喀什拼花砖图案数字化提取和图形动画应用研究

李涤非叶佑天苏苗

Li Di-fei1，2Ye You-tianSu Miao1

（1.桂林电子科技大学，广西 北海 536000；2.陕西科技大学“一带一路”文化IP 开发与设计研究中心，陕西 西安 710021；3.湖北美术学院，湖北 武汉 430000）

(1.Guilin University of Electronic Technology， Beihai， Guangxi， 536000； 2.The Belt And Road Culture IP Development & Design Studio， Shaanxi University of Science & Technology， Xi'an，Shaanxi， 710021； 3.Hubei Institute of Fine Arts， Wuhan， Hubei， 430000)

在国务院印发的《“十三五”促进民族地区和人口较少民族发展规划》中，中央强调应把加快少数民族和民族地区的发展摆到更加突出的位置，应充分发掘民族文化资源，发挥民族文化优势[1]。随着“一带一路”倡议的推进，新疆地区从中国版图的内陆腹地一跃成为了开放开发的前沿阵地，丰富优质的民族文化资源所具有的战略价值日益凸显[2]。新疆维吾尔拼花砖饰产生于东西方文化的碰撞与融合，是新疆人民智慧的结晶，有着极高的审美和科研价值，是中华民族宝贵的文化遗产[3]。多年来，关于喀什拼花砖图案的艺术价值和保护工作研究较多，和其他艺术形式融合的探索较少，文章尝试通过数字与动画技术，探讨提取拼花砖饰构成构件、基本纹样、分布形式的方法，并将拼花砖优美图案以动态图形动画方式展现，以更加适合时代的姿态彰显价值，传播魅力。

1 喀什老城拼花砖图案概述

1.1 拼花砖的产生

建筑是一个民族传统文化、历史文脉的物化表现[4]。新疆地处古丝绸之路的枢纽地带，横跨欧亚的频繁经贸往来和思想交融，促成了这一地区形式独特、风格迥异的建筑及装饰风格。在维吾尔建筑艺术中，砖饰占据极为重要的位置，拼花砖图案（拼砖饰）是砖饰中最为常见的形式之一，它是指将黄色面砖按照一定程式切割、打磨成某种造型，并可以将其有机组合起来，形成图案的墙面装饰类型[5]。早在12 世纪，伊斯兰教传入新疆地区，宗教建筑作为宗教精神的物化载体开始了大规模的营建，建设和装饰需要的大量琉璃砖是新疆地区难以满足的，当地人们将伊斯兰建筑样式和区域风格相融合，又吸收了中原地区的图案纹样，创造出一种墙面装饰类型——拼花砖图案，这种运用当地低温烧制的黄色条形砖设计的墙面装饰，从一诞生就带有强烈的地域性特征。近年来，随着经济的发展和人们认知的变化，拼花砖图案陆续出现在商业建筑和民居上，与人们的生活联系变得更为密切[6]。

1.2 喀什拼花砖图案的艺术特征

拼花砖建筑遍及新疆地区，尤以南疆喀什地区的最为典型，是其中的佼佼者，如，始建于1442 年的喀什艾提尕尔清真寺（图1），拼花砖工艺覆盖了主体建筑的大半面积，其拼花工艺繁复，图案严谨优美，兼具艺术和数学美感，是拼花砖图案的宝库。不同于中原地区的平面化面砖装饰，维吾尔拼花砖饰多为立体浮雕式设计，充分利用面砖的物理特性，对其进行精确计算、切割、打磨，将加工后的面砖相互穿插、交错、重叠、拼砌，组合成各种立体感、几何化的抽象花卉和星空图案，在光线照射下，光影层叠错落，富有强烈变化，十分雅致，充分彰显了维吾尔民族的生活态度和独特审美意趣[7]。

维吾尔民族热爱自然，崇尚自然界非动物类物象，所以拼花砖设计多以纯粹几何图形和抽象的几何花卉植物、星空日月为表现对象。拼花砖图案的构件为长方形面砖加工而成，常称为异型砖，有梭形、拱形、半圆形、三角形、梯形、菱形、S 形等数十种，拼砌的图案有上百种之多，常见的有八角形、八瓣菱形、锁子纹等。它们或以单元图案间接组合，产生视觉的节奏、韵律美感，或以大面积均匀排列有机组合，形成气派的联合图案，与维吾尔建筑的宏观建构风格共同成就了新疆建筑文化的特色。

图1 喀什艾提尕尔清真寺

2 拼花砖图案的数字化提取和矢量化重构

数字化，指运用计算机、卫星等设备，将图、文、声等信息转换为计算机识别的二进制数据，进行计算、处理、存储、传播及还原的技术[8]，具有兼容性强、存储久、便于还原的特点。数字化提取即通过人工和计算机图形技术抓取物理对象的关键信息，过滤噪点，纠正偏差，修复残缺的数字图形编辑技术。

