参数化视角下土家织锦纹样创新设计研究

贺思博，池宁骏

（西安科技大学 艺术学院，陕西 西安710054）

在当前社会背景下，传统文化与艺术设计的有机融合既符合历史发展的潮流，同样也是未来设计艺术发展的重要方向之一[1]。土家织锦作为传统手工艺在土家族民间工艺中较为突出并有着不可取代的位置，与其他民间工艺美术对比，它作为一种文化与艺术的载体，拥有着精湛的设计工艺和工艺匠人的审美精髓与精神意向，对现代设计具有重要的参考价值[2]。目前国内外相关领域的研究者对于数字化纹样的研究多是基于数学函数模型、分形几何、结合形状文法理论，计算机编程等方法进行传统纹样的模拟和一定程度上的创新，同时存在着一些问题：将参数化设计方法在纹样设计中的研究较少且没有形成系统的设计方法及流程，纹样研究的主要方向是对特征元素的提取和重组，更加注重纹样的重现，对几何特征元素的构成规则及结构衍生研究较少。在基于计算机算法进行图形设计时，注重于几何纹样的演变规则与算法构建，只有对于某种特定纹样的结构才适用，限制了部分纹样的衍生设计与应用。因此，本文提出了一种基于参数化的传统几何纹样参数化构建与衍生设计方法流程，选取土家族织锦纹样作为研究对象，对其纹样结构进行参数化的构建与衍生，能够让传统土家族装饰纹样得以蜕变重生。

1 理论基础

1.1 几何纹样参数化设计

1.1.1 传统几何纹样设计的参数对应

传统几何纹样的特征分析。几何纹样作为常见的纹样形式之一，即由点、线、面及圆形、多边形等基本几何形状按照一定的方向、角度、距离有规律地排列、交错、重叠、连续进而构成具有审美价值的图形[3]。从几何纹样的构成形式出发，无论是单独纹样、连续纹样还是适合纹样，其基本构成元素都可以简化为多边形、圆形、曲线等基本几何形态。这些基本几何元素经过平移、镜像、阵列、旋转等构成方式组成具有审美价值的图形[4]。相较于自上而下的传统设计流程，以参数化技术为核心的设计路线改变了传统线性的设计过程。根据设计需求的不同选取相应的参数与约束方法，可以令最终的设计结果更加符合预期目标。进行传统几何纹样创新设计时，首先对纹样构成进行分析，同一纹样可以被拆分成多种构成形式，因此需要明确最为适合进行参数化构建的构成形式。

对应逻辑关系的构建。整体纹样设计大致分为两个阶段，第一阶段：纹样单元的构建阶段。首先需要设定控制点和选用基本曲线，从而确定几何纹样的基础形态；其次通过调整控制点，加入既定的干扰方式（如旋转、镜像、阵列等）对已有曲线进行优化，最后得到目标纹样的单元形态。第二阶段：以第一阶段得到的纹样单元作为基础参数，根据设计目标确定其排列方式与预设尺寸，在该过程中必须确定其数量、缩放比例、阵列等基本要素，最后生成最终的整体纹样。

1.1.2 纹样图案的构形描述

构形最早源自建筑学中有关于空间句法的概念，主要用于表达建筑设计中各个设计元素之间的关系。在建筑学中经常通过关系图解来直观描述构形，且在此基础上逐步发展出定量表达的方式。在艺术设计领域，可以使用构形理论去对应地描述纹样图案的构成。纹样图案中各个元素的分布规律可以用自然语言去描述，而这种规律的表达形式就是构形。在构建传统纹样的参数化设计逻辑时，也可使用构形去描述纹样的基本构成形式。其中，纹样图案组成的基本单元图形为图元，也是图形进行变换作用的最小个体。因此，纹样的具体构形描述为：

