清代閩東民居窗欞紋飾的生成設計研究

摘要：從實地調研的清代閩東民居門窗窗欞中提取紋飾，歸納其構成單元，總結其規律并結合生成設計方法，探索生成設計在窗欞紋飾中的視覺設計應用。歸納不同的紋飾類型并分析其構成特點。以柿蒂紋為例，提取其最小構成單元，采用拆解和設計動作的設計思路，將抽象的紋飾數字化導入程序，設置控制參數，輸出視覺圖像?；?種不同的生成設計方法，結合窗欞的構成特點，衍生出不同的創作形式，制作出生成設計作品。在生成設計的潮流下，對傳統紋飾進行解構，使其成為適合創作的主題，在傳承傳統紋飾的同時，也拓展了設計的主題和廣度。

關鍵詞：閩東民居；窗欞紋飾；生成設計；設計再生；人工智能

中圖分類號：C913.6 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）04-0026-04

Abstract：To extract patterns from the window lattice of the doors and windows of folk houses in East Fujian，summarize their constituent units and rules，and explore the application of generative design in the visual design of traditional folk decorative patterns. Summarize different patterns and analyze their characteristics. Take persimmon pattern as an example，extract its minimum component unit，adopt the design idea of disassembly and design action，import the abstract pattern digitalization into the program，set the control parameters，and output the visual image. Based on three different generation design methods，combined with the structural characteristics of window lattice，derived from different forms of creation to produce a generation design works. Under the trend of generative design，the traditional folk decorative patterns are deconstructed to become a theme suitable for creation. While inheriting the traditional residential decorative patterns，it also expands the theme and breadth of design.

Keywords：Dwelling house in East Fujian；Window lattice decoration；Generate design；Design regeneration；AI

引言

閩東地區位于東南沿海，東臨臺灣海峽，具體包括福建省福州市、寧德市及所屬縣市。多山地，而山地與山脈之間鑲嵌著許多小型的山間盆地。從沿海到山林，環境多變，其類型多變，清代時期發展出了多進天井式民居、柴欄厝木屋、一明兩暗式、四合院式和院落式民居與土堡組合等多種民居類型[1]。清代閩東地區的林業、茶業、海洋航運業都發展迅猛，商品經濟已相對發達。因此，復雜多元的民居類型、富庶的社會經濟等諸多因素所產生的門窗裝飾更是形式多樣、包羅萬象。然而城鎮化的進程中，為了開發建設，毀掉許多古建筑，將沉淀著文化記憶的民居住宅夷為平地，古民居及其窗欞紋飾面臨消亡的危險。窗欞紋飾是古民居的一個縮影，其所遭遇的危機提醒人們，當下建筑所承載的文化記憶正在退卻。筆者調研了福州市111處清代民居、寧德市99處清代民居，共收集千余扇門窗，本文選取構成門窗裝飾主要部分的窗欞紋飾作為設計的出發點。清代閩東民居窗欞的復雜紋飾無疑是優質的平面設計參考，其組合拼接的形式與現今流行的生成設計相適應。生成藝術——是這個時代最具有代表性的藝術形式[2]，但生成設計在何種主題和題材適合被創造、如何創作是設計師們一直探索的領域，筆者嘗試從中國民居建筑裝飾中的一個切片即清代閩東民居窗欞紋飾為創作起點，將繁復精美的窗欞紋飾與生成設計相結合，并輸出視覺設計作品。在傳統的紋飾中引入生成設計的方法，拓展了視覺設計的范圍，創建了以數據為基礎的復雜視覺系統[3]，也為傳統民間紋飾的數字化保存、現代推廣和創意設計再生提供了方法。

一、清代閩東民居窗欞紋飾的分類與構成特點

（一）清代閩東民居窗欞紋飾分類

格心是門窗中占據最大面積的通風部分，其主要結構即為窗欞，由一根根預制的標準化欞條單元榫接而成。欞條制作規整、方正，經過嚴謹的拼接工作，由此才能形成統合規律的紋飾。閩東民居門窗的裝飾類型和拼接工藝豐富多樣，其中窗欞紋飾主要為幾何裝飾，幾何裝飾又可分為3種類型：直線型、曲線型和混合型[4]，細分紋飾類型大致如圖1。

