基于形狀文法的寶相花紋樣創新設計及應用研究

摘要：通過寶相花紋樣再設計以及產品創新實驗，探索適合傳統寶相花紋樣創新的有效方法。文章通過文獻法、文本分析，提取典型寶相花紋樣的外輪廓特征、骨架結構特征、單元瓣形元素，結合形狀文法規則對幾何化后的寶相花單元初始圖形進行推演與設計，并生成新紋樣。對新生成的寶相花紋樣進行產品外包裝設計，探討了與寶相花紋樣具有契合性結構特征的產品外觀創新設計方法。寶相花紋樣的獨特結構特征，決定了使用形狀文法進行紋樣創新的高度適合性，為寶相花紋樣的創新設計演示了一種便捷可行的方法與路徑。

關鍵詞：寶相花；形狀文法；傳統紋樣；產品設計；設計創新

中圖分類號：J51 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）04-0001-05

Abstract：Through the redesign of Baoxiang flower pattern and product innovation experiment，explore the effective methods suitable for traditional Baoxiang flower pattern innovation. Through literature and text analysis，this paper extracts the outer contour features，skeleton structure features and unit petal elements of typical Baoxiang flower patterns，deduces and designs the initial geometric figures of Baoxiang flower units in combination with shape grammar rules，and generates new patterns. Through the product packaging design of the newly generated Baoxiang pattern，this paper discusses the innovative design method of the product appearance with the structural characteristics consistent with the Baoxiang flower pattern. The unique structural characteristics of Baoxiang flower patterns determine the high suitability of using shape grammar for pattern innovation，demonstrating a convenient and feasible method and path for the innovative design of Baoxiang flower patterns.

Keywords：Baoxiang flower pattern；Shape grammar；Traditional patterns；Product design；Design innovation

引言

對于傳統紋樣的創新設計與應用，如何歸納出一條便捷可行的創新規則與路徑，且能夠保留原紋樣的美學意蘊和風格特征是當下研究與實踐的要務。本文即探討作為創新設計生成理論的形狀文法是否與具有獨特骨架結構的寶相花紋樣具有方法使用上的適合性，以及如何利用這一有效可行的創新方法對寶相花紋樣進行創新設計的展開。

一、寶相花紋特征分析

（一）傳統寶相花紋樣結構特征

“寶相”一詞與“佛教”有著深刻的淵源，如編修于魏晉南北朝之梁代的現存最早文學總集《昭明文選》中就曾提到“金資寶相”[1]用以形容佛容莊嚴；王鑫等探討了佛教傳入對寶相花紋樣形態的影響，認為寶相花雛形即魏晉時隨佛教盛行而出現的蓮花紋與幾何紋的一種組合[2]。研究專家樊錦詩等認為，初唐時期莫高窟藻井圖案中出現的井心圖案，可視為唐代寶相花紋嬗變的母體紋[3]。隨著唐朝時期佛教的日益盛行，推崇生死循環的“圓滿”和“輪回”，因此，唐時寶相花紋樣多以圓形或方形正視圖形式出現，這與當時人們對圓滿生活的向往與追求不謀而合[4]；同時“天圓地方”又是中國人“觀物取象”認知經驗的直觀感受與概括，也是中國人自古以來審美哲學的體現。至唐中后期，寶相花紋樣逐漸發展形成多重層疊、雍容華貴的組合紋樣形式，并普遍出現于不止佛教用途的織物、服飾、金銀器裝飾中[5]。趙豐教授稱寶相花紋樣是唐代某種“具有想象性質”的、多種花卉綜合而成的團窠型圖案[6]。該類紋樣中出現的豐富異域花卉、植物等元素也是中國文化海納百川、兼收并蓄精神的體現。

今天所稱“寶相花”紋樣，多指以唐代為代表的、具有特定骨架結構與組織形式，且隱含了一定吉祥寓意象征的團窠類圖案。寶相花紋樣承載著傳統文化審美在現代傳播的重要意義，因此也被廣泛應用于現代平面海報、產品包裝等視覺設計領域中[8]?，F有研究中，除對寶相花紋溯源和審美特點的歸納及創新應用探討之外，也有對其造型特征的數據化分析與研究[9]。

