彩燈可重復利用設計研究

馮曉青 張玲玉 劉夢琪

RESEARCH ON THE REUSABLE DESIGN OF COLORED LIGHTS

摘要：探索彩燈可重復利用的設計方法，解決彩燈產品一次性消費、制作成本高等問題。選取自貢彩燈為研究對象，基于模塊化設計理論和方法，探索彩燈骨架模塊化空間搭建的可行性和合理性。重點研究彩燈骨架模塊的劃分方法和方便拆裝的結構，并通過設計實踐完成模塊化彩燈燈組的設計。燈組骨架模塊化方便拆裝和可重復利用，在循環經濟背景下可實現彩燈的可持續發展，同時也可為彩燈設計提供一種創新的思路。

關鍵詞：模塊化 重復利用 彩燈設計 自貢彩燈 樂高積木

中圖分類號：TB47

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（ 2020） 12-0008-03

引言

彩燈，又稱花燈，是具有觀賞價值或裝飾性的燈具藝術，不僅體現了地方人民精神文化與獨特的審美特征，更是人們對美好生活向往的一種載體[1]。自貢彩燈的制燈技藝與新材料、新技術碰撞融合在一起，讓燈會內容不斷豐富，逐漸成為自貢支柱產業，為地方旅游業帶來了巨大的商業價值。但彩燈產品的一次性消費現狀與同質化競爭使燈會遭遇發展瓶頸，制作精良且花費頗高的彩燈由于自然、人為等因素損耗，經過展覽后難以保存，重復利用價值低，造成資源浪費。

目前，關于彩燈的研究側重于彩燈文化傳承和行業發展，如張貽俐[2]對彩燈文化的發展進程進行了闡述，分析了彩燈文化的傳承策略;楚曉杏[3]提出佛山彩燈設計需要緊跟時代發展，在不偏離核心技藝的前提下與現代燈具結合，才能滿足多元化的消費需求;李娟等[4]通過APP的形式將秦淮彩燈制作技藝呈現給用戶，以軟件平臺為媒介來傳承彩燈文化;蔣才坤[5]闡述了自貢彩燈產業的藝術特色和發展過程，對未來的發展路徑提出相關建議;李珣等[6]基于游客感知理論提出蘇州燈彩可以從造型功能等方面進行開發改進，從而促進燈彩行業的傳承和發展。大部分都是針對燈會目前存在的問題，提出促進彩燈產業持續發展的策略和建議，具有一定的理論意義和指導意義，但并沒有從根本上去思考和解決現代彩燈綠色發展的問題。

由于彩燈制作工藝的特殊性，針對彩燈重復利用的研究較少，如潘雨龍[7]以自貢彩燈的多次利用為出發點探討了自貢彩燈循環模式，提出彩燈行業需要形成完善的管理系統，進行標準工業化發展;甘其英[8]根據自貢彩燈存在的問題提出引入標準體系進行實施，從根本上破除彩燈行業發展瓶頸。主要針對自貢彩燈產業發展問題，提出了自貢彩燈標準化的思想，沒有從彩燈設計上對自貢彩燈的重復利用進行進一步探討，如何突破彩燈一次性消費局面成為當前彩燈行業的重要任務。

一、自貢彩燈的設計現狀

（一）自貢彩燈概況：自貢彩燈歷史悠久，發展至今，自貢人民積極探尋著彩燈的傳承與創新方向，其獨特的藝術魅力，使自貢彩燈極具代表性。自1964年舉辦首次自貢燈會以來，自貢本地已經舉辦了不同主題的7屆迎春燈會和26屆國際恐龍燈會，1990年于新加坡開始了首次國外展出，由此獲得“天下第一燈”的美譽，深受國內外游客的喜爰[9]。自貢彩燈作為一種情感歸屬，承載著游客對于歷史的記憶，于2008年被列入第二批國家級非物質文化遺產名錄。對民俗的認同，會形成一種內在的文化凝聚力，自貢燈會也是如此，文化凝聚力將彩燈企業聚集起來，形成彩燈的區域品牌和產業鏈，促進了自貢彩燈藝術不斷向前發展。

