分形在儿童家具设计中的应用

吕艳丽LV Yanli 陶毓博TAO Yubo 李鹏LI Peng

东北林业大学，哈尔滨150040（Northeast Forestry University，150040 Harbin）

分形在儿童家具设计中的应用

吕艳丽LV Yanli 陶毓博TAO Yubo 李鹏LI Peng

东北林业大学，哈尔滨150040（Northeast Forestry University，150040 Harbin）

介绍分形及其在家具设计领域的应用现状，并从儿童家具的需求出发，分析当前儿童家具设计的现状及存在的问题，阐述分形理论与儿童家具设计理念的契合性，以期为儿童家具设计开拓新思路。依据分形在儿童家具设计中所具有的趣味性、教育性和可成长性方面的优势，具体以等边三角形为基本设计元，解析分形儿童家具的设计方法，设计了并置型分形家具“分形儿童桌”。

分形；儿童家具；自相似性

一、引言

分形理论是当今十分风靡和活跃的新理论、新学科，是指通过自相似的方式构造图形，描述自然界的现象。由于分形兼具科学的严谨性和艺术的美感，被称为“科学与艺术的桥梁”，近十年来被引入到家具的设计中来，为设计师带来了崭新的视角[1]。

儿童家具是家具行业的后起之秀，随着社会的发展和人们生活水平的提高，越来越多的家庭愿意给孩子提供独立的生活空间，以培养孩子的独立意识。因此，儿童家具不仅在市场上份额不断提高，而且在设计领域也得到了广泛的研究[2]。

本文从儿童家具的需求出发，对分形在儿童家具中的应用进行了论述，并以实例说明了分形理念在儿童家具设计中的巨大潜力。

二、分形理论与分形艺术

分形（Fractal）的本意是“分数的”、“破碎”、“不规则的”，在20世纪70年代由美国科学家本华·曼德博（Benoit B. Mandelbrot）提出。他认为英国海岸线在不同的度量单位下，会得到截然不同的长度。因为局部的海岸线具有和全部海岸线同样程度的不规则性和复杂性，即在形貌上局部与整体是相似的。这种局部形态与整体形态相似的性质称之为自相似性，是分形图案的主要特征。除了海岸线以外，山脉、鹦鹉螺、蔬菜形状等都具有分形的特征[3]。

分形艺术体现出许多传统美学的特性：均衡、统一、对称等，但更多的是超越这些标准的一种自然美[4]。分形的这种自然美是在无序中蕴涵有序，它的统一是形状变化、内涵不变的自然统一。分形的自相似性及其特殊的对称方式，造就了分形图形精细的层层嵌套体系。

通过计算机编程绘出的具有强烈分形特征的树叶形状，每一个分支叶脉都与主叶脉相似，通过这种只有共同特征却没有特定尺度的构图方法，构造单元不断重复同时微妙变化，使分形图案拥有了奇异的美（见图1）。

图1 分形图案①

从20世纪80年代开始，“分形热”一直经久不息，分形理念作为一种新的设计理念，在建筑、纺织等行业中已经有了广泛的应用，在家具设计领域也逐渐得到重视。近年来，随着计算机辅助设计的发展，一些分形专用软件也得到了应用和发展。如Fractal Fox软件，用以计算分形维数，在分析中国传统家具的分形特征时已经得到了应用[5]。

三、分形在儿童家具设计中的研究现状

1．儿童家具设计现状

调查显示，10.2%的家庭已经给孩子提供了卧室或者购买了儿童家具，49.8%的家庭准备为孩子购买专门的家具，还有40%的家庭尚没有为孩子购买家具的计划[2]。由此可见，儿童家具市场非常广阔，有必要对儿童家具进行审慎设计和深入研究。

目前，国内的儿童家具品牌设计还处于初级阶段，国内尚没有形成大品牌，一些国际品牌虽然已经入驻，但目前也还没有形成明显优势。调查显示，家长们选择儿童家具时主要考虑的是价格与款式[6]。

但是，当前市场上的儿童家具主流产品，大多只是成人家具的“缩小版”，辅以鲜亮的颜色和卡通形象等，并没有进行深入的研究和设计，真正能满足儿童生理和心理需求的产品并不多。因此，儿童家具设计领域发展空间巨大，市场潜力广阔。

