彝族传统纹样的数字化传承与重塑设计研究

舒畇溦，孟凯宁，孙 宁

（1.吉利学院，四川 成都 641423；2.西华大学，四川 成都 610039）

彝族主要分布在中国的四川、云南、 贵州三省，彝族文化积淀深厚、内涵丰富、表现形式多样，作为中国地域文化的核心与特色之一，长期对传承发展中华优秀传统文化起到重要作用[1]。彝族纹样是彝族文化中的非物质文化遗产，其艺术性、文化性、技巧性都较高，常用于彝族服装及配件、生活用品、装饰物件中，它背后的文化、地域特征、造型与色彩语义都极具传承意义。

一、彝族传统纹样的发展现状及数字智能发展方向

随着现代化进程的加速和城市化的发展，彝族纹样正在逐渐消失，它的传承和保护也面临着诸多困难和挑战[2]。因此，彝族文化若要继续发展，传承方式就必须进行创新、转型以适应社会变迁。面对彝族纹样的保护与传承危机、供需关系失调、工艺创新不足、市场运作不力等问题，学者们均针对如何保护、传承其文化展开研究。

目前人工智能参与设计的主要方法主要包括用计算机技术来存储、获取和处理数据，建立参数化模型，对图像进行修复、重构、压缩感知，或是构建出智能数字平台，进行数据设计、数据分析、数据共享，以此高效率地实现创新设计[3]。但在现有的研究中，大多是从艺术、文化、历史的角度去进行纹样研究[4]，鲜有学者通过科技与智能技术来实现彝族纹样的保护、传承与创新转化。因此，以智能技术为基础，深入挖掘彝族纹样背后的人文价值与文化内涵，将其融入数字化语境中，利用科技与艺术的碰撞来实现创新具有一定的理论与现实价值。因此可在科技方面，主要利用数字图像处理与合成技术来构建彝族纹样数据库与图像生成模型，以此存储、保护、传承、重塑彝族纹样；在艺术方面主要分析纹样背后的民族文化内涵、发展历程，并将其提炼、重构、打散，适当转变后运用于各类设计语境中，实现纹样的再设计与创新，为非遗文化的保护、传承、重塑与创新应用提供新方向与新思路。

二、彝族传统纹样的数字化传承及重塑设计方案

1.彝族传统纹样的美学风格解析

彝族传统纹样是彝族人类社会发展到一定程度的产物，是民俗文化的精华，深入挖掘它的文化内涵、延续其美学价值，提炼民族文化基因并进行数字化再设计，对文化产业资源的再生和复用具有重要意义[5]。基于文化三层次理论可对彝族传统纹样进行实地采集与桌面研究，将其解构为物质层、行为层和精神层这三个层级，用于深度挖掘其文化语境与艺术价值[6]。物质层主要表现为可视化的具象载体；行为层是深层文化价值与转化映射在物质层的规则与方式；精神层是文化延续的基础和依据。将彝族传统纹样的物质层、行为层、精神层进一步解构为多个文化属性，归纳其文化形态和美学风格（见图1）。

图1 彝族传统纹样美学风格解析

物质层是文化价值的外化表现，根据纹样表现特点主要从纹样类型、色彩、构图形式这三个维度对其进行解析。在纹样类型上，从抽象、不规则的纹样到具象的自然纹样再到规则的几何纹样，彝族人用夸张、变形的手法尽量保留事物的原始形态，传达对美好生活的向往。在色彩上，彝族纹样以红、黄、黑三原色为主，协调使用主色调和次色调。在构图形式上，彝族人善于归纳大自然规律传达理性之美，秉持多样统一、平衡均齐、比例与尺度、节奏与韵律等规则，营造出齐整繁复的图案[7]。

