喀什拼花磚圖案數字化提取和圖形動畫應用研究

李滌非葉佑天蘇苗

Li Di-fei1，2Ye You-tianSu Miao1

（1.桂林電子科技大學，廣西 北海 536000；2.陜西科技大學“一帶一路”文化IP 開發與設計研究中心，陜西 西安 710021；3.湖北美術學院，湖北 武漢 430000）

(1.Guilin University of Electronic Technology， Beihai， Guangxi， 536000； 2.The Belt And Road Culture IP Development & Design Studio， Shaanxi University of Science & Technology， Xi'an，Shaanxi， 710021； 3.Hubei Institute of Fine Arts， Wuhan， Hubei， 430000)

在國務院印發的《“十三五”促進民族地區和人口較少民族發展規劃》中，中央強調應把加快少數民族和民族地區的發展擺到更加突出的位置，應充分發掘民族文化資源，發揮民族文化優勢[1]。隨著“一帶一路”倡議的推進，新疆地區從中國版圖的內陸腹地一躍成為了開放開發的前沿陣地，豐富優質的民族文化資源所具有的戰略價值日益凸顯[2]。新疆維吾爾拼花磚飾產生于東西方文化的碰撞與融合，是新疆人民智慧的結晶，有著極高的審美和科研價值，是中華民族寶貴的文化遺產[3]。多年來，關于喀什拼花磚圖案的藝術價值和保護工作研究較多，和其他藝術形式融合的探索較少，文章嘗試通過數字與動畫技術，探討提取拼花磚飾構成構件、基本紋樣、分布形式的方法，并將拼花磚優美圖案以動態圖形動畫方式展現，以更加適合時代的姿態彰顯價值，傳播魅力。

1 喀什老城拼花磚圖案概述

1.1 拼花磚的產生

建筑是一個民族傳統文化、歷史文脈的物化表現[4]。新疆地處古絲綢之路的樞紐地帶，橫跨歐亞的頻繁經貿往來和思想交融，促成了這一地區形式獨特、風格迥異的建筑及裝飾風格。在維吾爾建筑藝術中，磚飾占據極為重要的位置，拼花磚圖案（拼磚飾）是磚飾中最為常見的形式之一，它是指將黃色面磚按照一定程式切割、打磨成某種造型，并可以將其有機組合起來，形成圖案的墻面裝飾類型[5]。早在12 世紀，伊斯蘭教傳入新疆地區，宗教建筑作為宗教精神的物化載體開始了大規模的營建，建設和裝飾需要的大量琉璃磚是新疆地區難以滿足的，當地人們將伊斯蘭建筑樣式和區域風格相融合，又吸收了中原地區的圖案紋樣，創造出一種墻面裝飾類型——拼花磚圖案，這種運用當地低溫燒制的黃色條形磚設計的墻面裝飾，從一誕生就帶有強烈的地域性特征。近年來，隨著經濟的發展和人們認知的變化，拼花磚圖案陸續出現在商業建筑和民居上，與人們的生活聯系變得更為密切[6]。

1.2 喀什拼花磚圖案的藝術特征

拼花磚建筑遍及新疆地區，尤以南疆喀什地區的最為典型，是其中的佼佼者，如，始建于1442 年的喀什艾提尕爾清真寺（圖1），拼花磚工藝覆蓋了主體建筑的大半面積，其拼花工藝繁復，圖案嚴謹優美，兼具藝術和數學美感，是拼花磚圖案的寶庫。不同于中原地區的平面化面磚裝飾，維吾爾拼花磚飾多為立體浮雕式設計，充分利用面磚的物理特性，對其進行精確計算、切割、打磨，將加工后的面磚相互穿插、交錯、重疊、拼砌，組合成各種立體感、幾何化的抽象花卉和星空圖案，在光線照射下，光影層疊錯落，富有強烈變化，十分雅致，充分彰顯了維吾爾民族的生活態度和獨特審美意趣[7]。