2.1 拼花砖图案结构研究和提取

喀什建筑的拼花砖饰复杂精巧，美轮美奂。复杂的图案往往都是由简单的纹样构件重复构成，随着研究的深入不难发现，篇幅宏大的拼花砖饰是由一个图案平铺或两个以上图案交替、互补组合呈现，这些图案则是由一个个纹样构件（异型砖）组成。对于构件自身形状，图案构成及铺列方式的研究是数字化提取的关键。

首先，构件形状。拼花砖构件有数十种之多，以锁子纹（一说其源于中东地区，一说源于中国汉代）的构件为例，见图2，A—F 6 个角，分别为60°、120°、240°、120°、60°、120°，为“一条脊六面坡”的切割方式，边线AB 长度等于DE，又因AB 线需与另一构件的BC 组合，DE 线需与另一构件的CD 组合，所以AB=BC=CD=DE。构件会因建筑、工匠的不同，长宽会有少许差异，但是构件的角度、边线的长度比例关系是恒定的，因此对构件的角度、边线间关系的测定是构件数字化的重心。其次，图案的构成和结构线提取。从图3 可以看出，锁子纹构件以长边线的120°角为中心，组合另外两个构件，构成完整锁子纹图案，3 个构件组合方式即为结构线。再以八角花卉图案为例（如图4），该图案为两种构件组成类，主体部分由8 个角度为45°的梭子形构成，辅助外框为2 个异形直角，结构线是以一点为中心向四周发射的8 条线。再次，图案铺列方式，即骨格。拼花砖图案通常为二方连续或四方连续型，结合应用场景，会有不同铺列策略，如，外墙大面积铺列，多为四方连续，简单重复，给人宏大、气派的视觉冲击，而室内装饰以体现精致和韵律美的二方连续为主。

根据上述测定和提取方法，将获取的图案影像和分析研究所得的数据进行详细标注和分类，录入计算机，记入图形数据库。

图2 锁子纹构件

图3 锁子纹构件及构成图案

2.2 图案的矢量化重构

根据采集的拼花砖图案数据，完成矢量化图形的重构工作。分析构件的边长和角度，寻找绘制规律，在规则图形中用几何法分割线段和夹角，如图5 锁子纹，可通过对正六边形的分割，准确画出。再如八角花卉图案，八角星形的基本样式可以看作两个正方形的错位叠合，然后删除不需要的线条，再进行对角连线，完成图案设计，如图6。

3 拼花图案为图形动画注入设计新元素

图形动画也称为运动图形动画，是一种运用平面设计原理结合动画运动规律，以图形变化为主要表现对象的设计范式。图形动画诞生已有半个世纪之久，一直以小众的试验动画或电影的片头设计呈现，近年来得益于数字媒体技术的发展和移动终端的兴盛，才真正走进设计的主流，如今它在产品介绍、数据模型展现、移动终端应用动画等信息可视化领域表现出强劲发展势头，为越来越多受众所喜爱。通常，图形动画以抽象或高度概括的几何图形、人物形象为表现载体，这些非具象的视觉语言和拼花砖图案有着天然的共通性，拼花砖丰富多样的图案可以为图形动画注入新的设计元素。

图4 八角花卉图案

图5 分割正六边形画出锁子纹

图6 八角花卉图案

图7 星空图案

3.1 作为运动表现主体的拼花图案

鲁道夫·阿恩海姆[9]认为“物理的运动是完全能够做到给那些能够呈现出它们的力量和轨迹的形状以生命感的，当然即使创造这些样式的力与传递眼眼睛里的信息之间没有关系，在这些样式中仍然能展示出强烈的张力”。拼花砖图案荟萃东西方图形装饰设计，基于数十代人的审美选择，经历千年的文化沉淀，精妙的图案一旦按某种轨迹生成、运动作用于图形动画，将为受众带来视觉和心理的强烈冲击。

拼花图案可直接应用于图形动画，作为动画主体。2013 年苹果公司新产品发布会展现了一段奇妙的图形动画：一个点突然跃入画面，瞬间无数个点依次呈现，点的秩序移动产生了线条，优美的弧线画出一个个不可思议的图案，这是一次成功的商业行为，更是一场线与图案的视觉盛宴，让人们重新认识到抽象图形的表现魅力。长期以来，图形动画中的抽象图案，多是创作者根据设计经验和对生活的理解进行创作，随着图形动画的蓬勃发展，雷同和近似图案反复出现，一定程度地造成受众的审美倦怠，对动画所传递的信息兴趣降低，影响动画的传播价值。拼花砖图案是历经千年充满文化气息的民族瑰宝，将其作为动画表现的主体，应用于信息的传递，在彰显文化意蕴的同时又可极大吸引受众注意力，如图7，星空图案，严谨的几何图形组合，充满理性色彩，极为适合表现科技内容或数据说明主题等。

