基于可拓語義和美度計(jì)算的苗族服飾紋樣設(shè)計(jì)

馮小迎,王衛(wèi)星,彭 莉,胡寧峰,常開心

(1.貴州大學(xué) 現(xiàn)代制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州 貴陽 550025; 2.貴州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,貴州 貴陽 550025)

苗族服飾中的苗繡紋樣是苗族文化傳承的載體,被譽(yù)為苗族的“無字史書”,苗繡紋樣造型別具特色,擁有獨(dú)特的文化價值和極高的美學(xué)價值。劉瑩等[1]對苗繡紋樣特征進(jìn)行分析,總結(jié)其紋樣特點(diǎn)和藝術(shù)價值,為苗繡紋樣設(shè)計(jì)提供理論借鑒;熊麗[2]運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法將苗繡紋樣與陶瓷裝飾進(jìn)行融合創(chuàng)新,為苗繡文化發(fā)展注入新內(nèi)容,但上述研究對苗繡紋樣創(chuàng)新設(shè)計(jì)并未進(jìn)行深入探討。

目前有部分學(xué)者運(yùn)用可拓語義[3]對傳統(tǒng)紋樣設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究,秦臻等[4]利用可拓理論對民族圖案基元的語義進(jìn)行提取、分析和圖形解析,優(yōu)化民族傳統(tǒng)圖案紋樣的設(shè)計(jì)過程;胡珊等[5]基于眼動實(shí)驗(yàn)和可拓語義提取傳統(tǒng)紋樣特征并對其進(jìn)行評估優(yōu)選,克服了依賴于主觀經(jīng)驗(yàn)的人為提取方法的缺陷,為傳統(tǒng)紋樣再設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供理論借鑒。上述研究為挖掘苗繡紋樣的文化美學(xué)價值和再設(shè)計(jì)提供了方法參考,但目前在可拓設(shè)計(jì)過程中,對苗繡紋樣文化美學(xué)價值中所蘊(yùn)含的布局設(shè)計(jì)研究不夠充分和明確,缺少較為理性的研究角度。

美度計(jì)算[6]是一種計(jì)算美學(xué)的研究方法,依據(jù)形式美學(xué)法則理論體系來表達(dá)美感。不少學(xué)者在產(chǎn)品設(shè)計(jì)[7]、平面設(shè)計(jì)[8]等美學(xué)相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用美學(xué)計(jì)算展開研究,并針對重要的審美因素提出美度指標(biāo)及計(jì)算公式。李森然等[9]運(yùn)用美度計(jì)算對家具造型進(jìn)行美觀性評價,擴(kuò)展了美度計(jì)算方法運(yùn)用的領(lǐng)域;朱苗苗等[10]將美度計(jì)算運(yùn)用在民族圖案紋樣的布局設(shè)計(jì)中,為其他民族紋樣布局設(shè)計(jì)提供參考。美度計(jì)算多數(shù)用于對平面類布局的美感研究,與苗繡紋樣布局設(shè)計(jì)有異曲同工之處,通過美度計(jì)算可實(shí)現(xiàn)紋樣元素布局設(shè)計(jì)。

基于上述問題,本文提出一種基于可拓語義和美度計(jì)算的苗族服飾紋樣設(shè)計(jì)方法。通過可拓語義對苗繡紋樣文化美學(xué)特征進(jìn)行表征,結(jié)合圖解思維[11]的方式將其可視化并對初始紋樣進(jìn)行可拓變換,在此基礎(chǔ)上,對新生成的紋樣設(shè)計(jì)元素進(jìn)行美度布局設(shè)計(jì),并以黔東南苗族服飾紋樣設(shè)計(jì)為例,深入分析并應(yīng)用該方法,以期為苗族服飾紋樣創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供理論參考。

