基于參數(shù)化設(shè)計的鏤空陶瓷藝術(shù)研究

宮雪琳 朱寒慶 王一凡 李光亮（通訊作者）

一、參數(shù)化設(shè)計與鏤空陶瓷

1.參數(shù)化設(shè)計概述

參數(shù)化設(shè)計也是一個很新穎的設(shè)計方法，目前常在建筑設(shè)計與電子產(chǎn)品外觀造型中使用。是人們對現(xiàn)代主義的極簡形式審美疲勞后更加多元化、個性化的表達?！皡?shù)化工程設(shè)計是把直接影響建筑的多種復(fù)雜性要素當(dāng)作工程設(shè)計中的前提條件并充分考慮，最后以其他物質(zhì)狀態(tài)的方法來解答工程設(shè)計中的難題的一系列方法”[1]，而這一觀念是由中國清華大學(xué)建筑學(xué)院的徐衛(wèi)國博士所提出的。在陶瓷藝術(shù)設(shè)計的領(lǐng)域里，參數(shù)化設(shè)計成為設(shè)計表達與大量的計算機應(yīng)用結(jié)合的代名詞，這一概念正在逐漸成為了大家的共識。

通過計算機參數(shù)化技術(shù)的幫助，對陶瓷鏤空藝術(shù)造型內(nèi)容的定義、創(chuàng)造、分析、優(yōu)化、仿生以及對圖形處理過程的控制，利用計算機輔助參數(shù)化設(shè)計完成整個陶瓷藝術(shù)造型的設(shè)計流程，最后輸出了滿意的鏤空陶藝作品。在陶瓷造型藝術(shù)領(lǐng)域中，參數(shù)化設(shè)計不但是計算機輔助設(shè)計完成的一個技術(shù)手段，更是參數(shù)所代表的工程設(shè)計思想方法在陶瓷藝術(shù)設(shè)計上的應(yīng)用。

2.傳統(tǒng)鏤空陶瓷藝術(shù)設(shè)計與制作概述

在眾多制陶手法中，鏤空法[2]是一種非常難以掌握的技巧。傳統(tǒng)的制作工藝操作需要先以模具法等制作基礎(chǔ)模型，在陶土模型半干的時候進行刻制，形成鏤空的效果，而后進行燒制的工作。這樣的制作流程復(fù)雜且陶瓷燒制成品率低，進而造成鏤空陶瓷的成本極高，且難以大規(guī)模地復(fù)制生產(chǎn)。在鏤空的紋樣制作中由于陶瓷燒制時會收縮、斷裂以及變形，所以紋樣線框必須要留有足夠的距離，合理的分布支撐與連接點。而這種鏤空的工藝也叫做鏤雕[3]，或稱“鏤空雕”，也就是先設(shè)計出鏤空部分的藝術(shù)造型，然后在原胚上把所需要鏤空的藝術(shù)形狀去除。再處理其他鏤空的形狀，使鏤空的花紋貫通連接，多層面地銜接，最終使陶瓷造型更富有立體感、層面感。鏤雕技術(shù)難度很大，從泥料選擇、工藝布置、刀具設(shè)置、雕琢程度到成品制作過程等，都和普通的技藝完全不同。而鏤雕技術(shù)實際上是一種以退為進、以減為加的藝術(shù)表達方法。將一塊完整的原料從雕刻師的手中經(jīng)過去皮取肉，首先去除不必要的成分，然后再經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸ご蚰?，來突出鏤空陶瓷藝術(shù)的獨特文化內(nèi)涵。