（1）点M 为平面内任意一点；

（2）L=[M1，M2，…，Mn]，轮廓线L 为有限个点M1、M2…Mn 连接成的折线或曲线；

（3）Q=[L1，L2，…，Ln]，图元Q 为有限个轮廓线L1、L2…Ln 组成的图案基本单元体；

（4）U=（Q，i），U 为图元Q 经过变换组成的图案；i 为其应用的构形规则；

（5）U‘=（U，k），U‘为图案U 经过变换得到的图案；k 为其应用的构形规则。

由图案的构型规则可以得到图案的层次表达模型[5]。依据构形规则图元在经过变换之后可以生成新的图案，即图元为新图案的子图案。而新图案根据构型规则实现进一步变换，以此类推。由此，子图案的定义显然是递归的，整体图案作为递归的起点，图元作为递归的终点。图案可由其所包含的所有图元不断地反递归得到，因此图案可以被定义为一种树状结构，图案U 是图案U‘的子图案，同样图案U‘也可以被当作子图案再次进行不断变换，最后生成传统纹样图案。

1.2 传统几何纹样参数化应用设计流程

传统几何纹样的参数化衍生设计可以分为以下步骤：首先需要明确目标纹样的设计需求，根据相应骨架的纹样构建与之对应的算法逻辑；其次，按照构建好的对应关系确定主要设计参数与约束方式，得到纹样单元；接着基于单体纹样结合初期建立的算法逻辑，确定合适的约束方式与排列方式，生成整体纹样。对于整个过程中的各个步骤，设计师可以随时调节各个参数，这样实时生成的设计方案可以给予设计师及时的视觉反馈，根据得到的反馈信息及时完善方案，进而持续地优化生成方案，如图1。

图1 传统几何纹样参数化设计流程Fig.1 Traditional geometric pattern parametric design process

2 基于构形的土家织锦纹样图案生成方法

土家织锦纹样组织构成的主要特征是条理性与反复循环，由一个单位纹样按照上、下、左、右四个方向重复连续循环所生成的纹样，可以使一个较小的单位纹样逐渐演变为连续性较强的整体图案。首先通过分析纹样图案组成结构，基于共同特征创建构形结构；其次对构形进行衍生，将主体纹样嵌入，得到具有纹样原有风格的创新设计图案。

2.1 纹样构形设计

土家织锦纹样取材范围较为广泛，涵盖了飞禽走兽、花草树木、天象地理、民俗文化以及几何文字等，题材类型较为丰富[6]。根据查阅相关文献著作、影像集获取土家织锦纹样，对收集到土家传统织锦图案的构形进行分析，可提取得到三种基本构形，即菱形结构、田字形结构、六边形结构等几种类型，如表1 所示，通过运用几何变换方式，生成具有中心对称性与轴对称性的菱形、正方形、矩形、六边形等基础构形。

以六边形构成形式为例分析，进一步阐明构形设计逻辑。如图2 所示，六边形结构形式是通过三角形按照构形规则进行旋转、对称等仿射映射变换生成的。设点M=(i,j)为平面区域a 上的任意点，通过几何变换规则得到六边形构形。

（1）平面区域a 上点沿x 轴对称得到平面区域b

（2）平面区域a 上点沿原点对称得到平面区域c

（3）平面区域b 上点沿原点对称得到平面区域d

表1 纹样图案构形特征分析及基本构形Tab.1 Characteristic analysis of pattern configuration and basic configuration

（4）平面区域a 上逆时针旋转得到平面区域e

（5）平面区域b 上逆时针旋转得到平面区域f

图2 六边形构形Fig.2 Hexagonal configuration

通过上述同类推理，经过不断地旋转变换即可得出其他平面区域的点。其他构形可以利用同样的方法得出，见图3。

图3 田字形与菱形的构形设计Fig.3 The configuration design of field shape and rhombus

2.2 构形延伸设计

首先对土家织锦纹样图案的特点进行分析，结合图形变换规则设计出基本几何构形，其次进行构形延伸设计，就是利用轴对称、旋转与堆砌等方式对上述基本几何构形进行变换，这是对于嵌入完整主体纹样图案必不可少的条件，同时保证了嵌入纹样后生成图案的合理结构布局。