二、研究理論基礎

（一）形狀文法理論及相關研究

形狀文法理論于1972年由George Stiny 和James Gips提出，是一種通過替換規則推理形狀的生成系統[10]，隨著Stiny研究的推進，形狀文法的概念和結構體系被不斷完善，形狀文法理論逐漸確立。

運用形狀文法理論和推演規則生成新圖形一般包括三個步驟：選擇初始形狀、執行文法推演規則、生成新圖形。常見的形狀文法推演規則包括：增刪、復制、移動、縮放、置換、鏡像、旋轉和錯切等，以上規則可自行設定編號。本研究中對寶相花紋樣的推演規則設定為：R1=增刪，R2=復制，R3=移動，R4=縮放，R5=置換，R6=鏡像，R7=旋轉，見圖2。其中，復制、移動、縮放、旋轉、鏡像、錯切等規則為“繼承性”規則，即不會改變初始圖形形狀；置換、增刪規則為“修改性”規則，即會在原圖形基礎上作出人為的判斷與修改。以及可在此基礎上進一步進行圓周陣列、線性陣列、螺旋陣列等“衍生性”推演規則。

使用形狀文法進行新圖形設計與生成時，使用“繼承性”推演規則，因初始圖形取自于原紋樣中，因此多數情況下仍可保留原紋樣或圖形的視覺基因。如將多個“繼承性”和“修改性”推演規則及“衍生性”推演規則疊加、組合使用，則會極大豐富傳統紋樣的新紋樣生成路徑，可作為一種生成與構建紋樣素材庫的有效方法。目前，該方法在建筑設計領域[12]、各類產品外觀造型設計[13-14]、文創產品設計[15]中被廣泛研究和使用；在紋樣創新生成中，既可針對規則圖形[16]，也可針對不規則圖形，如漆器云紋紋飾、蠟染花朵紋等進行設計；也有研究者針對這一方法和操作過程進行新紋樣的生成計算，用于分析和推導產品的新設計形態[17]。

（二）形狀文法在寶相花紋樣創新生成中的適用性基礎

形狀文法應用于傳統紋樣創新設計生成時，首先，需分析紋樣的構圖規律、骨架結構、紋樣基本元素等信息。寶相花紋樣因鮮明的結構特征和獨特元素，幾乎均可被拆解為獨立的最小單元圖形，這是進行形狀文法推演的必要基礎。另一方面，傳統寶相花紋樣也可視為是最小單元圖形的重復、疊加、組合推演而成的結果。如圖3所示，從原紋樣中提取的最小單元，可通過重復4次的“R2復制-R6鏡像”即可回歸到原紋樣，以此也可論證形狀文法在寶相花紋樣創新設計過程中作為方法和理論支撐的契合性與必然性。

使用該方法對寶相花紋樣的創新設計核心步驟為：首先，抽取其結構骨架、提取最小圖形單元；其后，通過對最小單元紋樣輪廓內線條的繁簡、疏密、距離、角度等進行調整與變化；再進一步利用形狀文法推演生成既保留原紋樣審美風格，又具新面貌的紋樣形態。

具體到寶相花紋樣的基礎元素，根據相關文獻研究，唐代寶相花紋單元花瓣基本類型為“側卷瓣”“云曲瓣”“對勾瓣”3種[7]。如圖4所示，最小化后的3類基礎單元花瓣也可通過不同推演規則生成多個新圖形，新生成圖形具有無限可調控性和可擴展性，且仍具有寶相花紋樣的視覺基因與美學特征。

通過以上分析可見，寶相花紋樣的獨特骨架結構和紋樣基礎元素，決定了該類紋樣無論抽取其最小單元紋樣，還是提取其最小紋樣元素，均可利用形狀文法的推演規則進行新紋樣的合理生成，且能夠最大程度上仍保持原始紋樣的風格特征。

三、寶相花紋樣創新再設計

（一）寶相花紋樣幾何化及初始形狀提取

利用形狀文法對寶相花紋樣進行創新設計時，首先，對寶相花紋樣結構骨架、基本單元形狀和外輪廓等進行提取，以確定紋樣的最小基礎單元；其次，為便于新生成紋樣在產品設計過程中工藝實現的效率性，可對單元紋樣進行幾何化簡化處理。該步驟主要是利用尺規作圖中常用的“作圓、畫線、求交點”方法[18]，通過直線切線、連點成線或做延長線等手段，對寶相花紋樣的所有曲線轉化為多折角直線。經此處理的新圖形單元，更具簡練化、抽象化和現代性，且不會改變紋樣原本特征。

