幾何學(xué)在木制陳設(shè)玩具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王影 陳思宇

摘要：幾何學(xué)貫穿古今，從歷史發(fā)展過程中看，幾何學(xué)的運(yùn)用和發(fā)展是時(shí)代必不可少的。本文首先對(duì)木制陳設(shè)玩具的概念進(jìn)行界定，然后闡述了幾何學(xué)在木質(zhì)陳設(shè)玩具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義，最后從特征提取、幾何簡(jiǎn)化、元素重構(gòu)三方面闡述幾何學(xué)在木制陳設(shè)玩具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法。這種方法可以幫助設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)，快速實(shí)現(xiàn)從復(fù)雜的客觀事物中提取主要特征，并對(duì)事物的各個(gè)部件關(guān)系有更為明確的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)事物原型和玩具之間的轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：幾何學(xué);木制陳設(shè)玩具設(shè)計(jì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TB472文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）02-0057-02

我國(guó)木制陳設(shè)玩具的設(shè)計(jì)起步較晚，還未形成系統(tǒng)的理論體系，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，缺乏設(shè)計(jì)創(chuàng)新，無法滿足當(dāng)代人的需求。同時(shí)由于木材材料的一些限制因素，導(dǎo)致在形態(tài)的轉(zhuǎn)化和表達(dá)上，與塑料、金屬等材質(zhì)也有很大的區(qū)別，而幾何作為一種最基本、最直接的形態(tài)，在塑造出獨(dú)特的角色形象中可以產(chǎn)生更多的可能性。幾何的形態(tài)更具有抽象和概括性，既保留了原有事物的形態(tài)特征，又給玩家留下了豐富的想象空間，使木制陳設(shè)玩具更具藝術(shù)性和創(chuàng)造性。

1 幾何學(xué)概述

幾何學(xué)主要研究幾何形態(tài)的大小、形狀以及位置關(guān)系[1]。幾何學(xué)的研究方法主要有五種，分別是輔助線法、黃金分割法、斐波納契數(shù)列法、根號(hào)矩形法、黃金分割動(dòng)態(tài)矩形法[2]。這些方法在設(shè)計(jì)中既有指導(dǎo)作用，又能對(duì)形態(tài)設(shè)計(jì)起到約束的作用，在設(shè)計(jì)時(shí)不能直接生搬硬套，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)需要合理應(yīng)用。幾何學(xué)的研究方法被運(yùn)用在建筑、平面、產(chǎn)品等多個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)中。在玩具設(shè)計(jì)中，幾何分析的應(yīng)用也成就了多個(gè)經(jīng)典，如七巧板、魔方、積木等這些玩具雖歷史悠久，但仍有很好的市場(chǎng)和發(fā)展前景。

2 木制陳設(shè)玩具概述

陳設(shè)玩具的歷史十分悠久，可以追溯到古代的泥塑、人偶，與人類的生活習(xí)慣、文化信仰有著密切的聯(lián)系，陳設(shè)玩具主要是指能與人、空間環(huán)境產(chǎn)生互動(dòng)作用，具有觀賞價(jià)值和收藏價(jià)值的物品。木制陳設(shè)玩具則是指材質(zhì)為實(shí)木的陳設(shè)玩具。

3 幾何學(xué)在木制陳設(shè)玩具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義

所有木制陳設(shè)玩具可以看作是點(diǎn)、線、面、體的組合，研究玩具形態(tài)之間的關(guān)系，其實(shí)就是研究不同幾何形態(tài)之間的關(guān)系。木制陳設(shè)玩具的每一個(gè)部分都存在著幾何形態(tài)，研究各個(gè)部件之間的關(guān)系，就是研究各種幾何形態(tài)之間的關(guān)系。幾何形態(tài)的轉(zhuǎn)化可以更直觀地呈現(xiàn)事物每個(gè)部件之間的關(guān)系，以及每個(gè)部件的分界線，方便在設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)化為玩具的設(shè)計(jì)要素[3]。幾何學(xué)是將事物形態(tài)轉(zhuǎn)化為玩具過程的一種手段和方法，是事物和玩具之間的橋梁。木材是各項(xiàng)異性的非均質(zhì)材料，對(duì)木材同時(shí)進(jìn)行不同方向的受力，會(huì)導(dǎo)致木材開裂變形[4]。在塑造各種復(fù)雜的形態(tài)上，木材的加工工藝有著較大限制，相較于塑料、金屬可塑性稍差，難以批量化生產(chǎn)。幾何形態(tài)具有規(guī)則性，在加工工藝上也更容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以進(jìn)一步優(yōu)化和界定木制陳設(shè)玩具的尺寸比例。