在进行具体设计过程中主要采用三类变换方式，分别为：（1）利用原点、x 与y 轴、对角线进行对称变换；（2）通过特定角度（如、等）进行逆时针或者顺时针的旋转变换；（3）形体构造的仿射映射。综上所述几何图案结构可以被无间隙地实现重复性的排列延伸，最后延伸拓展为具有连续性的高度对称图案结构。

2.3 主体纹样的选取

土家族织锦纹样种类繁多，通过对织锦纹样的样式、题材、颜色的合理选取塑造了土家族特有的文化特色。织锦纹样以严谨的几何对称分割进行形体构造，将丰富多变的纹样填充其中，几何化的骨骼分割与重复性的图案填充体现出整体纹样的秩序感，不同骨骼的分割变化与变化多端的纹样填充方式表现出极强的艺术效果。因此，在土家织锦纹样中应用较多的有植物纹、几何纹、器物纹等，其中代表性的主体纹样有台台花、四十八勾、椅子花等。

2.4 基于连续平铺的土家织锦纹样图案生成

许多方法都可以完成纹样的嵌入，但是土家织物图案需要在一定体量的范围内连续平铺才能体现其独特的民族风格。土家族织锦纹样图案多运用散点式、连缀式、重叠式的四方连续形式，单个纹样图案向四个方向延伸，前后构形能够做到首尾相接，这样才能将艺术风格效果不断延续下去。不管区域范围的大小，利用连续平铺的方法都可以保证图案平铺的严整性。

以菱形图案为例，阐明可连续平铺的原因。图案的最左端与最右端的像素部分可以做到较好的衔接，这种衔接关系主要表现在色彩与坐标位置上，据此可设定纹样图案的连续平铺规则。

设定一条线段就是一个图案，可以成立下列规则：（1）线段的左右端点分别与图案的左右边界重合，且位于同一水平线，可判定这条线段的连续平铺效果是最佳的，首尾端相接，即能够实现无缝平铺。（2）线段的左右端点仅有一个或者都没有到达图案的左右边界，可判定连续平铺效果降低，首尾端不能相接，但不会出现断接感。（3）线段的左右端点分别与图案的左右边界重合，但不位于同一水平线，可判定平铺效果较差，首尾端不能相接，且出现明显的断接感。利用这种图案的首尾承接关系，可以生成连续平铺的四方连续图案。图4 中（a）、（b）、（c）分别对应的是菱形结构、六边形结构、田字形结构的延伸构型及其对应的土家织锦纹样平铺图案。

3 土家织锦纹样的美学特征

图4 构形连续平铺的土家织锦纹样图案Fig.4 Tujia brocade pattern with continuous tiling structure

土家织锦纹样的美学特征主要表现为三个方面：（1）对称与均衡；土家织锦单元纹样呈左右或上下对称，将适用于形体轮廓的辅助纹样点缀其中，主次分明，既保持了整体的视觉平衡，同时达到局部的变化。（2）变化与统一；主体纹样与边饰纹样的合理搭配，令锦面既丰富饱满而又灵动多变，纹样整体构图完整统一，且富有活力，避免了在对称与重复中显得过于单调乏味；（3）节奏与韵律；由点、线、面组合构成的土家织锦纹样极富韵律感，多种骨骼构成不仅生动灵活，而且其构成形象具备一定的秩序性。纹样间配合条理分明，动中有静，纹样的连续组合呈现出一种井然有序的节奏感。因此，依据以上美学特征使土家织锦纹样形成了构图巧妙、秩序律动的装饰纹样。

4 结语

土家织锦作为国家非物质遗产之一，具有很高的历史文化价值与艺术价值，伴随新思想、新技术的不断推陈出新，多元化、地方特色浓郁的传统土家织锦文化逐渐与时代的发展脱轨，只有将现代设计思想与传统文化紧密结合，才能让土家织锦文化得以更好的传承与保护。将参数化思想运用于土家织锦纹样图案的创新设计中，对纹样图案进行构形分析得到的基本结构，选取不同方向的纹样图元，根据连续平铺规则构图，进而实现传统土家织物纹样的创新设计。不仅可以更好实现土家族文化的传承与创新，同时也为其他传统纹样的创新设计提供新的参考方法。