具體步驟如下：首先，將寶相花原始紋樣進行描線勾勒作為輔助線，并將紋樣中每個凸起點、轉折點、尖點等特殊位置作點標記，以該點與圓心點作連線處理，形成若干條穿過圓形中心點的射線輔助線；其后，連接輔助線的各交點成線，是圖形幾何化的重要步驟；最后，以此勾勒出幾何化后的新圖形外輪廓及內部線條，并依次整理成初始紋樣形狀I，即初始形狀集合。為驗證該方法的普遍適用性，研究選擇8個典型寶相花紋樣進行實驗，并將初始形狀集合命名為I1-I8，見圖5。

（二）形狀文法推演與新寶相花紋樣設計生成示例

通過對寶相花紋樣的幾何化轉化并獲取初始形狀集合I（I1-8）后，即可依照形狀文法推演規則進行新圖形生成。如圖6所演示，I1-I8均遵循“R1增刪、R2復制-R4縮放-R3移動、R1增刪、R4縮放-R3移動”進行推演，共生成S1-S8共8款新紋樣設計。經以上規則推演出的形狀集S1-S8，可視為是幾何化的、簡化后的新紋樣集合。

當然，此形狀文法推演規則僅為路徑演示示意，除原始圖形外，其后推演步驟中生成的圖形皆可成為寶相花創新紋樣庫中的素材。設計師可根據應用需求，將新生成圖案用于包裝盒裝飾、平面視覺設計、文創產品、服裝品等服飾品等多個品類中。

四、創新寶相花紋樣在產品外觀中的應用研究

（一）應用于產品外觀中的寶相花新紋樣設計生成

形狀文法為寶相花紋樣的創新生成提供了無限組合路徑。但該紋樣在產品外觀設計中的具體應用，還需結合消費者審美及產品的現代適應性原則考慮，包括產品造型美觀度、工藝可實現性、制作效率性、使用便捷性、易收納與清理等綜合因素，需在使用形狀文法時作出更為簡約的處理。相較于圖6，圖7為更簡約化的推演路徑：第1步，提取幾何化處理后的新寶相花紋樣初始圖形（完整圖形或最小單元）；第2步，運用“R1增刪”規則對輪廓內的線條元素進行刪減處理；第3步，將外輪廓線條中復雜轉折部分進一步運用“R1增刪、R5置換、R4縮放-R3移動”等規則，生成新紋樣初始單元；第4步，重復運用“R2復制-R6鏡像”規則，生成最終新紋樣（此步驟僅針對最小單元推演路徑）。

依此規則，初始單元紋樣I1-I8共生成S1-S8共8個新紋樣。為區別于表3中S1-S8，以下應用于產品外觀設計的新生成紋樣命名為“圖形1-圖形8”，見圖8。

（二）設計應用調研

為充分了解新圖形在產品外觀設計中的應用可行性，首先通過焦點小組方式對新紋樣的適用范圍進行訪談調研。被訪問者認為新紋樣（“圖形1-8”）適用于外觀設計的產品主要集中在：彩妝類，如粉餅盒類、唇膏口紅類、睫毛膏類、化妝鏡等；文創類，如筆筒、記事本、書簽、鬧鐘、杯墊、太陽傘、香皂盒等；家居用品類，如桌子、凳子、坐墊、抱枕、紙巾盒等。以上物品均具有中心放射或軸對稱鏡像的結構樣式，與寶相花紋樣基礎結構較為吻合。

為驗證以上品類在更廣泛消費群體中的認同度，進一步通過問卷調研方式對新紋樣的適用產品類別進行篩選。問卷分為兩部分：第一部分為基礎信息題，包括性別、年齡、專業和職業背景等?？紤]到專業或職業背景對新紋樣應用聯想的影響，因此設定與設計相關專業受訪人群占比約70%，普通消費者占比約30%，進行問卷定向發放。第二部分為新圖形在以上品類中的應用適合程度調研，被調研者需綜合考慮時尚美觀度、收納便利度、工藝易實現度等因素，分別對8個新紋樣在16款產品的外觀造型設計的適合度進行1-5級程度評價，并設定對應的程度分值：很不適合（1分）、不太適合（2分）、一般適合（3分）、比較適合（4分）、非常適合（5分）。