2．国内外家具设计中分形的研究现状

目前家具设计领域对分形的研究主要集中在两个方面：一是中国传统家具的分析与设计，二是现代风格成人家具设计。

由于中国传统家具设计中崇尚与大自然交融和谐的文化理念，与分形理论中的“自然”属性不谋而合，因此分形特征出现在传统家具中的很多装饰纹样中[5]，如回纹、云纹、龙纹等。

这为最终实现用现代化生产方式生产传统装饰家具提供了理论设想：提取传统家具中的基本图形，然后通过分形软件进行分形图形再设计，再进行机床加工，最终实现传统装饰与现代风格的融合，生产出具有传统风格的现代家具。

在现代风格成人家具设计方面，由于分形图案新奇大胆，抽象感强烈，且易于电脑辅助设计，吸引了国内外大量研究者的关注，成为了一个新兴的潮流，也已经有了分形抽屉（见图2）、循环座椅（见图3）等著名的成型作品。

图2 分形抽屉②

图3 循环座椅③

以分形抽屉（见图2）为例，该作品是日本家具设计（Takeshi Miyakawa）工作室设计的一款抽屉式储物柜，其中的鲜明层次感不仅使空间得到充分利用，而且带来了艺术的美感。柜子中抽屉的层层叠加使得图案单元相互嵌套，相互融合。简洁的外观因为自相似而富有趣味的美，产生了令人耳目一新的效果和对视觉的刺激。

四、分形理念在儿童家具设计中的优势

由于儿童需求的特殊性，将分形理念应用于儿童家具设计中时，需要考虑趣味性、教育性、可成长性等方面的需求。

1．趣味性

趣味性是儿童家具最主要的特点。儿童处于智力成熟的关键时期，有趣的家具设计对培养孩子兴趣，启迪他们的智慧有着重要意义。当前儿童家具设计中主要通过司空见惯的卡通形象、鲜亮的颜色等方式增强趣味性，款式单调，缺乏艺术感。而分形具有独特的趣味性，通过自相似和递归，分形形状的每一个局部都具有全局的特征，恰好满足了儿童的好奇心和对事物细致观察的需求。

比如，设计师从《盗梦空间》中获取灵感，以分形理念设计的循环座椅（见图3）。该设计中每一层座椅，都是以在更小一层座椅的基础上嵌套而成，容易激发孩子的兴趣。

另外，这样的设计还可以鼓励孩子自主拼装家具，从而带给他们更大的成就感和主人翁意识。孩子是天生的艺术家，而分形作为一种独特的艺术形式，具有让人意犹未尽的美感，将其应用于儿童家具的设计中，可以使儿童在布置和使用家具时获得快乐，提升幸福感。

2．教育性

儿童具有强烈的好奇心和求知欲望，具有较强教育性的儿童家具可以帮助他们理解事物形态，提高审美水平。

分形家具的教育性体现在两类设计中，一类是现代感强烈的家具设计，如循环座椅（见图3），通过清晰大胆、层次鲜明的设计，能够帮助孩子直观理解大小、形状、嵌套等概念。

另一类是传统家具设计，如传统家具中常用的拐子龙纹（见图4），其中龙头和身体的纹路具有显著的分形特征，这样的设计可以帮助孩子了解中国传统文化中的美感与智慧，使其在潜移默化中受到传统文化的熏陶[7]。

图4 拐子龙纹④

3．成长性

可成长性是儿童家具的另一个重要特征。孩子的身心成长速度很快，兴趣变化也很快，如果每个时期都为孩子购买专门的家具对很多家庭来说是不现实的。所以，儿童家具设计者需要设计出能够满足孩子不同时期需求的作品。

当前儿童家具市场通常大小固定，且一般适用于小学时期，这使得儿童家具的使用寿命大大缩短。分形由于其递归和自相似的特点，在可成长性方面具有得天独厚的优势。依然以循环座椅（见图3）为例，随着孩子身体的增长，家长可以通过简单增加座椅层数的方法来满足孩子需求，而无需购买新的座椅，这样可以大大提高儿童家具的使用寿命，降低家庭支出成本。

五、分形儿童家具设计方法与设计实例

分形儿童家具的设计方法有两类。一类是在当前儿童家具造型基础上加入分形的图案。例如，在桌椅、沙发等家具的表面绘制或雕刻分形图案，这类设计较为容易，关键在于如何选取及设计适合儿童需求的分形图案。