4 幾何學(xué)在木制陳設(shè)玩具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法

木制陳設(shè)玩具設(shè)計(jì)方法主要圍繞幾何學(xué)在整個(gè)設(shè)計(jì)中的約束和指導(dǎo)，整個(gè)設(shè)計(jì)是以項(xiàng)目需求進(jìn)行主題的定位，根據(jù)需求進(jìn)行角色的性格和故事進(jìn)行確定，再進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。首先對(duì)角色的種類即選定的事物進(jìn)行要素特征和關(guān)系特征的提取，這是對(duì)事物、幾何、玩具三者之間不變的聯(lián)系和約束，在后面的幾何簡(jiǎn)化和元素重構(gòu)環(huán)節(jié)，都應(yīng)遵循提取的特征進(jìn)行轉(zhuǎn)化。幾何簡(jiǎn)化階段的目的是將事物進(jìn)行不同角度的簡(jiǎn)化，轉(zhuǎn)化為抽象的幾何形狀，一方面是將每個(gè)部件的關(guān)系抽取出來，另一方面也為元素重構(gòu)提供分解的部位。元素重構(gòu)是將幾何簡(jiǎn)化后的二維圖形轉(zhuǎn)化為三維的角色模型，運(yùn)用剪切、組合、柔化、變形四種方法對(duì)不同的元素和部件進(jìn)行重構(gòu)。

4.1 特征提取

塑造玩具角色關(guān)鍵的一步是把握事物具有的形態(tài)特征，對(duì)事物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提取出具有特色及較高識(shí)別度的特征。事物的特征是在長(zhǎng)期進(jìn)化中構(gòu)成事物各種元素之間的一種穩(wěn)定關(guān)系[5]。特征按事物元素的構(gòu)成關(guān)系可分為整體特征和局部特征;按事物元素的識(shí)別性可分為主要特征和次要特征;按形態(tài)特征自身的性質(zhì)可分為要素特征和關(guān)系特征，要素特征包括事物的形態(tài)、色彩、結(jié)構(gòu)等，關(guān)系特征主要是指元素之間的位置關(guān)系、比例關(guān)系等具有相對(duì)穩(wěn)定的特征[6]。在木制陳設(shè)玩具設(shè)計(jì)中，往往需要對(duì)要素特征和關(guān)系特征兩者同時(shí)進(jìn)行提取，表達(dá)設(shè)計(jì)的主題。

采用從整體到局部的方法對(duì)事物原型進(jìn)行分析，這是層次分析的方法，根據(jù)事物的整體與局部關(guān)系、主要與次要關(guān)系，構(gòu)建從上到下的層級(jí)關(guān)系，第一層級(jí)為事物的整體組織，即事物的原型形態(tài);第二層級(jí)即事物的主要結(jié)構(gòu);第三層級(jí)為事物的局部特征結(jié)構(gòu)，與同類別事物相比具有特色的局部形態(tài)特征。

根據(jù)視知覺相關(guān)理論，人對(duì)事物的認(rèn)知，通常關(guān)注到事物的位置、相對(duì)大小、形狀等“性質(zhì)”方面的特征，而不太容易察覺到絕對(duì)大小、各部分之間距離等可量度化的特征[7]。這就是說入主要把握的是事物的關(guān)系特征，而不是它們的具體量度。當(dāng)一個(gè)事物的形態(tài)關(guān)系特征不發(fā)生改變時(shí)，只是進(jìn)行某種量度上的改變，依舊可以有效地被識(shí)別[8]。

