郭健鳴

摘要：銅鼓是我國西南和東南亞地區(qū)廣泛分布的民族文化瑰寶，其鼓面紋飾美觀具有規(guī)律，本文使用創(chuàng)新的新媒體技術(shù)生成銅鼓鼓面紋飾，主要貢獻(xiàn)包括：（1）提出一種使用新媒體技術(shù)研究民族圖案的可行方法;（2）提出了一種鼓面紋飾數(shù)據(jù)描述框架;（3）開發(fā)了一種鼓面紋飾圖樣生成算法，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)隨機(jī)生成西盟型銅鼓鼓面紋飾圖樣，節(jié)省大量圖案繪制時(shí)間。

1簡介

銅鼓是我國西南地區(qū)乃至整個(gè)東南亞地區(qū)廣泛分布的重要民族文化符號(hào)，其形制大小不一，重量不盡相同。銅鼓表面紋樣具有迷人的魅力，是地緣文化重要的組成部分，在解讀銅鼓紋樣過程中，許多人文知識(shí)被挖掘出來。絕大多數(shù)銅鼓鼓面和鼓身都有裝飾圖案紋樣，鼓面為重點(diǎn)裝飾部分。紋樣多以淺浮雕呈現(xiàn)，如鼓面具有太陽紋、云紋、乳釘紋、櫛紋、游旗紋等民族傳統(tǒng)紋樣。鼓面紋樣整體很有規(guī)律，一般為中心太陽紋，其它紋樣圍繞中心成同心圓分布在整個(gè)鼓面，一些花紋呈現(xiàn)二方連續(xù)形式層層排列。這種極富規(guī)律的紋樣可以為現(xiàn)代設(shè)計(jì)提供豐富的創(chuàng)作靈感，帶有這種紋樣元素的工藝品、服裝等文創(chuàng)商品具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

在以往的銅鼓紋樣研究中，多數(shù)方向是社會(huì)科學(xué)、歷史、考古等領(lǐng)域，這些方向的研究成果還鮮有應(yīng)用，而在新媒體技術(shù)環(huán)境下紋樣的生成方面還未曾有相關(guān)研究。本文將計(jì)算機(jī)圖像生成技術(shù)與銅鼓鼓面紋樣結(jié)合起來，專門研究利用自行開發(fā)的計(jì)算機(jī)程序生成銅鼓鼓面紋樣，初步取得一定成果。使用本文方法，可以使運(yùn)用銅鼓紋樣靈感的數(shù)字設(shè)計(jì)過程提高效率，為建立從傳統(tǒng)費(fèi)時(shí)的手工繪制過渡到新媒體技術(shù)時(shí)代新的制作方法過程中邁出堅(jiān)實(shí)一步。

2相關(guān)工作

早在我國南朝劉宋時(shí)的《后漢書馬援傳》中就有銅鼓的描述，直到清代乾隆十四年1749年才有梁詩正、蔣博編撰的《西清古鑒》對銅鼓進(jìn)行了簡單分類并收錄了一定的圖像、紋樣資料?，F(xiàn)代銅鼓科學(xué)研究的代表是20世紀(jì)初奧地利學(xué)者弗朗茨黑格爾所著的《東南亞古代金屬鼓》一書，他將當(dāng)時(shí)面世的165面銅鼓按照形制、花紋分為四個(gè)基本型和3個(gè)過渡型，所做的開創(chuàng)性研究奠定了此后一個(gè)世紀(jì)銅鼓研究的基礎(chǔ)。我國的現(xiàn)代銅鼓研究自民國時(shí)期開始到目前已有相當(dāng)積累，1980年在廣西南寧召開的古代銅鼓研究會(huì)上我國學(xué)者確定8個(gè)銅鼓標(biāo)準(zhǔn)分類分別是萬家壩型、石寨山型、冷水沖型、遵義型、麻江型、北流型、靈山型、西盟型銅鼓。