3.參數(shù)化的設(shè)計應(yīng)用特點

參數(shù)化設(shè)計中每一個微小的函數(shù)變動都會引起整個圖案的變化，可以說參數(shù)化設(shè)計使得人們的設(shè)計風(fēng)格更具個性、多樣、多變。函數(shù)的不同的計算與排列方式產(chǎn)生不同的造型，而且這些造型的數(shù)據(jù)卻又是明確的、可重現(xiàn)的。這些數(shù)據(jù)使得陶瓷造型藝術(shù)從經(jīng)驗與偶然性變化為數(shù)據(jù)可控，顛覆了傳統(tǒng)藝術(shù)中對個性化的理解，而轉(zhuǎn)為以可控之上的無數(shù)可能來體現(xiàn)其參數(shù)化形式的陶瓷藝術(shù)個性。參數(shù)化設(shè)計給鏤空陶瓷藝術(shù)帶來的鮮明個性，讓這種設(shè)計手法具有強烈的識別性，在陶瓷造型中這樣鮮明的識別性會與其他造型搶先成為主題表現(xiàn)形式。參數(shù)化設(shè)計的個性是體現(xiàn)在鏤空圖形的秩序感、科技利用的先進感和造型數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范感之中，這些個性也為鏤空陶瓷藝術(shù)表達打開了新篇章。

二、grasshopper制作鏤空陶藝效果

本篇所討論的Grasshopper[4]，是一個基于Rhino的程序邏輯插件，在Rhino運算環(huán)境條件下能夠進行編程計算得到模型，是目前被最普遍使用的能進行Rhino模型參數(shù)化的插件程序。Grasshopper的特點是將編程語言轉(zhuǎn)化為可視化的電池模塊進行連接，不同模塊代表著不同的計算方式，而將模塊進行組合鏈接便可以形成邏輯計算命令，最終生成設(shè)計師和藝術(shù)家想要的陶瓷3D模型。

Grasshopper軟件參數(shù)化設(shè)計最大的特點便是將參數(shù)直觀性表達出來，模塊數(shù)據(jù)以樹形鏈接的形式體現(xiàn)。樹形鏈接的方式是將多個數(shù)據(jù)列表根據(jù)線性的數(shù)據(jù)組合進行排列，并依次運算，類似于列表的嵌套[5]。而這樣的運算模式可以讓設(shè)計師更便捷地控制每一個運算過程，并且隨時調(diào)整出多個設(shè)計方案效果進行對比，提高了設(shè)計表達的效率。

以下為不同樹形鏈接制作的陶瓷鏤空效果的分類與各自效果的特點。

1.鏤空藝術(shù)造型的“重復(fù)”

陶瓷鏤空造型的“重復(fù)”這一表現(xiàn)手法[6]，是將多個形態(tài)相近的元素進行有計劃、有規(guī)律的組合，這些元素之間大多在性質(zhì)、內(nèi)容、材料或者造型上有相似之處。從單個元素到整體的表達，各個元素相互呼應(yīng)，形成一種強力的視覺沖擊。以往的重復(fù)多是多個陶瓷組成的藝術(shù)效果，形成陶瓷作品的空間感和體量感。而參數(shù)化設(shè)計使得這種視覺沖擊力可以放在單一的陶瓷藝術(shù)品上，不同于多組對照的空間效果，參數(shù)化設(shè)計的陶瓷造型能產(chǎn)生獨特的秩序感和規(guī)則感，形成新的藝術(shù)特征。

無論多復(fù)雜的重復(fù)表現(xiàn)效果，追溯到根本都是基于某一個元素在陶瓷上進行不同的排列組合方式。這一個關(guān)鍵的元素可以是幾何形、圖案、紋樣、肌理等等。而組合的規(guī)律則是通過grasshopper中設(shè)計的樹形函數(shù)所創(chuàng)建出來的。也就是將不斷變化的關(guān)鍵陶瓷藝術(shù)造型元素作為變量，通過樹形函數(shù)的不同組合方式創(chuàng)造出參數(shù)化設(shè)計方案。而在參數(shù)化設(shè)計表達中，實際的造型效果通常由“陣列”“漸變”“肌理”等進行分類(例如圖1、圖2、圖3)。