（二）清代閩東民居窗欞紋飾的構成特點

窗欞紋飾的構成形式決定整扇窗戶的協調與統一，進而體現出民居的氣質與內涵。整體而言，閩東民居窗欞的紋飾類型豐富，其中波紋、花瓣紋、柿蒂紋和雜花等紋飾類型繁多，形式不一，常與其他紋飾組合出現。從紋飾樣本中可歸納出以下構成特點，如圖2。

1.重復的網格結構。窗欞的紋飾大部分是由單一的圖形重復形成網格結構，即二方連續或是四方連續。圖2中所示的窗欞裝飾，即一個網格單元紋飾經過重復構成，也可認為是四分之一的基礎單元紋飾由四方連續所構成。重復是最簡單、最有效的方式，讓畫面平衡，形狀、大小、方向、位置都是重復的要素。原本簡單的紋飾單元變得密集且充滿秩序，具有“一致性”。

2.相似的基本造型。窗欞基本紋飾單元形狀類似、大小接近，使得格心豐富又協調整個民居的門窗形式。同一類型的紋飾改變局部形狀又能產生出相似的紋飾。圖2中所示的紋飾在整體上觀感類似，而在細節的處理上卻大同小異，如在紋飾之中插入較小的卷曲紋飾，提升裝飾的豐富程度，或是改變紋飾彎曲形式，在視覺上形成差異。整個民居門窗裝飾都是相似的裝飾圖案，視覺上相呼應，無論是復雜的還是簡單的窗欞紋飾都彼此相照應，從而產生舒適感。

3.多元的紋飾類型。不同的紋飾在不同的走向上就會產生不同的圖案，多個紋飾類型通過組合變化、嵌套拆解，又形成新的紋飾。圖2所示的紋飾都是在花瓣紋與柿蒂紋的基礎上再進一步豐富，如在柿蒂紋對角邊上做調整形成新的花瓣紋、在柿蒂紋中嵌套花瓣紋、將紋飾曲線轉為直線等。欞條的粗細、角度、疏密、拼接形式都會使得格心窗欞裝飾產生紋飾上的變化，呈現出不同的視覺效果。

二、清代閩東民居窗欞紋飾的生成設計方法探析

對閩東民居窗欞紋飾進行分析，從中探索出如何利用紋飾構成特點，將其與生成設計相結合。

（一）思維框架

本文研究嘗試解構窗欞紋飾并最終結合生成設計，具體思路見圖3。首先，對閩東民居窗欞紋飾的構成特點進行歸納整理，以柿蒂紋為例進行圖形層面上的分析、提煉，“拆解”出窗欞紋飾的最小單元，并使其轉化為圖形信息?？偨Y窗欞紋飾變化中的數學規律，將規律轉化為可操作的“設計動作”。編寫制作生成設計程序，輸入圖形數據與設置變化參數，輸出可交互的生成設計作品，或接入 AI工具輸出人工智能生成的圖形。最后，根據設計師個人的喜好進行調整，對生成出的新圖形進行篩選，選擇出合適的、可應用于設計的紋飾。

（二）拆解：最小單元提取

筆者將窗欞紋飾統一歸納，提取其特征，其中雜花、柿蒂紋和花瓣紋各式各樣，沒有定式，大大增加了設計的豐富程度。筆者選取部分柿蒂紋展開分析，選擇適合的調研樣本對其進行紋飾提取，結合其構成特點，并以路徑圖來展示其結構規律，在此基礎上，對紋飾進行拆解，提取紋飾的最小單元，如圖4。從圖中可知，柿蒂紋的一個紋飾單元由基礎紋飾通過四方連續構成，最小單元是基礎紋飾的一半，到此紋飾不能再進一步分解，其路徑為多段的曲線，可曲可直，其彎曲的程度不盡相同，路徑都在拐角處形成直角，末尾處是帶有卷曲的倒角。拆解方法把原本由一根根欞條拼制而成的窗欞分解為由最小單元圖形組成的紋飾，再使用設計軟件重新繪制形狀，將曲線轉化為圖形信息，并用于后續設計操作。