維吾爾民族熱愛自然，崇尚自然界非動物類物象，所以拼花磚設計多以純粹幾何圖形和抽象的幾何花卉植物、星空日月為表現對象。拼花磚圖案的構件為長方形面磚加工而成，常稱為異型磚，有梭形、拱形、半圓形、三角形、梯形、菱形、S 形等數十種，拼砌的圖案有上百種之多，常見的有八角形、八瓣菱形、鎖子紋等。它們或以單元圖案間接組合，產生視覺的節奏、韻律美感，或以大面積均勻排列有機組合，形成氣派的聯合圖案，與維吾爾建筑的宏觀建構風格共同成就了新疆建筑文化的特色。

圖1 喀什艾提尕爾清真寺

2 拼花磚圖案的數字化提取和矢量化重構

數字化，指運用計算機、衛星等設備，將圖、文、聲等信息轉換為計算機識別的二進制數據，進行計算、處理、存儲、傳播及還原的技術[8]，具有兼容性強、存儲久、便于還原的特點。數字化提取即通過人工和計算機圖形技術抓取物理對象的關鍵信息，過濾噪點，糾正偏差，修復殘缺的數字圖形編輯技術。

2.1 拼花磚圖案結構研究和提取

喀什建筑的拼花磚飾復雜精巧，美輪美奐。復雜的圖案往往都是由簡單的紋樣構件重復構成，隨著研究的深入不難發現，篇幅宏大的拼花磚飾是由一個圖案平鋪或兩個以上圖案交替、互補組合呈現，這些圖案則是由一個個紋樣構件（異型磚）組成。對于構件自身形狀，圖案構成及鋪列方式的研究是數字化提取的關鍵。

首先，構件形狀。拼花磚構件有數十種之多，以鎖子紋（一說其源于中東地區，一說源于中國漢代）的構件為例，見圖2，A—F 6 個角，分別為60°、120°、240°、120°、60°、120°，為“一條脊六面坡”的切割方式，邊線AB 長度等于DE，又因AB 線需與另一構件的BC 組合，DE 線需與另一構件的CD 組合，所以AB=BC=CD=DE。構件會因建筑、工匠的不同，長寬會有少許差異，但是構件的角度、邊線的長度比例關系是恒定的，因此對構件的角度、邊線間關系的測定是構件數字化的重心。其次，圖案的構成和結構線提取。從圖3 可以看出，鎖子紋構件以長邊線的120°角為中心，組合另外兩個構件，構成完整鎖子紋圖案，3 個構件組合方式即為結構線。再以八角花卉圖案為例（如圖4），該圖案為兩種構件組成類，主體部分由8 個角度為45°的梭子形構成，輔助外框為2 個異形直角，結構線是以一點為中心向四周發射的8 條線。再次，圖案鋪列方式，即骨格。拼花磚圖案通常為二方連續或四方連續型，結合應用場景，會有不同鋪列策略，如，外墻大面積鋪列，多為四方連續，簡單重復，給人宏大、氣派的視覺沖擊，而室內裝飾以體現精致和韻律美的二方連續為主。

根據上述測定和提取方法，將獲取的圖案影像和分析研究所得的數據進行詳細標注和分類，錄入計算機，記入圖形數據庫。

圖2 鎖子紋構件

圖3 鎖子紋構件及構成圖案

2.2 圖案的矢量化重構

根據采集的拼花磚圖案數據，完成矢量化圖形的重構工作。分析構件的邊長和角度，尋找繪制規律，在規則圖形中用幾何法分割線段和夾角，如圖5 鎖子紋，可通過對正六邊形的分割，準確畫出。再如八角花卉圖案，八角星形的基本樣式可以看作兩個正方形的錯位疊合，然后刪除不需要的線條，再進行對角連線，完成圖案設計，如圖6。

