義與形狀文法的仿文家具設(shè)計(jì)流程圖Fig.1 Flowchart of imitation furniture design based on extension semantics and shape grammar

2 設(shè)計(jì)實(shí)踐

楚文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，是中國(guó)古代文化的重要組成部分，起源于江漢地區(qū)，在原始宗教、巫術(shù)和神話的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，是楚人創(chuàng)造的一種開(kāi)放多元的南方文化[16]。楚國(guó)紋樣是楚文化歷史的精髓，其圖案形態(tài)不僅是純粹形式美學(xué)的體現(xiàn)，更包含了楚人獨(dú)特的民族審美觀、價(jià)值觀和思維觀[17]。紋樣是楚器物的重要組成部分，具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想及美學(xué)意義。通過(guò)衍生楚文化的意象和精神特質(zhì)，營(yíng)造出濃郁的文化氛圍[18]。研究這些圖案對(duì)于理解當(dāng)時(shí)楚人的精神世界和創(chuàng)作思想，以及推動(dòng)當(dāng)代家具創(chuàng)新設(shè)計(jì)都具有重要意義。

2.1 楚文化語(yǔ)義分析與表征

2.1.1 楚文化分析

楚國(guó)紋樣種類豐富多彩，從表現(xiàn)內(nèi)容來(lái)看，有自然圖案、幾何圖案、人物圖案等，它們排列有序，具有節(jié)奏感[19]。楚國(guó)紋樣可分為天體星像 、動(dòng)物類、植物類、幾何類和人物類紋樣[20]。分別研究其紋樣造型和紋樣語(yǔ)義，提取特征詞匯后進(jìn)行可拓語(yǔ)義表征，如表2 所示。

表2 楚國(guó)紋樣特征分析與詞匯語(yǔ)義提取Tab.2 Analysis of Chu state pattern features and vocabulary semantic extraction

2.1.2 楚文化元素提取

通過(guò)對(duì)楚國(guó)代表性紋樣樣本的文化特征進(jìn)行分析，提取出頻次最高的5 個(gè)詞匯語(yǔ)義，分別為：靈動(dòng)、希望、神秘、優(yōu)雅、怪誕。根據(jù)式（2）可得：

2.1.3 文化特征評(píng)估

選取對(duì)楚國(guó)紋樣有一定了解和研究經(jīng)驗(yàn)的12人進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，讓每位受調(diào)查者對(duì)上述特征詞匯與楚國(guó)紋樣的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，并選擇出自己認(rèn)為最能代表楚國(guó)紋樣的特征詞匯，關(guān)聯(lián)度取值范圍為1～5分，分?jǐn)?shù)越高表示其關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)。根據(jù)式（3）可得特征詞匯與楚國(guó)紋樣的關(guān)聯(lián)度均值，如表3所示。

表3 特征詞匯文化內(nèi)涵評(píng)估Tab.3 Evaluation of cultural connotation of characteristic vocabulary

另選取5名有產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、對(duì)楚文化和楚紋樣有一定了解的設(shè)計(jì)師，對(duì)5個(gè)特征詞匯進(jìn)行評(píng)分。文化價(jià)值分值范圍為1～5分，人員編號(hào)為b1～b5。分?jǐn)?shù)越高，表明特征詞匯的文化價(jià)值越高。根據(jù)等式（4）可以獲得特征詞匯的平均文化值，如表4所示。

表4 特征詞匯文化價(jià)值評(píng)估Tab.4 Evaluation of cultural value of characteristic vocabulary

表5中每個(gè)特征詞匯的可拓區(qū)間V值可以從式（5）中獲得。由此可知，楚國(guó)紋樣特征詞匯可拓設(shè)計(jì)區(qū)間的排序?yàn)閮?yōu)雅、神秘、靈動(dòng)、怪誕和希望。其中，優(yōu)雅的可拓設(shè)計(jì)區(qū)間最大；其次是神秘和靈動(dòng)；而怪誕、希望的可拓設(shè)計(jì)區(qū)間較小，即得式（7）。目前為初步調(diào)研，不進(jìn)行淘汰制，為后續(xù)的圖解語(yǔ)義提供參考。

