基于参数化建构的云锦延伸设计—— 以陈之佛图案骨式为起点①

吴映月 孙庭忆（南京艺术学院 设计学院，江苏 南京 210013）

一、数字科技推动非遗创承

联合国教科文组织驻华代表处代表夏泽翰博士表示：非物质文化遗产是实现可持续发展和促进社会融合的有力手段。对于非物质文化遗产价值的认同，是建立一个基于对话、尊重和人类尊严的更美好世界的有力工具。②2023年2月24日,“文化、艺术与科学的融合”创新发展论坛暨“BMW中国文化之旅非遗保护创新成果展”开幕式在中国科学技术馆举行。我国高度重视、鼓励支持非物质文化遗产的研究、保护与活态传承，鼓励合理利用非物质文化遗产资源进行创新设计。在数字科技驱动下，设计从传统的手工造物、经验主导走向算法生成、逻辑驱动，同样也给传统非遗的保护传承与活态创新提出了新的命题。

南京云锦织造技艺被联合国教科文组织列入人类非物质文化遗产代表作名录，同时属于国家级非物质文化遗产，至今已有一千六百年历史，一度面临失传的险境。现代美术教育家、工艺美术家陈之佛先生对中国图案学的建立与发展起到了重要的奠基与推动作用。[1]1954年，南京政府组建“云锦研究工作组”，[2]陈之佛担任名誉组长，与研究团队多次登门拜访云锦艺人，通过各种走访调查，尽全力挖掘、补救与整合资料；积累并掌握有关云锦的理论知识与工艺特点，系统总结了老艺人的云锦织造与设计经验。以“中兴源”为代表的丝织厂提供了四台手工织机以及近千幅云锦图案设计稿。③信息来源：江南丝绸文化博物馆：《复兴锦程·南京云锦丝织业百年史料展》首次梳理和回顾了南京云锦及丝织业的百年发展历程，提及以中兴源丝织厂为代表的南京近现代丝织工业为江南丝绸文化发展作出的杰出贡献。陈之佛带领团队将这些图稿进行整合，总结并归纳出云锦图案的构成特点，提高了复原残缺图案的效率与精确性，为非遗的保护与传承做出了杰出的贡献。在对云锦图案的收集与抢救过程中，陈之佛深刻贯彻了图案学的核心理念，尤其提出作为图案构成最基本要素的“骨式”④“骨式”又称“骨法”，即图案花纹的组织方法。“骨骼”即图案花纹的的组织框架。[3]193（又称“骨法”[3]29），在陈之佛先生整理与修补的云锦图案中发挥着重要的作用。本文尝试通过对陈之佛图案骨式的结构性分析，尝试引入数字化设计的方式进行模拟推演，用结构化思维构建起多元变化的设计体系，进而为图案二维向三维转化及拓展应用提供思路，最终结合数字制造实现更加丰富多样的非遗延伸产品。

二、陈之佛图案骨式结构性分析

1.陈之佛图案骨式与云锦图案结构分析

1918年，陈之佛赴日本东京美术学校工艺图案科学习，成为日本破格招收的第一个学习图案的外国留学生。回国后的陈之佛创办了尚美图案馆，由他撰写的《图案法ABC》《图案构成法》《标号图案》等著作，成了国民级别的普及性图案学教育读物，影响至今。在《图案法 ABC 图案构成法》一书（图1）中，陈之佛将图案以骨式的角度归纳为单独模样的骨式、二方连续模样的骨式和四方连续模样的骨式，三者又可以被多次细分（图2）。其中四方连续模样的骨式类型颇多，广泛应用于图案设计中。图案骨式作为图案在结构上的编排、组织方式，一方面决定单元图案本身的构成方法，另一方面决定单元图案在二方连续、四方连续图案中的连续形式，其反映出图案在整体上的形式语言结构，包含了图案各单元系统性的关联方式。本文引入结构性的分析逻辑以及整体观、系统观的思维策略，可将图案的骨骼抽象为点、线、面构成元素。若将一个单元模样的图案映射为一个点元素，二方连续的图案便是一条向两端延伸的直线，四方连续的图案便是在二维空间无限延伸的平面。这种在结构上层层递进的方式便是图案的建构、组合逻辑；将其倒推，便成了由面到线，再到点的解构、拆解逻辑。点、线、面三种元素在解构与建构的过程中，受数量、位置、组合等方式影响，会产生多元变化的结构形式，这种结构化的逻辑为以下的设计分析与设计实验起到了至关重要的作用。

