喻俊南，黃素涌，鄭詩佳，馬文文

基于形狀文法的傣族民居元素民宿家具設(shè)計

喻俊南，黃素涌，鄭詩佳，馬文文

（西南林業(yè)大學(xué)，昆明 650224）

傣族民居建筑具有獨特的造型特點與藝術(shù)價值，從家具設(shè)計角度對其元素進行傳承與應(yīng)用，實現(xiàn)傣族民居元素在民宿家具設(shè)計中的創(chuàng)新。以地域性民居建筑——西雙版納傣族民居建筑為對象，通過分析西雙版納傣族傳統(tǒng)民居建筑特征，提取其造型和裝飾要素后，利用形狀文法進行造型和裝飾的分析，演化結(jié)果形成新的造型和裝飾素材庫，利用庫中元素并結(jié)合約束規(guī)則進行方案初步設(shè)計，得到相關(guān)設(shè)計成果后，運用模糊評價法對設(shè)計方案進行評價，選出初步設(shè)計方案中的最優(yōu)解并進行融合設(shè)計，得出最終設(shè)計成果。通過設(shè)計推導(dǎo)驗證了形狀文法在民宿家具設(shè)計中的可行性。結(jié)合設(shè)計師主觀意向和客觀方法指導(dǎo)，輔助設(shè)計師在家具設(shè)計中更科學(xué)、全面地獲得相關(guān)的設(shè)計結(jié)果，能夠保證民宿家具外觀既具有原始元素形態(tài)特征的同時又符合現(xiàn)代審美的新方案產(chǎn)生，對傳承和創(chuàng)新地域文化具有積極意義。

西雙版納傣族；民居建筑元素；形狀文法；民宿家具；設(shè)計

傣族是云南特有民族，干欄式建筑在中國建筑歷史上極具代表意義，被譽為上古民居建筑活化石，西雙版納傣族分布地區(qū)從古至今一直延續(xù)使用著這種建筑形式。在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中，鄉(xiāng)村旅游是地方經(jīng)濟增長的重要支撐，民宿成為各地政府發(fā)展鄉(xiāng)村旅游的策略之一，但伴隨著民宿的迅速發(fā)展，民宿間的同質(zhì)化問題和民宿家具不能展現(xiàn)地域文化特征等問題變得越發(fā)嚴重。基于此，從家具設(shè)計角度探討如何將地域文化融入民宿家具的設(shè)計中，提出基于形狀文法將傣族民居建筑元素應(yīng)用于民宿家具的設(shè)計方法，該方法能夠保證在典型特征衍生的同時，促進家具設(shè)計新方案的產(chǎn)生[1]，為民居元素運用于民宿家具設(shè)計提供參考依據(jù)。

1 民宿家具的創(chuàng)新設(shè)計流程

1.1 形狀文法

1.1.1 形狀文法概述

形狀文法是基于規(guī)則的系統(tǒng)，可以生成各種各樣的設(shè)計，同時保持風格的一致性的計算機輔助設(shè)計方法。形狀文法被認為是一種生成和分析幾何構(gòu)圖的形式主義方法，應(yīng)用形狀規(guī)則生成設(shè)計，規(guī)則本身將生成的設(shè)計描述為設(shè)計語法[2-4]。形狀的樣式是通過在一組對象中重復(fù)出現(xiàn)的公共特性來標識的，這些特征可以指結(jié)構(gòu)、形狀、大小、顏色、紋理、裝飾、材料等[5]，通過設(shè)計推導(dǎo)能夠?qū)x定對象的造型和裝飾特征進行創(chuàng)新。

麻省理工學(xué)院George Stiny教授和波士頓學(xué)院計算科學(xué)James Gips教授于1971年首次提出形狀文法理論[6]，其在國外被廣泛應(yīng)用于二維和三維設(shè)計中，如汽車風格設(shè)計、椅子設(shè)計、建筑設(shè)計、紋樣設(shè)計、陶瓷設(shè)計等。清華大學(xué)孫家廣[7]于1986年在國內(nèi)首次對形狀文法進行具體介紹，舒慧林[8]認為在產(chǎn)品概念設(shè)計中形狀文法具有優(yōu)勢，其后借助形狀文法進行設(shè)計實踐的案例逐漸增多。以往對家具設(shè)計大多是從設(shè)計師的角度以造型、裝飾、色彩、設(shè)計手法等單一的切入點探討設(shè)計，運用形狀文法對西雙版納傣族民居建筑特征進行創(chuàng)新設(shè)計，可以在保留傳統(tǒng)建筑元素特色的同時獲得大量創(chuàng)新設(shè)計方案，且易形成統(tǒng)一的風格[9]。

