从参数化角度对中国传统家具的再思考——以参数化茶桌为例

许哲诚

从参数化角度对中国传统家具的再思考
——以参数化茶桌为例

许哲诚

随着社会的发展以及人们生活方式的巨变，一些中国传统家具正面临着难以进一步发展甚至是淡出当代社会生活的现实困境。而相对于传统的制造工艺来说，当代参数化浪潮显示出了极强的生命力，它正在以巨大的力量冲击着设计界，这不得不让我们试着从一个新的角度对中国传统家具进行再思考，本文以参数化技术条件下的茶桌设计为研究对象，探索如何通过参数化技术去进一步发展中国传统家具文化。

传统家具 参数化 茶桌

茶桌在中国文化中扮演了十分重要的角色，它们中的大多数不仅形式多变而且材质的使用也富于变化，除了茶桌自身的造型之外，水流也是在设计茶桌过程中必不可少的元素之一，水与茶桌的互动体现了很高的功能性与观赏性。

一、主题概念

水作为地球生命最赖以生存的物质之一，它以各种形态出现在我们面前，如冰，霜，雾等等。地球上的水需要通过循环来维持地球的生态健康，在水循环系统中，云是极为重要的载体之一，它在古代就化身为各种图腾为人类所崇拜，足见它对人类的影响之大。空气中的水蒸气聚集形成云，然后云再将多余的水分排向地面，由此完成水的循环和更新，这是一个关于水的收集——排放——收集的自循环过程，这样的过程与茶桌的工作过程具有异曲同工之妙——茶桌将多余的水收集起来形成水流，然后再通过自身的排水系统将多余的水排出。所以，将云作为此方案的概念主题不仅描述了茶桌的静止形态，而且描述了茶桌的动态行为。在方案的设计过程中，运用参数化设计方法将大自然的行为与形态融入到茶桌之中，以参数化为纽带使茶桌与自然产生联系，将关于传统茶桌的再思考用数字化的模型展现出来。

图1

二、生成方法

整个设计过程运用 Grosshopper直接更改或选择所需参数，尽可能多的自由发挥，建立一系列的地形形体，茶桌设计将从这里获得设计意象。整个设计过程都是开放的，目标是为了生成正式的多变化的地形形体，然后修改和测试模型是否符合所要求的功能，同时也会模拟水流及排水系统，最后根据主题对生成的结果进行调整，使其更加契合主题所传达出的意向，同时也为后期制作实体模型准备数据资料。

一个优秀的茶桌应该满足以下几个条件：

1.造型优美。

2.具有合理的排水管道系统。

3.能够巧妙地收集流水。

4.加工方便。

所以，此茶桌的生成过程主要分为以下 5个步骤（图 1）：

1.曲面生成

2.曲面测试

3.排水系统

4.流水收集

5.形态完善

三、生成过程

1.曲面生成

首先根据所需的茶桌大小在XY工作平面中建立一个矩形平面物件，再在物件上方设置若干个点来表示茶杯的位置，然后将这些点分别转化成带有正负电荷的磁力点，由此产生的磁场在一起互相产生作用力，根据力的大小将初始平面的控制点向上抬升至不同的高度，抬升后的控制点重新生成具有起伏特征的地形形体(图 2)。在这个过程中，可以通过修改参数和变更磁力点位置生成一系列地形形体，并从中挑选出最合适的模型进行曲面水流测试。

图2

图3

2.曲面测试

通过使用参数化工具和软件来模拟水流的特性，从而检测设计的多样性，来制作茶桌最核心的功能部分——排水管道系统。通过测试之前生成的曲面，可以发现水流会从高处汇聚到低洼处，然后从沿着曲面边缘分散地流淌下来，由于缺少合理的排水管道系统，水流还不能被巧妙地排出和收集起来（图 3）。

3.排水系统

将垂直的孔洞作为茶桌的排水管道系统是既简便又实用的方法，孔洞与的地形形态的结合方式就显得尤为关键了。通过以下3个步骤生成孔洞并将之与地形形态有机结合起来，生成排水管道系统和茶桌的形态：

①在曲面的垂直投影范围内一角建立一个 16mm*16mm 规格的矩形，然后以矩形中心点为轴心，将矩形在 XY 平面上旋转60度，再以矩形的边长为间距，将旋转后的矩形复制并排列于曲面的垂直投影范围内，排列后矩形就会两两相交，同时也会形成矩形的孔洞。在这个过程中，可以通过改变矩形的边长和旋转的角度调整孔洞的形状（图 4）。

②以通过曲面流水测试，可以得出茶桌上水的流量分布，水流量多的部分模拟线的密度高，水流量少的部分模拟线的密度就低，以模拟流水线的密度作为参量，对矩阵中的矩形进行缩放，孔洞的大小就会随着水的流量产生渐变，即水流量多的地方孔洞大，水流量少的地方孔洞就小，甚至消失。在这个过程中，可以通过调节最大孔洞和最小孔洞的大小差值来控制孔洞的大小形态与分布（图 5）。

