一种基于环境设计的透视学新画法

(1.亳州学院美术系，安徽 亳州236800) (2.安顺学院艺术学院，贵州 安顺561000)

透视学是一门研究二维空间向三维空间转换，在平面(如画纸、画布、墙壁等)上表达立体关系的并具有空间结构的人物和景象的基础科学。从数学的观点来看，透视学是几何学科的一个独特分支，但是其产生与发展却又与建筑、雕塑、绘画等艺术活动紧密相连，正如著名画家达·芬奇所说：“透视学是绘画与设计的缰绳和舵轮。”[1]

透视学是解决如何创造真实空间幻象问题的自然科学，在环境设计中，透视学对于方案设计的创意表现具有重要意义。环境设计方案的概念构思需要运用透视学的原理，在二维图纸上进行三维立体的空间图示表现，以达到设计方案的沟通和交流，而设计师对于透视的应用，往往是按照后期制作效果图的需要，根据“构图、尺度、比例、结构、透视关系”的基本规律，在二维图纸上表达方案的三维构思[2]。因此，图纸表达的真实性、准确性、完整性和创新性直接决定了设计方案表达的清晰度和直观性，也逐渐成为判断设计方案是否可以实施的理论依据。可见，透视学作为自然科学中的基础学科与环境设计有着千丝万缕的联系，为了更好地完善环境设计方案的图示语言交流，准确直观地表达设计方案的构思创意和设计理念，这种基于环境设计的透视学新画法的应用研究具有较高的现实意义和实践价值，鉴于传统透视学画法中存在众多不利于快速绘图的因素，对于如何改变常规透视画法中存在的问题，如何快速提高透视图的绘图效率，本文深入分析常规透视画法的理论特点，以及新型透视学画法在环境设计中的应用，为提高设计师徒手透视的快速绘图能力提供借鉴。

一、 透视学的基本原理及成图特点

(一)透视学的基本原理

透视的产生源于中心投影法的客观规律，最早的透视图是由古希腊(公元5世纪)阿嘎塔尔库斯(Agatharcus)根据近大远小的透视规律为爱梭路斯的古希腊悲剧绘制的舞台布景而来[3]。文艺复兴时期，意大利著名建筑师伯鲁乃列斯基发现了透视原理，西方著名画家丢勒在《圆规直尺测量法》一书中深刻地展开了透视学基本原理的讨论，随后，“位移关系、近大远小、近宽远窄、近高远低”等基本规律被逐步揭示出来并加以研究利用，逐渐地应用到了绘画与设计之中。

透视的三要素是观察者(眼睛)、画面、被观察(物体)；透视图形成的物理条件是人眼视线通过瞳孔投向物象各点，物象各点在视网膜上形成倒影，透过人眼便转换成了人们所看到的透视图像[4]。

(二)透视学的成图特点

在透视成图中，人眼的位置(即人站立的位置)与被观察物体(如家具、建筑、空间等)距离所产生的间距大小，必然会影响到成图的大小，如果位置过偏，则会形成透视的变形。这样，利用透视学的基本原理所产生的透视图大小是不确定的，它有着一定的灵活性和不确定性，对于常规透视画法，假如已知空间的数据，依据透视学原理在二维图纸上推理完善成图，是很难想象真实生活中的三维空间，并且要实现准确把握的程度相差甚大，这也是透视制图失真的主要原因。因此，透视学的基本原理及成图特点都是科学的、客观的，在实践应用中产生了一种惯性固定的绘图模式与制图思维模式，倘若设计师过度地追逐成图的精准性，犹如视错觉模数的固定化，虽然本身是客观的、科学的，却很难满足观察者的视觉心理需求，仍会出现失真的情况，从而产生准确成图下“对亦错、错亦对”的突兀局面，同样制约着环境设计方案图纸的真实表达。

二、传统透视学画法的局限性与不足之处

对于设计项目初期的方案表现，其透视绘图服务于设计构思，需要瞬间快速捕捉设计的灵感。一个好的设计创意的闪现，需要设计师在短时间内完成图示的表达，传统透视学画法的尺规连线求点绘图速度极慢，虽能保证其绘图的精确性，但会影响到设计师的创意思维的捕捉。俗话说“创意是设计的灵魂”[5]，方案设计的创新性和完整性，远比传统透视图的精准性更具实践意义，传统透视的求点连线画法，虽然有着严谨作图套路，不免存在画面表达的“僵硬、匠气、刻板”等不足之处。具体归纳为以下两点：

(一)求点连线成图的不确定性

常规透视画法，依据透视学原理，需要理清观察者、画面、透视物体三者之间的成图关系，由透视学基本原理产生的“测量点、矩点、心点、灭点、视点”五点关系较为错综复杂，也是传统求点作图法的推理步骤；在平行透视中，因消失点的聚焦，使得灭点与心点重合，测点与矩点重合，设计师只有把握好站点进行合理位置的选择，才能依据测量点的推理关系求出透视图；而在余角透视中，因存有两个消失点，可以推理出两个测量点，余角透视的求点连线作图方法与平行透视类似。另外，因人站立的位置存在不确定性，造成了测点与心点的远近关系变化较大，这种情况下成图自然存在很大变形的风险性，此为传统透视求点作图的不足之处。