關(guān)于現(xiàn)存銅鼓紋飾的相關(guān)研究很多，經(jīng)過總結(jié)，大多數(shù)傳統(tǒng)銅鼓紋飾遵從特定形制，太陽紋是銅鼓鼓面中心裝飾，它是最早出現(xiàn)于銅鼓的上的裝飾紋樣，其它裝飾都是圍繞太陽產(chǎn)生。在不同類型銅鼓上太陽紋存在演變，但通?？梢砸姷焦怏w、光芒、光環(huán)和暈圈。除太陽紋外，鼓面裝飾中還存在云雷紋密布在太陽紋周圍，晚期的一些麻江型銅鼓還存在游旗紋、符篆紋，具有特定宗教意義。鼓面中心外側(cè)區(qū)域的中央附近還會(huì)出現(xiàn)翔鷺紋構(gòu)成暈圈是各型銅鼓鼓面常見的花紋。西盟型存在花朵紋、小鳥紋、魚紋等?，F(xiàn)存銅鼓文物中不同時(shí)期和類型的銅鼓鼓面紋飾暈圈裝飾風(fēng)格存在變化，但往往有共用元素。紋飾結(jié)合外形的變化反映了不同時(shí)代地區(qū)和民族的審美和原始宗教信仰。由晚期銅鼓鼓面紋飾中出現(xiàn)的文字銘文和龍紋，可以看出隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，勞動(dòng)人民在銅鼓紋樣設(shè)計(jì)上一直進(jìn)行變化和創(chuàng)新。有關(guān)銅鼓紋飾素材，20世紀(jì)70 80年代廣西進(jìn)行的銅鼓調(diào)查活動(dòng)內(nèi)部資料中收錄了大量紋飾油印圖片，現(xiàn)已作為出版物公開發(fā)行，廣西民族大學(xué)的李富強(qiáng)教授主編的《中國東南亞銅鼓老撾卷》收錄了大量老撾出土的銅鼓高質(zhì)量紋樣照片。

由于銅鼓類型眾多，表面紋飾元素龐雜，還未有成熟的紋飾數(shù)據(jù)庫支撐，本文選擇探索西盟型銅鼓鼓面紋樣的生成，以求減少需要紋飾元素?cái)?shù)量和形制類型，使生成的鼓面紋樣更具實(shí)際意義。我國的西盟型屬于黑格爾Ⅲ型銅鼓，不但在我國境內(nèi)有分布還大量出現(xiàn)在東南亞地區(qū)，西盟型鼓面花紋暈圈相對其它型更多，花紋元素更小，重復(fù)數(shù)量更多，二方連續(xù)少，適合使用計(jì)算機(jī)生成。西盟型銅鼓紋飾元素類型明晰，配合隨機(jī)生成算法時(shí)可以產(chǎn)生許多變化。

在紋樣圖形計(jì)算機(jī)生成技術(shù)方面存在一些相關(guān)研究，計(jì)算機(jī)圖像領(lǐng)域一直專注于三維、圖像視頻處理等方向，專門的民族紋樣生成研究很少見到。在1975年Siggraph會(huì)議論文中Howard Alexander使用Fortran語言給出了1個(gè)簡單符號(hào)的17種計(jì)算機(jī)生成的紋樣。1998年華盛頓大學(xué)的Michael Wong等給出了較復(fù)雜的花卉紋樣裝飾的計(jì)算機(jī)生成算法，實(shí)現(xiàn)了紋樣生長過程。2000年華盛頓大學(xué)的Craig Kaplan使用簡單的幾何原理實(shí)現(xiàn)了伊斯蘭星圖案的計(jì)算機(jī)生成算法[8]，是民族藝術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)結(jié)合的實(shí)例。這三種方法主要適用生成矩形延展的圖案，而銅鼓紋飾屬于整體圓形紋飾，需要使用不同的生成方法。2008年Katayoon Etemad等人實(shí)現(xiàn)了波斯圓形花卉紋樣的生成和動(dòng)畫化，解決了弧形紋樣的生成問題。在紋樣應(yīng)用方面2016年Joe Takayama實(shí)現(xiàn)將計(jì)算機(jī)生成的西方建筑上的獎(jiǎng)?wù)拢╩edallion）紋飾通過置換貼圖轉(zhuǎn)化為三維模型，進(jìn)而使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出來，用計(jì)算機(jī)完成了精湛的工藝美術(shù)作品。這些方法為解決紋樣生成和應(yīng)用問題提供了寶貴材料和線索，但都不能直接用于銅鼓紋樣，各民族紋樣區(qū)別較大，有必要研發(fā)出專門的銅鼓紋樣形制的生成方法。本文結(jié)合銅鼓紋樣研究，使用創(chuàng)新的紋樣生成算法和Processing語言實(shí)現(xiàn)，隨機(jī)生成西盟型銅鼓鼓面紋飾。

3實(shí)現(xiàn)過程

3.1研究框架

本文按照如下框架進(jìn)行紋飾生成研究，以第三步數(shù)據(jù)描述和第四步紋飾生成算法為核心，完成了一套初步可行的紋飾自動(dòng)化生成系統(tǒng)。本研究主要考慮包括紋飾元素制作，紋飾數(shù)據(jù)描述，暈圈布局方式和紋飾隨機(jī)性問題。