（三）調研結果分析

1.基礎數據分析：調研采用定向抽樣方式進行線上問卷發放，共發放170份，經人工篩選排除無效答卷，獲取有效問卷144份。其中女性占比76.39%，男性占比23.61%；在相關職業背景中，產品設計類專業（或職業）受訪者占比25.69%；其他藝術設計類專業（或職業）人群占比45.14%；普通消費者29.17%。

2.信度分析：信度分析主要用于檢驗調研數據的可靠性程度，根據Cronbach L 的觀點，若Cronbach’s Alpha 系數高于0.7，則表明其信度較高。通過SPSS 26.0軟件分析結果可知，克隆巴赫系數為0.981>0.7，表明問卷數據的可信度較高。

3.產品適用度評價：8個新圖形在16個產品品類中的總體適合度均值排序見圖9，其中圖形5總體均分值最高，其次為圖形4、圖形1，總體適合度均值最低為圖形8。但整體均值排序并不能作為圖形是否適合進行后續設計的唯一標準，如圖形7，在彩妝盒品類的適合度均值為4.16，但是在桌子和凳子品類適合度均為2.7以下，造成圖形7適合度總體均值下降。因此，需綜合考慮具體產品品類的調研數據。

就具體產品品類而言，8個新圖形中，適合應用的產品類別均集中在：粉餅盒類、杯墊、化妝鏡等；適用度較低的品類為：桌子、餐巾盒、凳子、記事本類，見圖10。就評價均值超過4.0的具體產品而言，粉餅盒類最適合的圖形為：圖形5、圖形7、圖形6（均值分別為4.44、4.16、4.14）；其次為化妝鏡，適合的圖形為圖形5（均值4.2）；以及杯墊，適合的圖形為圖形1（均值4.16）。其余新圖形與產品的匹配適用度評價均值均低于4.0。

因此，結合調研數據，確定選用新圖形1、5、6、7，并選取彩妝類（粉餅盒、腮紅、眼影）、杯墊、化妝鏡3個產品品類進行外觀創新設計。

（四）寶相花新紋樣產品外觀設計實踐

根據調研結果，將經形狀文法規則推演后生成的寶相花新紋樣運用于相關產品的造型設計上，并利用Rhino三維建模軟件進行3D立體處理，在KeyShot軟件中完成上色、渲染，效果圖見圖11。

對于寶相花紋的創新應用，除產品造型中使用寶相花樣式的外輪廓進行設計外，還可將生成的新紋樣以平面涂覆、印刷等工藝應用于產品外觀裝飾中，以增加設計層次的豐富度。以圖形6在粉餅盒的外觀設計為例，外輪廓為簡化后的寶相花外方內圓主體結構，表層則可覆以圖案局部裝飾于包裝盒四角。

五、基于形狀文法的寶相花新紋樣設計規律

利用形狀文法，可將多數寶相花紋樣拆解為最小“扇形”紋樣單元和最基本“瓣形”元素，而紋樣本身具備的隱性“圓心”點，使得該類紋樣無論選擇哪種初始單元圖形，均可通過形狀文法這一理論與方法獲得延展。設計者既可通過最基本瓣形元素或最小單元紋樣輪廓內的線條元素進行繁簡、疏密、距離、角度變化，也可通過形狀文法規則的組合與疊加獲得無限新紋樣的生成。此外，通過推演分析可知，使用形狀文法對寶相花這類具有規則骨架結構的紋樣進行創新設計，按照其推演規則，執行過程中具有極大的可塑性和多變性，設計者既可以自由調整初始圖形輪廓內的線條粗細、疏密、間距，甚至可按照增加或刪減規則進行線條元素數量的調整；也可選擇不同的推演規則或組合使用，或者延展使用一些衍生性規則。