③为了使茶桌形态更加活泼，更加富有趣味性和韵律感，通过对水流的方向进行分析与模拟，以水流方向与 X轴向量之间的夹角数据作为角度参量，对缩放后的矩形单元体以各自的中心点为旋转轴心,根据对应的角度数据，在XY平面上进行旋转，旋转后的矩阵形态就打破了之前孔洞形态单一的状况，矩形单元体之间的关系也变得更加复杂，群组形态也更加复杂多变，孔洞的平面形态就形成了。在这个过程中，可以将最初的角度值设为初始值，再进行一系列数学运算来改变数值大小与数值变化规律来调节旋转后的孔洞形态（图 6）。

④将生成的孔洞平面与最初生成的地形形态相关联，再以平面中矩形单元体的中心点与曲面的距离作为参量，将平面中的矩形单元体根据对应的距离数据沿Z轴方向挤出，平面矩形上就生成了直立的长方体，矩形之间的孔洞就生成了长方体之间的垂直缝隙，垂直排水管道系统和茶桌的雏形就同时生成了。在这个过程中，可以通过调节抬升数据的最大值与最小值，来控制抬升形态的高度差（图 7）。

4.流水收集

将茶桌上流下的水巧妙地收集起来是一个茶桌必不可少的功能。将茶桌整体向上抬升，底层就可放置可移动的、收集水流的容器，沿垂直排水管道流下的水流就可以汇聚到这个容器中了。如何使抬升的形态与茶桌整体相协调呢？这里仍然将孔洞平面中的矩形单元体的中心点与曲面的距离作为参量，将之前生成的每个长方体根据对应距离数据沿Z轴方向抬升，将数据最大值与最小值之间的差值适当地调小，这使茶桌底层形态趋于平缓，也使茶桌更加稳固，通过这样的抬升方式生成的底层空间形态就与之前生成的茶桌形态相协调了。在这个过程中，可以通过调节最大值和最小值的差值，来控制抬升的高度值和高度差（图 8）。

图4

图5

5.形态完善

为了使茶桌的外形更加契合云的主题，工作过程更加贴合云层进行水气收集和降水的过程，还需要对之前生成的结果进行形式上的关联性调整。调整的过程分为以下两个步骤：

①将生成的结果以X轴进行镜像，这会在原物体和镜像物体之间就会形成一个腔状空间，上层的水就会通过排水孔洞，穿过中间的腔状空间，如雨滴般落到底层，然后通过底层的孔洞排到最下面的容器之中。在这个过程中，可以分别调整原物体和镜像物体与曲面的关联差值来调整腔状空间的形态。

②云是大自然众多绝妙的分形作品之一，它没有规则的边缘，没有平滑的轮廓。从这点出发，将上层的形态进行调整就显得很有必要了：将之前的镜像物体，再以 x 轴进行镜像，再通过调整关联差值来调整起伏形态，使其在桌面与云朵的形态中找到一个平衡。然后垂直移动至第一次镜像物体上部并调整至适当位置，茶桌上半部分的“云层”便形成了（图 9）。

图6

图7

图8

四、材料与制作

一个优秀的茶桌必然是形态与材料的完美结合。此茶桌以云为主题，力求模拟天地之间降水过程来收集多余的水流：上部是白色的云，中间是云层的降水，下部是透明的水源。为了生动表达出这样的主题，综合考虑加工方式和制作材料，茶桌上半部采用白色亚克力来表现空中飘浮的云彩，下半部分采用透明亚克力来表现地面的水源，透明的材料也强化了上半部分“云层”的飘浮感。加工方式上，采用激光切片切割的方式，不仅加工快捷而且可以保证制作精度(图 10)。

图9

图10

五、总结

中国许多传统文化在现代化的过程中受到不同程度的冲击，有些人认为中国的很多传统文化已经不能适应现代文化，衰落和被遗弃是必然的，但如果我们从现代化的技术角度对传统的文化进行再思考，将传统文化的核心观念与现代的技术手段和表现形式相结合，或许会发现一条中国传统文化的复兴之路，更好地将中国的传统文化发扬和传承下去。中国传统家具材料选取、造型创想、设计手法、制作技术等一旦与诸如“参数化”等现代技术成果相融合，必将焕发出崭新的生命活力。我们必须深刻认识并努力加以实践。

[1]詹和平.以参数化的名义：实验性设计课程教学探索[J].南京艺术学院学报,2012(2).

[2]伯纳德·卢本，等,林尹星，薛皓东，译.设计与分析[M].天津：天津大学出版社,2003.

作者单位：南京艺术学院