分形在兒童家具設計中的應用

呂艷麗LV Yanli 陶毓博TAO Yubo 李鵬LI Peng

東北林業大學，哈爾濱150040（Northeast Forestry University，150040 Harbin）

分形在兒童家具設計中的應用

呂艷麗LV Yanli 陶毓博TAO Yubo 李鵬LI Peng

東北林業大學，哈爾濱150040（Northeast Forestry University，150040 Harbin）

介紹分形及其在家具設計領域的應用現狀，并從兒童家具的需求出發，分析當前兒童家具設計的現狀及存在的問題，闡述分形理論與兒童家具設計理念的契合性，以期為兒童家具設計開拓新思路。依據分形在兒童家具設計中所具有的趣味性、教育性和可成長性方面的優勢，具體以等邊三角形為基本設計元，解析分形兒童家具的設計方法，設計了并置型分形家具“分形兒童桌”。

分形；兒童家具；自相似性

一、引言

分形理論是當今十分風靡和活躍的新理論、新學科，是指通過自相似的方式構造圖形，描述自然界的現象。由于分形兼具科學的嚴謹性和藝術的美感，被稱為“科學與藝術的橋梁”，近十年來被引入到家具的設計中來，為設計師帶來了嶄新的視角[1]。

兒童家具是家具行業的后起之秀，隨著社會的發展和人們生活水平的提高，越來越多的家庭愿意給孩子提供獨立的生活空間，以培養孩子的獨立意識。因此，兒童家具不僅在市場上份額不斷提高，而且在設計領域也得到了廣泛的研究[2]。

本文從兒童家具的需求出發，對分形在兒童家具中的應用進行了論述，并以實例說明了分形理念在兒童家具設計中的巨大潛力。

二、分形理論與分形藝術

分形（Fractal）的本意是“分數的”、“破碎”、“不規則的”，在20世紀70年代由美國科學家本華·曼德博（Benoit B. Mandelbrot）提出。他認為英國海岸線在不同的度量單位下，會得到截然不同的長度。因為局部的海岸線具有和全部海岸線同樣程度的不規則性和復雜性，即在形貌上局部與整體是相似的。這種局部形態與整體形態相似的性質稱之為自相似性，是分形圖案的主要特征。除了海岸線以外，山脈、鸚鵡螺、蔬菜形狀等都具有分形的特征[3]。

分形藝術體現出許多傳統美學的特性：均衡、統一、對稱等，但更多的是超越這些標準的一種自然美[4]。分形的這種自然美是在無序中蘊涵有序，它的統一是形狀變化、內涵不變的自然統一。分形的自相似性及其特殊的對稱方式，造就了分形圖形精細的層層嵌套體系。

通過計算機編程繪出的具有強烈分形特征的樹葉形狀，每一個分支葉脈都與主葉脈相似，通過這種只有共同特征卻沒有特定尺度的構圖方法，構造單元不斷重復同時微妙變化，使分形圖案擁有了奇異的美（見圖1）。

圖1 分形圖案①

從20世紀80年代開始，“分形熱”一直經久不息，分形理念作為一種新的設計理念，在建筑、紡織等行業中已經有了廣泛的應用，在家具設計領域也逐漸得到重視。近年來，隨著計算機輔助設計的發展，一些分形專用軟件也得到了應用和發展。如Fractal Fox軟件，用以計算分形維數，在分析中國傳統家具的分形特征時已經得到了應用[5]。

三、分形在兒童家具設計中的研究現狀

1．兒童家具設計現狀

調查顯示，10.2%的家庭已經給孩子提供了臥室或者購買了兒童家具，49.8%的家庭準備為孩子購買專門的家具，還有40%的家庭尚沒有為孩子購買家具的計劃[2]。由此可見，兒童家具市場非常廣闊，有必要對兒童家具進行審慎設計和深入研究。

目前，國內的兒童家具品牌設計還處于初級階段，國內尚沒有形成大品牌，一些國際品牌雖然已經入駐，但目前也還沒有形成明顯優勢。調查顯示，家長們選擇兒童家具時主要考慮的是價格與款式[6]。

但是，當前市場上的兒童家具主流產品，大多只是成人家具的“縮小版”，輔以鮮亮的顏色和卡通形象等，并沒有進行深入的研究和設計，真正能滿足兒童生理和心理需求的產品并不多。因此，兒童家具設計領域發展空間巨大，市場潛力廣闊。