事物的特征除了要素特征和要素的位置關(guān)系，還有整體和局部的比例關(guān)系需要提取。事物的比例是自然存在的，不以人的意志為轉(zhuǎn)移，是在任何狀態(tài)下事物具有的穩(wěn)定特征，任何事物，只要有形狀、大小或質(zhì)量，就必然存在比例。比例關(guān)系不僅和形態(tài)多個(gè)要素有關(guān)，還影響著事物的根本性條件以及事物的均衡性和穩(wěn)定性，對(duì)事物的風(fēng)格、元素的表達(dá)都有著重要的作用。

4.2 幾何簡(jiǎn)化

事物形態(tài)的簡(jiǎn)化實(shí)質(zhì)上是事物形態(tài)的主要特征在數(shù)量上的減少。事物形態(tài)特征的簡(jiǎn)化包含整體和局部的簡(jiǎn)化，主要是對(duì)部位的輪廓進(jìn)行簡(jiǎn)化。通過刪除次要特征和修整主要特征，將次要特征進(jìn)行刪除和合并。形態(tài)輪廓的簡(jiǎn)化是按照事物原有的形態(tài)，根據(jù)提取的特征進(jìn)行選擇性保留，舍棄一部分不具有代表性的部位。再根據(jù)事物的部位分界線對(duì)內(nèi)部的構(gòu)成進(jìn)行分解，將簡(jiǎn)化后的原型形態(tài)分解為多個(gè)基礎(chǔ)幾何形狀。在幾何簡(jiǎn)化階段，內(nèi)部的幾何分解要和外輪廓的簡(jiǎn)化同時(shí)考慮，有的事物外輪廓可以直接簡(jiǎn)化為基礎(chǔ)幾何形狀，則不需要進(jìn)行內(nèi)部幾何分解。在幾何轉(zhuǎn)化階段需要做形狀匹配，將事物的形狀與基礎(chǔ)幾何形狀相比較匹配最合適的形狀。形狀匹配環(huán)節(jié)可以運(yùn)用輔助線作為匹配的參考，以便于確定各個(gè)部分的位置以及長(zhǎng)、寬、高的比例。較為復(fù)雜的形態(tài)在形狀匹配時(shí)，與基礎(chǔ)形狀相差較大，只有一次形狀匹配則可能會(huì)導(dǎo)致要素特征和關(guān)系特征改變，降低事物的識(shí)別度，因此需要被分解為多個(gè)基本幾何形狀，最后轉(zhuǎn)化為幾何形態(tài)。

4.3 元素重構(gòu)

木制陳設(shè)玩具的重構(gòu)是對(duì)初步整合的形態(tài)進(jìn)行分解，進(jìn)行不同形式的組合，是一種通過改變?cè)亻g的形式關(guān)系實(shí)現(xiàn)形式再造的過程，目的就是為了創(chuàng)造新的幾何組合關(guān)系和幾何特點(diǎn)，從而使角色造型更富有新意。不同幾何形體的形態(tài)特征與造型表達(dá)，能夠形成不同的風(fēng)格意象，在重構(gòu)時(shí)要結(jié)合設(shè)計(jì)的主題，使整體形態(tài)更符合主題的表達(dá)。在進(jìn)行元素重構(gòu)時(shí)，要結(jié)合上文對(duì)特征提取中的要素特征、位置關(guān)系和比例關(guān)系，維持事物具有的特征。基于幾何學(xué)的方法，木制陳設(shè)玩具設(shè)計(jì)中元素的重構(gòu)主要包括剪切、組合、柔化、變形四種方法，四種重構(gòu)方法可以單獨(dú)使用，也可以同時(shí)結(jié)合使用。