行为层是社会性的行为，可立足彝族纹样的民俗特点，从应用场景和制作工艺这两个维度对其进行解析。在应用场景上，彝族纹样常见于传统建筑、家具和手工艺品中，其形制受制作工艺、材料和造物理念等因素限制。在制作工艺上，彝族服饰工艺主要有刺绣、做花和彩绘，彝族工艺技法具有鲜明的程式化特点，能体现秩序感和节奏感[8]。

精神层映射了彝族人的民俗心理和人文精神，可从审美特征、造物理念两个方面进行总结。在审美特征上，彝族纹样多取材于自然和劳作，人们将渴望美好、团结的生活态度寄情于中。在造物理念上，彝族人发扬善于实用性与民族性。

基于彝族纹样的审美逻辑，剖析其美学风格，能够使彝族传统纹样的文化现象有规可循，为纹样的数字转化提供理论基础。彝族传统纹样的数字化再设计应积极开拓物质层，融合现代价值观，包容接纳新元素，坚守文化内核，吸纳社会发展优良成果，将民族文化内涵和艺术风格转变为适用于计算机人工智能的设计语境中。

2.彝族传统纹样数据库的构建

针对彝族传统纹样的智能重塑与创新应用，首先需要构建纹样数据库，该过程需要人工采集数据，当样本达到一定数量后，对样本进行特征向量提取，从而便于利用计算机进一步扩大数据库，最后通过编号与人工调整完善数据库，为后续构建图像生成模型打下基础。该阶段旨在借助数字采集、处理、修复、保存、管理、集成等手段，来存储、获取和处理纹样数据。整个流程分为以下六个步骤（见下页图2）。

图2 彝族传统纹样数据库的构建过程

（1）人工采集纹样

首先从彝族传统文化相关网站进行纹样数据采集，数量为1000张以上，为后续的图像预处理与计算机采集图像提供基础。

（2）纹样预处理

因图像在采集过程中受不同程度噪声的污染，需要利用图像预处理来改善图像的质量，恢复有用的真实信息。

（3）纹样特征向量的计算

后续需要自动采集图像来扩大数据量，因此需进行纹样图像特征提取计算，便于计算机自动识别。

（4）计算机采集纹样

确定爬取对象，编写爬虫程序，从网页中提取并下载图像。

（5）图像标注

根据纹样的美学特征分析，从特征编码、纹样释义、常用场景三方面对彝族传统纹样进行收集、分析和标注，确立标签体系。

（6）人工调整与完善数据库

在以上五步都完成后，设计师介入，对数据库进行最后调整，包括检测数据库的数据是否真实有效、被移除的图片是否可再次调整纳入数据库等操作，设计师也可以通过自身创作来对纹样进行归纳、抽象、变形、分解、组合，实现纹样的分解与转换、提炼与概括、变异与延伸，以丰富数据库素材。

3.构建彝族传统纹样的图像生成模型

图像生成作为计算机视觉研究的热门方向，是实施纹样重塑与创新的重要手段，与传统的手工制作纹样不同，该方法可以快速生成大量新纹样，并可以通过调整模型的参数来控制纹样的外观和特征，这为彝族纹样的设计和创新提供了新的思路和工具。利用GAN构建彝族传统纹样的图像生成模型具有生成效率高、无监督学习、多样性、可扩展性和可解释性等优势，具体可分为三步。

（1）GAN模型设计

设计一个基于深度卷积神经网络的GAN模型，包含生成器和判别器，GAN的目标是让生成器生成的图像越来越真实。

（2）GAN模型训练

将生成器和判别器分别训练与交替训练，在迭代中观测损失函数，直到GAN模型的损失函数收敛。

（3）纹样图像生成

在利用完整的代码将GAN模型训练完成后，实现对传统彝族纹样的创新生成。

以上三个步骤能够构建出彝族传统纹样的图像生成模型，通过生成模型的创新性应用，可为传统纹样的创新和发展提供新的可能性和思路，对于解决彝族文化保护和传承面临的问题具有重要的意义和价值。

