技术史视野下的立体书制作工艺探究*

陈泽拱，邓 环

（广西民族大学 科技史与科技文化研究院，广西 南宁 530006）

0 引言

随着计算机技术与互联网技术的迅猛发展，人们越来越倾向于使用移动电子设备阅读数字书籍，这种新兴阅读方式的出现给纸质书籍的生存带来了巨大的挑战。然而在数字书籍日益代替纸质书籍的形势下，立体书成为逆袭数字书籍大潮的新生力量。它凭借着新颖的立体结构、独特的互动设计和极具观赏性的视觉效果收获了一大批读者和收藏家的喜爱。立体书经过几百年的发展后形成了一套日趋完善的制作工艺体系。[1]

全球常用的立体书名称为“Pop⁃Up Book”，由美国蓝丝带出版社在1932 年注册并使用。1965 年，美国广告商渥多杭特创办的立体书制作公司给它的立体书均冠以“Pop⁃Up Book”字样。此后，“Pop⁃Up Book”就成了立体书的代名词。20 世纪末，欧洲收藏家用“Mov⁃able Book”替代“Pop⁃Up Book”。理由是“Pop⁃Up Book”仅对应立体书中的一种结构形式，不能代表所有的立体书形式，“Movable Book”更能体现立体书的可动性的特点。然而“Pop⁃Up Book”在全球更深入人心，因此“Movable Book”只用于欧洲地区。[2]立体书传入中国后，国人对立体书的称谓众多，有“立体画册”“立体书签”“立体 活动画片”“翻翻 书”等。[3]有学者根据书籍采取折工艺进行设计制作且具有三维立体的特点，将“Pop⁃Up Book”翻译为“立体书”，能涵盖这类书籍更广泛的特征。

国内外现有的立体书研究主要集中在制作工艺教学和设计制作上。The Elements of Pop-Up和The Pop-up Book等立体书专业教科书从教学与应用的角度介绍其制作工艺。

Multi-style Paper Pop -up Designs from 3D Models一文讨论了如何使用计算机技术辅助设计立体书。[4]韩笑认为立体书设计的方法可分为单纸法和多纸法。[5]车思曼在其硕士论文中对制作工艺进行了初步探究。[6]谭星祺从材质、音效和香气三个方面探讨立体书互动机关的设计。[7]但是已有研究鲜有梳理立体书制作工艺的发展脉络。笔者从技术史视角分析立体书的发展源流及制作工艺，结合国内外各个时期出版的立体书的制作技术进行拆解，研究其起源与发展历程，分析立体书制作工艺在不同历史时期的特点及变化规律，以期更好地发挥立体书在科学传播中的纽带作用。

1 立体书在国外的起源和发展

1.1 起源阶段

目前，界内公认的世界上最古老的立体书诞生于马修·派瑞斯之手。这位英国本笃会修士兼史学家为了高效处理零散的资料，发明了立体书史上第一个互动机关“转盘”。这个机关的原理是：先将所需的各种资料转化为大小不一的环形表格，再将环形表格复制在规格与之匹配的羊皮纸上。接着将圆环剪下并从大到小依次堆叠起来，最后使用棉线将圆盘固定在书籍上。他发明的“翻”机关沿用至今。这个机关的原理是：使用小于版面的可折叠纸张粘贴在页面上，在不扩大原有版面或不增加页数的情况下，容纳更多的内容和结构。这两种机关被运用到他在1236 年撰写的《英国编年史》中。

14 世纪后，“转盘”和“翻”这两个机关逐渐被运用于成人专业书籍中。15 世纪初的德国版《新自然疗法》使用“翻”机关展示了头、眼睛、喉咙等重要器官的解剖教学。[8]1840 年，英国出版的《地理教科书》使用了“转盘”机关进行世界时间的教学。这本立体书的版权页上有一个世界时间转盘，只需要将转盘上的地区对准圈外某个时间，就能得出不同地区的时间。

1.2 儿童立体书问世

1765 年，罗伯特·赛尔出版了首部儿童立体书。该立体书主要运用了“翻”机关：将版面分为三个部分，相同页码的三部分翻到一起则组合成一幅完整的图像，将不同部分、不同页码翻到一起则组成令人意想不到的新图像。

《小亨利的历史与历险记》是玩具商人富勒于1810-1812 年间出版的“纸娃娃书”系列立体书之一。这套书中除了有一本故事书之外，还含有各种服饰和纸娃娃。其设计意图是让儿童既可以阅读故事书，又能给纸娃娃换装进行角色扮演游戏，从而达到教育儿童的目的。

