蒙古族團花紋數字化創新設計研究

楊冰云，閆麗霞，張甜，孫卓薇

蒙古族團花紋數字化創新設計研究

楊冰云，閆麗霞*，張甜，孫卓薇

（內蒙古工業大學，呼和浩特 010051）

解決蒙古族團花紋應用時，因卷曲紋樣基元形態提取不規范而導致的應用效果不佳問題，為蒙古族傳統紋樣的創新設計提供新的思路。本文以蒙古族團花紋為例，提出了一種數字化創新設計方法并加以實踐。首先，從紋樣的基元、結構、色彩三方面對蒙古族傳統紋樣進行藝術特征分析，解讀不同紋樣的文化內涵并歸納造型特征。隨后，通過數字化手段提取紋樣基元，利用函數曲線替換其比例失衡的線條，進而規范紋樣基元，提升紋樣美觀度。規范后的紋樣基元運用形狀文法進行創新設計，使紋樣得到創新的同時在視覺形象上也有所提升。該方法既保留了蒙古族傳統紋樣的風格特征，又符合現代設計的審美需求，豐富了蒙古族傳統紋樣在進行當代產品應用時的設計方法。

蒙古族團花紋；數學方法；數字化設計；形狀文法

蒙古族團花紋，蒙語稱作“普斯賀”，寓意圓滿、吉祥，是蒙古族傳統紋樣的一種構成形式，是通過多種紋樣元素組合凝聚成的圓形紋樣。卷曲紋樣作為團花紋紋樣元素的一種，其形狀類似“盤羊角”，能將裝飾部位順勢填充，具有整體感和秩序感，在蒙古族紋樣裝飾中的運用極為廣泛[1]。

但在現代產品紋樣設計中，設計師對蒙古族傳統紋樣的造型特征理解不正確，隨意更改曲線的弧度，造成卷曲紋樣的形態不一致，甚至會存在造型比例失衡等問題。這些問題使得蒙古族傳統紋樣在傳承過程中的整體氣質發生變異，民族地域特色文化流失。因此，通過對蒙古族傳統紋樣進行數字化規范可以避免量增質減、文化內涵不清晰的問題。

目前，國內在紋樣數字化創新設計研究方面，岳靈等[2]以中國吉祥紋樣為研究對象，從中國圖案學和類型學角度對其進行構成形式、色彩搭配、內涵寓意的分析歸納，并借助數字化技術實現其在空乘制服上的創新應用。陳銘等[3]針對涼山彝族裝飾圖案的特性進行分形設計，從而得出涼山彝族裝飾圖案的分形數據及規律，并將有代表性的分形圖案應用于家居設計中。趙云彥[4]通過設計蒙古族游牧居住環境經典文化原型數據庫架構對經典文化元素進行分類整理，為現代設計提供有效的基礎元素與依據，從而提高設計相關從業人員工作的實效性。但是在紋樣元數據采集中，未針對紋樣數據進行形態整理與提取。董金華等[5]借助Photoshop、Adobe Illustrator等平面設計軟件對區域特色紋樣進行了修改和完善，保證紋樣元素的精確度和觀賞性，方便后續進行紋樣衍生設計，但若想進一步提升紋樣圖案的設計精度，還需手工對錨點逐個進行調整。綜上所述，數字化創新設計有利于促進傳統紋樣的現代化，但在創新過程中會弱化民族紋樣元素的風格特征，從而削弱民族紋樣的識別度。對于蒙古族傳統紋樣，曲線在其中發揮著重要作用，但在設計中會出現曲線弧度不流暢、紋樣元素變形等問題。針對上述問題，本文提出一種數字化創新設計方法，該方法由局部到整體對紋樣基元進行形態調整，不僅提升了蒙古族團花紋的時代性、美觀性和精確度，也有利于蒙古族紋樣與文化創意產品的衍生設計。