三、彝族传统纹样数字化传承与重塑设计实践

1.彝族传统纹样数据库的构建过程

首先，对彝族传统纹样进行人工采集，并进行相关的美学特征分析，以此初步构建数据库；从特征编码、纹样释义、常用场景三方面对彝族传统纹样进行收集、分析和标注，得到彝族传统纹样的初级数据库（见表1）。表中的标签体系由纹样的色彩、构成、形式三种基础要素并行组成；彝族纹样色彩主要以黑、黄、红三原色为主，黑色象征权力和尊贵，黄色象征日月与土地，红色代表勇敢热情；纹样的构成形式有连续、对称、单独、角隅和纹样；部分复合纹样由以上形式相互组合形成丰富的形式效果、层次分明的表达节奏与韵律。

表1 彝族传统纹样初级数据库的局部展示1 资料来源：作者整理所得，表中图片为作者自绘。

因此，在对图像进行特征编码时，按纹样（F）、色彩（C）、构成形式（S）三大类别对彝族传统纹样的可视化信息资源进行标签分类，有助于构建具有双向结构的数据库。数据库每个类目包含数个分类标签，用户可以通过选择标签来提取需要的信息，每个类目的标签可进行多选。如编号（ID）为P4的数字化样本对应多个特征标签，设计师可根据标签快速获取图片位置与源文件。当设计师以特征标签F1进行检索时，可以得到表1中的P1、P4；而当设计师以F1+S1进行检索时，仅得到样本P1。

其次，根据上述方法与手段，在初级数据库的基础上，继续大量收集彝族纹样图像，构建尽量完整的纹样数据库。整个实际操作过程中，人工采集纹样6478张，经处理后保留的有效纹样图像2478张，计算机爬取纹样50000张，经处理保留的有效纹样图像共5973张；共计经预处理、筛选、匹配、校验、编码等调整后存储的有效纹样图像共8451张。

最后，根据数据库的内容搭建出应用于电脑端的彝族纹样数字化应用平台，其功能在于能够更方便地选择、提取、查看、检索纹样图像，其界面如下页图3所示。该平台可快速查看纹样的外观与编号，以及通过点击或跳转查看纹样的特征编码、释义、应用场景，也可以通过检索纹样的特征编码检索出需要的特征纹样。该数字平台能够更高效率地存储、保护、转化彝族纹样，是一个可以实时更新、带有多层次标签、分类清晰、图像质量高的数据库。

图3 彝族传统纹样的数字化应用平台

2.彝族传统纹样图像生成模型的构建过程

图像生成模型的生成器方面，整个过程通过全连接层将噪声向量映射到更高维的特征空间，再利用转置卷积层将特征空间的维度逐渐缩小，最后输出一个与原图像大小相同的图像。辨别器方面，转置卷积层、核尺寸与步长保持一致，通道数逐渐增加；整个过程通过输入纹样图像，以及一系列的卷积层提取图像特征，最后通过全连接层将图像特征映射到一个标量值，表示该图像为真实图像的概率，作为判别器的输出。

在训练过程中，使用Adam优化器来更新生成器和判别器的参数，学习率设置为0.0002。同时，为了防止过度拟合，在判别器的卷积层和生成器的转置卷积层中加入Dropout层，设置为0.5，训练过程中，生成器和辨别器都采用LeakyReLU激活函数来加速收敛。生成对抗网络训练过程中损失函数随迭代次数的增加而降低（见图4），其中横坐标表示训练迭代次数，纵坐标表示损失函数。实验结果表明，在迭代训练 850次左右即可达到较好的效果。