3.2制作重復(fù)紋飾元素

傳統(tǒng)圖鑒的紋飾素材大多為簡單描畫、拓片或照片，并不適合直接作為紋飾組合元素，生成任意大小的鼓面紋飾。有必要將各種紋飾元素轉(zhuǎn)化為矢量格式。SVG是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)主流的矢量格式，受到Processing，大多數(shù)瀏覽器，甚至三維制作軟件支持，既可以存儲(chǔ)靜態(tài)，也可以存儲(chǔ)動(dòng)畫。本文準(zhǔn)備了一定數(shù)量的西盟型銅鼓鼓面紋飾經(jīng)常出現(xiàn)的復(fù)雜元素，在矢量制作軟件參考拓片和照片進(jìn)行描線，將紋飾元素存儲(chǔ)為合理命名的SVG格式文件。而對于簡單紋飾元素，如三角形、圓形、矩形紋飾，和西盟型銅鼓暈圈大環(huán)形元素，本文未使用外部文件，而是使用簡短的代碼代替。

3.3鼓面紋飾數(shù)據(jù)描述

鼓面紋飾存在大量參數(shù)，例如太陽紋的芒數(shù)、半徑，太陽紋尖齒多邊形內(nèi)外徑，暈圈數(shù)量，暈圈上各個(gè)元素的數(shù)量和位置，鼓面半徑等等。如此眾多的參數(shù)設(shè)定需要一種詳細(xì)、精確地描述。以往銅鼓研究中，大多使用銅鼓編號(hào)配合簡短文字進(jìn)行記錄，這些自然語言描述雖不如照片精確，但提供了一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，縮減了識(shí)圖時(shí)間。通過統(tǒng)計(jì)《中國古代銅鼓實(shí)測記錄資料匯編》和《中國東南亞銅鼓老撾卷》中西盟型銅鼓鼓面上有關(guān)太陽紋芒數(shù)、暈圈數(shù)量、紋飾類型數(shù)據(jù)，紋飾生成算法可以找到參數(shù)依據(jù)。本文創(chuàng)造一種JSON格式的數(shù)據(jù)框架作為紋飾生成算法參數(shù)。它配合SVG格式元素文件，可以初步地不依靠照片描述鼓面紋飾，很好地解決了參數(shù)量大而繁雜，精確度要求的問題。隨著銅鼓和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域交叉研究的不斷積累，相信越來越多的紋飾素材和參數(shù)可以嵌入本文建立的數(shù)據(jù)描述框架中。這個(gè)框架也有很大潛力為更好的歸檔銅鼓做出貢獻(xiàn)。

3.4鼓面紋飾生成方法

鑒于銅鼓鼓面紋飾暈圈中圖案的重復(fù)性，當(dāng)前的銅鼓制造工藝中紋飾胎的基本制造方法是由內(nèi)圈向外逐圈制作，在使用計(jì)算機(jī)生成圖案時(shí)也按照相似方法，先完成鼓面太陽紋的繪制，再逐漸向外制作暈圈。通過觀察西盟型鼓面，發(fā)現(xiàn)盡管暈圈數(shù)量很多，但基本遵循元素環(huán)和細(xì)環(huán)組有規(guī)律間隔的向外延展。如果將太陽紋區(qū)域定義為S（下圖黃色標(biāo)記區(qū)域），R代表一組暈圈，R由R元素環(huán)（下圖中藍(lán)色標(biāo)記區(qū)域）和R細(xì)環(huán)組（下圖紅色標(biāo)記區(qū)域）構(gòu)成，則鼓面紋飾整體圖案G符合

太陽紋區(qū)域S主要由中央的尖齒狀多邊形和其外延細(xì)環(huán)構(gòu)成。尖齒狀多邊形繪制參數(shù)主要有內(nèi)角半徑和外角半徑控制，尖齒數(shù)量就是太陽芒數(shù)。所有暈圈中的R_t細(xì)環(huán)數(shù)量基本為1至3圈，細(xì)環(huán)繪制需定義半徑和寬度，在不同暈圈中細(xì)環(huán)寬度、間隔基本一致。

暈圈中的R，元素環(huán)繪制是紋飾生成算法核心。暈圈元素?cái)?shù)量由輸入?yún)?shù)給定范圍，隨機(jī)算法確定具體數(shù)量。本方法默認(rèn)導(dǎo)入的SVG圖像元素尺寸不統(tǒng)一，在已知當(dāng)前元素環(huán)半徑r和元素?cái)?shù)量n1情況下，單個(gè)元素在環(huán)上的限定寬度W=2mr/n，單個(gè)元素的大小調(diào)整系數(shù)f=w/w，其中w^1是SVG圖樣最小有效矩形的寬度。這樣只需給定元素環(huán)半徑和起始位置，可以每次以360/n'度轉(zhuǎn)角進(jìn)行繪制。