1 可拓語義和美度計(jì)算方法

可拓語義是在可拓學(xué)[12]探討物元、事元和關(guān)系元三者間關(guān)系的層面上加入圖解思維而提出的一種方法。在苗繡紋樣設(shè)計(jì)中,利用該方法對苗繡紋樣的文化美學(xué)特征進(jìn)行分析、提取、變換等,獲得適用于苗繡紋樣造型設(shè)計(jì)的元素。

通過形式美學(xué)法則構(gòu)建苗繡紋樣美度指標(biāo)體系,抽取平衡度、對稱度、節(jié)奏度和整體度4個美度指標(biāo),分別將其量化,為苗繡紋樣布局設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)指標(biāo)。運(yùn)用美度計(jì)算對設(shè)計(jì)元素進(jìn)行布局設(shè)計(jì),從而獲取既包含文化價值又具有美學(xué)價值的全新苗繡紋樣。

首先,利用田野調(diào)查和訪談法對所研究的苗繡紋樣進(jìn)行提取;然后運(yùn)用可拓語義對代表性紋樣的文化美學(xué)特征進(jìn)行可拓區(qū)間計(jì)算,并運(yùn)用圖解思維和可拓變換建立設(shè)計(jì)元素集;接著利用美度計(jì)算指導(dǎo)設(shè)計(jì)元素的布局設(shè)計(jì);最后對生成方案進(jìn)行用戶滿意度評價,以驗(yàn)證方法的可行性。設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)流程

1.1 苗繡代表性紋樣選取

在苗繡紋樣設(shè)計(jì)前端,設(shè)計(jì)師需要對其進(jìn)行深入調(diào)研。苗族擁有眾多的特色紋樣,利用田野調(diào)查和訪談法分析苗繡文化,挑選出最為典型的苗繡紋樣進(jìn)行研究。運(yùn)用可拓基元理論對苗繡紋樣文化美學(xué)特征進(jìn)行分析和提煉,得到相關(guān)文化美學(xué)特征的設(shè)計(jì)元素。

1.2 苗繡紋樣的可拓語義分析

根據(jù)可拓基元理論,在針對苗繡紋樣的設(shè)計(jì)中,將苗繡紋樣基元、代表性紋樣、文化美學(xué)特征之間的關(guān)系以三元組的方式量化描述為

Q=(O,C,V)

(1)

式中:Q為苗繡紋樣基元;O為代表性紋樣;C為代表性紋樣的文化美學(xué)特征;V為文化美學(xué)特征的可拓區(qū)間。

在運(yùn)用苗繡紋樣基元對代表性紋樣進(jìn)行圖解分析的過程中,對可拓區(qū)間量值V進(jìn)行分析研究,即:

(2)

式中:代表性紋樣O一般具有n個特征C,每個特征Ci對應(yīng)一個可拓區(qū)間Vi;V由文化美學(xué)設(shè)計(jì)特征量值Vx和文化美學(xué)設(shè)計(jì)價值Vy組成,即V=(Vx,Vy)。

Vx為研究對象特征C與代表性紋樣間的關(guān)聯(lián)度,Vx∈(0,1],Vx1+Vx2+…+VxN=1(N≥1),Vx越大,表示研究對象與代表性紋樣間的關(guān)聯(lián)度越高。Vx均值的表達(dá)式為:

(3)

式中:每個特征詞匯的評分區(qū)間段為[1,α];參與人數(shù)為β;某代表性紋樣的某語義所得分?jǐn)?shù)l的數(shù)量為dl。

Vy表示研究對象的特征C在設(shè)計(jì)過程中所產(chǎn)生的文化美學(xué)設(shè)計(jì)價值,Vy越大表示文化美學(xué)設(shè)計(jì)價值越高。Vy均值的表達(dá)式為:

(4)

式中:每個特征語義的文化美學(xué)設(shè)計(jì)價值重要程度評分段設(shè)為[1,θ];參與人數(shù)為[1,φ];第m位評分者對某語義的評分為qm。