（三）設計動作：紋飾變化的數字規律

生成設計是使用計算機進行創意表達，意味著需要把紋飾的數學關系轉譯為計算機可以理解的語言。設計動作是以程序為導向的圖形信息的解讀，是從最小單位到基本圖案的形成過程。設計師即可將設計動作轉化為可控制的設計操作或編程語言，便于在程序中還原紋飾圖形，并對紋飾單元進行設計調整。以柿蒂紋的最小單元紋飾為例進行演繹，其演繹過程如圖5，歸納整合出部分基本設計動作，直觀地展示出紋飾單元的數學規律變化，其規律性與可控性能夠直接與生成設計應用相結合。

三、清代閩東民居窗欞紋飾的生成設計實踐

生成設計與計算機技術的發展密不可分，如今在許多的品牌設計、動態設計等設計作品中見到其創意的視覺效果。生成設計是設計師一種通過代碼、機器和程序等計算機技術完成設計作品的產出方式，沒有固定的風格和形式，為窗欞紋飾的再生設計提供基礎。筆者將生成設計分為3種類型：代碼程序式、節點程序式和AI生成式，分別使用這3種方法與窗欞紋飾的結合，產出設計成果。

（一）實時交互的代碼程序式

代碼程序式的生成設計方法可以通過代碼進行實時交互與編輯，對輸入圖形數據的各種屬性進行控制并運算，可以編寫指定規律來生成圖形，將設計的過程轉化為變量、函數、數組等邏輯關系。該方法將創意的設計想法通過指定的程序實現并可視化，改變設計的底層思維。本研究使用的編程語言為P5.js。P5.js是以Web為中心的應用程序，也是移植Processing語言的JavaScript版本，專門為藝術家、設計師和其他Web用戶編寫的JavaScript庫。

從紋飾單元樣本中選取部分柿蒂紋的最小單元，把其圖形曲線的每個頂點和控制點的坐標參數映射在400×400畫布上，即作為紋飾單元的標準大小，參數輸入程序，轉化為貝塞爾曲線，在程序中便可生成基礎單元圖形。將上文中歸納的設計動作以代碼語言形式寫入程序中，并規劃其控制參數，其中將旋轉動作設置為任意倍數的90°，以此來增加畫面的隨機性與豐富度，縮放動作作為主要的控制參數。

在程序中給原本沒有色彩的窗欞紋飾添加漸變色彩，顏色參數可根據個人喜好添加。給各個控制參數增加控制滑塊，如圖6。界面上方設置5個滑塊，“網格”控制畫面切割的數量，即控制紋飾單元的大??；“細分”控制每個網格內紋飾單元的數量，兩者結合就能夠使畫面產生錯落、有層次的視覺效果。“顏色”與“混合”，前者切換顏色參數組，后者將顏色參數組內各個參數進行混合計算，共計15種混合模式，以這兩種方式為紋飾著色，極大控制了色彩變化?！靶螤罨瑝K”可改變最小單元的形狀類型，輸入的形狀數據越多，可呈現的畫面效果就越多。生成設計所衍生出的圖形，呈現出窗欞紋飾新的藝術形式，不僅可以切換多種單元形狀，而且還增加了漸變色彩，使視覺效果強烈。

（二）多維層次的節點程序式

通常的圖形設計軟件為層級式的圖像軟件，例如Adobe旗下的大部分軟件，所見即所得，而節點式設計軟件常應用在3D建模以及影視領域。該生成方法使用圖形節點操作來替換代碼的輸入，為一種可視化編程程序，通過節點之間的串聯或并聯來實現數據流通，每個節點相互獨立，便于回溯與修改。該生成方法的流程如同搭積木一般，層層遞進又便于替換，設計完成一個節點程序即可重復使用，根據不同設計場景進行修改，又能夠更換節點或者并入到其他的節點程序。本文使用Blender3.3作為節點程序式生成設計的工具。

以窗欞紋飾的最小單元作為曲線數據導入軟件中轉為立體圖形，以圖形為基礎制作曲線畫筆生成設計工具，曲線畫筆上的點會生成一個紋飾圖形，通過控制曲線上點的細分，就可得到不同疏密的紋飾，之后再增加其他控制，如旋轉、縮放、切換圖形等控制參考，如圖7。節點程序式生成設計的方式，可使原有進入3D工具中添加更為豐富的變化，如材質、紋理等，節點程序式生成設計通過便捷的形式輸出多層次、多維度的設計。