表5 特征詞匯可拓設(shè)計(jì)區(qū)間Tab.5 Feature vocabulary extension design interval

2.2 楚文化元素圖解表征與圖解語(yǔ)義轉(zhuǎn)換

為了將楚文化元素進(jìn)行圖解轉(zhuǎn)化[21-23]，根據(jù)從楚國(guó)紋樣中提取出的特征詞匯，選取了10幅相關(guān)圖片。邀請(qǐng)3名對(duì)楚文化及楚國(guó)紋樣有深入了解的設(shè)計(jì)師分別進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)各個(gè)圖解與楚國(guó)紋樣特征詞匯的相關(guān)程度進(jìn)行投票，從圖片中篩選出最能代表特征詞匯的圖解語(yǔ)義h，如表6所示。

表6 楚國(guó)紋樣特征詞匯的圖解語(yǔ)義Tab.6 Graphical semantics of Chu state pattern features vocabulary

請(qǐng)3名設(shè)計(jì)師對(duì)每個(gè)圖解語(yǔ)義中文化特征的相關(guān)程度進(jìn)行打分，評(píng)分范圍為1～5分。由式（3）可得。同時(shí)，用同樣的規(guī)則請(qǐng)上述設(shè)計(jì)師對(duì)每個(gè)圖解語(yǔ)義的文化價(jià)值進(jìn)行打分，評(píng)分范圍為1～5分。由式（4）可得，相應(yīng)評(píng)分如表7和表8所示。已知各圖解語(yǔ)義的關(guān)聯(lián)程度和文化設(shè)計(jì)價(jià)值的平均值，可根據(jù)式（5）計(jì)算出各圖解的可拓設(shè)計(jì)區(qū)間，如表9所示。

表7 特征詞匯圖解關(guān)聯(lián)度的評(píng)估Tab.7 Evaluation of the correlation degree of feature vocabulary diagrams

表8 特征詞匯圖解設(shè)計(jì)文化價(jià)值的評(píng)估Tab.8 Evaluation of cultural value of feature vocabulary graphic design

表9 特征詞匯圖解語(yǔ)義的可拓設(shè)計(jì)區(qū)間Tab.9 Extension design intervals for graphical semantics of feature vocabulary

根據(jù)特征詞匯圖解語(yǔ)義的可拓設(shè)計(jì)區(qū)間計(jì)算結(jié)果可知，優(yōu)雅中的h2的可拓設(shè)計(jì)區(qū)間最大。因此，將此圖解作為仿文家具設(shè)計(jì)的主要參考元素。

2.3 形狀文法分析漢字

2.3.1 漢字選擇與分析

在仿文家具設(shè)計(jì)中，所選取的漢字既要能夠明確地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，也要與楚文化密切相關(guān)。由于大多數(shù)家具都具有對(duì)稱的特點(diǎn)，因此選擇具有軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的漢字會(huì)更為恰當(dāng)。這樣不僅能夠提升家具的使用功能，還有助于營(yíng)造獨(dú)特而優(yōu)雅的視覺(jué)效果。

《史記·楚世家》和《國(guó)語(yǔ)·鄭語(yǔ)》都有相關(guān)記載，明確表明了楚人崇拜祝融為始祖的信仰，這一觀念也得到了楚國(guó)祀典的佐證[24]。在楚人傳統(tǒng)觀念之中，祝融和鳳是一體的，鳳在楚人心目中具有至高無(wú)上的地位。作為楚國(guó)的象征，鳳的形象充滿美好的特性，在楚人看來(lái)，鳳是至真、至善、至美的象征?！傍P”字是楚文化精神的絕妙體現(xiàn)，因此選擇“鳳”字來(lái)進(jìn)行仿文家具的設(shè)計(jì)。

2.3.2 形狀文法推演

利用形狀文法對(duì)“鳳”字進(jìn)行分析推演[25]。首先創(chuàng)建基本形，用拆分的形式，把其分為形狀A(yù)，B，C，D，如圖2所示。

圖2 鳳字形狀創(chuàng)建Fig.2 Creation of Feng shape

接著對(duì)“鳳”字拆分而來(lái)的各形狀通過(guò)形狀文法進(jìn)行推演，得到楚文化家具設(shè)計(jì)的局部?jī)?nèi)容，推演過(guò)程如圖3所示。