图1 《图案法 ABC 图案构成法》

图2 陈之佛图案骨式

陈之佛在担任云锦研究工作组名誉组长期间，整理云锦纹样稿多达529卷，另有副稿977件与文字稿552篇，[4]《云锦图案》（图3）便是具有代表性的云锦纹样图稿集之一。[5]《云锦图案》中的纹样稿多达40张，骨骼种类颇多，其中波形连续法骨骼、几何连缀模样骨骼、二方连续法的连缀模样骨骼、转换连续法骨骼较为常见。依据图案的表现形式，可分为偏具象的图案与纯粹的抽象几何图案，其中抽象几何图案形多有强烈的几何连缀骨骼特点，最能体现骨骼与单元造型共生的形式意味（表1）。

表1 《云锦图案》部分图稿案例[5]及陈之佛骨式分析[3]

图3 《云锦图案》封面与封底（中兴源丝织厂印章）

2.连缀骨骼参数化建构可行性分析

作为织造面料的云锦，其图案骨式以四方连续为主。文中将四方连续图案的提取方式分为两类，一类是整体提取，分析完整四方连续图案的连缀骨骼，在陈之佛整理的《云锦图案》中，以几何连缀纹样为例，对于连缀纹样的骨骼提取，依照图案对应的骨式进行。几何连缀纹样的骨骼形态多样，不仅可以作为隐形的框架制约单元组合，亦可成为图案造型本身，在视觉中存在，被称作“可见骨骼”。[6]比如中国的传统游戏七巧板，其各板块可以相互组合，形成不同的、单元造型与骨骼形共生的图案。例如由Benjamin Hubert设计的模块化隔断就体现了几何连缀骨骼和单元形共生的特点（图4）。产品将六边形蜂窝状骨骼作为支架，以正三角形骨骼分割单元为吸音材料的造型，为本文的设计实验提供了形式表现的逻辑。此外，六边形蜂窝状骨骼不仅可以决定图案的视觉布局，还能够作为实物的骨架以稳定其结构，是较为常用的骨骼形式，北京冬奥会火炬台的骨骼设计就是典型范例（图5）。在创作初期，张艺谋导演曾构想以“波纹状”①“波纹状”是指投石水中必起一种向周围扩散的波纹，照这波纹状态配置的方法。[3]194的环形骨骼来排列位于火炬台中央大面积的90余片小雪花，但由于参赛国数量容易变动，导致环形骨骼的单元排布需不断调整，加之这类骨骼结构的不稳定性，会给团队带来很大的技术难题。最终团队通过有限元分析以及拓扑优化等实验，决定采取蜂窝状（正六边形）的稳定结构。蜂窝状骨骼结构牢固，抗压性强，构造疏密得当，非常适用于屏风、壁饰等软装产品，为本文的设计实验提供了蜂窝状骨骼的稳定性依据。

图4 由Benjamin Hubert设计的蜂窝状模块化隔断

图5 北京冬奥会火炬台

《图案法 ABC 图案构成法》一书中虽并未明确提及蜂窝状骨骼，但介绍了一种常用的骨式类别：六十度菱形骨骼，①书中将常用的几何学连缀摸样骨式分为五种：九十度方格、四十五度方格、六十度菱形、三十度菱形以及各种度数的二种或二种以上的结合。六十度菱形骨式为其一。[3]254《云锦图案》中存在与之相近的几何连缀纹样骨骼。以表1中的图稿案例2为例，该图稿通过六十度菱形骨骼连缀组合而成，在不改变本质结构的前提下将其变化，最终变体为蜂窝状与正三角形相组合的连缀骨骼，为后续参数化连缀图案的生成提供了基本框架（表2）。

表2 连缀骨骼参数化建构逻辑

数字技术在2000年后的艺术、设计、建筑等领域中掀起了巨大的变革浪潮，从数字技术与参数化的优势来看，计算机有可自行“思考”和设计的能力。数字骨骼是骨骼生成与形变的数字化手段，在建筑领域应用范围极广。设计师利用计算机生形算法的变革提升了设计过程的科学性，并呈现出数字技术本身的创造力，与传统手工技艺形成传统非遗的创承双翼。

