拓扑知觉认知理论下的汽车家族化造型设计研究

聂启舟

摘要：汽车家族化造型设计是汽车品牌得以持续发展的重要保障，为了更好地探索家族化造型设计，文章概述并引用了拓扑知觉认知理论进行研究。首先阐述了拓扑知觉认知理论的概念、汽车家族化造型设计，并进行实例分析。然后提出了基于拓扑知觉认知理论的汽车家族化造型设计思路。以期为汽车家族化造型设计提供一定借鉴。

关键词：拓扑学知觉认知理论;家族化;汽车造型设计

中图分类号：U462 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2021）11-0029-02

汽车产业正在以逐年上升的趋势迅速发展，其在中国的市场有着巨大的发展潜力。但随着汽车技术的成熟，车辆的各项性能水平也逐渐趋同，这时汽车的品牌形象和文化内涵就显得尤为重要。因此各大主机厂自主品牌为了提高竞争力，将家族化设计应用在造型设计上。拓扑学作为近年来几何学中的交叉学科，其研究的拓扑关系和原则作为建立理性逻辑分析的基础，是传统造型设计的延续和发展，对于汽车家族化造型设计有着启发和指引的作用。因此，研究拓扑学不仅能深入推演家族化的造型形态，也提供了更加理性、科学的设计技巧，进而拓宽了汽车家族化造型设计的渠道。将拓扑学引入汽车家族化造型设计并非流于表面形式的硬性跨学科嫁接，而是将其数学原理、哲学思想及审美观念结合汽车的造型形态得到新的设计思路。

1拓扑知觉认知理论概述

拓扑学概念是研究几何图形在连续改变形状后还能保持不变的一些性质，意指拓扑空间在拓扑变换下保持一致的量和性质。作为基础性的理论渐渐融入了其他领域，如在地理、建筑、设计、心理等相关领域都有渗入。在设计领域专门研究图形拓扑性质的学科，其中拓扑性质是关注图形之间的位置关系。中科院院士陈霖受到拓扑学的启发，提出“拓扑知觉认知理论”，他认为人的认知过程应该是从整体形态到局部形态的过程。

拓扑知觉认知理论是心理学中的一个重要理论，拓扑知觉认知理论是基于拓扑性质，以及“整体认知”，其包括以下几个方面：

1）“图形一背景”性质知觉认知：在具有一定配置区域的某些方面，在该区域其余部分形成的背景上，可作为图形凸显出来。图形和背景随时间而变化，也会出现逆转的情形，即图形变为背景，背景变为图形。图形和背景的区分越显著，图形就越突出，越容易让人们感知到。

2）类似性性质知觉认知：如果某些事物的各部分互相类似就可以被知觉为一个整体。

3）接近性性质知觉认知：如果某些事物或事物的各部分彼此在时间上或空间上联系得紧密，那么就更容易被知觉成一个整体。

4）趋于完满性质知觉认知：在许多刺激条件下，把图形堪称是一个“完好”的图形，一个“完好”的图形是均匀的、稳定的，不会再被简化的图形。

5）封闭性性质知觉认知：人们的知觉对不完整的图形有一种使其“完满”的倾向，即填补缺口的倾向。

拓扑知觉认知理论是拓扑学在心理学角度研究中的重要成果，拓扑知觉认知理论与汽车造型设计视觉传达密不可分，利用拓扑知觉认知理论可以对汽车家族化造型设计提供新思路。

2汽车家族化造型设计概述

随着世界汽车产业格局的日益成熟，特定品牌的汽车通常拥有相似的汽车造型或前脸形象，尤其在高端豪华汽车品牌中，这种现象尤为显著。同种品牌拥有的造型DNA就像拥有血缘关系的人拥有相近的面孔一样。因此，通常把同种品牌的不同车型拥有相似设计元素的设计模式称为汽车家族化设计。家族化设计不仅体现在同一品牌、同一时期的车型上，也体现在同一品牌、不同时期的车型上。

3汽车家族化造型设计实例

宝马作为豪华品牌中的一颗常青树，历年来十分重视家族化的造型设计，它的家族元素包括C柱侧窗回勾、双肾格栅等。随着时间的推演，这些家族化元素并不是一致不变的，而是在原有造型DNA的基础上进行推演，在“拓扑原型”的基础上进行合理的“拓扑变换”。

双肾格栅的造型首次出现在1933年出产的303车型上，这一标志性特征在后续的车型上得以延续和发展，最终成为宝马最显著的家族化造型特征。1936年328车型的双肾格栅变得更加狭长而细高。1952年的501车型的宽度有所改变，汽车的前脸、大灯、挡泥板等部件融合的更和谐，并且在车大灯下又增加两个进气口，这为今后的前脸演变开拓了新的思路（如图1）。