（三）特定風格的AI生成式

以上兩種生成設計的方法皆為程序式，程序式生成設計將設計師從任務的執行者轉變為指揮者，有效地協調計算機的決策過程。程序式生成設計的意義：迭代開發不同的流程，然后選擇那些產生最具有視覺吸引力效果的程序[5]。其生成設計的效果是依據設計師的意愿而調整，任意參數都可以修改和變動，而AI生成式與程序生成式截然不同，AI生成式的生成設計則是根據設計師所設置的參考圖和描述直接生成畫面，設計師從完成的視覺畫面中進行篩選，再根據其主觀意愿修改。

科學家伊恩·古德費羅于2014年6月發布了一篇關于生成對抗網絡（Generative adversarial network，簡稱 GAN）的概述文章，該文極具開創性，是人工智能領域的一個里程碑。如今AI繪圖如火如荼，其原理便是生成對抗網絡，通過訓練學習圖像數據中的潛在分布，從而生成符合原數據風格的圖像。生成對抗網絡包括生成器和識別器這兩種神經網絡。噪聲數據通過生成器生成假圖像，識別器對數據集的真圖像進行大量訓練，并識別假圖像的真偽，從中產生的對抗損失進一步訓練生成器和識別器，由此假圖像逐步向數據集真圖像靠攏，直至無法區分。

本文嘗試兩種AI生成式的方法，一是使用在線AI工具設置參考圖與添加描述，給原始的窗欞紋飾單元賦予新的風格，二是通過本地構建訓練集，生成延續清代閩東民居窗欞風格的紋飾。

1.本次使用開源的Stable Diffusion作為AI生成式工具，此工具已訓練數以萬計的圖像，只需輸入文本描述同時上傳參考圖，帶噪聲數據的圖像就能依據文本編碼和參考圖信息生成出新的圖像。選取一個柿蒂紋單元作為參考圖，描述內容為“Alphonse Mucha（阿爾豐斯·穆夏）”，調整尺寸、強度、配置等參數，輸出圖像，最后從生成結果中選取較為美觀的圖像來進一步使用，如圖8。

2.通過AI生成式設計出延續清代閩東民居窗欞紋飾風格的圖形，首先需要搭建本地的訓練集，將調研收集整理的120個窗欞紋飾以最小單元制作成256×256的JPG圖片，主要為柿蒂紋與花瓣紋。其次，搭建生成網絡來學習訓練集，該部分使用DCGAN（深度卷積生成對抗網絡），DCGAN是在基于GAN并在其上加入深度卷積網絡結構。從正態分布隨機數長度為100的隨機噪聲經過四次的卷積后生成128×128的假圖像，圖像再經過4次反卷積變成特征層進行識別，經過不斷訓練學習，生成大量具有目標風格的圖像，又可以通過數據的博弈過程獲得更高質量的圖像[6]。最后，將生成的圖像經過放大、優化像素等處理得到最小單元的紋飾，再通過設計動作形成全新完整的紋飾，如圖9。雖然此次訓練還存在許多局限，如訓練集過小、模型不完善等，但是通過GAN生成設計出延續清代閩東民居窗欞紋飾風格的圖形是可行的設計方法。

四、清代閩東民居窗欞紋飾生成設計實踐的啟示

清代閩東民居窗欞紋飾只是中國傳統紋飾中的一小部分，由于時代的日新月異，傳統紋飾很多沒有延續使用。生成設計的介入，不僅可以使得傳統紋飾重新進入人們的視野，而且兩者相結合也拓展了設計的維度。在對清代閩東民居窗欞紋飾進行生成設計實踐中，著重對窗欞紋飾圖形化的重現和創意性表達?；谝陨仙稍O計實踐的思考，在對傳統紋飾的生成設計應用時還需要考慮到諸多設計因素。由此，總結以下兩點生成設計在傳統紋飾中運用的啟示。