圖1 陶瓷參數(shù)化陣列效果

圖2 陶瓷參數(shù)化漸變效果

圖3 陶瓷參數(shù)化肌理效果

（1）鏤空造型陣列

陣列是參數(shù)化設(shè)計在鏤空陶瓷造型設(shè)計中最多應(yīng)用的效果，也是最能夠突出參數(shù)化設(shè)計特色的效果。每一種元素的形狀與間隔都完全一致所構(gòu)成的數(shù)字美感，主要體現(xiàn)于比率與尺度、對稱性與均衡、旋律與押韻、統(tǒng)一與變異等形式美學(xué)法則之間。在grasshopper當(dāng)中，大多數(shù)我們看到的效果都是以陣列為表達形式或者以陣列為變化基礎(chǔ)的表達。

陣列的方式多種多樣，根據(jù)Rhino中的線條進行陣列的方式有：以線的均分進行陣列、螺旋線陣列、黃金比例陣列等；根據(jù)Rhino平面進行陣列則可以將某一元素以細(xì)胞填充的方式或根據(jù)平面幾何化均分后依據(jù)平面繪制同一元素的方式進行。

（2）鏤空造型漸變

鏤空造型漸變的形式是以“重復(fù)”作為基本的變換基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，與它的相鄰的鏤空造型之間往往有種類似的變化或者聯(lián)系，所以通常漸變的形式都是對基本鏤空元素的變化進行有規(guī)律的表達。陶瓷鏤空的漸變結(jié)構(gòu)設(shè)計，通常給人在視覺上形成強烈的律動感，而鏤空元素的漸變變化形式的不同也往往表現(xiàn)出不同的速率感，如果漸變的鏤空造型之間變化太快，則極易造成鏤空漸變效果規(guī)律性變?nèi)?，會給人一種造型不連續(xù)的感受，鏤空造型之間變化太過于緩慢，則會給人一個造型重復(fù)而非變化的感受。所以鏤空造型變化的太快或者太慢就會使造型漸變效果的整體大打折扣，所以在設(shè)計漸變的鏤空造型過程中對細(xì)節(jié)數(shù)值的控制也十分關(guān)鍵。鏤空元素造型的漸變方法有很多種，比如改變鏤空造型上的形態(tài)、大小、顏色、肌理等等，而這些都能在grasshopper中直觀地展現(xiàn)出來。

漸變效果多是以grasshopper中的不同“干擾”方式來制作成的。干擾體系是一種參數(shù)化生成思維，它通過使用有遞變規(guī)律的參數(shù)來形成單元變化形式。[7]而漸變的效果通常是以吸引點(attractor)到基準(zhǔn)線之間的不同距離為數(shù)據(jù)列表，針對所有圖形施加有層次遞進的影響，達到漸變的效果。

（3）陶瓷造型表皮的肌理

陶瓷肌理的效果在參數(shù)化設(shè)計當(dāng)中不只是代表材質(zhì)或造型形成的紋理，而是將單一元素的起伏重復(fù)填充于陶瓷表面的表達方式。這種表達方式使得參數(shù)化設(shè)計的主要元素不再獨立存在，而是可以互相結(jié)合構(gòu)成更加復(fù)雜的表面造型。這樣不但只是讓陶瓷這一材質(zhì)在造型上模擬出其他材質(zhì)，也可以通過肌理制作出更多層次的變化。所以在肌理的表達中正形與負(fù)形同等重要，單一元素的秩序感加上元素間的可組合性，使得陶瓷藝術(shù)產(chǎn)生更加豐富的層次。

對于肌理的表達方式來說，鏤空的基本元素不只是形狀，更可以是通過對某一事物的抽象分析和概括歸納出具象事物的本質(zhì)圖形。也就是根據(jù)設(shè)計師的審美與判斷通過參數(shù)化設(shè)計將具象的形體高度概括為幾何形，將幾何形構(gòu)成具有節(jié)奏感的抽象形體。隨著時代的發(fā)展，藝術(shù)逐漸由具象藝術(shù)轉(zhuǎn)向了抽象藝術(shù)，抽象美學(xué)更具有現(xiàn)代主義精神，融合在陶瓷造型藝術(shù)中也更加有視覺沖擊力。