（二）自貢彩燈現狀：自貢彩燈的不同之處在于，其他地區彩燈的展現形式以傳統的觀賞花燈為主，而自貢彩燈了解到游客的觀賞需求引入了現代科技，以豐富的制燈材料展現了一定動態效果的彩燈，具有鮮明的時代印痕。在文化旅游需求快速增長的時代背景下，自貢燈會的彩燈方略在“形、色、聲、光、動”的基礎上加入“高、大、新、奇、特”，以規模龐大、精致華美的畫卷為主要特色，運用新光源和新技術來營造燈會的空間層次。但近幾年可以看出，自貢燈會主要以高大的燈組來產生視覺震撼，考慮到安全性，導致彩燈的展現形式多是靜態效果，容易讓游客產生視覺疲勞，失去了自貢的創新特色。

自貢彩燈作為節慶文化的附屬品，依賴于制燈藝人的傳統手工制作，屬于人工成本高于材料成本產品，具有一次性創造、一次性消耗的特點。彩燈在一段時間展出后，除少部分中小型燈組能夠二次利用外，其他燈組都面臨被當作廢品拆除的結局。燈會結束后，彩燈拆除、廢料運輸、場地清理都需要花費大量的人力和物力，不僅消耗了高額成本還浪費了材料資源。為了打破困局解決彩燈展出時間短和循環利用的問題，自貢彩燈行業主要通過兩個方面來解決。第一個方面是燈組價值擴大化，將第26屆自貢國際恐龍燈會改在中華彩燈大世界，采取彩燈與旅游景點相結合的方式，讓彩燈展出時間延長，并在燈會結束后通過將燈組進行拍賣的方式，讓燈組在其他地方繼續發光發亮，發揮燈組的再利用價值。第二個方面是對彩燈材料多樣性和環保性的挖掘，主要以廢舊材料和可再生材料為特色，如光盤、餐具、絲瓜布、竹材等，對材料選擇具有一定的獨到之處。

解決自貢彩燈一次性消費問題，需要在不影響彩燈藝術效果的情況下考慮彩燈組裝或拆卸的合理性。從彩燈制作入手，對彩燈骨架進行優化規范設計，通過模塊化設計思想將骨架分解簡化為可重組的模塊，從而滿足彩燈制作、部件運輸、彩燈使用、日常維修到再利用的循環過程。

二、基于模塊化思想的彩燈設計研究

（一）模塊化設計概述：模塊化的思想起源于二十世紀初，一經提出，迅速運用于建筑工業、機械制造、產品設計等行業并取得良好成效。國內外學者從不同領域對模塊化進行了研究，可以將模塊化闡述為：模塊化是一種思維方式，是以產品或系統為對象，以功能結構為基礎來建立模塊，這些模塊可通過不同的組合方式形成不同的產品或系統。模塊化設計是在產品設計中引入模塊化思想的設計方法，在一定范圍內對產品進行功能結構分析，劃分并設計出具有功能性的系列模塊，之后將不同的模塊進行選擇組合形成新的產品，以滿足市場的不同需求[10]。模塊化設計的目的是效益，被劃分出來的模塊具有功能性、獨立性、通用互換性、組合性、標準化的特征，方便系統組合、拆卸、維修、回收再利用，降低產品制造成本，為標準化批量生產開辟了道路[11]。

（二）樂高模塊化設計思想：樂高積木就是典型的模塊化設計產品，其搭建的核心是像素化設計，能夠輕松實現二維到三維的轉變。這種點到面再到體的過程與現代藝術設計基礎的三大構成一平面、色彩及立體一致，以不變的常規顆粒和特殊顆粒來塑造無窮的造型，在建筑工業、雕塑藝術等空間搭建方面具有優勢。

1.樂高積木的結構特點。絕大多數樂高積木都由頂部凸粒和內部空心管槽構成。凸粒用于計算樂高顆粒的長度及寬度，空心管槽是與凸粒配合連接的另一半結構[12]，例如樂高積木2×4顆粒是2個凸粒寬和4個凸粒長，內部含有3個空心管槽，如圖l。樂高積木的頂部凸粒比空心管槽和側壁之間的空間稍微大一些，將不同積木模塊擠壓裝配在一起時，由于ABS塑料材質具有彈性，所以空心管槽和側壁能夠牢牢擠住凸粒，保證積木顆粒之間的可靠連接，如圖2。這種凸面與凹面的關系類似于榫卯結構，在不使用其他扣件的情況下，利用干涉配合原理將兩個積木模塊基于摩擦力而緊密連接。