1 團花紋數字化創新方法概述

本文針對蒙古族傳統紋樣在現代產品中視覺效果不佳的問題，以蒙古族團花紋為例，提出了解決紋樣基元形態規范的蒙古族紋樣數字化創新設計方法研究，其整體框架如圖1所示。此框架主要包含三個部分：（1）收集資料，通過檢索文獻、網絡搜索、觀察比較等方法，對蒙古族團花紋進行藝術特征分析，對紋樣基元形態特征進行歸納整理，并通過設計符號學解讀紋樣基元背后的文化內涵、歸納團花紋骨架結構、分析紋樣色彩表現；（2）從團花中對基元紋樣進行大致的初步提取，引入對數螺旋函數，在Matlab軟件中通過參數調整得到內旋深度不同且飽滿的曲線，并運用標準制圖對紋樣整體形態進行適當調整，修正卷曲紋樣、改善線條流暢度，規范提取出一系列的紋樣基元；（3）運用形狀文法推演規則對規范后的紋樣基元開展紋樣衍生設計，將生成的紋樣創新方案運用在相關文創產品上。

圖1 整體框架

2 蒙古族團花藝術特征分析

2.1 紋樣基元

紋樣基元作為團花紋的最小單元，承載著較深的蒙古族文化內涵[6]。基于符號學和紋樣形態的角度進行分析，充分了解紋樣基元背后蘊含的精神內涵，便于在后續的紋樣創新設計中通過視覺效果進行有效傳遞，從而提升文創產品的文化價值。如表1所示，蒙古卷草紋的紋樣基元來源于自然，其骨骼遵循植物根莖的脈絡，形成“S”式的卷曲形態，連綿不絕、重復卷曲的線條營造出動態之美，象征著旺盛的生命力、興盛等內涵意義，作為設計符號可傳遞繁榮、幸福的明示意義。哈木爾紋來源于動物，又稱牛鼻紋，以弧線相交處為對稱中心，向兩邊彎曲、螺旋成牛鼻子外形，螺旋線的造型越飽滿越能夠展現出剛勁渾厚的力量之美，可傳遞敬畏、吉祥、崇拜等明示意義。盤長紋來源于宗教，一根線條回環貫徹、綿延不斷，呈現出安定祥和之美，可傳遞事物長久永恒、團結、友愛等明示意義。水紋來源于自然，代表著極強的凝聚力、包容性，流暢生動的線條勾勒出水優美、富有韻律的不同形態，呈現出上善若水、善利萬物而不爭的美好品格，可傳遞厚德載物、海納百川的寓意。這些傳統紋樣基元符號，可以通過造型提煉和重構，呈現出多樣效果，增強設計帶來的視覺吸引力[7]。

表1 符號解讀

Tab.1 Symbol interpretation

2.2 團花結構

《辭海》中“團花”的釋義為“四周呈放射或旋轉狀的圓形紋樣”。由此可知，圓形結構是“團花”最顯著的視覺語言特征[8]。因此提取蒙古族團花紋骨架結構，可對后續的團花紋創新設計起指導性作用。通過大量地收集團花素材，總結歸納出蒙古族團花紋常見的規律性結構如圖2所示，其大致可分為兩種：一類是由一種或兩種以上基元直接通過對稱、旋轉、發射結構構成團花狀；另一類是由某種獨立紋樣作為團花中心，其他紋樣基元通過對稱、旋轉、發射環繞在四周。通過對蒙古族團花紋結構的分析，一是區分主體結構和紋樣基元，有利于分辨正確的基元形態，避免解構過程中因視覺混淆而導致紋樣基元提取錯誤；二是紋樣衍生設計時，便于根據結構搭配不同的紋樣基元，使多種基元以和諧、恰當的方式糅合在一起。

圖2 蒙古族團花紋樣骨架結構

2.3 色彩表現

作為應用于現代產品的裝飾紋樣，影響人們審美趨勢的因素除了紋樣的造型與文化內涵，更重要的是色彩搭配[9]。色彩作為一種直觀傳達信息的視覺元素，能夠通過搭配產生不同的視覺沖擊力，帶來直觀的風格變化。鑒于本文收集得到的蒙古族紋樣樣本均具有對稱性，因此僅對樣本的一半進行像素化處理，方便對照進行參考，如表2所示。蒙古族紋樣的色彩來源于自然，是生活中常見的色彩。以游牧為主要生產生活方式的蒙古族，對天地有著極大的崇拜。因此，藍色來源于天空，代表著神圣、莊重；白色來源于對長生天的崇拜,象征著吉祥和高貴；紅色來源于太陽和火焰，象征著溫暖和希望；綠色來源于廣袤的草原，象征生機與希望；而蒙古族喜愛金銀器，黃色是尊貴的象征。通過色彩對比的手法使紋樣色彩更加鮮明，還借助對比色的漸變色系協調畫面，增加畫面的層次感，營造出艷麗多姿的色彩搭配效果，充分彰顯蒙古族率真灑脫的性格特征[10]。