代表性紋樣的語義特征詞匯設(shè)計(jì)可拓區(qū)間V的表達(dá)式為

(5)

1.3 可拓語義圖解和變換

運(yùn)用可拓語義分析法將特征詞匯轉(zhuǎn)換為語義圖解,獲取可拓語義圖解集。對語義圖解初始紋樣元素進(jìn)行可拓變換(即分解、復(fù)制、增刪、置換和聚合等變換方法),得到可拓紋樣設(shè)計(jì)元素集。

1.4 美度量化指標(biāo)

苗繡紋樣布局美度反映用戶審美認(rèn)知,結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)和形式美法則,從紋樣布局特征出發(fā),采用矩形起始點(diǎn)的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、總寬度W和總高度H這4個參數(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)紋樣在整個平面布局的定位。設(shè)定美度值為[0,1]的連續(xù)數(shù)值。通過用戶訪談和設(shè)計(jì)師結(jié)合苗繡紋樣布局設(shè)計(jì)的特點(diǎn),以平衡度、對稱度、節(jié)奏度和整體度4個美度指標(biāo)構(gòu)建美度指標(biāo)體系,指導(dǎo)苗繡紋樣的布局設(shè)計(jì)。

平衡度指整體紋樣元素布局帶來的視覺上的穩(wěn)定感,避免用戶因?yàn)榧y樣元素布局失衡而感覺左右失衡或頭重腳輕。計(jì)算公式為:

(6)

對稱度指紋樣元素沿垂直、水平和對角線3個方向?qū)ΨQ的程度,避免用戶因?yàn)榧y樣布局突兀過度不對稱而導(dǎo)致認(rèn)知混亂。計(jì)算公式為:

(7)

式中:Sv、Sh和Sr分別表示垂直、水平和徑向的對稱度,其中:

節(jié)奏度是衡量紋樣元素產(chǎn)生規(guī)律性變化的程度,設(shè)計(jì)中的紋樣元素變化會給人帶來愉悅的感受。節(jié)奏度通過紋樣元素的排列、大小、數(shù)量和形式的變化來體現(xiàn),主要影響因素為元素中心的X、Y坐標(biāo)和各象限中元素的面積。計(jì)算公式為:

(8)

其中:

整體度指紋樣設(shè)計(jì)元素布局的緊湊程度,避免由于布局松散導(dǎo)致視覺協(xié)調(diào)性降低。計(jì)算公式為:

(9)

式中:ai為元素的面積;al為設(shè)計(jì)區(qū)域的面積;af為整體平面的面積,n為平面內(nèi)總設(shè)計(jì)元素的數(shù)量。

1.5 綜合美度計(jì)算

運(yùn)用層次分析法(AHP)計(jì)算美度指標(biāo)的權(quán)重值,從而構(gòu)建紋樣設(shè)計(jì)元素布局的綜合美度計(jì)算模型。專家通過1～9標(biāo)度法對美度指標(biāo)進(jìn)行賦值,判斷兩兩之間的相對重要程度。

設(shè)運(yùn)用1～9賦值獲得判斷矩陣A=[Ai(j)]n×n,計(jì)算A的每一列特征向量,將特征向量歸一化處理為wt={wt1,wt2,…,wtn}T,且有wt1+wt2+…+wtn=1。取矩陣A的最大特征根為λmax,則有A×wt=λmax×wt。

利用方根法,將A中的元素進(jìn)行處理,得出權(quán)重向量wti:

(10)

(11)

計(jì)算相對一致性指標(biāo)AR,檢驗(yàn)矩陣一致性:AR=AI/RI。其中,AI=(λmax-n)/(n-1),RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo),取值見文獻(xiàn)[13]。紋樣設(shè)計(jì)元素布局的綜合美度值D為:

(12)