3 拼花圖案為圖形動畫注入設計新元素

圖形動畫也稱為運動圖形動畫，是一種運用平面設計原理結合動畫運動規律，以圖形變化為主要表現對象的設計范式。圖形動畫誕生已有半個世紀之久，一直以小眾的試驗動畫或電影的片頭設計呈現，近年來得益于數字媒體技術的發展和移動終端的興盛，才真正走進設計的主流，如今它在產品介紹、數據模型展現、移動終端應用動畫等信息可視化領域表現出強勁發展勢頭，為越來越多受眾所喜愛。通常，圖形動畫以抽象或高度概括的幾何圖形、人物形象為表現載體，這些非具象的視覺語言和拼花磚圖案有著天然的共通性，拼花磚豐富多樣的圖案可以為圖形動畫注入新的設計元素。

圖4 八角花卉圖案

圖5 分割正六邊形畫出鎖子紋

圖6 八角花卉圖案

圖7 星空圖案

3.1 作為運動表現主體的拼花圖案

魯道夫·阿恩海姆[9]認為“物理的運動是完全能夠做到給那些能夠呈現出它們的力量和軌跡的形狀以生命感的，當然即使創造這些樣式的力與傳遞眼眼睛里的信息之間沒有關系，在這些樣式中仍然能展示出強烈的張力”。拼花磚圖案薈萃東西方圖形裝飾設計，基于數十代人的審美選擇，經歷千年的文化沉淀，精妙的圖案一旦按某種軌跡生成、運動作用于圖形動畫，將為受眾帶來視覺和心理的強烈沖擊。

拼花圖案可直接應用于圖形動畫，作為動畫主體。2013 年蘋果公司新產品發布會展現了一段奇妙的圖形動畫：一個點突然躍入畫面，瞬間無數個點依次呈現，點的秩序移動產生了線條，優美的弧線畫出一個個不可思議的圖案，這是一次成功的商業行為，更是一場線與圖案的視覺盛宴，讓人們重新認識到抽象圖形的表現魅力。長期以來，圖形動畫中的抽象圖案，多是創作者根據設計經驗和對生活的理解進行創作，隨著圖形動畫的蓬勃發展，雷同和近似圖案反復出現，一定程度地造成受眾的審美倦怠，對動畫所傳遞的信息興趣降低，影響動畫的傳播價值。拼花磚圖案是歷經千年充滿文化氣息的民族瑰寶，將其作為動畫表現的主體，應用于信息的傳遞，在彰顯文化意蘊的同時又可極大吸引受眾注意力，如圖7，星空圖案，嚴謹的幾何圖形組合，充滿理性色彩，極為適合表現科技內容或數據說明主題等。

將拼花圖案的結構線或構成要件應用于圖形動畫。除了將拼花圖案直接移植于動畫鏡頭，還有更為靈活的應用方式。如，根據數字化前期工作中提取的結構線，對圖案中構件進行重組甚至更替，獲得形相異，卻神更似的新圖形。拼花圖案的結構線是拼花圖案的構成基礎，是創造更多飽含拼花意趣圖案的根據，所以，靈活運用結構線是拼花圖案應用于圖形動畫的重要設計方法。

3.2 拼花圖案介入的轉場形式

不同于角色敘事類動畫，圖形動畫對作品的流暢性要求延伸到了鏡頭切換領域。拼花圖案在轉場設計中有以下應用策略：①將鏡頭中拼花圖案設定為引導視覺的線索，完成跨鏡頭運動，實現流暢轉場；②將拼花圖案按照骨格鋪列整個鏡頭，在圖案的消散中完成轉場。

3.3 拼花磚圖案的設計啟示

拼花圖案秩序嚴謹圖形規范，閃耀著理性的光輝，體現了工匠對自然物象抽象理解的藝術把握。康定斯基在《點線面》中指出“形態越抽象，它的感染力就越清晰而直接”。的確，它化繁為簡，尋找物象的內在規律和本質特征，力求用最少的線和形表現無盡繁復的客觀事物。拼花圖案所呈現出的抽象與概括也正是許多圖形動畫設計師的孜孜追求，是極具借鑒和參考價值的。