2.樂高積木的顆粒特點。樂高積木由常規顆粒和特殊顆粒組成，具有兼容性與多變性的特點。常規顆粒是樂高積木搭建中最基礎的模塊，包括磚型顆粒和板型顆粒。磚型顆粒類似于建筑工業的磚，是使用頻率最高的核心模塊，板型顆粒只有磚型顆粒高度的l/3，主要用于調整高度、建筑支撐。特殊顆粒是外形獨特或凸粒位置不同尋常的模塊，包括拱形顆粒、瓦片顆粒、斜面顆粒和裝飾原件等。在常規顆粒的基礎上搭配多樣化的特殊顆粒，可以表現出各類空間藝術的風格，增加空間搭建的真實性。樂高模型通過各個模塊間的多種連接方式組裝而成，依托于用戶豐富的想象力和動手能力，讓相同數量及樣式的積木能變化出多種造型，且具有不同的表現力，這就是模塊化設計的特點。

3.樂高積木的搭建方式。積木的基本搭建方式有3種，分別是完全重疊、部分重疊及階梯搭建。完全重疊并不常見，由于這種搭建方式的模型具有不牢固性，所以多用于美觀需要。部分重疊是使用最多的搭建方式，顆粒彼此之間的作用力最強，類似于建筑工業中的砌墻，這種互鎖的方式能夠保證模型的牢固性。階梯搭建就是將上層顆粒的邊進行縮進，做成階梯的形式，多用于缺少特殊顆粒的造型搭建[13]。

由于每一塊積木顆粒都具有超強的兼容性，就可將模塊化的顆粒以不同的拼裝方式組合形成千變萬化的模型，產生無限的可能性。在外觀形態上，足夠多的樂高積木可以拼裝成球形及曲線形物體，在結構設計中還能模擬承重、穩定性等方面的問題，能夠很大程度上表現空間模型的真實性。目前的樂高積木應用方向主要為建筑設計表達、物體模擬及視覺設計表現，如圖3，用戶可以在基礎搭建方式上探索不同的結構形式，充分體現了樂高積木的靈活性，這就是樂高積木搭建的優勢所在。

綜上所述，樂高積木不管是作為結構使用還是裝飾使用，其高度的模擬性在空間塑造上都表現出了極大的潛力。樂高積木的兼容性與多變性很大程度上體現了模塊化的重復利用性，在玩法多樣的基礎上有效地控制了成本，有助于資源的合理利用，對打破彩燈一次性消費局面具有借鑒意義。自貢彩燈的造型是豐富多變的，而樂高積木作為拼接組裝玩具，具有強大的造型能力和塑造未知的可能性，將二者結合起來進行彩燈設計，可帶來全新的視覺體驗，推動自貢彩燈創新發展。

（三）彩燈模塊化設計方法：學者們對模塊化設計做了大量研究，雖不同領域的模塊化設計方法不同，但基本上是從產品生命周期的不同階段進行模塊劃分的，具有針對性，相比其他設計方法，模塊化設計在彩燈重復利用方面有著更為明顯的優勢。

彩燈模塊化設計分為結構部分和組合部分。結構部分為彩燈模塊劃分、彩燈模塊結構設計和建立彩燈模塊設計庫，主要借鑒樂高積木的組裝方式。組合部分為彩燈造型設計和彩燈模塊的搭建方式。首先針對彩燈骨架進行功能結構分析，根據模塊劃分的特征將彩燈骨架分解簡化出功能模塊，并設計出合理可靠的模塊連接結構;然后根據彩燈的設計效果圖搭建出燈組的基本骨架完成三維模型，這依賴于模塊之間的連接結構和多樣的搭建方式;最后在燈組骨架上安裝電路和燈泡，對不同的骨架區域進行綢布裱糊裝飾，來保留傳統彩燈材質的質感，維持原有彩燈的藝術特征，部分紋樣用顏料手繪畫出，完成模塊化的燈組設計。

