曲面元素在产品设计当中的应用

蔡蒙生

（西南大学，重庆 400715）

1 曲面造型的特殊性

曲面是制图学术用语。曲面指的是在特定的条件下，由点构成的线在空间连续运动产生的轨迹。直观上的曲面是空间中具有两个自由度的点的轨迹，它代表了某一状态下的几何形式[1]。在当今全球化日益发展的背景下，新兴的数字技术、三维技术与网络技术的应用，我们无论在设计方法还是设计成果上都体现出与以往更大的差别。象征着权利和工业化大生产的框架、直线型设计已经满足不了人们的需求[2]。有别于以往的直线型设计，曲面造型设计己成为当今设计界关注的热点。设计产品的创作不再像以前那样中规中矩,而是变得富有想象力、流动性与爆发力。在巨大的视觉冲击力的面前,我们发现这样的形态其实并不陌生,它们更像是晶体、螺旋线等自然曲线组成的形态，使得造型的形式更加多样、圆滑、通透与灵活。产品造型设计离不开对现代几何元素的运用,也离不开曲面元素的衬托与支持。曲面是产品构成上的重要元素,因它本身的特殊性使整体的形态更加的饱满、充实与灵动。它不仅是产品中的点睛之笔,也是景观空间中的联系纽带,使城市休闲广场更现代化与人性化。

曲面造型设计的最大特征就是不确定性。它是设计师的一种反传统的观念表达，更是人类想象力的巨大释放。曲面中的“不确定性”特征在设计初始阶段的体现就是作品再也不是一个按照传统一成不变的确定的规则了，而应是通过对各种影响设计因素的研究，提炼出概念，再发展到形象。由于环境往往是复杂的，所以产品的形态也应随机而变化，以合时宜。

图1 伦敦水上中心方案

曲面造型设计理念在产品设计中的应用，给产品造型的创新带来了诸多优势，不仅有利于突破传统的设计理念，同时还能在很大程度上实现产品设计的高质量创新。

2 曲面造型设计的审美性分析

设计是一种本质是“按照美的规律造物”的艺术活动，这就决定了审美的范畴不能脱离对设计的研究。即使“美”不是最终追求的目的和设计好与坏的度量基础，但就设计成果而言，外观的美与否却很大程度上成为考虑产品优劣程度的标准之一。

说到“曲面”，很容易联想到“平面”。然而平面带给人的情感与曲面是完全对立的，平面让人联想到耿直、坚毅、固执、顽强、稳重等，而曲面给人轻灵、灵活、柔和、自由的感觉。其实产品造型与三维立体空间都是由若干个平面与曲面构成的。北京的天安门广场、人民大会堂，南京中山陵广场等等，运用了大量的平面、直角，产生一种庄重肃穆的视觉感受，带给人们压抑与紧张的情绪，大量的直线直角，使人不由自主紧张。相比大量平面直角的构成，曲面的波动、变化无疑舒缓了展示空间的冰冷、生硬与压抑，缓解了视觉上的单一沉闷。因为曲面设计自身的特点，产品往往呈现出一种不规则性与秩序性的统一，这样的特点使得这种不规则的形式更接近自然的形体本质，具有更丰富的层次感，从而具有了更浓厚的艺术感染力。

图2 曲面运动水杯造型设计

图3 航拍器底部

曲面本身就是组成三维空间的一部分，作为一种几何表现形式，其本身有很浓烈的空间感，因此本身就在分割空间的同时，也拥有着增加空间感的功能。纵向曲面给人的感官视觉尤其强烈，通过扭转的立体的形式表现出来，更增加了视觉的刺激与空间的归属感。曲线可以通过不同的排列组合来形成不同的曲面，流线型的曲线造型，通过几何变换建构出复杂的曲面，不同形态的复杂曲面可以重新构建出曲面几何体，使得设计应用增加空间感。具有几何曲线的设计，可以通过曲线造型的装饰来分割空间和组织空间；通过曲面之间的组合，用质感、肌理、色彩等元素展现出不同的艺术效果。曲面造型给人以直观的视觉感受，通过一系列的表现元素的变化对观者产生心理暗示，人们可以通过曲面的运作形式，判断眼前的设计作品是否具备某种使用属性。