表2 蒙古族紋樣色彩提取與分析

Tab.2 Mongolian pattern color extraction and analysis

3 蒙古族團花基元紋樣數字化設計

通過對蒙古族團花紋的藝術特征進行分析，發現蒙古團花的紋樣基元具有螺旋、弧線的卷曲特征，即運用螺旋線、弧線展現類似于“盤羊角”的卷曲形態。對數螺旋線是自然界中常見的一種曲線，像鸚鵡螺的貝殼、蜘蛛網的結構，均與團花紋樣基元的卷曲形態相似。由此可知，螺旋曲線在蒙古族裝飾藝術中的應用較為廣泛。因此，本文借用對數螺旋線函數生成的曲線修正紋樣基元中變形的卷曲形態，優化卷曲特征，結合現代設計中標準制圖的方法，使整體造型變得更加規則、理性而優雅，以達到視覺平衡。將數學曲線應用到蒙古族紋樣設計中，使其建立于數學和技術的基礎上，以提供一種紋樣創新與技術知識結合的設計思路[11]。

3.1 紋樣基元提取

為了符合現代審美需求，本文從蒙古族服飾中選取團花素材，將收集到的素材進行灰度處理，通過裁剪對紋樣素材進行解構，如圖3所示。該團花素材中包含哈木爾紋和犄角紋兩種紋樣基元，整體紋樣通過前者繞圓心呈45°陣列，后者分別沿、軸對稱得到，色彩則從原素材中提取。接下來需使用平面軟件的鋼筆工具對紋樣進行描摹，操作過程中對弧線形態把控不會一步到位，需要大量的步驟去調整細節，其效率較低。因此，本文借助數理的造型方法和標志的標準制圖，運用大小不同的圓、弧線，以及螺旋線來規范紋樣，借鑒了當代設計中的簡潔、優美等特點，將其從整體到細節均運用到團花圖案元素當中，使其具有科學合理性和藝術感，使紋樣發展成為一個符合現代設計審美需求且具有科學說服力的傳統設計元素。

3.2 函數特征曲線引入

等角螺旋線又稱作等角螺線，是自然界中出現的一種曲線。在數學中，最早將等角螺旋線這一概念描述出來的是笛卡爾，他還列出了解析式。此螺旋線最重要的特性是，由于其切線和活動半徑所構成的角是恒定的，所以等角螺線是自我相似的，且曲線上的任何一段都是相似的。在極坐標中的表達式，見式（1）。

圖3 團花紋數字化提取

式中：ρ指代的是到原點的距離，即半徑；a是控制螺旋線形狀，以倍數放大或縮小；e為自然常數；b控制曲線形態大小，受到等角角度大小的影響，取值是（0,1]；θ是與極軸的夾角。如圖4所示，本文借助Matlab軟件將對數螺旋線可視化，使用控制變量法調整參數，當確定b值不變，改變a值時，得到大小不一但可通過放大或縮小重合的兩條螺旋線；確定a值不變，改變b值時，得到始于同一起點但曲率不同的兩條螺旋線。

在了解影響螺旋線變化的參數后可知，值影響螺旋線上點的切線角度，在Matlab軟件中通過調整值參數，可以得到不同形態的螺旋線。將目標螺旋線的坐標點以表格形式導出，并在CAD軟件中進行繪制，繪制好的螺旋線導出可在Adobe Illustrator軟件中進行編輯，操作流程如圖5所示。根據圖5流程進行操作，確定螺旋周期為1.5p至5p，在每個周期下調整值，可分別得到兩組形態飽滿勻稱的螺旋曲線，如表3所示。生成的螺旋曲線通過替換局部不流暢的線條對蒙古族紋樣中的部分卷曲形態進行修正，使卷曲形態在紋樣中得以體現。