出版商卫斯特理于1935 年前后出版新型纸娃娃立体书《过家家》，它没有文字，只有日常场景和纸娃娃。每个场景都有对应的小切口以供儿童自行选取纸娃娃插入来过家家，因此这种有小切口的立体书被称为“切口书”。[9]

1.3 立体书的繁荣阶段

1850-1950 年是国外立体书发展的繁荣时期。这个时期出现了立体书史上的“四大天王”：迪恩父子公司、拉斐尔塔克父子公司、欧内斯特尼斯特公司和立体书天才梅根多夫。

1856 年，乔治·迪恩继承其父亲的公司并更名为迪恩父子公司，成为史上首家大量出版立体书的公司。这家公司“拉”机关和“融景”特效的发明令世人瞩目。“拉”机关被应用于1859年出版的《潘趣和朱迪》，读者可以通过拉动机关来实现插画的运动。“融景”转场特效应用于《融景》中，其原理是先将前景和后景景图切出相同数量的切口，再将后景景图贴在纸片上，接着将后景纸片从后面插入前景的切口中，最后通过拉动纸片来实现前景与后景相互交融的效果。

第一次世界大战后，塔克家族经营的拉斐尔塔克父子公司为了东山再起发明了“透视书”和“全景切口书”新式立体书形式。“透视书”的原理是将两边不挖空的前景页的左右两端向后折叠形成两个凹槽，再将背景页两端固定在凹槽内。这样打开书籍时，前景与背景之间就会形成一个“D”形空隙，从正面观看时因视觉差而产生立体效果，代表作有《天佑女王》。“全景切口书”的原理如下：采用大幅纸板多折页的方式将故事图片和文字内容分别印刷于纸板的两面，并在末页纸板的背面设计了存放道具和纸娃娃的收纳袋，使用时将折页纸板打开，再将道具和纸娃娃取出插入切口，代表作为《女王加冕游行》。

1888 年，欧内斯特·尼斯特创办出版公司并向儿童立体书市场进军。该公司发明了将转盘和融景结合起来形成的“转景书”。其原理是将两个转盘做出切口并交错相叠，再使用小缎带绑在转盘上，顺时针或逆时针拉动小缎带即可实现换景特效。换景的方式从最简单的圆弧方式发展到万花筒方式，如《消失的图画》。

梅根多夫因研发出很多新式的立体书形式而被誉为立体书天才，其最著名的发明是多重机关结构和全景书。这种多重机关结构与迪恩发明的“拉”机关相比更为流畅且能同时控制多个部位进行活动。但所用材料中有铁线圈和铆钉，两者容易锈蚀而导致机关无法运作，显得十分脆弱，代表作有《喜剧演员》等。梅根多夫设计的全景书是大型圆弧立式六折页书籍，展开后十分惊艳，代表作有《国际马戏团》等。

2 立体书在国内的起源及发展

2.1 立体书的起源

国内的立体书最早可追溯到清末民国初的风水学著作《奇门遁甲大全》上，采用的是马修·派瑞斯发明的转盘机关。民国时期西方医学解剖学开始传入中国，出现了医学题材的国产立体书《活动人体解剖》。这本立体书采用的是“翻”机关，通过“翻”机关，呈现出人体被解剖的过程。早期国产立体书原版大多都是孤本且下落不明，如今只能通过网络才能一窥其貌。

中华人民共和国成立后，在国家“百花齐放，百家争鸣”的方针下出现了和谐、宽松和自由的创作氛围，给国内原创立体书提供了发展的生机，模仿国外立体书单一的结构运用于立体画册和立体书签上。1956 年出版的《小黄牛立体画册》采用了90°景层结构的立体书制作技术，这种技术制作的立体书只能将画册垂直打开。1965 年的《孔雀书签》和《听话要听党的话》采用折技术，两张折叠的立体书签能打开180°，所设计的孔雀屏和牡丹花结构可随着展开幅度的变化而变化。1967 年的《廿五年早知道》采用马修·派瑞斯发明的转盘机关，这张立体书签通过转盘可知25 年内每日对应的是星期几。该时期的立体书主要面向儿童和少年，题材主要为政治和儿童小故事，以工具立体书为主，以儿童故事立体书为辅。这一时期的印刷技术和组装能力比较落后，立体画册或立体书签整体质量不佳。