本文中鼓面暈圈數(shù)量由定義的鼓面半徑限定，不同寬度的元素可以出現(xiàn)在不同暈圈，暈圈平均寬度不定，在隨機(jī)生成時(shí)，難以從事先確定的暈圈數(shù)量中動(dòng)態(tài)規(guī)劃層高，而且真實(shí)銅鼓鑄造中一般是也是逐圈制作，不規(guī)定暈圈數(shù)量。

整個(gè)繪制過程基于Processing語言實(shí)現(xiàn)，這種程序語言是專門為新媒體藝術(shù)家設(shè)計(jì)的編程語言，語句簡單又具有面向?qū)ο笳Z言的優(yōu)秀特性。暈圈繪制偽代碼如下，

3.5紋飾的隨機(jī)性

本文的紋飾隨機(jī)主要包括太陽紋繪制隨機(jī)、暈圈元素選取隨機(jī)、暈圈元素個(gè)數(shù)隨機(jī)、暈圈位置隨機(jī)4個(gè)方面。在進(jìn)行紋飾隨機(jī)時(shí)需要一定程度上遵照真實(shí)銅鼓情況實(shí)現(xiàn)，因此本文設(shè)計(jì)一種的系統(tǒng)允許最大程度實(shí)現(xiàn)依據(jù)真實(shí)情況的變化的效果。

在西盟型銅鼓中太陽紋芒數(shù)存在6、8、12芒，其中12芒最多，8芒較少，6芒極少見。太陽紋齒型長度、張開角度也存在隨機(jī)性。對于暈圈部分，一些特定元素紋飾總是隨機(jī)出現(xiàn)在某些暈圈位置，整體存在一定規(guī)律。很少出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)暈圈使用相同紋飾裝飾的情況，但在不相鄰暈圈上元素可以重復(fù)使用。為保證制作的隨機(jī)性和參數(shù)化，在自動(dòng)生成太陽紋和暈圈元素的選擇上本文采用帶有權(quán)重的隨機(jī)選擇，目前的權(quán)重參數(shù)由本文根據(jù)有限資料推得。這種帶權(quán)重的隨機(jī)過程，隨著暈圈繪制由內(nèi)向外，影響可選擇的元素集合，導(dǎo)致每次生成紋飾元素順序都不同，保證了多樣性。

針對每一種隨機(jī)參數(shù)，都依據(jù)真實(shí)情況存在特定取值范圍，在隨機(jī)過程中參數(shù)互有影響，例如暈圈寬度隨著元素大小改變，為了保證元素在暈圈上均勻分布，其個(gè)數(shù)也受到影響，改動(dòng)一個(gè)參數(shù)另外的取值范圍會(huì)有改變。本文隨機(jī)性算法綜合考慮眾多因素，基于輸入?yún)?shù)的不同，推斷其它未輸入的參數(shù)取值范圍，最大程度豐富紋飾變化。

3.6生成結(jié)果

4結(jié)論

本文初步實(shí)現(xiàn)了西盟型銅鼓鼓面紋飾的自動(dòng)化、隨機(jī)化生成，產(chǎn)生的結(jié)果具有一定的美術(shù)價(jià)值，填補(bǔ)了銅鼓紋飾研究中運(yùn)用新媒體技術(shù)的空白。本文提出的數(shù)據(jù)描述格式可以實(shí)現(xiàn)銅鼓的數(shù)據(jù)歸檔，為進(jìn)一步的大數(shù)據(jù)相關(guān)性研究奠定基礎(chǔ)。應(yīng)用本文方法可以為文創(chuàng)產(chǎn)品、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)等地緣民族文化知識(shí)在各個(gè)媒介傳播推波助瀾。本文在數(shù)據(jù)收集方面工作還存在不足，在紋飾位置確定上存在估計(jì)，需引入更多社科領(lǐng)域關(guān)于銅鼓紋飾的統(tǒng)計(jì)結(jié)果使生成的圖樣更具實(shí)際意義。本文提出的紋樣生成算法并未解決某些紋樣二方連續(xù)的問題，仍需進(jìn)一步研究解決某些暈圈元素連接問題。本文研究由廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目支持，項(xiàng)目編號(hào)2017KY0426。

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