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 苗繡代表性紋樣選取

黔東南苗繡中的紋樣承載著苗族的文明和美學(xué),記載了苗族的歷史文化和祖先傳說。其中,蝴蝶紋樣是黔東南苗繡最具代表性的紋樣[14]。蝴蝶紋樣是苗族的氏族圖騰,蘊(yùn)涵著深厚的文化底蘊(yùn)和苗族人民對生活的美好祈盼。蝴蝶紋樣造型具有豐富的想象力,充滿神性意識,通常與折枝花草連成一體,形成亦花亦蝶的獨(dú)特紋樣。故選定蝴蝶紋樣作為研究對象,并對其進(jìn)行文化美學(xué)特征元素的提取和設(shè)計(jì)應(yīng)用。

2.2 蝴蝶紋樣的可拓語義分析

在田野調(diào)查中,通過對黔東南當(dāng)?shù)匚幕芯空哌M(jìn)行實(shí)地訪談得知,“蝴”與“福”諧音,蝴蝶紋樣造型象征著“連綿不斷的福”的文化內(nèi)涵[15],從文化內(nèi)涵的角度提取福氣為文化特征代表。蝴蝶紋樣多以流動的曲線描繪出蝴蝶的生機(jī)和活潑,從美學(xué)內(nèi)涵的角度提取流動、生機(jī)和活潑為美學(xué)特征主要代表。由此可得蝴蝶紋樣文化美學(xué)特征的語義主要包括福氣、流動、生機(jī)和活潑4個特征詞匯,每個特征詞匯相對應(yīng)的可拓區(qū)間V,根據(jù)式(2)可表達(dá)為:

Q=苗繡代表性紋樣=

(13)

表1 特征詞匯文化美學(xué)內(nèi)涵關(guān)聯(lián)度評估

表2 不同特征詞匯文化美學(xué)設(shè)計(jì)價值評估

根據(jù)式(5)可計(jì)算出各特征詞匯的可拓區(qū)間V值,如表3所示。從結(jié)果可以看出蝴蝶紋樣的特征詞匯可拓區(qū)間排序?yàn)楦狻⑸鷻C(jī)、活潑、流動。設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮文化美學(xué)特征的綜合價值排序,優(yōu)先選取較高評分的文化美學(xué)特征進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用。其中,福氣的設(shè)計(jì)可拓區(qū)間最大,所以福氣作為此次苗繡紋樣設(shè)計(jì)主要考慮的語義方向。

表3 特征詞匯設(shè)計(jì)可拓區(qū)間

2.3 可拓語義圖解和變換

相對于詞匯的模糊性,圖案對設(shè)計(jì)的影響更加有效。由5位長期從事苗繡紋樣相關(guān)設(shè)計(jì)的人員針對每個特征詞匯選取相關(guān)的9張代表性苗繡紋樣圖片,再邀請10位當(dāng)?shù)匚幕芯空咴俅芜M(jìn)行語義打分。統(tǒng)計(jì)被選頻率較高的前3張圖片,對其進(jìn)行圖解處理,獲取可拓圖解語義集,編號為P1～P3,如圖2所示。

圖2 各特征詞匯語義的圖解

基于可拓變換方法對語義圖解初始紋樣元素進(jìn)行增刪變換和分解變換。

增變換:TB=(O,C,P)=(O′,C,P+P0)

(14)

刪變換:TB=(O,C,P)=(O′,C,P-P0)

(15)

TB=(O,C,P)={(O1,C,P1),(O2,C,P2),…,

(On,C,Pn)}

(16)

式中:P為文化美學(xué)特征所生成的圖片的集合。

對語義圖解初始紋樣元素進(jìn)行可拓變換,整理為可拓紋樣設(shè)計(jì)元素集。可拓變換表達(dá)式為:

(17)

式中:PT1=[PTI1,PTI2,PTI3,],I=1,2,…,4,為對應(yīng)的語義圖解紋樣元素的特征詞匯;PTI為每個特征所選中的3個紋樣,即PTI1、PTI2、PTI3。