1.彩燈模塊劃分。彩燈模塊化設計的基礎就是模塊劃分，合理的骨架分解方式能夠使燈組由零到整，再化整為零，便于運輸和儲藏，達到多次利用的效果。通過對彩燈基本骨架進行功能分析，彩燈骨架主要有連接功能、承重支撐功能和裝飾功能，再將彩燈骨架分解簡化為若干模塊，包含常規模塊和特殊模塊。模塊化燈組采用常規模塊搭建彩燈的基本骨架和大致形態，特殊模塊對組裝的彩燈造型進行細節優化和真實感表達，類似于樂高積木的形式。

2.彩燈模塊結構設計。彩燈模塊借鑒樂高積木的模塊化形式，使用幾種單位模塊就能構建出多種模型，其結構必須擁有相同的輸入、輸出接口，保證較強的兼容性且不易松散，決定了彩燈骨架的搭建可能性和安全性。考慮到彩燈組裝和拆卸的便捷性，需要模塊相互連接的結構簡單，減小工人搭建難度，提高效率。

3.建立彩燈模塊數據庫。通過將彩燈模塊數據化來建造模塊數據庫，對各個模塊進行分類及編碼，提供一個彩燈設計的平臺。設計師在電腦上就可以進行彩燈搭建，可大大縮短彩燈設計時間，加快創新速度。模塊數據庫的建立能降低彩燈設計門檻，除彩燈設計師外，普通大眾也可以發揮自己的想象力進行彩燈模塊組裝，可極大地調動社會積極性，為燈會提供源源不斷的新奇燈組和素材。除此之外，可將彩燈燈組縮小，借鑒樂高的套裝模式進行售賣或定制，讓游客觀賞了彩燈還能將自己喜歡的燈組產品帶回家自行組裝，增強了用戶的情感體驗。

4.彩燈造型設計。自貢彩燈作為具有地方特色的民間藝術，經過長期的發展趨于完善，體現了藝術與價值的結合，創造了輝煌。彩燈設計首先根據主題進行圖形元素的處理，通過平面軟件繪制出彩燈設計圖，最后優化燈組造型和色彩搭配形成效果稿。彩燈燈組的效果稿需要體現鮮明的主題、精美的造型、合適的材質以及絢麗的燈光，不脫離自貢彩燈的藝術特色。再利用三維軟件從模塊數據庫調取不同編碼模塊，根據彩燈效果稿來建立三維模型，實現由面到體的彩燈設計。

5.彩燈模塊搭建方式。由基礎彩燈模塊搭建的燈組并不能完全與效果圖一致，最終造型與多樣化的搭建方式有著緊密聯系。彩燈整體骨架是由多個單獨的彩燈模塊經過不同的搭建方式構成，正是由于多種多樣的搭建方式才能構成不同表現力和空間變化的燈組，才能滿足不同主題的彩燈需求。基本模塊的連接方式，如圖4。

（1）材料連接式。材料連接式又被稱為積木式，指通過模塊自身的特殊結構相互連接，不須借助黏合劑就能進行搭建，具有良好的穩定性。這種連接方式能夠保證彩燈在進行展覽時不會受外界特殊情況而損壞，如同樂高積木，無論模塊的形狀如何變化，其連接方式和基本結構都是一樣的，具有簡潔單一和高效率的特點。（2）拼接式。拼接式是在基礎彩燈模塊之間增加連接件，如傳統的燕尾榫工藝、“工”字槽等，適用于造型語意近似的彩燈模塊。彩燈模塊與連接件之間的拼接能夠形成造型各異的彩燈燈組，可以朝任何方向組合拼接，沒有數量的限制。（3）組裝式。組裝式指通過緊固件對彩燈模塊之間進行相互連接，如螺栓、螺釘等機械零件，主要針對造型有差異的彩燈模塊相互組合。該搭建方式可以完成較為復雜的燈組，對彩燈骨架的分解有特殊的要求，操作與積木式相比更復雜。

三、彩燈模塊化設計實踐

（一）模塊化燈具的案例分析：燈具的模塊化設計近年來廣受關注，其亮點為用戶可根據自我需求進行模塊組裝，形成風格各異的燈具[14]。紐約設計公司Rux的分支Stickbulb在2015年推出了一款名為“X”的燈具，如圖5，吸人眼球的是在木條上鑲嵌LED燈，每一個模塊可以單獨使用，也可以組合使用。該燈具采取了拼接式進行模塊連接，利用“X”形的鑄銅接頭，將模塊化燈條拼接成不同形狀的燈飾，為彩燈模塊化設計提供了參考意義，從另一個角度說明了彩燈骨架模塊化的可行性。