圖5 等角螺線生成程序流程

表3 不同周期的螺旋曲線

Tab.3 Spiral curves with different periods

3.3 標準制圖

傳統紋樣具有較強的地域性和民族特色，是一種具有特殊美學價值的藝術表現形式，紋樣中也具有一定的韻律和節奏。標準制圖的目的是使傳統紋樣精致美觀、提高檔次，但并不是所有紋樣都適合標準制圖（此方法不適用非定形的紋樣，即不具有數理規則結構的形）。它作為一種工具，能夠幫助設計者更好地展現民族紋樣本身的美。一方面，可以對紋樣細節進行把控，從而提升視覺感受，凸顯民族風格；另一方面，相比較于使用鋼筆工具去逐一調整錨點，使用標準制圖，結合函數曲線可以快速便捷地得到精致的紋樣。以上文提取的哈木爾紋為例，選取與草圖相匹配的螺旋線條進行標準制圖，藍色線條為用于替換相似紋樣的對數螺旋線部分形態，具體操作流程如圖6所示。

依照圖6a的操作步驟，運用相同的方法對收集到的團花紋進行提取，分析紋樣整體結構并重點刻畫紋樣細節，提升紋樣造型美觀度，見表4。通過網格化制圖將紋樣形態規范，提升紋樣的美觀度，規范后的紋樣基元便可建立紋樣庫，縮短紋樣創新設計周期，提高效率。

圖6 紋樣規范示例

表4 已規范的紋樣基元

Tab.4 Normalized pattern primitives

4 蒙古族團花紋樣衍生設計

規范后的紋樣基元有著濃厚的區域民族風格特征和精致的內容形式，結合現代設計語言，尋找共同的切合點，讓民族地區本土設計更具特色[12]。本文運用形狀文法對紋樣基元進行創新，得到衍生紋樣。此方法對傳統紋樣的現代化有推進作用，在保留紋樣基元特點的同時賦予了紋樣新時代內涵[13]。通過衍生型規則的約束對新紋樣進行合理重構，結合蒙古族傳統紋樣特有的骨架結構，可得到更加豐富、更具視覺沖擊力的適合紋樣。

4.1 推演規則的制定

目前，不少研究在傳統紋樣的創新設計中引入形狀文法。這些研究提取傳統紋樣基元為初始模型，運用形狀文法的推演規則，優勢是在保留其原本的特征上又簡化、抽象了初始紋樣[14-17]。根據Stiny和Gips提出的形狀文法定義，形狀文法可表示為G=(,,,)[18]。其中，“”表示形狀的有限集合；“”表示變換時標記符號的有限集合；“”表示變換的規則有限集合；“”表示帶有標記的非空初始形狀。以字母“Y”為例，將其作為初始形狀進行規則推演，通過平移、鏡像、旋轉、對稱、增刪、縮放等規則，得到新的圖形，推演規則如下圖7所示。

4.2 紋樣基元推演

本文選取規范后的兩個紋樣基元作為初始紋樣，結合蒙古族團花紋結構規律分別進行推演，過程如圖8所示。推演1：動物紋樣2經過一次垂直鏡像、一次水平鏡像、一次增刪、一次旋轉后得到初步衍生紋樣，然后對其進行形態區分，對局部再次運用一次旋轉、一次增刪、一次偏移以得到最終衍生紋樣，從整體看，紋樣基元形態經過推演變得豐富；推演2：將植物紋樣1通過五次旋轉、一次增刪、一次偏移得到衍生紋樣。

圖7 推演規則

圖8 團花基元推演

5 設計實踐及評價

5.1 設計實踐

通過借助形式美法則，運用形狀文法完成的衍生紋樣設計，紋樣在基元上得到創新，并在文化維度對創新紋樣進行解讀，在紋樣元素物化的過程中，使其獲得新的價值和內涵，賜予產品更多的可能性[19]。如圖9a所示，幾何紋樣與卷曲紋樣交錯搭配，多個基元簇擁在一起呈聚攏之態，象征著各民族間文化相互融合、情感相互靠近，共同繁榮發展。圖9b的方案則通過旋轉形成一個“米”字結構，基元間相互交錯纏繞并向四周發射，象征著蒙古族傳統文化在發展中繼承、在繼承中發展，并且在文化交流的過程中具有廣泛性。兩種方案構圖形式具有強烈的秩序與節奏，通過色彩的搭配，更加突顯規范后的卷曲造型特點及團花整體的層次感。通過蒙古族團花紋數字化創新設計，如圖10所示的抱枕、絲巾系列文創產品得以展現。