1.1.2 規(guī)則描述

仿射變換（Affine Transformation）：在保持共線、共點且相互平行的基礎(chǔ)上，可進行角度上的任意傾斜，長度上可任意伸縮。對應(yīng)規(guī)則為平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、錯切命令。

貝塞爾曲線（Béziercurve）：在保持仿射不變性和幾何不變性的基礎(chǔ)上，曲線通過四個點任意拉伸。

1.2 民宿家具設(shè)計方案

民宿家具設(shè)計地域化、個性化是行業(yè)發(fā)展趨勢，尤其是少數(shù)民族聚集地區(qū)，文化和原材料資源豐富，如何設(shè)計、選取哪些特征、采用哪種設(shè)計方法都值得去探索和嘗試。在對傣族民居建筑特征應(yīng)用于民宿家具設(shè)計的思考中，筆者將嘗試運用形狀文法將民居建筑特征與民宿家具進行融合，具體創(chuàng)新設(shè)計流程為，通過分析傣族民居建筑特征，運用形狀文法進行分解與推演，從而產(chǎn)生大量家具設(shè)計素材，為設(shè)計師的后續(xù)設(shè)計提供靈感和素材。整個設(shè)計均以民宿建筑中柜類家具為對象，對其造型和裝飾特征進行推演和設(shè)計，以期實現(xiàn)建筑與家具的設(shè)計、人文、環(huán)境達到和諧統(tǒng)一的目的。

2 設(shè)計分析

2.1 西雙版納傣族民居建筑特征

西雙版納地處我國西南邊陲，屬亞熱帶雨林氣候，形成炎熱、潮濕、多雨、利于竹木生長的生態(tài)環(huán)境，西雙版納傣族民居建筑被傣族人稱為“烘哼”（鳳凰房）[12]，其造型以“披檐”、重疊式、上實下虛為主要特征。建筑整體呈方形，上下兩層，屋頂采用歇山頂，屋脊呈“人”字型，脊短而坡陡，屋檐坡面用掛瓦，平整光潔，整個屋頂呈包覆遮蓋狀將下方空間完全覆蓋，相對其他地區(qū)歇山頂建筑，傣族建筑的屋頂更大，重檐最低處離地面更低。上層以竹、木、磚合圍墻體，作主人居住空間，下層以20根以上100根以下的木柱、磚混柱做樁，構(gòu)成底架，用以畜養(yǎng)牲畜或作他用，遠看上實下虛的建筑外觀掩映在花間林中，彰顯出一種古樸輕盈的自然美。在木柱、房頂（“貢”）、房屋（“約”）上少裝飾或不裝飾，建筑材料喜用竹、木及自制的瓦、磚等，建筑色彩整體呈現(xiàn)出古樸素雅的民居風格，見表1。

2.2 版納傣族民居建筑與家具的關(guān)系

傣族傳統(tǒng)民居史稱“竹樓”，最典型的就是竹木干欄結(jié)構(gòu)，由于建筑與家具的相互制約和相隨性，傣族家具的生產(chǎn)時間應(yīng)在傣族竹樓建造之后，而且傣族建筑的竹樓和傣族家具的結(jié)構(gòu)、用材和裝飾特征極其相同[13]。受地理位置和社會結(jié)構(gòu)影響，傣族長期保持著以家庭為單位的手工技藝傳承模式，民居建造由村寨中以男性為主、女性為輔互助完成，家具則由屋主自主完成制作。傣族民居建筑發(fā)展到近代，“竹樓”建造轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅静淖鳛橹饕兄亟Y(jié)構(gòu)材料，竹材作為非必要承重結(jié)構(gòu)材料進行搭建，而屋主在進行家具制作中仍以竹材為主，結(jié)構(gòu)上輔以少量的木材，使家具與建筑的內(nèi)、外結(jié)構(gòu)融合，與建筑連為一體，成為建筑的一部分。

表1 傣族民居建筑特征

Tab.1 Characteristics of Dai people's residence building

傣族民居建筑在裝飾方面對家具有較大的影響。傣族民用家具造型簡單大方，具有一種工藝美感，以方形、圓形竹制家具較為常見，也有少量木制儲藏類家具。裝飾上，傣族家具擅長結(jié)合結(jié)構(gòu)與裝飾進行制作，男女都擅長竹編工藝，相較“竹樓”建筑，傣族家具的竹編工藝更為精細，他們把表現(xiàn)本民族審美情趣、文化藝術(shù)、風俗習(xí)慣的竹編紋樣結(jié)合家具功能完美地應(yīng)用在家具的不同部位，使家具或空靈剔透，或婉轉(zhuǎn)悠揚，或流暢舒展，或動或靜，使人得到不同的審美享受[14]。