4 圖形動畫對于拼花圖案的傳承和傳播價值

傳承、保護非物質文化遺產是近年來國內外研究的熱點問題[10]。拼花磚圖案為圖形動畫注入了新的設計元素，為設計者的圖形創作提供了設計靈感。同時圖形動畫也在一定層面上參與了拼花磚圖案的保護工作，借助圖形動畫的數字技術和互聯網基因，又將拼花磚圖案推向了更為開闊的領域。

4.1 圖形動畫有助于拼花圖案的數字化存儲

隨著經濟的快速發展，社會的急劇變遷，和眾多民間技藝一樣，拼花磚飾的傳承和發展面臨挑戰，如，從業者的流失，新建筑樣式對傳統營建方式的沖擊等[11]。圖形動畫對拼花磚圖案的吸收和借鑒在一定程度上起到了保護和傳承作用，如研究前期階段對拼花圖案尺寸和角度的測量，結構線提取，骨格構成探尋等，這些數據信息在服務于圖形動畫設計的同時可共享于博物館和學校，為其保護和傳承提供一份力量。

4.2 圖形動畫賦予拼花磚圖案互聯網基因

圖形動畫，也稱“病毒動畫”，這一稱謂正是源于它的傳播特質，反映了它的傳播效率。快節奏的忙碌生活，人們的時間被分割成小塊單元，利用碎片化時間了解資訊、掌握信息成為生活常態，圖形動畫作品幽默風趣、信息密度大，且長度通常在10—180 s，是碎片時間中獲取信息的快捷高效的手段。

以拼花磚圖案為設計元素的圖形動畫，在傳遞動畫本身相關信息的同時，也將拼花磚圖案推向了互聯網，推向了受眾，借助圖形動畫病毒式地傳播特性，拼花磚圖案將被更多人所熟知，拼花磚圖案的藝術性和使用價值也將影響更多受眾。在傳播的過程中，受眾結合具體媒體環境，對拼花磚圖案文化內涵、民族風情再次解讀和體悟，有效地推動其新型形式的傳承和發展，即幫助拼花磚圖案以一種新姿態再生于網絡，綻放光芒[12]。

作為設計新元素的拼花磚圖案，會激發設計者的創作熱情，帶動更多設計者參與其中。另外，借助圖形動畫的傳播魅力，可引起民眾對拼花磚圖案保護工作的關注，為拼花磚圖案的保護積蓄更多社會力量。

5 結語

喀什地區拼花磚圖案是維吾爾文化中不可或缺的重要部分，是新疆拼花磚飾的縮影，是東西方文明融合的見證，它充滿理性精神的嚴謹。幾何圖案設計，是新疆維吾爾族人民智慧的結晶，是數學和藝術結合的完美典范。歷經千年的歲月洗禮，拼花磚圖案依然散發著迷人的光輝，在計算機技術高度發達的今天，利用采錄和測量設備對拼花磚圖案進行數字化提取，尋找其構成規律和組合特征。經過數字化提取和圖形動畫的應用實踐研究得出以下結論：①產生于伊斯蘭文化盛行時期的拼花磚圖案充滿秩序感，嚴謹、規律的圖案有助于構件和骨格的數字化提取；②拼花磚圖案是人們冷靜思考自然，將自然物象提煉概括為幾何圖形的典范，它提供的設計范式，滋養著圖形動畫中的抽象設計；③拼花磚圖案應用于圖形動畫，為其注入新的設計元素，同時拼花磚圖案借助圖形動畫的互聯網基因和傳播優勢，讓更多受眾得以了解新疆維吾爾文化，領略喀什拼花磚圖案的風采。