圖9 紋樣創新效果圖

圖10 紋樣應用實踐

5.2 設計評價

為驗證本文蒙古族團花紋數字化創新設計方法的可行性，上文中經過形態規范和形狀文法規則推演后生成的紋樣，需要從如下兩個方面進行評價。

1）與傳統提取方法作對比，討論本文所提出的提取方法對紋樣美觀度、創新性及配色效果的提升與影響。

2）結合問卷調查結果，討論推演后的紋樣較傳統紋樣在文創產品應用方面是否符合現代審美需求。

與傳統設計方法相比（如表5所示），本文提出的數字化方法縮短了基元提取時間，進而提升了設計效率。此外，在提取效果方面，數字化生成的紋樣線條更加流暢、卷曲造型圓潤飽滿，并在創新及色彩搭配中提升了紋樣的整體造型及細節。

為進一步驗證衍生紋樣及其應用方案是否符合現代審美需求，本節設計并制作了帶有紋樣創新設計方案及產品效果圖的量表圖，分別從衍生紋樣的創新性、文化性、美觀性、文創產品適應性，以及紋樣特征延續性幾方面進行評價。隨后尋找了12名從事本行業的設計師、23名工業設計專業的學生、15名蒙古族紋樣及文創產品愛好者，共計50名測試者以問卷的形式對衍生紋樣及其應用方案進行五級量表打分，選項包括：完全不符合、較不符合、一般、較符合、完全符合，對應的分數分別記為：–2、–1、0、1、2。最后，將結果數據錄入SPSS數據分析軟件中，計算其頻數、百分比和平均分，如表6～7所示。從表6～7的數據中可以看出，方案一、二的衍生紋樣及其應用方案在創新性、文化性、美觀性、文創產品適應性，以及紋樣特征延續性方面均有較好的數據表現。

表5 提取方法比較

Tab.5 Comparison of extraction methods

表6 方案一評價數據

Tab.6 Survey data of design scheme 1

表7 方案二評價數據

Tab.7 Survey data of design scheme 2

6 結語

蒙古族傳統紋樣是蒙古族特色文化的表現形式之一，蘊含著豐富的文化內涵，值得設計師對其進行創新設計并應用于現代產品。隨著互聯網技術和計算機圖形學技術的快速發展，計算機輔助設計領域對傳統文化進行數字化轉化已是大勢所趨。本文借助數字化技術對蒙古族傳統紋樣進行規范，提升紋樣美觀性，再結合現代設計方法進行紋樣創新，不僅為蒙古族傳統紋樣創新提供了一種可行性方案，也為現代設計提供了一種既展現時代美感又具有民族風格的設計思路。該思路同樣也適用于具有數理規則結構的其他紋樣，有利于蒙古族紋樣庫的建立，為今后民族地區傳統文化創意產品拓展了途徑，有利于民族區域特色文化的傳承與發展。

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Digital Innovative Design of Mongolian Medallion Pattern

YANG Bingyun, YAN Lixia*, ZHANG Tian, SUN Zhuowei

(Inner Mongol University of Technology, Huhhot 010051, China)

The work aims to solve the problem of poor application effect caused by irregular extraction of curly pattern primitives in the application of Mongolian Medallion patterns, so as to provide new ideas for the innovative design of Mongolian traditional patterns. With Mongolian Medallion patterns as an example, a digital innovative design method was proposed and put into practice. Firstly, the artistic characteristics of Mongolian traditional patterns were analyzed from the three aspects of pattern, structure and color, and the cultural connotation of different patterns was interpreted and the modeling characteristics were summarized. Subsequently, the pattern primitives were extracted by digital means, and the function curves were used to replace their unbalanced lines, so as to standardize the pattern primitives and improve the aesthetics of the pattern. The standardized pattern primitives adopted shape grammar for innovative design, so that the pattern was innovated and the visual image was also improved. This method not only retains the style characteristics of Mongolian traditional patterns, but also meets the aesthetic needs of modern design, enriching the design methods of Mongolian traditional patterns in contemporary products.

Mongolian Medallion pattern; mathematical method; digital design; shape grammar

TB482；J516

A

1001-3563(2024)04-0235-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.04.025

2023-09-12

2023年內蒙古自然科學基金（2023LHMS05055）；內蒙古直屬高校科研業務項目（JY20220312）；內蒙古第九批“草原英才”工程高層次人才創業人才團隊項目