肌理的效果與陣列相似，但是編程的原理不同。肌理的制作通常是依據(jù)與陶瓷坯體的曲面生成。首先是在grasshopper中對陶瓷造型曲面進行均分處理，均分的形狀可以是任何規(guī)則的幾何形狀，也可以根據(jù)電池處理成特定形狀的均分。根據(jù)均分的形狀來設(shè)計出元素，并將鏤空的元素填充在陶瓷坯體上。

參數(shù)化設(shè)計的變化迅速且多樣，相對于之前的陶瓷造型設(shè)計流程這樣的設(shè)計方案一直處于“動態(tài)”之中。如圖4中是根據(jù)以上總結(jié)的設(shè)計方法所制作的鏤空陶瓷制品，與圖4相對應(yīng)的圖5則是grasshopper樹形電池鏈接設(shè)計。這樣的設(shè)計流程不但避免了由于手工造型帶來的誤差，更可以通過在grasshopper拖動數(shù)字滑塊使得整個設(shè)計進行快速的變化。讓設(shè)計師直觀地感受設(shè)計的不同可能，也方便設(shè)計師與客戶之間的溝通。

圖4 重復(fù)造型的運用

圖5 重復(fù)造型的grasshopper設(shè)計

2.陶瓷造型的算法生型

算法生型[8]也可被理解為在受到活動行為條件及其外界各種因素影響之下，造型自我組織的過程。而這種造型生成主要受到grasshopper中的不同算法的干涉，從而形成反饋。不同于“重復(fù)”是由人主動進行設(shè)計構(gòu)建和約束行為，算法生型則是陶瓷根據(jù)算法進行自主找形。這一過程突破了傳統(tǒng)的設(shè)計方法，使生物形態(tài)體系的自組裝能力在物理的找形過程中得以體現(xiàn)，也使得陶瓷藝術(shù)造型突破傳統(tǒng)認(rèn)知。

參數(shù)化設(shè)計的算法生型是指運用算法設(shè)計實現(xiàn)陶瓷藝術(shù)造型模擬生物形態(tài)或陶瓷自主生型的目的。在設(shè)計原理方面，算法設(shè)計是指以計算機圖形學(xué)原理為主要基礎(chǔ)，利用計算機程序技術(shù)處理特殊的設(shè)計問題，或依據(jù)數(shù)據(jù)制作可視化圖像[9]。通常算法設(shè)計和參數(shù)化設(shè)計一起使用，例如隨機生成算法、拓?fù)鋬?yōu)化算法、遺傳算法、泰森多邊形算法等，這些算法是已經(jīng)完成的算法設(shè)計。將這些算法設(shè)計運用到參數(shù)化設(shè)計中生成如圖6的陶藝作品和建筑造型。而圖7是算法設(shè)計用于參數(shù)化鏤空陶藝的案例。

圖6 運用了算法設(shè)計的generico陶瓷藝術(shù)案例

圖7 參數(shù)化設(shè)計鏤空陶瓷的案例

通過不同的算法設(shè)計可以模擬出多樣的遵循一定的自然規(guī)律的自然現(xiàn)象與自然形態(tài)。參數(shù)化設(shè)計能夠讓設(shè)計師輕松地模擬出自然的構(gòu)造和形態(tài)，以及模擬自然事件的發(fā)生。例如以模仿樹枝的分形為例，分形的特點是自相似性，在樹枝生長的分形邏輯體系中，局部和整個形態(tài)相同，元素相同，組合方法相同[10]。而將這個邏輯進行編程，通過這個編程實現(xiàn)陶瓷造型的自我生型。不只是自然現(xiàn)象，參數(shù)化設(shè)計也可以進行其他仿生模擬算法，例如生物紋路算法，模擬生物或者細(xì)胞的生長規(guī)律，將參數(shù)加入規(guī)律中生成不同的紋樣。圖8便是應(yīng)用了模仿生物和自然的參數(shù)化造型。

