基于几何特征分类的外观要素分析

张博渊

摘 要：随着经济水平和消费者审美能力的提升，人们越来越注重生活品质的质感和美感。小家电产品是人们日常生活利用率最高的电器。其中一枝独秀的智能小家电，充满了科技感和视觉冲击力，是技术和美学的有机融合。其外观轮廓和线条展现了丰富的变化，给人以美的享受和智慧的启迪。智能小家电外观设计的作用凸显出来。线条作为外观识别中的辨识要素，是由不同的几何图形糅合在一起的，产生了多样的搭配，体现了不同的审美倾向。针对小米智能小家电外观进行几何分类研究，以几何和形态集合的观点，研究智能小家电外观设计的几何美学。

关键词：审美能力；智能家电；线条；几何图形；分类研究；外观设计

一、外观设计的目的和意义

满足人的需求是一切产品设计的基本目标，在此基础上，将人的需求进行深入挖掘和剖析，设计理念已经不再停留在功能的满足上，而是提高到创造一种健康美好的生活方式，倡导人们关心我们所生活的环境的层面。

设计目标对象的定位，是对科技有越来越多了解的普通大众，他们关心产品的科技含量，对生活品质有一定的要求，追求简单而有内涵的生活情趣，小家电的外观设计要从满足消费者的心理需求出发。

小家电的外形包含了触感、色彩、形状、亮度等元素，消费者选择购买产品，会综合考虑品牌美誉度、产品质量、外形美感和智能化程度。由于小家电的体系完整，分类众多；在智能家居、智能终端、影音娱乐、明星配件等细分领域，小米的产品已经全面覆盖，产品线色系以柔和的白色为主，线条简洁大方，细节精致富有科技感，触感细腻，形成了鲜明的品牌效应，给消费者留下了深刻的印象。从设计理念的角度出发，简单蕴含着深刻，明快蕴含着包容，柔美代表着谦逊，曲线展现了开拓创新，小米的产品从外观的每一个细节，以独特的思想打动了消费者，本文首先从最具代表性的几类产品出发，先对外形进行线条特征提取，接着进行了几何图形元素的辨识，根据不同的几何形状分类，分析每种产品中包含的几何之美。

图1列举了几种非常常用的电子设备和家用电器，从图中综合来看，色系都是浅白或者灰白色，区分不同产品的特征是顶视图、侧视图，即表面形状和侧面形状，主要是圆形、椭圆形、正方矩形、长方矩形、圆弧、双曲线的一支、等腰梯形等，都是平面几何中最为常见的形状。采用无线的方式，将电源线隐藏起来，图形更加简洁。

二、几何特征提取

对产品特征提取的意义在于，凸显产品外觀设计中的差异性。对于共性的部分，不能作为其特征进行区分，比如因为产品的色彩比较接近，无法通过描述色彩来区分某一个产品，因此在提取产品特征时，色彩信息不保留。而产品外形轮廓的辨识度非常高，将外形抽象出来后，可以作为描述的要素按照产品排列的顺序，列表如下：

从表1可以看出，所有产品仅用到了7种基本的几何形状，每一种产品都是两种以上几何形状的某种搭配，有意思的是，不会有任何一种产品会将所有的几何形状糅合在一起，这种主动地去掉某个元素，给视觉上留下了想象空间。

三、几何对称性

图1中的9个产品，除了用线条来勾勒外形之外，大都采用了对称性增加外观的活泼性和和谐感，在不同的产品中，提取的对称性如表2：

从表2可以看出，轴对称是使用最广泛的对称方式，旋转对称最少采用，这是因为单纯的旋转对称显得比较激进，只有第7个产品采用了这种形式，而且将轴对称和中心对称同时融入其中，减少了过于强烈的冲击感，看上去更加沉稳。中心对称也是通常采用的一种方式，产品设计中，综合的应用对称美，可以丰富产品的外观系列。同时能够传达清新雅致、温暖亲切、沉稳庄重的理念，这也符合小米的灵魂人物雷军的个性色彩。

四、接触面几何特征

把手设计不仅要考虑用户体验，美观性，还要考虑人体工程学原理。通过对产品外观线条的解析，从人们拿起物品的习惯出发，9种产品中，仅有1种有明显的把手，另外8种的抓握点都不存在明确的把手，由本文之前的讨论，产品有很强的对称性，侧面是直线为主，把手干净利落，在抓握时接触点全部都是弧形，没有尖锐的棱角，位置也都在产品的质心附近，给人一种方便灵巧的感觉。

