编织纹样镂雕折扇辅助快速设计技术_李明.pdf

包 装 工 程 第 44 卷 第 6 期 158 PACKAGING ENGINEERING 2023 年 3 月 收稿日期：20221014 基金项目：国家社科基金艺术学重大项目（20ZD09）；浙江省自然科学基金（LQ20F020023）作者简介：李明（1994），男，博士生，主要研究方向为计算机辅助设计。通信作者：刘肖健（1972），男，博士，教授，主要研究方向为计算机辅助设计。编织纹样镂雕折扇辅助快速设计技术 李明1，刘肖健2，张乐凯2（1.上海大学，上海 200444；2.浙江工业大学，杭州 310023）摘要：目的目的 解决镂雕折扇存在的设计形式单一、设计思路匮乏与设计效率低下的问题。方法 基于CorelDRAW 的二次开发平台，结合镂雕折扇设计准则与制造工艺要求，利用计算机辅助设计技术开发了面向编织纹样镂雕折扇的快速设计技术，并开发了专业的辅助工具。结果结果 用户利用辅助工具可快速生成基础纹理，然后对意象图进行灰度处理与信息分析后生成图像映射纹理，最后经过纹样编织、扇骨设计和纹样分割等流程后得到每根扇骨的纹样方案。结论结论 通过对产出的方案进行打样与测评，证明了设计工具的可靠性与可用性，表明该工具对镂雕折扇的设计可起到拓展设计思路、提高设计效率、促进镂雕折扇文化传播与产业发展的作用。关键词：镂雕折扇；计算机辅助设计；CorelDraw；软件二次开发 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)06-0158-10 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.06.017 Aided Rapid Design Technique for Folding Fans with Hollow Engraving and Woven Patterns LI Ming1,LIU Xiao-jian2,ZHANG Le-kai2(1.Shanghai University,Shanghai 200444,China;2.Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310023,China)ABSTRACT:The work aims to solve the problems of single design form,lack of design ideas and low design efficiency of folding fans with hollow engraving.Based on the secondary development platform of CorelDRAW,the rapid design technique for the design of woven patterned folding fans with hollow engraving was developed with the computer-aided design technology,and a professional auxiliary tool was developed,taking into account the design guidelines and manu-facturing process requirements of the folding fans.The user can quickly generate a base texture with the auxiliary tool,then the user can process the imagery with greyscale and information analysis to generate an image-mapped texture,and finally obtain the pattern scheme for each fan framework through pattern weaving,fan framework design,pattern seg-mentation,etc.Through the prototype and evaluation of the output,the reliability and usability of the design tool are demonstrated,showing that the tool can be used to expand the design ideas,improve the design efficiency and promote the cultural dissemination and industrial development of the folding fans with hollow engraving.KEY WORDS:folding fan with hollow engraving;computer aid design;CorelDRAW;secondary development of soft-ware 1982 年，中国考古队于湖北江陵出土了一把竹编制成的扇子，其扇柄位于边侧且长度较短，扇面略呈梯形且编有斜式矩形图案，矩形纹内编织有连续小“十字”纹样1。竹编扇是现存年代最早的扇子，也是编织纹样与扇子的首次结合。竹编扇传承千年，其形式已变得丰富多样，编织纹样也更加灵活多变2，经过不断探索，编织纹样也逐渐在折扇上展开应用，孕育出了形态多变、纹样精美、文化内涵丰富的折扇第 44 卷 第 6 期 李明，等：编织纹样镂雕折扇辅助快速设计技术 159 新形式。编织纹样镂雕折扇与其他折扇形式相比，虽在外在形式与文化内涵等方面独具优势，但制作工艺较为烦琐复杂3，需经过纹样设计、编织、调整、裁剪、镶嵌等环节方能完成，且在设计和制作上面临着创新难、调整难、效率低、工作量大、精度低、编织难等问题。