元素的剪切是將一個(gè)幾何形態(tài)用另一個(gè)幾何形態(tài)進(jìn)行裁切，根據(jù)需求在幾何形狀的合適位置插入一個(gè)平面，將幾何形狀進(jìn)行分割，刪除不需要的部分，截取保留剩余的幾何形狀?；蛘弋?dāng)兩個(gè)形體之間部分重疊，進(jìn)行“體塊裁切”，刪除重疊的部分。元素的組合就是兩個(gè)幾何形態(tài)相加組合成一個(gè)新的幾何形態(tài)。當(dāng)兩個(gè)形狀沒有重疊的時(shí)候，可以通過兩邊切線或者平滑曲線的方式將兩個(gè)形態(tài)連接閉合起來，從而組合成一個(gè)新的形態(tài)。木制陳設(shè)玩具中的組合還可以將其他事物的元素組合到形態(tài)中，常見的可組合元素包括人體的形態(tài)、其他事物的形態(tài)等。幾何形狀的柔化主要針對(duì)形態(tài)的邊線和夾角，通過在邊線和夾角處添加弧形曲線，減弱幾何形狀的堅(jiān)硬感。在玩具的設(shè)計(jì)中，除了機(jī)械類角色或特殊情況需要用到堅(jiān)硬的多邊形以外，絕大多數(shù)角色都是人類、動(dòng)物、植物等具有一定柔軟度的類型。元素的變形主要是指對(duì)幾何形態(tài)進(jìn)行放大縮小。木制陳設(shè)玩具需要對(duì)現(xiàn)實(shí)中的形體進(jìn)行比例的變形。如進(jìn)行夸張變形，可以避免形態(tài)中每個(gè)部件過于平均一致化，更好的聚焦人們的視線，突出表達(dá)這個(gè)角色的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)師想要傳達(dá)的情感，呈現(xiàn)一種與現(xiàn)實(shí)不同的反差萌，使創(chuàng)作的形象比原型更突出主題。

5 結(jié)語(yǔ)

幾何學(xué)在設(shè)計(jì)中除了應(yīng)用其鮮明的風(fēng)格元素，更多的是可以幫助設(shè)計(jì)師在不同的形態(tài)之間找到一個(gè)轉(zhuǎn)化方法，對(duì)玩具的結(jié)構(gòu)有著深入的了解，幫助玩具形態(tài)控制整體與局部之間、局部與局部之間，以及尺寸與比例等的關(guān)系。木制陳設(shè)玩具行業(yè)的前景廣闊，目前在多個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)形成初步的規(guī)模，但產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，需要每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行深入的探討，提升行業(yè)的整體水平。隨著時(shí)代的變化，人們的需求和審美也在逐漸變化，我們要立足于中國(guó)傳統(tǒng)文化.緊跟潮流的步伐，形成具有民族特色的木制陳設(shè)玩具，構(gòu)建本土特色的設(shè)計(jì)符號(hào)，不斷完善關(guān)于木制陳設(shè)玩具的理論和研究，形成具有民族特色的木制陳設(shè)玩具設(shè)計(jì)體系。

本文系浙江省科技廳項(xiàng)目《26縣綠色技術(shù)應(yīng)用專項(xiàng)——竹材高值化加工關(guān)鍵設(shè)備研制與應(yīng)用》（項(xiàng)目編號(hào)：2018C02018）;龍泉市人民政府項(xiàng)目《竹木產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)體系構(gòu)建》（項(xiàng)目編號(hào)：H20200050）。

參考文獻(xiàn)

[1]闞鳳巖，鄧聰.幾何形體在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J]工業(yè)設(shè)計(jì)，2019（03）：60-61.

[2]劉楓翌，幾何形態(tài)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2019.

[3]崔冀文.一次關(guān)于構(gòu)造的游戲——造型與形式構(gòu)成的輔助教學(xué)實(shí)驗(yàn)[J].裝飾，2015 （02）：124—125

[4]李賢軍，木材微波——真空干燥特性的研究[D].北京林業(yè)大學(xué)，2005

[5]陸冀寧，仿生設(shè)計(jì)中生物形態(tài)特征提取淺析[J]，裝飾，2009 （01）：136-138.

[6]高小針.基于圖形認(rèn)知理論的產(chǎn)品形態(tài)仿生設(shè)計(jì)研究[D].西安工程大學(xué)，2018

[7]潘婷，基于視知覺形式動(dòng)力理論的兒童玩具再設(shè)計(jì)與研究[D].大連工業(yè)大學(xué)，2019.

[8]余云嫻.基于拓?fù)浞治龅膸诫妱?dòng)物流車形態(tài)仿生設(shè)計(jì)[D].太原理工大學(xué)，2019