2．國內外家具設計中分形的研究現狀

目前家具設計領域對分形的研究主要集中在兩個方面：一是中國傳統家具的分析與設計，二是現代風格成人家具設計。

由于中國傳統家具設計中崇尚與大自然交融和諧的文化理念，與分形理論中的“自然”屬性不謀而合，因此分形特征出現在傳統家具中的很多裝飾紋樣中[5]，如回紋、云紋、龍紋等。

這為最終實現用現代化生產方式生產傳統裝飾家具提供了理論設想：提取傳統家具中的基本圖形，然后通過分形軟件進行分形圖形再設計，再進行機床加工，最終實現傳統裝飾與現代風格的融合，生產出具有傳統風格的現代家具。

在現代風格成人家具設計方面，由于分形圖案新奇大膽，抽象感強烈，且易于電腦輔助設計，吸引了國內外大量研究者的關注，成為了一個新興的潮流，也已經有了分形抽屜（見圖2）、循環座椅（見圖3）等著名的成型作品。

圖2 分形抽屜②

圖3 循環座椅③

以分形抽屜（見圖2）為例，該作品是日本家具設計（Takeshi Miyakawa）工作室設計的一款抽屜式儲物柜，其中的鮮明層次感不僅使空間得到充分利用，而且帶來了藝術的美感。柜子中抽屜的層層疊加使得圖案單元相互嵌套，相互融合。簡潔的外觀因為自相似而富有趣味的美，產生了令人耳目一新的效果和對視覺的刺激。

四、分形理念在兒童家具設計中的優勢

由于兒童需求的特殊性，將分形理念應用于兒童家具設計中時，需要考慮趣味性、教育性、可成長性等方面的需求。

1．趣味性

趣味性是兒童家具最主要的特點。兒童處于智力成熟的關鍵時期，有趣的家具設計對培養孩子興趣，啟迪他們的智慧有著重要意義。當前兒童家具設計中主要通過司空見慣的卡通形象、鮮亮的顏色等方式增強趣味性，款式單調，缺乏藝術感。而分形具有獨特的趣味性，通過自相似和遞歸，分形形狀的每一個局部都具有全局的特征，恰好滿足了兒童的好奇心和對事物細致觀察的需求。

比如，設計師從《盜夢空間》中獲取靈感，以分形理念設計的循環座椅（見圖3）。該設計中每一層座椅，都是以在更小一層座椅的基礎上嵌套而成，容易激發孩子的興趣。

另外，這樣的設計還可以鼓勵孩子自主拼裝家具，從而帶給他們更大的成就感和主人翁意識。孩子是天生的藝術家，而分形作為一種獨特的藝術形式，具有讓人意猶未盡的美感，將其應用于兒童家具的設計中，可以使兒童在布置和使用家具時獲得快樂，提升幸福感。

2．教育性

兒童具有強烈的好奇心和求知欲望，具有較強教育性的兒童家具可以幫助他們理解事物形態，提高審美水平。

分形家具的教育性體現在兩類設計中，一類是現代感強烈的家具設計，如循環座椅（見圖3），通過清晰大膽、層次鮮明的設計，能夠幫助孩子直觀理解大小、形狀、嵌套等概念。

另一類是傳統家具設計，如傳統家具中常用的拐子龍紋（見圖4），其中龍頭和身體的紋路具有顯著的分形特征，這樣的設計可以幫助孩子了解中國傳統文化中的美感與智慧，使其在潛移默化中受到傳統文化的熏陶[7]。

圖4 拐子龍紋④

3．成長性

可成長性是兒童家具的另一個重要特征。孩子的身心成長速度很快，興趣變化也很快，如果每個時期都為孩子購買專門的家具對很多家庭來說是不現實的。所以，兒童家具設計者需要設計出能夠滿足孩子不同時期需求的作品。

當前兒童家具市場通常大小固定，且一般適用于小學時期，這使得兒童家具的使用壽命大大縮短。分形由于其遞歸和自相似的特點，在可成長性方面具有得天獨厚的優勢。依然以循環座椅（見圖3）為例，隨著孩子身體的增長，家長可以通過簡單增加座椅層數的方法來滿足孩子需求，而無需購買新的座椅，這樣可以大大提高兒童家具的使用壽命，降低家庭支出成本。

五、分形兒童家具設計方法與設計實例

分形兒童家具的設計方法有兩類。一類是在當前兒童家具造型基礎上加入分形的圖案。例如，在桌椅、沙發等家具的表面繪制或雕刻分形圖案，這類設計較為容易，關鍵在于如何選取及設計適合兒童需求的分形圖案。