在产品设计中,结构曲线的构建十分重要,不同状态不同曲率的曲线，给使用者的印象是截然不同的。作为设计师，在产品的设计过程中，曲线受到哪些制约因素,使用者所期待的曲线包含哪些特性,这些都是在设计时所需要考虑的[3]。曲面设计的表现，比较看重的两个因素就是流动性以及动态趋向。灵活运用了大量的双曲线、自由曲线、抛物线以及螺旋曲线等，可以为人们带来柔和的视觉效果。例如伦敦申办的奥运会投标方案，水上中心见图1，该建筑的亮点在于它是一个变换曲率的双波浪形式，能够充分向人们展示建筑的完整性以及灵动性。

产品曲面设计的形态融合与折叠性，一般采用数字三维技术进行设计，使产品的各个类平面立面形成一个连续的界面，呈现出连续、弯曲、流动的视觉特点。设计师将几个不同的面衔接在一起，以设计的流动性增加空间的非水平面化。在满足最基本产品的使用功能要求的前提下，产品的各个面之间形成对立又统一的关系，达到了产品曲面形态设计上的均衡效果。

3 曲面运动水杯造型设计

如图2，将运动水杯的主体分割来看，可以近似看作是几条斜向的封闭空间曲线组成的，而每一条封闭的空间曲线则可以近似看作斜方向的椭圆，是以这几条线为轨道，加以合适的轮廓曲线建立出的连续曲面。优雅而充满活力，创造出了一种独特的结构形态。不同密度的线形可以产生不同的光照艺术效果。表达了追求舒适而和谐的设计理念。水杯整体被设计成流线型，流畅的线条、主体面的多变线形中细微的过渡表达，使整个形态简约、整体，产生一种流动而简洁的美感。

平面可以给人理性秩序性的感觉，图形简洁明快，容易被识别，是秩序美的完美表现;而曲面则有一种自然的、浑然天成的、平面系统所不能比拟的情趣和意味。因此，将不同的形态的面运用于产品设计中，应当依据目的的不同，展现不同的特征，合理运用创造理想的形态。

在产品设计中，不仅可以利用曲面来使得产品具有整体感，而且曲面的形式更能高效地吸引人们眼球。因此，曲面是搞好产品设计不可缺少的要素。在设计中运用曲面可以采取流动曲面、折叠融合、倾斜叠加、旋转扭曲等方法。值得注意的是，曲面的切割重组可获得新的曲面，因此在设计中，要依据不同的造型目的，发挥曲面的灵活性,进行合理的组合，创造出理想的形态。

如图3，近距离来看水杯侧面的曲面，可以近似看作是若干个带状曲面的结合，赋予其流动的趋势，相对于曲面来说，平面更加适合加入其杯盖部位。产品的所有面与面之间的过度都经过倒圆角处理。产品使用圆弧作为倒圆角的断面线。这样的产品给人平静和安定的感觉。产品的倒圆角，起到的作用不仅仅是这个部位的平滑，而是能使产品在光照下产生更为美观的光影折射。圆角曲面的断面线决定了圆角的美观程度。为了使圆角的两端有平滑的光影过渡，缓和曲线代替两端的部分曲线，这样可使倒圆角的曲率平缓地变化。

4 结语

随着当代设计学科不断的深入发展部，单向性的发展早已不再适用。多元化的创造思维，才能更好地满足产品设计领域当中各种错综复杂的因素。曲面形态的构筑，复杂性相对平面形态自然是增加了难度，所涉猎的元素更是十分广泛，包括设计对象的材料、结构与适用性等，但是曲面造型的产品设计，可以解决人们对于审美以及空间的需求。3d打印技术的出现更是为此类的设计提供了无限可能。