（二）拼接式彩燈模塊設計實踐：該設計方案采取拼接式搭建的原理，其材料選用鋁合金，具有較高的強度和良好的可塑性，在無特殊情況的環境下不易變形。模塊之間的結構為傳統的榫卯凹凸連接，運用圓柱連接塊相互穿插使得模塊之間穩定組合，且操作簡單，如圖6。彩燈模塊主要分為方形的常規模塊和弧形的特殊模塊，如圖7，將模塊部分區域鏤空形成疏密相間的柵欄，令光線透過模塊時形成彩燈骨架的效果，使其具有傳統彩燈的藝術特征。

（三）燈組方案設計

1.場景定位。彩燈作為燈會的主角，通常被放置在人行道周邊的草坪上進行亮燈展示，方便游客在游園過程中欣賞到各種類型的燈組。彩燈的模塊化設計增加了彩燈制作的靈活性和功能性，可根據不同的展示需求運用于不同的場所，該方案主要圍繞自貢彩燈進行調查，所以選取自貢燈會現場為展示場景。

2.主題定位。歷年來，自貢彩燈多以中國傳統文化為主題，傳統文化系列彩燈再現了古人對美好事物的向往，具有呈現故事、傳達人文情懷、展現精神風貌的作用，仍是目前乃至未來的設計趨勢。該方案基于傳統文化設計《游春圖》燈組，設計主題選自我國唐代畫家張萱的畫作《虢國夫人游春圖>，如圖8。雖然畫面中沒有春天特有的景象，但從人物和馬匹的形象中卻表現出了春光融融的生機，符合節日氣氛。燈組規格選擇中型燈式燈組，突出秀麗精致的畫卷，將人物大小按照1：1的比例縮放，讓游客身臨其境，感受春游的欣喜和歡快。

3.設計效果圖。提取《虢國夫人游春圖》畫作中人與馬的形象加以簡化，保留原有色彩風格，添加山巒和青松豐富畫卷，通過調整元素位置及色彩的協調性，最終完成彩燈平面效果稿，如圖9。

4.拼接流程

常規模塊：以人物頭部及整體為例，只使用常規模塊進行拼接。首先在正面方形模塊的基礎上拼接長條形模塊，形成燈箱式密閉空間，之后將LED燈和電路在骨架內部固定好。最后為保留傳統彩燈的表現形式，利用不同色彩的綢布或彈力布將不同的模塊區域進行色塊裱糊工藝處理，用于區分人物的肢體、衣物等，如圖10。

特殊模塊：以馬為例，由于像素化不能完美呈現弧度較大部件，所以運用特殊模塊進行細節處理。首先采用常規模塊的拼接方式搭建馬的身體部分，再使用特殊模塊對馬的背部和頭部進行完善，最后完成LED燈固定和色塊裱糊，如圖11。

（四）燈組效果展示：根據常規模塊和特殊模塊的連接結構進行拼接堆疊，完成畫卷中的各個元素形象，如圖12，包括8種人物、2種駿馬、3種樹木、3種山巒。將拼接好的元素形象按最終平面效果圖擺放，形成彩燈效果展示，如圖13。

結語

文中通過彩燈模塊化設計方法，設計出具有傳統藝術效果的彩燈模塊，并利用拼接式手法搭建燈組探索出了彩燈像素化制作的方式，呈現了彩燈新的視覺效果。彩燈模塊化設計從根本上思考了彩燈多次利用的可能性，在彩燈設計、搭建以及維修、回收的過程中做到快速、明確。彩燈的模塊劃分對傳統骨架進行了另類創新，構建方式具有組裝性和可拆卸性，便于彩燈模塊的維護和燈組的異地重組，為現代彩燈設計提供了一定的參考價值。

但不足之處在于，僅提出了模塊化彩燈的使用材料，其大型彩燈的支撐結構并未深入研究，成本計算、材料加工以及運輸方式等方面沒有進行探討，并未涉及到彩燈全生命周期，具有一定局限性，這些問題還需要在今后的研究中進行再思考。

基金項目：自貢市科技局應用基礎研究項目（2018YYJC15）;產學研基金項目《彩燈+和+彩燈新產品設計開發》（E10204081）。

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