例如袁烽老师的“绸墙”（图6）借助参数化技术，计算出每块砖摆放的角度，形成似绸缎一样流动的肌理。基于对砖瓦骨骼框架的认知，将丝绸褶皱产生的黑白关系用灰度读取，成为墙体“流动”的数值依据。设计师在采用参数化技术的同时，注入了中国传统砖瓦文化的思考与解读，产生诗意的联结，这种对中国建筑文化的数字化解读方式为本文的设计实验提供了灵感。巴哈尔塔建筑表皮（图7）将数字化的表现形式与动态的参数化遮阳功能进行结合，为本文的设计实验提供了光影空间上的表现逻辑。张周捷的数字果盘（图8）在计算机不断的演算中，形成产品在形式上呈现的各种可能，为本文的设计理念提供了系统化的思维。

图6 袁烽 绸墙

图7 巴哈尔塔建筑表皮

图8 张周捷 数字果盘

需要注意的是，传统的数字设计（常规的计算机制图、计算机建模等）虽然改变了设计的媒介，但是整体设计流程与策略没有发生太大改变。[7]参数化作为数字化设计的进一步扩展，拥有一套完整的设计逻辑，具有非破坏性建模、系统性、结构性设计思维等特点。在参数化中，所有的元素与骨架都可以进行形态上的自由控制。根据前文的图案骨式分析，文中将提取出的连缀骨骼作为参数中的常量，即“不变化的量”，作为约束单元图案布局、组合与连结的框架，充当着连接的“线”。单元图案的形态则作为变量控制，充当着变化的“点”，变量的内容为单元二维空间的图案大小与其三位空间的立体化高度。单元图案（点）在连缀骨骼（线）的约束下变化，形成最终的连缀纹样（面）。在Grasshopper中，通过六边形网格运算器Hexagonal还原出正六边形网格，用Area运算器找出每个正六边形单元的中心点，最终用插件parakeet（电池Pattern Genotype J）变体为蜂窝状（正六边形）与正三角形组合下的连缀骨骼（表3）。单元图案作为变量，可用插件parakeet控制。以上的参数化设计方式常应用于建筑表皮设计，因此具有一定的可行性。相比传统的数字设计，参数化设计的流程不再由设计师全部掌控，设计师不再是唯一的设计主体，而是被参数算法这样的“执行者”介入并实时参与其创作的流程。[8]39参数化设计的内在演化逻辑驱动了形式生成的演化机制，又可以结合材料真正被物质化，实现无穷可能性的数字创造与数字制造，与应用对象及空间联结在一起。

表3 连缀骨骼参数化建构步骤

3.单元图案提取与结构性组合分析

在四方连续图案的提取方式中，另一类是局部单元提取，分析单元图案的骨骼与造型，同样以《云锦图案》中的几何连缀纹样为例。首先，将其单元几何造型轮廓描摹出来。其次，以适配的“散光状”①书中又另称“辐射状”骨式，细分为从中间向四方扩张的“远心状”和从四方集合于中心的“求心状”。[3]194的骨式约束单元图案。最后，将几何单元的轮廓与散光骨骼的形态相结合，产生全新的单元图案（下文统一称作原生单元图案）。

接下来引入结构性思维的解构与建构逻辑，将原生单元图案重组。解构在于怀疑与推翻原本的语言秩序，打破固有的逻辑，拆散整体性，做到颠覆与改变。解构会按照一定规律利用拆解、错位、叠合等手法，使解构对象生成新的形式。通过将原先提取出来的单元骨骼进行错位叠加，再将叠加区域取出，用散光骨骼组合，产生全新图案。建构是秩序化构成的方式，秩序的逻辑可以通过骨式进行对照，形成多种链接，可以是二方连续，可以是四方连续，亦是有规律变化的连续手段。这种建构法则的纽带可以称作“接头”，[9]87寻找这些隐形的“接头”便是骨骼建构的第一步。以一个原生单元图案为中心，其他克隆出的原生单元图案围绕其“接头”连续阵列，经历反复的变化与组合后，利用“统觉及错觉”[3]120寻找排列后的中心花纹，进行图案优化，形成全新的图案造型（表4）。

表4 陈之佛图案的解构与建构

解构和建构虽代表了两种相反的结构性思维顺序，最终得到的实验图案造型也截然不同，但两组实验图案是由同一原生单元图案变化得来，并非孤立存在，是原生单元图案下的产物。实验结果得出的新图案依然由原生图案的散光骨骼为基础所构成，可见原生单元图案的骨骼不仅是图案的结构框架、还充当着单元图案重组变化的前提条件、图案“形式基因”②“形式基因”包含了形与数的关系，“形”指设计形式、生物的外形；“数”指数字算法，借助数字技术模拟自然生物的演化方式。[8]40的成分，该结论在连缀图案的体系下同样适用。