圖3 形狀推演圖Fig.3 Shape deduction diagram

圖4 設(shè)計(jì)方案匯總Fig.4 Summary of design proposals

2.3.3 整合設(shè)計(jì)

基于以上分析與演化，對(duì)推演出的形狀進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，同時(shí)以可拓語(yǔ)義圖解中可拓設(shè)計(jì)區(qū)間最大的優(yōu)雅h2為參考，進(jìn)行“鳳”字家具設(shè)計(jì)，得到以下三個(gè)設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，以楚文化中的楚國(guó)紋樣可拓設(shè)計(jì)區(qū)間最大的優(yōu)雅和圖解語(yǔ)義中優(yōu)雅h2為設(shè)計(jì)參考。方案1結(jié)合形狀文法推演圖3中的c9為主體造型，以錯(cuò)落有致的像植物藤蔓的b3代替優(yōu)雅的葉紋為座椅靠背的裝飾紋樣。方案2整體造型參考c3，將表2中的代表優(yōu)雅的鳳鳥(niǎo)紋尾部簡(jiǎn)化作為座椅靠背部分的裝飾。方案3采用a3作為座椅的輪廓造型，融合表2中優(yōu)雅楚人紋樣表現(xiàn)出楚人對(duì)于太陽(yáng)火神的崇拜。以上設(shè)計(jì)方案考慮到座椅結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，形狀文法的推演形狀有所微調(diào)。

3 設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

由于通過(guò)形狀文法用于初始形狀產(chǎn)生了許多衍生圖形，得到較多設(shè)計(jì)方案。為選出方案中造型與裝飾組合的最優(yōu)解[26]，采用優(yōu)度評(píng)價(jià)方法[27-29]確定本次設(shè)計(jì)中最具楚文化代表性，且能切合現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)需求的方案。參考椅類家具造型的特點(diǎn)[30]，設(shè)評(píng)價(jià)值為S，優(yōu)度評(píng)價(jià)分別為S1文化表現(xiàn)力，S2視覺(jué)美學(xué)和S3造型創(chuàng)新，評(píng)價(jià)分值區(qū)間為1～5。邀請(qǐng)6名家具設(shè)計(jì)專業(yè)相關(guān)人員和6名消費(fèi)者對(duì)椅類家具造型評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分，如表10所示。根據(jù)調(diào)查可以看出，設(shè)計(jì)方案1在文化表現(xiàn)力、視覺(jué)美學(xué)和造型創(chuàng)新上均得到設(shè)計(jì)人員和消費(fèi)者的認(rèn)可。因此，選擇設(shè)計(jì)方案1作為最終方案。

表10 不同方案評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.10 Evaluation results of different schemes

4 結(jié)論

基于漢字元素和地域文化的仿文家具設(shè)計(jì)是一種富有創(chuàng)新性的家具藝術(shù)表現(xiàn)形式。設(shè)計(jì)師有責(zé)任和義務(wù)傳承和保護(hù)民族文化。本研究首先由地域文化持有者與設(shè)計(jì)師共同選擇最具代表性的楚國(guó)紋樣語(yǔ)義詞匯。其次，對(duì)這些語(yǔ)義進(jìn)行圖解，為家具設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供參考。同時(shí)，選取楚文化中最具代表性的“鳳”字進(jìn)行形狀文法分析，作為家具的骨架，將其與通過(guò)可拓方法得到的楚文化特征進(jìn)行整合設(shè)計(jì)。最后，根據(jù)優(yōu)度評(píng)價(jià)篩選出文化表現(xiàn)力、視覺(jué)美學(xué)和造型創(chuàng)新最優(yōu)的設(shè)計(jì)作品。本研究為區(qū)域文化的當(dāng)代運(yùn)用、漢字家具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及科學(xué)的設(shè)計(jì)學(xué)研究方法提供了新思路。