（一）傳統紋飾場景化的應用與表達

生成設計的特點使得傳統紋飾有了許多新的使用場景，設計師可以根據不同的場景應用不同的生成設計方法。

1.整合現代元素的圖形紋理：傳統紋飾多以二方連續和四方連續等構成形式為主，與現代構成理論相適應，將其與現代元素整合，由此才能喚醒傳統紋飾的生命力，并在現代審美潮流下進一步發展。常規設計流程中紋飾元素的組合不可控，同時每一次圖形調整都過于繁瑣，而生成設計可將流程拆解為各類要素，設計師便可依據當下審美對元素進行篩選與組合，并對大小、間距、色彩、描邊等參數進行修改，進而精細調整畫面，實現紋飾形式與現代元素的協調。

2.融入寓意內涵的品牌視覺：傳統紋飾是中國視覺設計天然的資源與素材，其紋飾所具有的寓意和文化價值不容小覷，將傳統紋飾融入生成設計，并應用到品牌形象設計中，保留了紋飾的傳統寓意與文化內涵。生成設計的隨機性是在設計師的定制規則下操作，由此建立品牌定制規則來生成出相應延展，還能使品牌圖形交互化、動態化，改變參數即可實現風格化，構成具有文化基因的品牌系統。

3.結合媒體技術的互動場景：傳統紋飾是抽象的文化符號，與周圍的環境和人產生聯系才能表達出所具有的含義與氛圍。生成設計可以通過人與傳感器之間的數據流來展開實時交互。傳統紋飾結合音畫互動、動作捕捉等媒體技術衍生出創意互動形式，讓觀眾一同參與到作品中，形成實時互動的圖像，營造出沉浸式的互動場景，從而發揚與傳播傳統紋飾。

（二）傳統紋飾的生成設計思維與范式

1.程序化的設計底層思維：傳統工匠在制作紋飾時會將自身所儲備的“紋樣庫”根據不同的應用場景進行相適應的創作，因地制宜又省時省力。傳統紋飾的生成設計與之有著相似的程序化底層思維，傳統紋飾的生成設計體系需要有紋飾數據庫，建立設計規則和邏輯，其設計過程程序化、圖形數據化，操作模塊化，滿足于設計過程的追溯與修改，并持續迭代設計思路，豐富設計表現。程序化的設計底層思維是傳統紋飾持續具有生命力、保持創意性的生成設計路徑起始點。

2.動態化的生成設計范式：生成設計給設計流程和運作帶來新的范式，突破設計創新的邊界。曾經，各類設計軟件的出現帶來了如今普及的設計方式，其設計流程需要設計師大量學習并參考，再重復嘗試設計工作，而生成設計的3種方法將改變重復性質的設計工作并帶來新的設計思路。以傳統紋飾的設計再生為需求出發點，AI生成式可以通過人工智能工具進行學習訓練，輸入效果所需的文本描述以及參考圖后生成圖像，調整參數、優化結果便可使用，并且可以生成延續傳統紋飾風格的新紋飾；或設計師從紋飾參考圖中獲得啟發并總結規律，使用代碼程序式或節點程序式進行設計工作，將設計思路流程化，可在任意的環節修改，調整所需要的參數，從而獲得相應的視覺效果，形成動態的設計范式，如圖10。計算機迅猛發展的今天，設計師必定需要和編程程序合作，從而設計出既具有交互性又可重復生成的視覺設計。

結語

本文提出了3種生成設計的方法來創新清代閩東民居窗欞紋飾。生成設計打破了傳統意義上設計軟件的路徑限制，由設計師通過編程程序完成設計，賦予設計新的可能，給傳統紋飾新的活力。此次設計實踐以清代閩東民居窗欞紋飾中的柿蒂紋為例，通過構成特點的總結、拆解最小單元，使用設計動作與生成設計相結合，輸出現代媒介可使用的新圖像。窗欞紋飾僅僅是門窗裝飾的一部分，也只是中國傳統紋飾的一個局部。如何將傳統紋飾設計再生是一個宏大的課題，本文嘗試運用生成設計方法為傳統紋飾的保護與利用提出了新的途徑，傳統、技術和設計三者的共生讓人們去思考藝術與科學的邊界。

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