3 傣族民居建筑特征的提煉與應(yīng)用

基于形狀文法對民居建筑造型和裝飾特征進行推演進行民宿家具設(shè)計是此次應(yīng)用設(shè)計的核心階段，以民宿建筑中柜類為對象分別對民宿家具造型和裝飾進行推演和設(shè)計實踐，并利用模糊評價法選出兩個初步方案中最優(yōu)方案進行組合設(shè)計。設(shè)計師需對傣族民居建筑造型和裝飾特征進行分析，在對特征的提煉與設(shè)計中，始終堅持家具設(shè)計、人文、環(huán)境這三個方面的統(tǒng)一性。家具是文化傳承的重要載體[15]，在民宿家具設(shè)計中，立足本土化家具設(shè)計目標，在融入西雙版納地區(qū)傣族人文特色的同時也要考慮到使用者以“外鄉(xiāng)人”居多，也要符合現(xiàn)代人的審美與使用習(xí)慣。因此，傣族民宿家具設(shè)計既要符合地域化特征又要符合當代審美的設(shè)計目標。

3.1 形狀文法推演—民宿家具造型設(shè)計

將西雙版納傣族傳統(tǒng)民居建筑造型看作一個產(chǎn)品的整體固有形態(tài)，從三視圖角度分析傣族民居建筑造型，得到構(gòu)成傣族民居建筑的顯性特征，確立初始形狀I。為保留民居建筑中可識別特征，運用修改性規(guī)則中的仿射變換（平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、錯切）和貝塞爾曲線的修改方法進行非精準性的修改、重置和刪除。值得注意的是傣族民居建筑空間特征明顯，在家具造型設(shè)計過程中，需要注意平衡造型與空間的關(guān)系，從傣族建筑的典型單體原型中提取“虛實”“比例”“對稱”來表達空間關(guān)系。流程如下。

1）對象特征分析。以西雙版納傣族傳統(tǒng)民居單體建筑模型為對象進行幾何特征分析（見圖1），由圖可見，空間關(guān)系以上實下虛的輕盈建筑結(jié)構(gòu)為主，且傣族民居單體建筑幾何特征明顯，以三角形、對稱六邊形、梯形和長方形共同組成。

2）推演分析。對民居建筑三視圖幾何特征的基礎(chǔ)造型進行分解，見圖1中造型特征①、②、③，形狀中三角形1、對稱六邊形2、梯形3、長方形4作為初始形狀，其中，1為屋頂側(cè)視圖形狀，2為屋頂正視圖形狀，3為屋身形狀，4為臺基形狀。設(shè)定推演規(guī)則：仿射變換中平移1、縮放2、旋轉(zhuǎn)3、錯切4，貝塞爾曲線中修改15、修改26，以及重置7，刪除8，對選取的初始形狀進行設(shè)計推 演。

3）確定約束條件。隨著形狀推演的深入將產(chǎn)生大量衍生形狀，為了保證最終家具造型推演結(jié)果與民居建筑特征相符，故設(shè)立造型位置約束。由圖1空間關(guān)系和造型特征可知：①=1+3+4、②=2+3+4、③=2×2+2×1+3×3，基于每個形狀之間互相聯(lián)系的約束條件和民居的顯性特征條件，形狀組合順序不能亂序或顛倒，即1和2衍生形狀居上，3居中，4居下。

4）形狀文法演化過程。以初始形狀1為例進行規(guī)則推演（見圖2），圖中的規(guī)則為形狀1的形狀文法生成規(guī)則，均可以通過坐標點以仿射變換和貝塞爾曲線的形式進行參數(shù)化表示。對初始形狀1各線段進行編碼，由分段線集合{,,,,,}構(gòu)成，基礎(chǔ)衍生單元演化結(jié)果見圖2。1每次選取不超過2條編碼線段執(zhí)行1次或2次規(guī)則R，分別生成新的形狀單元，從而得到家具頂部形態(tài)1的雛形資料庫，隨后由設(shè)計師根據(jù)需求對衍生結(jié)果進行選取和設(shè)計。