另一类是设计分形造型的儿童家具，要求设计者从基本部件出发，通过迭代、组合等方式，设计出满足儿童需要、符合儿童审美的分形家具。

分形家具可以分为嵌套型、并置型和叠落型等。嵌套型是指在尺度较大的部件中套入尺度较小的相似部件，形成分形和层次感，如循环座椅中的椅架（见图3）。叠落型是指在家具的同一部分中，不同尺度的部件以层叠的形式出现，如分形抽屉中不同大小的抽屉（见图2）。并置型是指在家具的不同部分采用相似的部件，拐子龙纹中的纹线就是一种并置型分形图案（见图4），但在目前分形家具的设计中应用较少。

笔者以等边三角形为基本设计元，提出一种并置型的分形儿童桌设计方案（见图5）。桌面和桌架采用不同尺度的等边三角形，形成个体层次的分形结构；而桌子组合后成为更大的等边三角形，形成整体层次上的分形结构。桌架的三角体形状使得桌子结构稳固、牢靠，整体上协调统一，组合自由，且色彩鲜艳，易于吸引儿童的注意力。该儿童桌既可以单独使用，满足儿童学习、生活需要，又可以组合为各种形状，满足儿童集体游戏玩耍的需要。

图5 分形儿童桌①

六、结语

随着社会的飞速发展，人们的生活条件越来越好，越来越多的家庭愿意给孩子购买专门的儿童家具，以提升孩子的生活质量，培养他们的独立意识。这给儿童家具市场带来了商机，也给儿童家具的设计带来了挑战。

本文将分形引入到儿童家具的设计中，进行系统研究和应用，在提升儿童家具趣味性、教育性和可成长性等方面，有着积极的现实意义。

分形作为一个崭新的艺术领域，被称为“科学与艺术的桥梁”，分形理念和儿童家具设计理念中有着同样的“自然”和“成长”的内涵，这使得两者本质上相契合。这样的契合性给儿童家具的设计带来了新的思路，具有广阔的发展前景和市场潜力。

注释

①图1、图5来源：作者自绘.

②图2来源：matrix67.分形生活之三：分形抽屉[EB/ OL].（2008-05-15）[2017-01-03].http://blog.csdn. net/matrix67/article/details/4780018.

③图3来源：佚名.盗梦空间：无限循环椅[EB/OL].（2011-05-21）[2017-01-03].http://www.henan100. com/jiaju/mjmh/cyjs/2011-05-21/61239.shtml.

④图4来源：佚名.明清家具龙纹雕饰赏析[EB/OL].（2012-05-14）[2017-01-03].http://www.soocang. com/content-30-17821-1.html.

[1]王新禧.分形艺术：科学与艺术的桥梁[J].百科知识：上，2006（8）：32-33.

[2]周静，李军伟.对儿童家具设计的思考与探讨[J].林业科技，2013（1）：60-62.

[3]屠曙光.论分形几何自相似性对设计形态的作用及意义[J].南京艺术学院学报：美术与设计版，2008（6）：99-103.

[4]何金.分形理念在家具设计中的应用研究[D].沈阳：沈阳建筑大学，2014：11-30.

[5]耿晓杰.家具设计的分形研究[D].北京：北京林业大学，2006：50-142.

[6]戴向东.对我国儿童家具设计理念与市场现状的剖析[J].林产工业，2002（5）：19-20，29.

[7]李亭翠.基于传统文化视角的儿童家具设计研究[J].兰州工业学院学报，2015（3）：99-101.

（责任编辑 孙玉萍）

The Application of Fractal in Children’s Furniture Design

This paper introduces the fractal theory and its application in the f eld of furniture design, and analyzes the current situation and problems of children's furniture design from the perspective of its children's demand. This paper points out the coincidence between the concept of fractal and the concept of children's furniture design, which opens up new ideas for children's furniture design. It points out the advantages of fractal in children furniture design on the aspects of interestingness, edutainment and growth, expounds the design method of fractal of children's furniture, and taking the equilateral triangle as the basic design element, designs a juxtaposition fractal furniture “children's fractal table”.

fractal；children’s furniture；self-similarity

J525.3

A

10.3963/j.issn.2095-0705.2017.02.012（0068-05）

2017-01-13

吕艳丽，东北林业大学材料科学与工程学院硕士研究生；陶毓博（通讯作者），东北林业大学材料科学与工程学院副教授；李鹏，东北林业大学材料科学与工程学院教授，博士研究生导师。