1955年的507车型随着车身整体比例的变化，双肾格栅的造型也变成了横向扁平形，此时的汽车比例形态和现在的汽车非常相近。1962年的1500车型又将中间的双肾调为细高型。将两个巨大的格栅与车大灯融合为一个整体。到了九十年代初，集成化整体式大灯的出现改变了以往的造型。1992年的M3车型重拾了以往扁平的双肾造型，其他造型也做了略微的调整（如图2）。

1987年的750IL车型侧窗回勾调整的更加明显，增强了整车的运动感。1989年8系转折点以下的线条有了向下的趋势，向前回勾的趋势减弱。2005年的X3车型中，转折点被明显抬高，回折的线条也变得长而明显（如图3、图4）。

纵观宝马近一百年的发展历程，可以发现它的许多設计元素如双肾格栅、短前悬、后置座舱等都是随着年代的发展一步步积累下来的，其中很多设计都是由设计师进行反复推敲和尝试，再经过市场的认可和检验才得以保留下来。如今宝马的进气格栅已经越来越大，前脸的造型也给人尖锐、凶猛的感觉，但宝马的DNA始终没有发生改变，一代又一代的宝马车型彰显了设计师们对DNA的精准把控，以及对家族化造型设计的深刻理解。

4拓扑知觉认知理论下的汽车家族化造型设计思路

4.1保持原有DNA要素进行创新

在视知觉的认知中，视觉系统观察到的首先是最稳定的性质，然后是较不稳定的性质，这表明拓扑性质是视知觉认知的基础。因此，在进行汽车家族化造型设计时，要注意保持原有DNA要素的稳定性，在保证基本家族元素的稳定性下进行适当创新，由于拓扑性质在视知觉性质中最具稳定性，可以维持原有元素的拓扑不变性来实现视知觉认知的稳定性。

4.2整体造型设计具备连贯性

对于汽车前脸的造型设计，可以采用封闭的轮廓将车前方包围，但不是完整的全包围结构，由于“封闭性原则”，人们在对视知觉的认知中会对缺口进行补偿，因此连贯性的包围结构会增强人们的视知觉敏感性。在汽车侧面造型的设计中，侧面的主题不要过于松散，应将细小精妙的结构与精美的曲面相结合，形成一个“封闭”的整体，进而达到封闭形态的优势效应。在汽车整体比例姿态的设计中，设计师应關注于整体的连贯性，车轮廓剪影的走势达到一致且过度平滑，形成封闭的整体形态。

4.3将品牌造型DNA融入造型设计

在拓扑知觉认知理论中，即使物体形态结构的大小、形状发生变化，但拓扑性质保持不变。确保家族化造型具有识别性，取决于目标主要形态的不变性，因此设计师在对品牌汽车更新换代或重新设计时，要以品牌造型DNA为基石，对家族化设计语言进行简化、转化、变形，进而融入新的造型中。

4.3.1把目标拆分为点线面再设计

拓扑知觉认知理论研究的对象形态可以拆分为点、线、面等空间元素，不同于欧式几何，拓扑学中的具体度量并不重要，重要的是拓扑不变性。汽车家族化造型设计也同理，流于表面的造型并不是本质，重要的是其深刻的DNA内涵。前脸的造型、侧身的曲面、车的外部轮廓都可以提取出最基本的点、线、面等空间元素，再将这些最简单的元素进行深刻剖析、简化，进而提取最为关键的要素，再以这些要素为基础进行推演设计。

4.3.2把轮廓的特征线的典型设计

在一个平面中的一条封闭且不相交的曲线将平面分为两部分，有界限包围的是曲线内部，其余的部分是曲线外部，这条曲线便构成了一个边界。在汽车家族化造型设计中，汽车轮廓的特征线尽管在汽车的更新换代中发生了变化，但仍然能保证识别性。

5总结

在汽车产业蓬勃发展的背景下，如何更好地实现家族化造型设计是提高品牌竞争力的关键，文章利用拓扑学的概念、原则，以及拓扑学在心理学中的知觉认知理论对汽车家族化造型设计予以启发。拓扑知觉认知理论的相关特性对于研究设计变换前后、设计的外表与本质、设计中“特征线”的定义有很强的关联性。因此，对拓扑知觉认知理论的研究是汽车家族化造型设计研究的新思路，打破了以往感性、模糊的设计理念，将理性元素融于其中。