将拼花图案的结构线或构成要件应用于图形动画。除了将拼花图案直接移植于动画镜头，还有更为灵活的应用方式。如，根据数字化前期工作中提取的结构线，对图案中构件进行重组甚至更替，获得形相异，却神更似的新图形。拼花图案的结构线是拼花图案的构成基础，是创造更多饱含拼花意趣图案的根据，所以，灵活运用结构线是拼花图案应用于图形动画的重要设计方法。

3.2 拼花图案介入的转场形式

不同于角色叙事类动画，图形动画对作品的流畅性要求延伸到了镜头切换领域。拼花图案在转场设计中有以下应用策略：①将镜头中拼花图案设定为引导视觉的线索，完成跨镜头运动，实现流畅转场；②将拼花图案按照骨格铺列整个镜头，在图案的消散中完成转场。

3.3 拼花砖图案的设计启示

拼花图案秩序严谨图形规范，闪耀着理性的光辉，体现了工匠对自然物象抽象理解的艺术把握。康定斯基在《点线面》中指出“形态越抽象，它的感染力就越清晰而直接”。的确，它化繁为简，寻找物象的内在规律和本质特征，力求用最少的线和形表现无尽繁复的客观事物。拼花图案所呈现出的抽象与概括也正是许多图形动画设计师的孜孜追求，是极具借鉴和参考价值的。

4 图形动画对于拼花图案的传承和传播价值

传承、保护非物质文化遗产是近年来国内外研究的热点问题[10]。拼花砖图案为图形动画注入了新的设计元素，为设计者的图形创作提供了设计灵感。同时图形动画也在一定层面上参与了拼花砖图案的保护工作，借助图形动画的数字技术和互联网基因，又将拼花砖图案推向了更为开阔的领域。

4.1 图形动画有助于拼花图案的数字化存储

随着经济的快速发展，社会的急剧变迁，和众多民间技艺一样，拼花砖饰的传承和发展面临挑战，如，从业者的流失，新建筑样式对传统营建方式的冲击等[11]。图形动画对拼花砖图案的吸收和借鉴在一定程度上起到了保护和传承作用，如研究前期阶段对拼花图案尺寸和角度的测量，结构线提取，骨格构成探寻等，这些数据信息在服务于图形动画设计的同时可共享于博物馆和学校，为其保护和传承提供一份力量。

4.2 图形动画赋予拼花砖图案互联网基因

图形动画，也称“病毒动画”，这一称谓正是源于它的传播特质，反映了它的传播效率。快节奏的忙碌生活，人们的时间被分割成小块单元，利用碎片化时间了解资讯、掌握信息成为生活常态，图形动画作品幽默风趣、信息密度大，且长度通常在10—180 s，是碎片时间中获取信息的快捷高效的手段。

以拼花砖图案为设计元素的图形动画，在传递动画本身相关信息的同时，也将拼花砖图案推向了互联网，推向了受众，借助图形动画病毒式地传播特性，拼花砖图案将被更多人所熟知，拼花砖图案的艺术性和使用价值也将影响更多受众。在传播的过程中，受众结合具体媒体环境，对拼花砖图案文化内涵、民族风情再次解读和体悟，有效地推动其新型形式的传承和发展，即帮助拼花砖图案以一种新姿态再生于网络，绽放光芒[12]。

作为设计新元素的拼花砖图案，会激发设计者的创作热情，带动更多设计者参与其中。另外，借助图形动画的传播魅力，可引起民众对拼花砖图案保护工作的关注，为拼花砖图案的保护积蓄更多社会力量。

5 结语

喀什地区拼花砖图案是维吾尔文化中不可或缺的重要部分，是新疆拼花砖饰的缩影，是东西方文明融合的见证，它充满理性精神的严谨。几何图案设计，是新疆维吾尔族人民智慧的结晶，是数学和艺术结合的完美典范。历经千年的岁月洗礼，拼花砖图案依然散发着迷人的光辉，在计算机技术高度发达的今天，利用采录和测量设备对拼花砖图案进行数字化提取，寻找其构成规律和组合特征。经过数字化提取和图形动画的应用实践研究得出以下结论：①产生于伊斯兰文化盛行时期的拼花砖图案充满秩序感，严谨、规律的图案有助于构件和骨格的数字化提取；②拼花砖图案是人们冷静思考自然，将自然物象提炼概括为几何图形的典范，它提供的设计范式，滋养着图形动画中的抽象设计；③拼花砖图案应用于图形动画，为其注入新的设计元素，同时拼花砖图案借助图形动画的互联网基因和传播优势，让更多受众得以了解新疆维吾尔文化，领略喀什拼花砖图案的风采。