圖8 分形與仿生參數(shù)化設(shè)計案例

參數(shù)化設(shè)計與算法設(shè)計結(jié)合，以數(shù)量、規(guī)律為基本的生型邏輯，擴展了陶瓷形體的可能性，也豐富了陶瓷的藝術(shù)表達方式。區(qū)別于傳統(tǒng)通過草圖描繪的造型設(shè)計方法，參數(shù)化設(shè)計帶來的陶瓷新風(fēng)格給人們提供更為獨特的感官感受。極度標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化生產(chǎn)帶來的規(guī)則感與完全相反的自然生長帶來的隨機感，極大地豐富了鏤空陶瓷藝術(shù)造型的多樣性和趣味性。例如圖9為結(jié)合了泰森多邊形算法的設(shè)計案例,圖10為與其對應(yīng)的grasshopper樹形電池算法。

圖9 、圖10 結(jié)合泰森多邊形的參數(shù)化鏤空陶瓷與對應(yīng)grasshopper算法

三、加入?yún)?shù)化設(shè)計對鏤空陶瓷藝術(shù)的影響

1.參數(shù)化對于陶瓷鏤空藝術(shù)造型是一種全新的設(shè)計方式

參數(shù)化設(shè)計是一個獨立的且完整的設(shè)計思維方式，這個理論由奧克斯曼教授(Rivka Oxman)指出[11]。傳統(tǒng)的陶瓷制作是人為設(shè)計和手工制作，需要設(shè)計師的精湛制作技藝，而參數(shù)化設(shè)計是造型自主生型與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的結(jié)合。由于和以往的設(shè)計方式以及設(shè)計成果形成了鮮明的區(qū)別，參數(shù)化設(shè)計在鏤空陶瓷領(lǐng)域也逐漸形成了一個獨特的設(shè)計語言。參數(shù)化設(shè)計通常有其自己的設(shè)計思路流程，即前文提到的函數(shù)化設(shè)計元素和規(guī)則化排列，不同的排列展現(xiàn)出不同的設(shè)計風(fēng)格。以造型的大小、寬窄、疏密、方向、組合方式構(gòu)成動態(tài)的韻律，并以此作為造型藝術(shù)表達形式。

2.鏤空陶瓷造型中參數(shù)化風(fēng)格的強烈識別性

參數(shù)化設(shè)計是在計算機輔助語境下出現(xiàn)的帶有明顯標(biāo)識性和具有新造型藝術(shù)風(fēng)格的設(shè)計方法。這種藝術(shù)風(fēng)格是以往由于受到生產(chǎn)技術(shù)限制而無法體現(xiàn)的，3D打印技術(shù)的發(fā)展在滿足了生產(chǎn)條件的情況下，參數(shù)化設(shè)計的新風(fēng)尚必定會吸引人們的目光，也會拓展包括鏤空陶瓷在內(nèi)的陶瓷造型藝術(shù)的設(shè)計發(fā)展空間。通過鏤空造型的秩序感、流動感、通透性和起伏感四個方位的感知程度使人們感受陶瓷藝術(shù)家所表達的感受。

3.參數(shù)化帶來的設(shè)計主體變革

對于個人而言，參數(shù)化設(shè)計與3D打印的配合大大減少了鏤空陶瓷對手工制作的技術(shù)要求，使得傳統(tǒng)陶瓷藝術(shù)品不再局限于“主體制作—他人認(rèn)同”的原有審美方式。而讓更多人參與到鏤空陶瓷制作之中，形成“自我認(rèn)同—自我制作”的新型審美方式，即可根據(jù)參數(shù)化的極大個性化表達與個人審美相結(jié)合，將陶瓷的使用者加入到陶瓷設(shè)計的流程中來，以定制化產(chǎn)品彰顯使用者獨特的個性化，滿足個人的審美偏好。

總體而言，grasshopper參數(shù)化設(shè)計給鏤空陶瓷藝術(shù)帶來新的活力。在視覺上形成獨立的參數(shù)化風(fēng)格；在設(shè)計中拓展方案可能性；在生產(chǎn)中減少手工技藝的要求；在市場上拓展陶瓷藝術(shù)的品類，在用戶協(xié)同設(shè)計中發(fā)展嘗試。