抓握处的圆周长度以普通人的手掌充分抓握，同时重量分配均匀为设计目标，对细长的杆型，手掌可以满握，对较大的产品，需要考虑用双手抓握时的左右均衡，与手掌接触面的曲率和人体契合，让人在拿取的过程中得到舒适的感受。

五、几何光学特性设计

光亮度、视角和在X-Y-Z三个平面的投影，和视觉感受密切相关，拿在手中的产品，应该从正面看到一半左右的外观，高度和人相差不多的产品，视觉效果要从眼睛光线投射的角度，重点进行美学设计，放置在地面的要更加重视顶面的外观效果，而大概率放置在较高位置的产品，功夫主要要花在向上以一定角度仰视时的视觉感受。

分析以上9款产品，以相对较为复杂的水壶为例，由于水壶放置的位置灵活，可能的观察视角可以是顶面、侧面、把手面、壶嘴面等观察角度，光线按照直线传播，当从顶面观察时，看到的线条是：

顶面只用了两个几何要素，即圆形和弧线，采用了轴对称图形，圆形代表了中规中矩，弧线代表了创意和活力，这种简洁的搭配体现了设计者从基本图形出发，表达张力的美学理念。

胡夫金字塔的侧面就是典型的等腰梯形，展现了人类对自然的敬畏和崇拜，这种从建筑历史上获得的美学经验也深刻地影响着家电，作为审美的角度，金字塔的外观展现的主要是几何的构型之美，简单又粗犷，与大自然融合成一体，给人以极大的震撼。从这样的审美角度出发，现代的设计者将小家电同时作为工艺品来设计，由于水壶从功能性来讲，装满热水后倒下比较危险，采用梯形上窄下宽的形状，使水壶的放置稳定，看上去给人踏实的感觉，左右两腰的对应，给视线以最宽的观察角度。从把手的角度去看，是严格的等腰梯形，而从垂直于把手的侧面观察，壶嘴的投影像鹰嘴一样，突出了静物的活力。endprint

光线的特性是直线传播，光从的不同方向对水壶照射，以及光源所处的方位不同，观察者可能从任何侧面观察水壶。当光源很强时，如处在明亮的阳光照射下，光线投射在水壶的不同部位会产生不同的效果，基本可以分为以下几种类型：顶光、正面光、侧光、逆光。顶光容易产生一定对比度的光影，形成了反差较大的明暗亮度区分，立体感较强，正面光即光源与水壶在同一方向上，正对着被照射，对应观察者水平注视的角度，水壶外观的梯形侧面容易得到足够的光线，由于正面的遮挡，只能看到整个圆周的一部分，观察者留下了丰富的想象空间。在这样的光线下水壶有鲜明的明暗层次。观察者的视线方向如图4所示：

设定水壶的切面半径为r，人眼观察点与水壶的距离为d，观察角度为θ，则上述参数满足如下关系：

sinθ=

即，观察到水壶的侧面角度为：

2arcsin

观察的距离越远，能看到的角度越小，但观察面越大，随观察者的观察角度，水壶侧面有多样的弧面呈现。

六、小家电的产品美学特征

小家电是人们日常生活中使用频度最高的消費类产品，其审美若偏向于复杂，则易产生审美疲劳感；而能主动地追求简洁，从线条的勾勒中体现自然之美，反而是更加困难，能做到“简”的确很不容易，很多时候，让消费者心动的设计就是“大道至简”的境界。只选择基本的几何形态的组合，考虑光线的影响，以及人体工程学原理，顾及人的心理感受，将有形的功能性产品升华至文化层面，配合圆弧线段以及三角形、梯形等曲线，使作品外观显出张力。提倡简约、朴素、舒适的生活，直达人的内心。

本文从小米的小家电产品系的9种典型产品的外观出发，选取典型的水壶为例，分析了其主要的几何构型，分解出设计中采用的几种主要线条：直线、弧线、圆形、梯形、正方形、长方形、椭圆形等，总结出设计的要点是这些线条的不同集合；接着分析了把手等与人的接触面的几何设计，产品选择了弧线为主，符合人体工程学原理；从视觉享受的角度，设计者给予了水壶观察面不同的灰度层次，形成了明暗对比，水壶的侧面在光线和几何线条的配合下，立即生动丰满起来，由此可以看出，家电的设计已经从功能的满足，逐渐向工艺品和文化以及美学的角度发展。

参考文献：

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？誗编辑 李琴芳endprint