另一類是設計分形造型的兒童家具，要求設計者從基本部件出發，通過迭代、組合等方式，設計出滿足兒童需要、符合兒童審美的分形家具。

分形家具可以分為嵌套型、并置型和疊落型等。嵌套型是指在尺度較大的部件中套入尺度較小的相似部件，形成分形和層次感，如循環座椅中的椅架（見圖3）。疊落型是指在家具的同一部分中，不同尺度的部件以層疊的形式出現，如分形抽屜中不同大小的抽屜（見圖2）。并置型是指在家具的不同部分采用相似的部件，拐子龍紋中的紋線就是一種并置型分形圖案（見圖4），但在目前分形家具的設計中應用較少。

筆者以等邊三角形為基本設計元，提出一種并置型的分形兒童桌設計方案（見圖5）。桌面和桌架采用不同尺度的等邊三角形，形成個體層次的分形結構；而桌子組合后成為更大的等邊三角形，形成整體層次上的分形結構。桌架的三角體形狀使得桌子結構穩固、牢靠，整體上協調統一，組合自由，且色彩鮮艷，易于吸引兒童的注意力。該兒童桌既可以單獨使用，滿足兒童學習、生活需要，又可以組合為各種形狀，滿足兒童集體游戲玩耍的需要。

圖5 分形兒童桌①

六、結語

隨著社會的飛速發展，人們的生活條件越來越好，越來越多的家庭愿意給孩子購買專門的兒童家具，以提升孩子的生活質量，培養他們的獨立意識。這給兒童家具市場帶來了商機，也給兒童家具的設計帶來了挑戰。

本文將分形引入到兒童家具的設計中，進行系統研究和應用，在提升兒童家具趣味性、教育性和可成長性等方面，有著積極的現實意義。

分形作為一個嶄新的藝術領域，被稱為“科學與藝術的橋梁”，分形理念和兒童家具設計理念中有著同樣的“自然”和“成長”的內涵，這使得兩者本質上相契合。這樣的契合性給兒童家具的設計帶來了新的思路，具有廣闊的發展前景和市場潛力。

注釋

①圖1、圖5來源：作者自繪.

②圖2來源：matrix67.分形生活之三：分形抽屜[EB/ OL].（2008-05-15）[2017-01-03].http://blog.csdn. net/matrix67/article/details/4780018.

③圖3來源：佚名.盜夢空間：無限循環椅[EB/OL].（2011-05-21）[2017-01-03].http://www.henan100. com/jiaju/mjmh/cyjs/2011-05-21/61239.shtml.

④圖4來源：佚名.明清家具龍紋雕飾賞析[EB/OL].（2012-05-14）[2017-01-03].http://www.soocang. com/content-30-17821-1.html.

[1]王新禧.分形藝術：科學與藝術的橋梁[J].百科知識：上，2006（8）：32-33.

[2]周靜，李軍偉.對兒童家具設計的思考與探討[J].林業科技，2013（1）：60-62.

[3]屠曙光.論分形幾何自相似性對設計形態的作用及意義[J].南京藝術學院學報：美術與設計版，2008（6）：99-103.

[4]何金.分形理念在家具設計中的應用研究[D].沈陽：沈陽建筑大學，2014：11-30.

[5]耿曉杰.家具設計的分形研究[D].北京：北京林業大學，2006：50-142.

[6]戴向東.對我國兒童家具設計理念與市場現狀的剖析[J].林產工業，2002（5）：19-20，29.

[7]李亭翠.基于傳統文化視角的兒童家具設計研究[J].蘭州工業學院學報，2015（3）：99-101.

（責任編輯 孫玉萍）

The Application of Fractal in Children’s Furniture Design

This paper introduces the fractal theory and its application in the f eld of furniture design, and analyzes the current situation and problems of children's furniture design from the perspective of its children's demand. This paper points out the coincidence between the concept of fractal and the concept of children's furniture design, which opens up new ideas for children's furniture design. It points out the advantages of fractal in children furniture design on the aspects of interestingness, edutainment and growth, expounds the design method of fractal of children's furniture, and taking the equilateral triangle as the basic design element, designs a juxtaposition fractal furniture “children's fractal table”.

fractal；children’s furniture；self-similarity

J525.3

A

10.3963/j.issn.2095-0705.2017.02.012（0068-05）

2017-01-13

呂艷麗，東北林業大學材料科學與工程學院碩士研究生；陶毓博（通訊作者），東北林業大學材料科學與工程學院副教授；李鵬，東北林業大學材料科學與工程學院教授，博士研究生導師。