運(yùn)用上述可拓變換方法對4組文化美學(xué)特征語義圖解初始紋樣元素分別進(jìn)行可拓變換,得到新的紋樣設(shè)計(jì)元素,如文化美學(xué)特征語義福氣的基元表達(dá)式為:

(18)

對福氣初始紋樣元素PT11主體進(jìn)行分解變換:

月亮躲進(jìn)云層里，夜更黑了，甲洛洛長長地打了個呵欠，眼睛很澀，他便抽出一根煙叼在嘴上，突然睡在倉庫門口的莽子站了起來，豎起耳朵，警惕地望著暗處。甲洛洛一下擦亮了眼睛，取下煙，隨著莽子的視線望過去——天啦！有個黑影出現(xiàn)在黑暗里，那黑影低低地吼了一聲莽子，投過去一根骨頭，莽子聽出是丁主任的聲音，便叼起骨頭回窩了。

(19)

式中:TP為變換后的新紋樣。

生成分解變換集{TP111,TP112,TP113},同理得到PT12的分解變換集{TP121,TP122,TP123}。

文化美學(xué)特征語義流動的基元表達(dá)式為:

(20)

對流動初始紋樣元素PT11主體進(jìn)行分解、刪變換:

TB(分解、刪變換,流動,PT21)=

(21)

其他語義圖解初始紋樣元素的可拓變換集同上,如圖3所示。

圖3 各特征紋樣設(shè)計(jì)元素集

對福氣-TP111、福氣-TP112、福氣-TP121進(jìn)行深度變換,即置換變換和增變換,得到新的設(shè)計(jì)元素“福氣-TPN1”和“福氣-TPN2”,如圖4所示。

圖4 設(shè)計(jì)元素深度變換

基于上述紋樣設(shè)計(jì)元素集,參考表3中V值的排序,選取文化美學(xué)價值較大、語義內(nèi)涵較為鮮明的苗繡紋樣設(shè)計(jì)元素進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐。

2.4 美度指標(biāo)計(jì)算

為了實(shí)現(xiàn)紋樣設(shè)計(jì)元素在整體平面布局中的空間定位,建立平面布局美度指標(biāo)計(jì)算坐標(biāo)系,如圖5所示。坐標(biāo)原點(diǎn)O為平面的中心,bij為第j個區(qū)域中的第i個紋樣設(shè)計(jì)元素,cij為元素bij的中心,xij、yij分別為cij的x、y坐標(biāo),wij、hij分別為bij的寬、高。樣本大小變化對審美感受的結(jié)果不會產(chǎn)生影響[17],所以為了方便計(jì)算,實(shí)驗(yàn)中平面樣本的寬度與高度均取統(tǒng)一值,即邊長為100 mm的正方形。

圖5 美度指標(biāo)計(jì)算坐標(biāo)圖

黔東南苗繡紋樣布局形式多種多樣,運(yùn)用田野調(diào)查和文獻(xiàn)調(diào)查挑選具有代表性的布局形式作為布局樣本圖,通過美度計(jì)算篩選出美度值最高的布局形式作為紋樣設(shè)計(jì)元素布局設(shè)計(jì)的參考。為了便于計(jì)算,對挑選出來的布局形式進(jìn)行簡化處理,把紋樣設(shè)計(jì)元素簡化為不同大小尺寸的方形或圓形,得到5個布局樣本圖,如圖6所示。

圖6 布局樣本圖

根據(jù)紋樣設(shè)計(jì)元素布局量化指標(biāo)計(jì)算式(6)～(9),計(jì)算各方案的平衡度、對稱度、節(jié)奏度和整體度的值,如表4所示。