2.2 立体书的发展

1978 年中国改革开放以后，国内设计师得以接触到国外经典立体书。这一时期是中国原创立体书的春天，大量具有中国元素的立体画册相继问世。绝大部分立体画册的对象是儿童群体。在题材选取上，立体画册选择童话、神话、寓言、动画等题材，也有教育和节日题材。在结构设计上，设计者们开始尝试将不同的立体书制作技术结合起来进行设计。考虑到要增强立体画册的互动效果，设计者们别出心裁地采用了道具进行辅助的方法。

1982 年，中国少年儿童出版社出版的《五讲四美立体小画册》的立体画册以教育题材为主，这本画册采用全新的书籍结构——反向折叠式结构。这种结构的优点在于无需装订，但展开之后整体长度较长。同年出版的《儿童节日礼物立体书》采用了全新的立体书制作技术——折技术中的“V”形折。1985 年海燕出版社出版的《中岳少林立体故事画册》采用了当时国际新技术——拍摄彩色补色立体照片技术进行设计，其原理是利用人的双眼视差效应产生深度感，[10]需借助辅助道具——双色眼镜进行观看。

1986 年的《小马过河立体画册》属于寓言故事立体书，它采用了90°景层结构，但在景层连接的地方有所创新，使得展开之后的整体立体效果更为和谐。反向折叠式结构和90°景层技术结合后制作了诸如《济公》《猴子捞月》《大闹五庄观》等新式立体书。这个时期的大多数立体画册减少了部分零件的组装，增加了制作方法页的印刷。通过减少部分零件组装实现节约成本和缩短生产周期，增加读者手工制作页，使读者得以与立体书进行互动，参与感更强。

2.3 立体书快速发展阶段

20 世纪末到21 世纪初是中国原创立体书的加速发展阶段，立体书制作在题材和形式上有很大的改进。1996 年的《立体恐龙世界》和1997 年的《西游记立体画册》虽使用了陈旧的立体结构，但前者开辟了科普题材，而后者则从单一画册增为系列画册的创新形式，增强了该套立体书的吸引力。《西游记立体画册》系列一共出版了5 本：金猴出世、大闹天宫、火焰山、三打白骨精、取经成功。系列立体书无论在内容还是形式上都满足了读者和收藏家阅读与收藏的需求。

中国台湾地区于20 世纪八九十年代就有立体书在市场流通，亦举办过立体书展览。其中最为著名的立体书是宣传台湾世界遗产的《淡水古迹带着走》以及刘斯杰的《中國彈起》和《香港彈起》。[11]与此同时，中国大陆的立体书出版发展快速，大致以每年10%的速度增长。其中值得一提的便是2006 年西安荣信文化产业发展有限公司倾力打造的“乐乐趣”品牌。该品牌一年之内从国外引进了34 本优秀儿童立体书，包括《爱丽丝漫游仙境》《哈利波特》《小飞侠》等，积累了从引进、翻译、设计到生产、销售全流程的丰富经验。[12]随后便开始走自主设计的道路，先后出版了至今仍有影响力的《大闹天宫》《大唐长安》《揭秘》系列等原创立体书。[13]此后乐乐趣一直致力于打造属于中国的立体书王国，成为行业内的佼佼者，带领了中国众多的出版社纷纷加入这个大有可为的行业。

2.4 立体书的繁荣时期

近十年是中国立体书出版发行的繁荣时期。随着互联网的发展，立体书借助新媒体得到广泛而有力的传播。目前国内知名的立体书设计出版商有中国环境出版社、化学工业出版社、故宫出版社等，它们出版的代表作品有：《中国传统节日》《清明上河图》《中国京剧脸谱》等。《西游记》立体书发布到抖音短视频后迅速扩散。这本立体书选取了唐僧师徒西行取经的几个片段进行设计，利用“折”机关和透明塑料片设计的天宫，打开的时候天宫宛如真的悬浮在半空中，产生非常强烈的视觉冲击效果。中央美术学院纸本造型教授王伟设计的立体书《打开故宫》，打破了人们对书籍的固有认知。这本完全展开长达3.2 m 的立体书几乎包含了故宫的所有组成元素，里边暗藏的机关还蕴含了有关故宫的知识。立体书制作工艺的教学内容也出现在高校课堂和微信公众号上。国内立体书收藏家关仲平老师在北京印刷学院、中央美术学院等高校开设了《立体书设计基础》这门课程进行教学。他的“立体书屋”微信公众号不仅有立体书制作工艺教学，也分享一些国内外最新的立体书。

3 立体书的制作技术

立体书的制作技术工艺随着时间的推移日益成熟，从最初的单一工艺发展到多种工艺的综合运用。现代立体书通过不同类型的“折技术”叠加形成更加复杂的“折结构”，利用虚拟现实技术和增强现实技术增加读者的参与感。现有的立体书制作工艺分为三类：成型技术、纸艺技术和互动机关。