圖1 傣族民居建筑視圖幾何特征分析

5）基于以上民居素材原型分析與演化，推演幾何形狀1的結(jié)果，對初始形狀2、3、4執(zhí)行規(guī)則1→8命令，結(jié)果匯總見表2。

6）根據(jù)以上西雙版納傣族民居建筑分析、衍生幾何形狀演化的結(jié)果，融合現(xiàn)代設(shè)計理念，在表2中隨機選取衍生形狀，并在遵循上文約束條件的基礎(chǔ)上進行傣族民宿家具的創(chuàng)意設(shè)計方案生成，生成結(jié)果見表3。優(yōu)秀的民宿家具其特色的造型，能使游客在使用過程中體驗到當?shù)氐奈幕諊鶾16]。家具內(nèi)涵地域性的精神風貌、獨特的美學(xué)觀點及一些獨具特色的習(xí)俗。根據(jù)傣族建筑與家具制作習(xí)慣，在設(shè)計過程中選用本地竹木制作，并且在柜體正立面部分增加一些原材色的竹編或欄桿裝飾，整體延續(xù)民居樸素輕盈的視覺效果，以保留傣族民居建筑和裝飾特征為主，增加家具的節(jié)奏感和實用性，設(shè)計結(jié)果見表3。

3.2 形狀文法推演—民宿家具裝飾設(shè)計

為了使民宿家具外觀設(shè)計更美觀，與傣族民居建筑風格更統(tǒng)一，以上文民宿家具造型設(shè)計為依托，選取屋角和檐口的裝飾對家具裝飾進行設(shè)計實踐。以傣族民居建筑特征為原型的民宿家具裝飾設(shè)計的形狀文法構(gòu)建過程分2個階段：第1階段為對調(diào)研資料圖形處理并確立初始形狀；第2階段為運用修改性規(guī)則將初始形狀進行進一步的演化，產(chǎn)生更為復(fù)雜的圖案。流程如下。

表2 初始形狀結(jié)果匯總

Tab.2 Summary of the initial shape results

表3 家具造型生成

Tab.3 Furniture modeling generation

第1階段：通過對對象特征的分析，確立初始形狀。傣族民居建筑裝飾相較于佛寺建筑更為質(zhì)樸克制，呈現(xiàn)出小而精致的特點。在屋角和檐口部位的裝飾題材，借鑒了傣族佛寺裝飾中常用紋樣并進行重新排列組合，如孔雀、象鼻鳳凰、火焰紋、菩提葉、卷草紋等，許多裝飾都是由這些圖案變形、組合產(chǎn)生的，以對稱和二方連續(xù)的形式構(gòu)成傣族建筑的屋頂裝飾圖案?？傮w表現(xiàn)為屋角裝飾呈對稱向上伸展，檐口裝飾呈排列向下垂落的態(tài)勢。分別選取傣族民居建筑裝飾中的典型代表紋樣火焰紋和菩提葉紋作為提取對象，通過直接應(yīng)用和簡化的方法，使其符合現(xiàn)代審美，初始形狀提取見表4。

確定約束條件。與家具造型約束動因相同，為了保證最終家具裝飾推演結(jié)果與民居建筑裝飾特征相符，故設(shè)立裝飾的形狀約束。由前文中對傣族民居普遍裝飾特征分析可知：1呈對稱向上伸展的態(tài)勢，2呈排列向下垂落的態(tài)勢。即1和2衍生形狀不能隨意使用仿射變換中的旋轉(zhuǎn)3和錯切4命令，并且由于初始形狀1和2以曲線為主，故貝塞爾曲線和刪除命令將成為最優(yōu)運行規(guī)則，即修改15、修改26，刪除8。

表4 民居裝飾初始形狀提取

Tab.4 Initial shape extraction of residence decoration

第2階段：運用修改性規(guī)則將初始形狀進行兩次演化，第一次為初始形狀I自身演化出新的基礎(chǔ)單元圖形庫，第二次根據(jù)設(shè)計需求選擇基礎(chǔ)圖形再次演化組合。將火焰紋利用形狀文法進行推演示例（見圖3），首先在建模軟件中通過操控線上的控制點獲得相應(yīng)的曲線，在未改變其原始特征的基礎(chǔ)上進行紋樣的重新構(gòu)建。為了便于對各部分實施修改，對初始形狀1各線段進行編碼，由曲線集合{,,,,,,,,,,,}構(gòu)成，基礎(chǔ)衍生單元演化結(jié)果見圖3。1作為基礎(chǔ)單元對部分編碼分別應(yīng)用“5”1次、“6”2次、“8”2次，結(jié)果見圖3。隨后由設(shè)計師根據(jù)需求對衍生結(jié)果進行選取和設(shè)計。