三、南京云锦延伸设计实验

1.实验一：《骼缎》——空间隔断与壁纸设计

《骼缎》是基于连缀骨骼提取与参数图案可行性分析后的设计实验产物。由“曲线干扰”[10]生成的图案具有非线性的流动特点，渐变过渡自然，常应用于建筑幕墙表皮。此外连缀图案的面积可以无限扩展与调控，提高了设计的效率与精确性。根据前文的参数化可行性分析得知，不变量为正六边形连缀骨骼，可将此作为框架，在每一个六边形骨骼区域内的中点放置单元图案。parakeet插件所包含的单元曲线图案的结构点能够被提取，通过“曲线干扰”调整参数对其影响，做到对所有单元图案形态的统一控制。不同的参数阈值、不同形态的控制曲线、插件所提供的不同的单元图案造型，这些因素都会影响到参数化图案的最终形态，形成在同一连缀骨骼体系下，多种形式的产物，做到个性化图案元素与数字化的紧密融合（表5）。单元形的大小、高度关联到本次参数化设计中的重要数值，其本质是通过计算每个六边形骨骼的中点到曲线的垂直距离形成一组数值后，利用映射与数据打组转化成控制单元形大小、高度的参数，以创造出丰富的形式变化。这种用数字算法模拟自然演化过程的方式，在形式上做到了非线性的无限延展，使原本静态的连缀图案有了自然生长的动态生命力。此外grasshopper中的参数调整效果可以实时呈现，其过程的可视化能够增强设计中期的可操纵性。本次图案实践的单元形变化借助于parakeet插件，实验虽未用参数直接编写单元形，但parakeet插件的出现足以证明，此类控制单元图案变化的方式已经能够在参数化设计中实现，只需找相应的技术人员给予算法即可解决。参数化的优势在于其整体所见即所得的高度可控性，数值调节方便，可在短时间内实现大面积的变化处理，在一定程度上弥补了手工作业的局限性（表6）。

表5 《骼缎》逻辑下的多种数字生成结果

表6 《骼缎》参数化建构步骤

步骤4：图案z方向高度变化images/BZ_197_392_185_605_305.pngimages/BZ_197_622_185_881_305.pngimages/BZ_197_934_185_1104_307.png步骤5：立体化模型images/BZ_197_392_336_605_434.pngimages/BZ_197_640_324_862_448.pngimages/BZ_197_933_324_1105_448.png

实物制作分为两个部分，一是参数化建构图案云锦面料织造实验。借助南京艺术学院研究生实践基地，在南京承创织绣的非遗专家们的指导下开展创新实验。专家指出，想要创新云锦面料，只有发挥出云锦织造的特点，才能体现云锦的工艺特色。工作流首先根据织造工艺调整现阶段的参数图案与色彩搭配，将设计图案转换为意匠图，接着运用现代数字织机起皱工艺进行初步织造实验，实现面料在三维空间z轴上的起伏，突破传统云锦面料二维化的局限，并可进一步构嵌进隔断骨骼，形成《骼缎》陈设系列的核心体系（表7）。

表7 云锦面料设计步骤

二是依据现代增材制造技术进行隔断3D打印。考虑了两种方式，一种为圆管化，将在三维空间变化的线条赋予厚度即可；另一种为挤出，将未经高度调整，在同一平面的二维线条垂直挤出，再给予厚度即可。打印材料选用了韧性与硬度优秀的尼龙（图9）与弹性TPU（图10），TPU材料的伸缩特性可用于尝试软体产品的打印。伴随着增材制造技术的日趋成熟，以数字建造的方式直接从数字虚拟走向物质化已是必然趋势，手工建造与来自同一基因的数字算法逻辑建构双轨创承将会成为数字科技驱动非遗创承的有益尝试。