表4 布局樣本圖美度值

通過設(shè)計(jì)師對布局樣本圖的美度指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較,將數(shù)據(jù)平均后得到美度指標(biāo)相對重要程度,再根據(jù)綜合美度計(jì)算公式,運(yùn)用MatLab計(jì)算得到各指標(biāo)的權(quán)重。平衡度Db,a=0.350 4,對稱度Dx,y=0.220 3,節(jié)奏度Dd,e=0.142 8,整體度Du,n=0.286 5。5個布局樣本圖的綜合美度值分別為D1=0.596 6,D2=0.648 6,D3=0.810 7,D4=0.607 2,D5=0.596 9,其中布局樣本3是綜合美度值最高,以此為參考進(jìn)行紋樣布局設(shè)計(jì)。

2.5 方案設(shè)計(jì)及評價

隨機(jī)選取紋樣設(shè)計(jì)元素集中福氣-TPN1、福氣-TPN2、福氣-TP121為主、流動-TP211、流動-TP233、活潑-TP421、活潑-TP433為輔,結(jié)合布局樣本3的布局形式進(jìn)行布局設(shè)計(jì),得到設(shè)計(jì)方案1,如圖7所示。

圖7 設(shè)計(jì)方案1

選取紋樣設(shè)計(jì)元素集中福氣-TPN1為主,流動-TP231、流動-TP232、生機(jī)-TP321、生機(jī)-TP322、生機(jī)-TP331、生機(jī)-TP332、活潑-TP411為輔,結(jié)合布局樣本3的布局形式進(jìn)行布局設(shè)計(jì),得到設(shè)計(jì)方案2,如圖8所示。

圖8 設(shè)計(jì)方案2

為了更準(zhǔn)確地判斷設(shè)計(jì)方案是否優(yōu)于市場現(xiàn)有的相關(guān)蝴蝶紋樣,即驗(yàn)證方法的可行性,隨機(jī)抽取32位文化產(chǎn)品愛好者和28名相關(guān)文化研究者設(shè)計(jì)作為評價者,從文化美學(xué)表現(xiàn)性、圖案創(chuàng)新性以及布局美觀度3個方面通過問卷打分方式對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評價,結(jié)果如圖9所示。2種設(shè)計(jì)方案整體上都得到文化產(chǎn)品愛好者和相關(guān)文化研究者的肯定,其中設(shè)計(jì)方案2評分最高。從雙方的評分意見趨同性證明基于可拓語義和美度計(jì)算的苗繡紋樣設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)過程中能輔助提升設(shè)計(jì)師對紋樣語義的理解和布局設(shè)計(jì)美度的客觀性。選擇服飾品方巾作為設(shè)計(jì)方案實(shí)踐的載體,評分最高的設(shè)計(jì)方案2實(shí)物效果如圖10所示。

圖9 方案評價

圖10 實(shí)物效果圖

3 結(jié)束語

苗族服飾中的苗繡紋樣創(chuàng)新設(shè)計(jì)中,保留自身文化美學(xué)特征,減少設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中的主觀性,一直是苗繡紋樣設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)。本文以苗繡紋樣的文化美學(xué)特征為切入點(diǎn),應(yīng)用可拓語義以及圖解思維方法提取苗繡紋樣的文化美學(xué)特征元素并轉(zhuǎn)化為新的設(shè)計(jì)元素,在此基礎(chǔ)上建立新的設(shè)計(jì)元素集,結(jié)合美度計(jì)算方法模型中構(gòu)建的美度指標(biāo)體系對新設(shè)計(jì)元素的布局形式進(jìn)行量化設(shè)計(jì),以此減少對設(shè)計(jì)師主觀經(jīng)驗(yàn)的依賴。結(jié)果表明,本文方法能夠?yàn)槊缋C紋樣創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供新的方向,既可以豐富苗繡服飾新紋樣的文化美學(xué)內(nèi)涵,增強(qiáng)消費(fèi)者的文化體驗(yàn),同時又能滿足消費(fèi)者的深層次和多樣化的審美需求,保留形態(tài)美的客觀性。