图4 生成对抗网络的训练过程

由计算机生成创新纹样的过程（见图5），部分高质量创新纹样的效果（见图6），可以看出生成的纹样结构清晰，线条流畅，可辨识性强，整体风格与色彩构成符合彝族传统纹样的特征。色彩方面，主要包括黑、黄、红、蓝四种颜色；构成方面，延续了传统纹样自身的连续性、对称性、散点性等特征；形态方面，包含了对波浪纹、金链纹、菜籽纹等单元纹样的抽象变形、分解组合、变异延伸。这三方面的稳定与创新，使纹样的个性化及艺术风格较为强烈，但纹样数据库中的纹样大多是由手工绘制，其自身素材存在纹样线条不笔直的情况，因此生成的纹样同样存在纹样线条弯曲、边框杂乱等问题。因此，便于后续进行纹样的多元化应用，还需通过计算机软件来进一步提高其图像质量。

图5 创新纹样的生成过程（由模糊到清晰）

图6 生成的部分创新纹样1 图片来源：图1-图6作者自绘。

四、彝族创新纹样的多元化应用

为使生成的彝族创新纹样创造出更多的商业价值，可将其应用于服装、家居、建筑、艺术等各个领域，为彝族文化的传承和弘扬作出贡献。同时，创新纹样也为设计师提供更多的灵感和创意，灵活地调整和变形这些图像并将其运用在不同的设计场景中，可满足不同的设计需求，促进设计师设计思维与创造力，并提高设计品质。

首先，通过图像生成模型随机生成创新纹样100张，选择4张色彩、形态较好的纹样，对其进行解构与释义（见表2），以便后续对纹样进行解构与衍生。其次，成立四个设计小组，分别将这4副纹样作为设计灵感与设计元素，针对其艺术性、衍生性进行主观分析。最后，各小组运用设计学科相关知识与技术表现手段，自主进行无主题限制的创新衍生设计，并应用于各实体领域中。

表2 彝族创新纹样的特征解析

如表3所示，各小组确定的具体设计对象分别为丝巾设计、包装设计、画笔设计、挂钟设计，各设计对象最终呈现的设计方案至少2套；表3中的4套设计方案的罗列顺序分别与表2中的4副纹样一一对应。

表3 彝族创新纹样的设计方案与效果图表现1 资料来源：表1-表3，数据由作者整理所得，表中图片为作者自绘。

表3第一套方案是丝巾设计，以表2的第一幅纹样为灵感进行创作整合，既能很好地呈现纹样效果与民族风情，又能结合现代服装进行搭配。第二套方案是包装设计，以表2的第二幅纹样为灵感进行创作，将纹理抽象化地拆分组合，使包装表面有蝴蝶纹、花瓣纹以及纹样的立体表现，适用于水果、核桃、坚果等特色产品的包装。第三套方案是画笔设计，以表2的第三幅纹样为灵感进行创作，将纹样与画笔的艺术特征相互杂糅，呈现的效果极具民俗风情。第四套方案是挂钟设计，以表2中的第四幅纹样为灵感进行创作，把环状纹及其中心对称性与钟表的造型、结构特征相结合，并以花瓣纹作为点缀来进行创意呈现。

根据本研究的设计方法论、实验过程与结果，可推导出人工智能目前在设计领域的利弊，优势方面包括加速创新与优化、自动化重复性任务、个性化设计、预测趋势等；劣势包括缺乏创造性和情感、数据偏见、难以捕捉复杂情境等。在未来，人工智能在设计领域的发展可能朝着创意辅助、情感智能、混合智能等方面发展，通过更好地理解和回应人类情感需求来生成设计，同时更加关注如何使人工智能与人类设计师相互协作实现更好的设计成果。

五、结语

在人工智能赋能传统文化的背景下，以彝族传统纹样作为研究主体，充分利用人工智能涉及面广、带动力强、开放度高的优势，采用先进的图像采集、存储与生成技术对传统纹样的传承、建构和活态转型展开数字化研究，能够实现三种机能要素论证和实证（纹样、价值、策略），两种信息整合（技术、艺术），一个平台建设（纹样重塑创新），以此强调艺术、科技、文化的交叉融合发展。虽然技术方案和实验过程还存在有待提高的地方，但这次针对传统文化的数字化保护与研究，不仅符合新时代发展的需要，更是一次不可或缺的大胆尝试。