該方法最大優勢還在于，即使使用多重推演規則，也能夠在最大程度上保留傳統寶相花紋樣的風格與氣韻，使新生成紋樣與原紋樣風格保持一致性和傳承性。創新后的寶相花紋樣所蘊含的美好寓意和指向意義并未消解，依然能夠與消費者建立文化認同與精神共鳴。尤其與彩妝類包裝盒等具有規則圓形或方形結構特征的產品結構極為契合，是此類相關產品設計可參考的有效方法。只是在產品某些范圍的設計中，需再充分考慮制作過程中的工藝復雜性及成本的有效控制等因素，因此可充分利用“增刪”這一推演規則。因此，該方法是極為適合的團窠型紋樣進行創新的有效設計途徑。

結論與展望

作為團窠類紋樣中典型代表的寶相花，是紋樣發展歷史上中西文化交流融合的體現，具有極高的文化價值和審美價值，對其傳承與創新的研究與實踐是現代設計者的責任。探索簡單、便捷且不失其美學風格與精神內涵的設計方法也是創新研究的重要任務。

形狀文法應用于傳統紋樣中，不僅拓寬了設計者的創新思路，為傳統紋樣的創新設計生成以及紋樣庫的建設提供了可借鑒的研究思路。而且也在一定程度上規范了新紋樣的設計流程，提高了設計效率。但也需指出的是，該方法應用于某些不規則紋樣時，因其最小單元圖形即為單獨紋樣，因此，不管使用紋樣本身還是紋樣局部作為初始形狀進行推演，生成的新圖形難免會出現原紋樣基因的部分消解或減弱，或生成一些“意料之外”的新圖形，從而易使設計和研究陷入“為形而形”的境地。因此，作為設計者和研究者，仍需注意尋找研究樣本與產品品類之間更為契合、有效的設計方法和路徑。

基金項目：2023年研究生教育質量提升專項（項目號：J2023-ZX07 ）

參考文獻

[1]蕭統.昭明文選（第1-5冊）[M].北京：華夏出版社，2000.

[2]王鑫，單筱秋，張毅.淺析佛教傳入對寶相花紋樣的影響[J].武漢紡織大學學報，2019（01）：64-68.

[3]陳振旺，樊錦詩.唐代莫高窟寶相花嬗變探微[J].南京藝術學院學報（美術與設計），2019，182（02）：7-12+221.

[4]陳振旺，樊錦詩.唐代莫高窟藻井寶相花的形成及類型[J].創意與設計，2019，60（01）：42-49.

[5]王闊，梁燕，胡可諾.國潮服裝中唐代寶相花紋樣創新設計[J].服裝學報，2023，8（01）：64-73.

[6]趙豐.中國絲綢通史[M].蘇州：蘇州大學出版社，2005：234.

[7]陳振旺，樊錦詩.盛世華章——初唐后期和盛唐前期莫高窟藻井圖案[J].藝術設計研究，2019，（001）：16-23.

[8]李炫炅，楊曉燕，季岡，李雪芹.唐寶相花紋特征分析與抽象化衍生設計研究[J].包裝工程，2018，39（06）：105-108.

[9]王闊，梁燕.基于扎根理論的“國潮”服裝圖案設計方式研究[J].服裝設計師，2021（08）：87-96.

[10]Stiny G，Gips J. Shape grammars and the generative specification of painting and sculpture[C]// IFIP congress（2）. 1971，2（3）：125-135.

[11]Stiny G. Introduction to shape and shape grammars[J]. Environment and planning B：planning and design，1980，7（3）：343-351.

[12]Braida F. Designing with Building Bricks and Shape Grammar[J]. Journal of Civil Engineering and Architecture，2019，13：337-342.

[13]韓蘊暉，沙強.基于形狀文法的電動汽車設計研究[J].設計，2021，34（11）：14-17.

[14]楊舒鈺，馬彧.基于形狀文法的紡織機械產品造型設計[J].設計，2020，33（11）：142-144.

[15]龔詩雨，胡雨霞.荊楚文化符號在文創產品設計中的應用研究[J].設計，2019，32（04）：131-133.

[16]張婉玉，陳宇，周春燕.唐代織錦團窠紋分析及其創新設計[J].絲綢，2021（9）：126-132.

[17]Eilouti B. Shape grammars as a reverse engineering method for the morphogenesis of architectural fa？ade design[J]. Frontiers of Architectural Research，2019，8（2）：191-200.

[18]王婉，羅戎蕾，劉成霞.基于數學方法的伊斯蘭圖案設計研究[J].絲綢，2016，53（04）：41-47.