(二)传统透视绘图的局限性

依据透视学的作图原理，尺规求点作图的确有很强的精准性，这是自然科学客观规律本身决定的。然而，小场景的尺规求点作图尚不繁琐，对于大场景的商业空间的图示表达，因场景宏大，陈设物品繁多，常规的测点画图、连线画图等传统作图求法，明显存在较大的局限性和非便捷性[6]，如果坚持选择尺规求点、连线画法，必然造成画面表现混乱、图面较脏、绘图耗时及远景表达不清，并对后期透视效果图的着色增添许多难题。因此，对于设计工作的高效率来讲，传统透视学的尺规求点作图已经不适合当今设计的制图要求，探索一种快速、直观、准确、高效的新型透视绘图方法是亟待解决的现实问题。

三、环境空间常规透视画法的理论分析

1965年美国系统科学家L·A·Zaden教授发表了《模糊集合》一书，文中提到“满足视觉需要的真实体现，需要有一定的模糊关系”[7]。人脑思维自身是模糊思维，所谓透视的准确性是相对的，视觉需求的真实规律性客观上需要模糊透视关系的存在，然而常规透视画法是依据画法几何及阴影透视原理，其绘制的透视图具有几何学的绝对延续性[8]，视点是可以移动的，推导出的测点也存在很大的不确定性，成为机械绘图产生透视极度变形的客观原因。例如：图1中透视虽精确，但因人视点的高低产生了沙发的变形；图2中透视虽不精确，但符合人视错觉的审美习惯，显然看起来非常舒服。

图1 精确透视下的变形沙发

因此，传统透视学画法过于机械的应用，不利于设计师徒手草图的表现，反而对于画面的失真与现实存在的视错觉问题束手无策。

如何寻找一种好的表现手法，需要对常规透视画法展开理论分析：

(一)平行、平角、余角透视的三者关系

平行透视又称焦点透视、一点透视，只有一个消失点与灭点是重合关系，在空间透视中有四条变线，平行透视所形成的灭点集聚在空间的后墙面上，这说明了观察者站立的位置(即人面部)与空间的后墙面是平行关系，平行透视所形成的空间透视图是庄重的、呆板的；当观察者站立的位置(即人面部)与空间的后墙面成一定的夹角关系便形成了平角透视，又称一点斜透视、一点变两点透视，这种透视有两个灭点，其中一个灭点消失于空间的后墙面，另一个灭点消失在左右墙的无穷远处，严格意义上讲“平角透视属于两点透视的一种特殊形式”[9]。平角透视相对于一点透视图比较活泼，能够更好地表现空间场景，又避免了平行透视图的僵硬和呆板；假如观察者所站的位置(即人面部)与空间的后墙面成90度的夹角关系，即人的面部与空间墙体阴角线成平行关系，便形成了成角透视，又称两点透视、余角透视[10]，两点透视图所展现的空间场景一般较小，但是能够灵活的表现设计方案，它比平行透视、一点斜透视更为活泼，能够很好地展示局部小空间。因此，对于室内空间三种透视关系的形成，源于观察者站立的位置移动，消失点的位移、方向及所形成的夹角都产生了有规律的不同透视关系，从环境设计透视图绘制来讲，对于绘制空间透视图其合适站点位置的把握相当困难，常规透视画法仅给出绘图的原理，而没有给出如何把握站点位置的方法。

图2 错觉透视更符合审美习惯

(二)透视学测点法、矩点法、投线法分析

透视学中“测量点与矩点”的画法是在透视空间中依据测点、矩点的位置来确定成图画面的大小及进深关系的。当测点、矩点离空间中心点的距离越远，说明人站立的位置离空间较远，所形成的图面较小，场景中的物体较小，空间的进深比较短；反之，当测点、矩点离空间中心点的距离比较近时，说明人站立的位置离空间较近，所形成的空间图面较大，场景中的物体清晰，空间的进深比较长，后墙面会显得较小。不管是一点还是两点透视，如果测点、矩点离空间中心点过于近的话，必然会造成透视图的变形。因为测点、矩点与人的站立位置的视点有很大关系，测点是以灭点为圆心，到人的视点为半径，做一个圆与视平线的交点即为测点，测点的形成是由人站立的位置决定的[11]；矩点是以心点为圆心，到人站立的视点为半径，做一个圆与视平线的交点即为矩点，一点透视因为心点与灭点重合，所以矩点与测点重合。因此，一点透视只有一个灭点，自然只有一个测点或矩点，而两点透视有两个灭点，自然存在两个测点和矩点。由于设计师难以把握站点的位置，此画法虽然准确，但容易产生变形的透视图[12]。投线法也是利用灭点消失的原理，需要在画面上确立视平线和地平线，然后通过视点投线连接的方法在真高线上求得。这种方法虽然作图比较精确，但由于图纸大小的限制和场景连线的复杂性，使投线法不能作为快速透视作图的首选，只能作为原理加以应用。