为帮助编织折扇文化更好地传承，打破设计与制作的桎梏，拟采用激光雕刻技术制作伪编织纹样的方法，实现编织纹样的高精高效制作，并利用计算机辅助设计技术开发面向编织纹样折扇设计的专业性工具辅助设计师展开设计活动，实现基于灰度色彩进行编织纹样设计的数字化过程。1 研究现状 折扇产品的数字化设计技术研究目前主要集中于扇面图案和纹样的设计，刘肖健等4借鉴平面图形数字化设计思路，结合扇子产品的参数化数字设计与创新组合设计技术路线，开发了折扇扇面智能化辅助设计的原型系统，极大提高了扇面设计的效率。吴艳燕5以折扇、团扇、檀香扇为研究对象，开发了集折扇扇骨设计、折扇文字排版设计、折扇扇面图案设计等功能于一体的辅助设计系统，解决了折扇纹样设计效率低下与创新度不足的问题。上述相关研究在设计方法上均采用的是基于预设元素展开排版设计形成扇面图纹方案的技术路线，所开发的技术工具虽能有效地实现扇面图纹的数字化设计，但在技术开发中未与实际制造工艺充分结合，使方案的可实现性偏低。并且上述研究的设计方向集中于扇面的图纹设计，并不能满足编织纹样镂雕折扇的数字化设计要求与工艺标准。面向编织纹样镂雕折扇辅助设计的技术核心主要集中于编织纹样的数字化设计，对此目前已有诸多学者进行了深入研究，如曹卫华6对结艺产品的编织结构连接方式与竹编编织图案构成方式进行了研究，基于 Rhino 软件开发了成熟可靠的编织产品智能化设计工具，基于三维曲面快速生成与曲面形态相同的编织纹理，解决了编织产品建模效率低下与难度大的问题。张露芳等7基于编织结构建模技术提出了结艺产品的三维快速设计方法，实现了以平面矢量曲线为 设计蓝本快速生成三维模型结构的技术。江晓斌等8运用 Grosshopper 的参数化运算方法以花瓶为设计对象实现了编织纹样的快速设计。Stroud 等9应用网格划分与单元组合法针对Celtic纹样实现了快速的三维建模，生成了三维浮雕效果的纹样。Kaplan 等10实现了基于 Celtic 纹样的文法算法，可根据用户输入的平面曲线图形自动计算并生成编织图案。研究发现，编织纹样的数字化设计研究主要集中于编织纹理的三维建模技术，对于编织纹样的实现性并未过多考虑，无法满足编织纹样镂雕折扇的制作需求。为此考虑到编织技法的复杂性与专业性，编织纹样设计方案实现的困难性与可行性，本文以伪编织手法构建真实编织效果的设计路线实现编织纹样的数字化设计，确保平面编织纹样在符合工艺标准的基础上，利用激光雕刻技术实现编织纹样的快速制作。为保证编织纹样镂雕折扇数字化设计技术的可行性与可用性，本文借助相关的折扇产品数字化设计与编织纹样数字化设计的技术路线与设计思路，结合激光雕刻工艺与制造标准，基于 CorelDRAW 矢量平面软件的二次开发平台展开编织纹样镂雕折扇的数字化设计技术研究与工具开发。2 编织纹样镂雕折扇的设计挑战与解决方案 2.1 设计挑战 编织纹样镂雕折扇是一种在扇面上赋予编织纹样的折扇形式，是编织技法与镂雕技法集成创作的产物。编织纹样镂雕折扇相较于其他折扇在表现效果上更加丰富多变，在文化表现力上更加强烈、深厚。编织纹样镂雕折扇虽在外在表现上独具优势，但在设计与制作上却面临诸多挑战，具体如下：1）编织纹样形态复杂，设计效率低下。编织纹理的形式多样，可通过编织将图像信息与纹理形态生动表达出来，具有较强的拓展性。由于编织形态的多变性与复杂性，导致在设计时具有较高的难度，如图1 所示编织纹样在设计制作时需经过严密的计算策划与精细的编织雕琢才能较好地展现出来。2）纹理制作工作量大，精度要求严格。折扇在设计与制作时为保证良好效果，需经过反复调整与修 图 1 编织纹样与细节 Fig.1 Weaving patterns and details 160 包 装 工 程 2023 年 3 月 改，且具有较高的精度要求，一些扭曲的编织纹理形态使人工几乎无法完成。3）扇骨纹样拼合困难，效果难以保证。编织完成后需根据每根扇骨的形态进行纹样分割，经过扇骨拼合后才能展示出完整的图纹。由于编织纹理多变的特性，每根扇骨所存在的纹样几乎不尽相同，所以在扇骨纹理制作和拼合时有较高的精度要求，若在制作和拼合过程中出现误差则会影响折扇的整体效果。4）设计制作难度较高，影响创新发展。编织纹样的设计创新具有较高的自由度，但由于纹样设计与制作难度的制约极大影响了纹样形式的创新与发展。2.2 解决方案 针对上述难题，经过对编织技法与镂雕工艺的深入研究发现，镂雕折扇的设计制作过程可概括为三个阶段：（1）扇骨样式与镂雕纹样设计；（2）镂雕纹样信息转移与绘制；（3）扇骨纹样雕刻与装配。前两个阶段属于折扇的设计阶段，后一个阶段属于折扇的制造阶段。第一阶段，设计师根据设计意象与用户需求进行折扇整体效果构思与纹样设计；第二阶段设计师根据纹样方案与扇骨数量划分每根扇骨将要雕刻的纹样；第三阶段制扇者将每根扇骨的纹样草图输入激光雕刻机依次进行加工。针对设计阶段存在的难度大、效率低、精度高、创新难的问题，拟采用图像识别与信息转移的技术路线实现镂雕纹样形式创新与表达，同时利用计算机辅助设计技术开发专业性的设计工具实现折扇的数字化和标准化设计，产出的设计图纸可直接经过激光雕刻实现折扇快速制作。根据镂雕折扇的设计原则与结构组成可将折扇的辅助设计技术路线分为 4 个环节，分别为纹样设计、扇骨上板设计、扇骨下板设计、方案调整。1）纹样设计。针对编织纹样设计复杂度高、设计效率低与编织形式难以创新的问题，采用基于图像灰度色彩信息映射编织纹理的数字化设计技术路线完成编织纹样设计。2）扇骨上板设计。镂雕折扇一般仅对扇骨上板进行纹样雕刻，为保证镂雕纹样拼合效果的整体性，采取基于上板形态分割纹样的技术路线完成扇骨上板的设计。3）扇骨下板设计。扇骨下板的设计自由度较高，只需与上板形成对应即可，而为实现折扇快速设计的目的，可通过相关参数实现扇骨下板的数字化设计。4）方案调整。完成编织纹样镂雕折扇的扇骨设计后，为提高设计效率、提升设计结果的可用性，可通过调整相关设计参数实