圖3 初始形狀I(lǐng)1形狀文法推演過程

Fig.3 Derivation process of shape grammar for initial shape I1

基于以上民居裝飾原型分析與演化，推演幾何形狀1的結(jié)果，對菩提葉紋樣的初始形狀2執(zhí)行規(guī)則5、6、8命令，得到2衍生結(jié)果，見圖4。

圖4 初始形狀I(lǐng)2形狀文法推演過程

根據(jù)以上對火焰紋和菩提葉紋的初步推演，對演化出的新基礎(chǔ)紋樣再次進行衍生，在圖3—4中各選擇一個或兩個基礎(chǔ)紋樣進行設(shè)計衍生，擬設(shè)計兩組組合裝飾紋樣，結(jié)果見圖5。第一組裝飾B1，在1的新基礎(chǔ)紋樣中選取8衍生的第二個紋樣和I的新基礎(chǔ)紋樣中選取8衍生的第二個紋樣為一個組，結(jié)合約束條件1進行一次18+23對稱得到新衍生紋樣組合單元，再進行一次3旋轉(zhuǎn)180°，一次1平移得到新衍生紋樣；第二組裝飾B2，在2的新基礎(chǔ)紋樣中選取6衍生的第一個紋樣經(jīng)過一次2縮放并結(jié)合約束條件2得到新的衍生組合單元，再進行一次1平移得到新衍生紋樣。最后根據(jù)以上經(jīng)過形狀文法推演衍生的新紋樣，結(jié)合前文家具造型設(shè)計組合成一個完整的民宿家具。

圖5 裝飾紋樣衍生設(shè)計過程

3.3 設(shè)計評價

表5 造型評價結(jié)果

Tab.5 Modeling evaluation results

表6 裝飾評價結(jié)果

Tab.6 Decoration evaluation results

圖6 民宿家具設(shè)計結(jié)果

4 結(jié)語

傣族民居建筑是傣族標志性文化的重要組成部分，其文化中建筑與家具聯(lián)系緊密。通過對西雙版納傣族民居建筑特征進行整理，同時分析了民居建筑與家具的關(guān)系，探討在地域性、民族性民宿文化下民居建筑元素運用于家具設(shè)計中的可能性。在民宿家具設(shè)計實踐中，對傳統(tǒng)傣族柜類家具的造型和裝飾采用形狀文法的設(shè)計方法進行分析與設(shè)計實踐，探索在保持傣族特色的同時，對民宿家具進行創(chuàng)新的途徑。借此期望能促進多元設(shè)計途徑的探索，為家具設(shè)計研究提供更多的設(shè)計靈感，并不斷推動民族文化元素與民宿家具的融合，促進傳統(tǒng)民族文化的傳承和發(fā)揚。

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Homestay Furniture Design of Dai People's Residence Elements Based on Shape Grammar

YU Jun-nan, HUANG Su-yong, ZHENG Shi-jia, MA Wen-wen

(Southwest Forestry University, Kunming 650224, China)

In view of that Dai people's residence buildings have unique modeling characteristics and artistic value, the work aims to inherit and apply the building elements from the perspective of furniture design, so as to realize the innovation of the Dai people's residence elements in the design of homestay furniture. With regional residence building-Dai people's residence building in Xishuangbanna as the object, through analyzing the characteristics of traditional residence building in Xishuangbanna, the modeling and decorative elements were extracted and the shape grammar was used to analyze the modeling and decoration. The evolution results formed new modeling and decorative material library and the elements in the library were combined with the constraint rules for preliminary design. After the relevant design results were obtained, the fuzzy evaluation method was used to evaluate the design scheme, the optimal solution of the preliminary design scheme was selected, and then the further fusion design was carried out, and the final design results were obtained. The feasibility of shape grammar in homestay furniture design is verified by design derivation. Combined with the designer's subjective intention and objective method guidance, it assists designers to obtain more scientific and comprehensive design results in furniture design and ensures that the appearance of homestay furniture not only has the original element shape characteristics, but also conforms to the modern aesthetic new scheme, which has positive significance for the inheritance and innovation of regional culture.

Xishuangbanna Dai nationality; elements of residence building; shape grammar; homestay furniture; design

TB472

A

1001-3563(2023)14-0354-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.14.040

2023–02–07

云南省科技計劃項目（2017YB236）

喻俊南（1995—），女，碩士生，主攻民族家具藝術(shù)。

黃素涌（1972—），女，博士，副教授，主要研究方向為木制品材料加工工藝與應(yīng)用、民族家具藝術(shù)。

責任編輯：陳作