总而言之，传统的常规透视画法虽然科学精确，但作为环境设计方案快速制图有着很大的局限性。一方面视点的合适位置不好把握，容易造成空间图面忽大忽小、密密麻麻的连线混乱及图示不清等问题；另一方面对于透视变形的产生几率也较难控制，且成图的样式僵硬、匠气呆板。从节约绘图时间、灵活绘制方法、徒手快速表现、减少变形几率的角度出发，需要重新探讨透视的新画法，以适应未来方案设计的需要。

四、新型透视绘图方法的应用研究及画法措施

设计师通过图示语言来进行方案的交流和表达设计意图，设计师的工作是一种富有创造性的劳动，需要根据其功能、环境、客户的要求来创造一个富有生命力的空间环境，如果把精力过度的消耗在透视图求点上，自然会影响到设计师的创意思维。传统透视学画法中思维的定势是严谨的、科学的，它以理性思维来分析空间，排斥感性思维[13]，而作为设计师的思维定式应该强调创意，提倡推陈出新，崇尚个性创造。随着电脑制图的快速发展，透视制图的角色转变为辅助图示作用，例如徒手草图、快速构思图等，需要快速、直观、准确、高效地表达设计思维。因此，透视只是一种图解语言，没有必要花费太多的时间和精力用于透视求点连线上，透视学制图的目的只是帮助设计师表达设计思想，控制画面的方案创意。新型透视学画法是在传统透视学画法的基础上，进行透视快速表达的一种徒手绘图方法，它需要有熟练的透视知识和扎实的绘画功底，徒手绘画表现已成为设计师草图构思与交流的必备技能。

(一)单墙内推法

单墙内推法是以空间中最前方的第一个物体的准确透视为基准，空间其余所有物体都以这个物体的“长、宽、高及透视消失方向”为参考进行比照绘制，画法仍然遵循透视学的基本原理，只是抛弃了传统的“求点、连线”绘制方式，取而代之的是“对比、估算”。此法有益于徒手透视图方案的快速表现，不会去强调尺规作图的精确性，重点是设计师绘图的创意捕捉和构思思路。如图3、图4所示，从图中可知，对于餐厅的一点透视图，第一组餐座的长、宽、高的确定，基本确定了整个空间的所有尺寸，后排家具的尺寸，都依据近大远小、近宽远窄、近高远低的透视学规律来进行对应绘制。

图3 单墙内推画法的起笔步骤

图4 单墙内推画法的深化步骤

单墙内推法，首先要考虑绘图的构图关系，其次考虑整个图面的大小比例，以防止“图面构图过偏、整体图面过大过小”而影响图示美观，它需要设计师对图纸和画幅的尺寸做到胸有成竹，实现参照物体与整体空间的和谐性，而确定参照物体尺寸时，则应做到系统考虑。另外，参照物的“进深透视长”也非常关键[14]，因一点透视中，高度与宽度的方向线为不变线，空间水平方向线及垂直方向线各自之间有平行关系，可以墙角线为真高线作为空间所有物体高度的参照。然而，空间及家具的进深消失线为变线，生活中人与空间远近是可以随意的，容易造成进深消失线的变化不确定性，设计师如果估算不好，便会造成整体空间深度的过长或过短，因此，单墙内推法虽好，需要设计师有扎实的绘画功底和较好的空间想象力。

(二)撞点定位法

相对单墙内推法而言，撞点定位法解决了进深消失线长短不易把控的难题，此法仍然需要注意构图及客观的尺寸，需要绘制第一个物体作为整体空间绘制的参照物。不同的是，撞点定位法更为方便、精确、快捷，它首先需要绘制尺寸、比例相对准确的二维平面图(如图5)，然后通过透视学原理，即人站在空间中，人视线观察远处的物体，视线碰撞被观察物体所产生的交点轨迹，作为空间透视进深长度的依据，如图6、图7所示。虽然此画法为徒手表现，因为遵循透视的原理及规律，撞点定位法仍然是准确、高效的一种理想画法，但它不是精确的，毕竟是徒手表达，而非尺规作图。由此可知，撞点定位法的优势是使设计师在草图方案阶段，摆脱了繁琐刻板的透视求点束缚，将精力投入到设计创意的思维上来，用简单的透视学原理，快速、直观、准确、高效地表达自己的设计意图，这是透视学新画法的意义所在，值得设计师深入学习和思考。

图5 比例尺寸相对精确的餐厅平面图

图6 室内餐厅的撞点定位画法步骤

图7 室内餐厅的撞点定位画法成图

透视学作为一门自然科学，它是设计师实现方案由构思变成图示的门径，如果缺少透视绘图，在设计与绘画领域将失去交流的语言，但透视学只是一种表达手段，设计的灵魂还是创意与理念。作为当代环境艺术设计师，需要摆脱固定理论的束缚，用发展的眼光来重新审视常规透视画法的不足，不断地思考和实践新型透视画法，以满足设计师的绘图需要及可持续发展。