图9 染色后的尼龙材料

图10 染色后的TPU材料

2.实验二：《骼焱》——灯具设计

《骼焱》是基于单元图案提取与结构性组合的设计实验产物。前文提到，新图案作为某一原生单元图案体系下的产物，在经过解构与建构的重组后，已能实现从一元到多元的可能，而这也仅限于图案的模样变化，若将其立体化，立体化方式的改变又会呈现出截然不同的形式结构。在参数几何中，曲线被认为是第二个重要的基本元素，[11]318对曲线控制点的调整是本次图案立体化的核心方式。文中以建构思维设计出的新图案为设计实践对象，因图案构成为散光骨式，所以可先将图案解构为相同的六份，仅保留其中的一份，以便节省后续建模时间，完成后只需通过旋转阵列还原，衔接得当即可。接着将保留的图案曲线转换为非均匀有理B样条曲线（NURBS曲线），NURBS曲线是对参数化几何影响最为深远的曲线类型，[11]320通过移动每根曲线的控制点位置并调整其权重，以达到调整曲面形态的目的。调整完控制点后，基于曲线的结构建立曲面并环形阵列六份（包含阵列对象），形成一片形态多变的曲面，将其实体化为可打印模型，作为灯具的正面。其次复制出第二个模型，调整其结构以便嵌入光源，将其镜像旋转，作为灯具模型的底面，与第一个曲面相结合（做了结构支撑），最终完成模型的制作（图11）。

图11 《骼焱》灯具设计步骤

依然选择数字制造，分别选用半透明树脂、尼龙和陶瓷粉末材料3D打印而成，可以根据客户的需求进行个性化定制，包括灯具的摆放空间与固定方式也可以灵活处理。足见，灯具产品的图案造型、NURBS曲线（立体化）、材料、颜色皆可进行调整，体现从云锦图案向非遗延伸产品转化的系统性和多样性（图12）。

图12 《骼焱》不同材料所产生的不同效果

图13 实物展示

3.空间陈设应用：云锦壁纸、隔断与灯具

实验一《骼缎》是以云锦面料织造应用于软体壁纸，结合空间隔断的室内空间陈设设计实验，“骼”代表骨骼，“缎”代表云锦，作品围绕陈之佛图案骨式与云锦非遗延伸设计两个维度展开。实验二《骼焱》是融入《骼缎》体系的灯具设计实验。综上，是融合云锦织造、机织起皱工艺、参数化生形、3D打印等手段，基于陈之佛图案骨式的结构性思维进行系统化设计，使《骼缎》《骼焱》的各种实验成果可以根据空间特性（大小、封闭程度等）进行个性化、多样化的调整（表8）。参数化骨骼的链接与变化可以使产品的统一性、规律性满足各种配置方式，产生丰富的形式变化，为其做到有序地无限组合，实现在一定程度上云锦非遗织造技艺价值与数字技术的结合，融入现代设计理念，为传统工艺注入新的活力。

表8 陈设空间中的应用方式

结语

在20世纪，曾任南京艺术学院副院长的陈之佛先生为云锦的抢救性保护与传承做出了贡献，其关于南京云锦的研究成果为本文设立了重要的基础和价值。如今数字科技的普及与迭代在一定程度上渗透并颠覆了传统的生产、生活方式，同时也改变了南京云锦织造技艺等非物质文化遗产的保护、传播与创新手段，数字科技与非遗的结合将成为时代发展的必然趋势。

本文分析了陈之佛图案骨式的图案构成逻辑及从陈之佛传统图案到参数化图案的骨骼共性与差异，通过结合空间陈设、参数化等设计案例的呈现，了解骨骼在现代的拓展应用方式。本文在此研究基础上进行了结合云锦织造为实验对象的参数化非遗延伸设计实践。实践表明，基于参数化的建构逻辑尝试为非遗延伸设计提供了一条数字化且多样化的生态系统；区别于传统设计的策略，参数化设计将以直觉型为主导的设计引入了数字算法的逻辑构架。

在非遗延伸产品的探索上，笔者尝试云锦创新面料壁纸与空间隔断、灯具的配置方式，模拟并构想现代新中式陈设空间的理想形态，旨在追求图案平面骨骼与立体骨骼在陈设环境中的一体化，为数字非遗的可持续发展提供了一个新的思路。抛砖引玉，以求指正。

图片来源：

图1 https://img9.doubanio.com/view/subject/l/public/s33735206.jpg

图2 笔者整理

图4 https://www.sohu.com/a/207252917_651192

图5 https://mp.weixin.qq.com/s/DLhIaCKyZUBQ_tP7Bab36A

图6 https://mp.weixin.qq.com/s/ZRbrBtUvNa_4zy27xdN6eQ

图7 https://mp.weixin.qq.com/s/P_3hi2SeUdboacdga9LgvQ

图8 https://mp.weixin.qq.com/s/l7lBbHFLlxSn2gD03TCI4g其余为笔者摄、笔者自绘