3.1 成型技术

所谓“成型技术”，指的是立体书完全展开后的外观形式的设计制作方法，主要运用在旋转木马书、娃娃屋书、隧道书、剧场书等。

旋转木马书垂直于桌面后可360°全景展开，展开后的外观像儿童游乐园里的旋转木马。这种书需竖向打开并用丝带将封面和封底绑紧固定。旋转木马书最先是“十”字形（图1），随后演化出六边形。前者将一个周角均分为四个场景进行设计，后者分成六个场景进行设计，场景内容根据书的主题内容而定。六边形旋转木马书，既能容纳更多的文字，又能将故事叙述得更加完整。

图1 旋转木马书[16]

娃娃屋书指的是打开后可组装为一幢屋子，为儿童设计而得名。娃娃屋书以“一”字型为开端，后来发展为“十”字形、双层“一”字型、双层“十”字型等新类型。每一次子类型的更新，都使娃娃屋书愈发真实。“一”字型组装后是长条形（图2）、“十”字型组装后是闭合曲线形。这种类型的立体书多和纸艺技术里面的“层”工艺结合进行设计。通常情况下这类立体书开本较大或者书脊较厚。

图2 “一”字型娃娃屋书[16]

隧道书（图3）采用透视技法，将同一图画中远近不同的景物独立出来且公共部分镂空处理，再将这些部分由近到远、间隔相等距离排列起来，最后在扉页挖取一个透视孔进行透视，因视觉角度差异而产生立体感。在形制上，隧道书采用了作为连接体的纸张，通过等距离正反折的方法将上述景物片连接起来。隧道书的制作原理及工艺相对固定，自问世以来几乎没有太多的技术创新。

图3 隧道书透视效果图

剧场书可以将书体展开成剧场的外观形状，配有相应的剧场道具，能够让读者根据剧本内容进行演戏。剧场书分为场景式（图4）和模型式两种。场景式剧场书的微型剧场舞台小于开本，能将剧本内容呈现在书的左半部分，微型剧场舞台在立体书的右半部分。模型式剧场书的书体展开后形成一个大于开本的微型剧场舞台，无法容纳文字信息，与剧本相互分离。场景式剧场书虽能让读者边阅读边演戏，但由于微型剧场旁有文字的影响导致体验感不佳。模型式剧场书将剧本文字与微型舞台相互独立，弥补了场景式剧场书的不足。

图4 场景式剧场书

3.2 纸艺技术

所谓立体书的“纸艺技术”，指的是立体书的立体结构呈现形式及内含机关的原理和制作方法。常见的纸艺技术有转工艺、翻工艺、层工艺、拉工艺和折工艺。

转工艺（图5）主要有平面式和立体式。平面式常见形式是转盘和转盘换景。这两种形式都具有相同的结构：固定于立体书书页中的定层和用于转动的动层。[14]使用时转动动层或者预留在动层上的拉条即能完成信息变换。立体式常见的形式是扯铃。其原理是先将需要转动的部件粘贴在小棍上，再使用棉线缠绕小棍数圈。接着将棉线一端固定在书页上，另一端则固定在可动部件上。运作时通过读者翻动书页拉扯棉线从而转动小棍，最终使得粘贴在棍杆上的部件旋转起来。

图5 转工艺

翻工艺（图6）的出现，使得立体书单个页面能够在不扩大原有版面的情况下，实现不同内容的增添。[15]主要类型有三种：场景切割式、人物切割式和层景切割式。场景切割式和人物切割式翻工艺原理基本相同，均是将所需内容切割为几部分，变换内容时翻动要替换的小页面即可。这两种形式的翻页方式均为传统的上下翻动或左右翻动。层景切割式则是将场景元素按照故事内容及进展分别切割独立成页，利用逐页堆叠的方式进行呈现。读者只需随着故事情节自下往上翻页，便能够逐渐拼凑出完整的故事场景。

图6 翻工艺

层工艺（图7）是通过多层景片前后排放，因人眼视觉差而产生立体感觉的工艺。常见形式是楼梯式结构和鹰架结构。楼梯式结构的原理是在单张纸上将插图轮廓进行部分切割，然后依据其内容进行折叠。最终因呈现出楼梯式效果使人眼产生视觉差从而具有立体视觉感。但其缺点是只能垂直打开，因此又称90°景层结构。跨页式鹰架结构是针对楼梯式结构的缺点进行设计改造的，其中鹰架起到支撑作用。其原理是所需的景层片粘贴在鹰架上，接着将鹰架固定在书页的左右两侧。这种结构通过翻页时产生的拉力将鹰架支撑结构垂直托起，粘贴在鹰架上的处于不同平面上的景层片使人眼产生视觉差，因此产生立体视觉。

图7 层工艺

拉工艺（图8）的发明使立体书从静态视觉向动态视觉过渡。所谓拉工艺，就是基于经过缜密设计的结构，利用读者拉动某个明显提示的箭头时产生的拉力实现人书互动的工艺。由于拉工艺需要有足够的流畅度，所以在使用这项工艺的立体书书页背面一般都采用专门设计的、平滑度高的卡纸制成的纸槽，以保证能够顺畅运作。这种工艺常用于插图人物某个部位的活动、不同插图之间的变换和解释性文字的互动补充说明。

图8 拉工艺

折工艺（图9）是利用翻页时产生的拉力来支撑立体结构工艺技术。主要有“V 形折”“平折”和“角折”。[16]“V 形折”因其展开后结构底部犹如英文字母“V”而得名；“平折”指的是模型与中折线呈平行翻折；“角折”指的是模型与中折线成对角翻折。在实践中，“V 形折”因为限制低、开合性好而使用广泛，而“平折”和“角折”则居于辅助地位。这类技术主要用于弹起立体书的制作。目前立体书制作所采用的折工艺更多的是叠加形式，这使得立体书的立体效果愈发真实。

图9 折工艺

纸艺技术在立体书制作工艺的地位上与成型技术并重。其中，层工艺、折工艺是立体书立体结构的核心技术。最初其影响力甚大，后因只单独运用而口碑滑落。转工艺、翻工艺、拉工艺则是用于实现互动的关键技术手段。当单独运用这三种工艺的立体书获得大众好评后，这三种工艺开始相互融合，出现了工艺交叉特点的新型立体书。这种立体书能够以一带多，即以一种互动工艺带动其他工艺的实现，其传播效果较之前的立体书更上一个层次。

3.3 互动机关

所谓立体书的“互动机关”，指的是设计者为了增强立体书的互动效果，将当代科技（如AR 技术）与立体书相结合的设计制作方法。目前最常见的形式是在书中附上二维码，使用微信扫一扫功能便可查看与书本内容相匹配的音频或视频。[17]互动机关的诞生与新技术的出现联系紧密。最近出现的“解谜手札”则摒弃了立体书的成型技术和纸艺技术，采用的是多种辅助道具和专门的手机APP 相结合进行解谜的娱乐书籍。这类通过极强的人、书、机互动的解谜书籍也能归为立体书的一类。这类立体书的代表作有《漫威解密档案》《唐人街探案3 之侦探笔记》。具有强互动性的技术被运用到立体书的设计中后，不仅大幅提升了立体书的互动效果，还使读者获得了新鲜的互动体验。

3.4 立体书制作工艺的演变规律

立体书的制作工艺体系复杂。其演变规律主要表现在以下几个方面：首先，从技术演变的角度看，立体书的制作工艺最先是从互动的纸艺技术开始的，接着发展出可以仅靠翻页时带来驱动力的工艺技术，而后则是将两者结合起来的综合技术。其次，就设计理念而言，立体书自诞生到近代，基本上是以技术为导向的，即一本书只运用一种技术进行设计制作。而当代立体书设计是以内容为导向的，强调综合运用多种制作工艺来更好地诠释内容。最后，基于视觉视角，立体书制作技术呈现的立体效果是从二维转向三维。二维立体属于视觉上的立体，主要通过人双眼产生的视觉差或人书互动机关来实现；而三维立体是真实的立体，其强调对实物进行立体结构化并且通过立体结构展开的动态过程来实现对实物的建构还原。

4 结语

随着立体书的制作工艺日益完善并自成体系，将技术史与立体书相结合进行研究是不可忽视的研究课题。文章在技术史的视角下对原本零散的立体书制作工艺收集、整理、归类，分析了立体书制作工艺的源起与变化规律，明晰了立体书在国内外的发展脉络。立体书不仅摆脱了传统纸质书籍的桎梏，还运用了立体结构和互动机关来增加读者的参与感和书籍的趣味性。立体书应用于科学传播，将枯燥无味的科学知识转换为立体场景和互动机关，将大幅提高公众对科学知识的接受程度，不仅扩大了技术史的研究范围，还推动立体书研究更加专业化、理论化。在这个意义上，立体书为科学传播提供了新的媒介，对科学传播具有举足轻重的作用。