從參數化角度對中國傳統家具的再思考
——以參數化茶桌為例

許哲誠

從參數化角度對中國傳統家具的再思考
——以參數化茶桌為例

許哲誠

隨著社會的發展以及人們生活方式的巨變，一些中國傳統家具正面臨著難以進一步發展甚至是淡出當代社會生活的現實困境。而相對于傳統的制造工藝來說，當代參數化浪潮顯示出了極強的生命力，它正在以巨大的力量沖擊著設計界，這不得不讓我們試著從一個新的角度對中國傳統家具進行再思考，本文以參數化技術條件下的茶桌設計為研究對象，探索如何通過參數化技術去進一步發展中國傳統家具文化。

傳統家具 參數化 茶桌

茶桌在中國文化中扮演了十分重要的角色，它們中的大多數不僅形式多變而且材質的使用也富于變化，除了茶桌自身的造型之外，水流也是在設計茶桌過程中必不可少的元素之一，水與茶桌的互動體現了很高的功能性與觀賞性。

一、主題概念

水作為地球生命最賴以生存的物質之一，它以各種形態出現在我們面前，如冰，霜，霧等等。地球上的水需要通過循環來維持地球的生態健康，在水循環系統中，云是極為重要的載體之一，它在古代就化身為各種圖騰為人類所崇拜，足見它對人類的影響之大?？諝庵械乃魵饩奂纬稍?，然后云再將多余的水分排向地面，由此完成水的循環和更新，這是一個關于水的收集——排放——收集的自循環過程，這樣的過程與茶桌的工作過程具有異曲同工之妙——茶桌將多余的水收集起來形成水流，然后再通過自身的排水系統將多余的水排出。所以，將云作為此方案的概念主題不僅描述了茶桌的靜止形態，而且描述了茶桌的動態行為。在方案的設計過程中，運用參數化設計方法將大自然的行為與形態融入到茶桌之中，以參數化為紐帶使茶桌與自然產生聯系，將關于傳統茶桌的再思考用數字化的模型展現出來。

圖1

二、生成方法

整個設計過程運用 Grosshopper直接更改或選擇所需參數，盡可能多的自由發揮，建立一系列的地形形體，茶桌設計將從這里獲得設計意象。整個設計過程都是開放的，目標是為了生成正式的多變化的地形形體，然后修改和測試模型是否符合所要求的功能，同時也會模擬水流及排水系統，最后根據主題對生成的結果進行調整，使其更加契合主題所傳達出的意向，同時也為后期制作實體模型準備數據資料。

一個優秀的茶桌應該滿足以下幾個條件：

1.造型優美。

2.具有合理的排水管道系統。

3.能夠巧妙地收集流水。

4.加工方便。

所以，此茶桌的生成過程主要分為以下 5個步驟（圖 1）：

1.曲面生成

2.曲面測試

3.排水系統

4.流水收集

5.形態完善

三、生成過程

1.曲面生成

首先根據所需的茶桌大小在XY工作平面中建立一個矩形平面物件，再在物件上方設置若干個點來表示茶杯的位置，然后將這些點分別轉化成帶有正負電荷的磁力點，由此產生的磁場在一起互相產生作用力，根據力的大小將初始平面的控制點向上抬升至不同的高度，抬升后的控制點重新生成具有起伏特征的地形形體(圖 2)。在這個過程中，可以通過修改參數和變更磁力點位置生成一系列地形形體，并從中挑選出最合適的模型進行曲面水流測試。

圖2

圖3

2.曲面測試

通過使用參數化工具和軟件來模擬水流的特性，從而檢測設計的多樣性，來制作茶桌最核心的功能部分——排水管道系統。通過測試之前生成的曲面，可以發現水流會從高處匯聚到低洼處，然后從沿著曲面邊緣分散地流淌下來，由于缺少合理的排水管道系統，水流還不能被巧妙地排出和收集起來（圖 3）。

3.排水系統

將垂直的孔洞作為茶桌的排水管道系統是既簡便又實用的方法，孔洞與的地形形態的結合方式就顯得尤為關鍵了。通過以下3個步驟生成孔洞并將之與地形形態有機結合起來，生成排水管道系統和茶桌的形態：

①在曲面的垂直投影范圍內一角建立一個 16mm*16mm 規格的矩形，然后以矩形中心點為軸心，將矩形在 XY 平面上旋轉60度，再以矩形的邊長為間距，將旋轉后的矩形復制并排列于曲面的垂直投影范圍內，排列后矩形就會兩兩相交，同時也會形成矩形的孔洞。在這個過程中，可以通過改變矩形的邊長和旋轉的角度調整孔洞的形狀（圖 4）。

②以通過曲面流水測試，可以得出茶桌上水的流量分布，水流量多的部分模擬線的密度高，水流量少的部分模擬線的密度就低，以模擬流水線的密度作為參量，對矩陣中的矩形進行縮放，孔洞的大小就會隨著水的流量產生漸變，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。在這個過程中，可以通過調節最大孔洞和最小孔洞的大小差值來控制孔洞的大小形態與分布（圖 5）。

③為了使茶桌形態更加活潑，更加富有趣味性和韻律感，通過對水流的方向進行分析與模擬，以水流方向與 X軸向量之間的夾角數據作為角度參量，對縮放后的矩形單元體以各自的中心點為旋轉軸心,根據對應的角度數據，在XY平面上進行旋轉，旋轉后的矩陣形態就打破了之前孔洞形態單一的狀況，矩形單元體之間的關系也變得更加復雜，群組形態也更加復雜多變，孔洞的平面形態就形成了。在這個過程中，可以將最初的角度值設為初始值，再進行一系列數學運算來改變數值大小與數值變化規律來調節旋轉后的孔洞形態（圖 6）。

④將生成的孔洞平面與最初生成的地形形態相關聯，再以平面中矩形單元體的中心點與曲面的距離作為參量，將平面中的矩形單元體根據對應的距離數據沿Z軸方向擠出，平面矩形上就生成了直立的長方體，矩形之間的孔洞就生成了長方體之間的垂直縫隙，垂直排水管道系統和茶桌的雛形就同時生成了。在這個過程中，可以通過調節抬升數據的最大值與最小值，來控制抬升形態的高度差（圖 7）。

4.流水收集

將茶桌上流下的水巧妙地收集起來是一個茶桌必不可少的功能。將茶桌整體向上抬升，底層就可放置可移動的、收集水流的容器，沿垂直排水管道流下的水流就可以匯聚到這個容器中了。如何使抬升的形態與茶桌整體相協調呢？這里仍然將孔洞平面中的矩形單元體的中心點與曲面的距離作為參量，將之前生成的每個長方體根據對應距離數據沿Z軸方向抬升，將數據最大值與最小值之間的差值適當地調小，這使茶桌底層形態趨于平緩，也使茶桌更加穩固，通過這樣的抬升方式生成的底層空間形態就與之前生成的茶桌形態相協調了。在這個過程中，可以通過調節最大值和最小值的差值，來控制抬升的高度值和高度差（圖 8）。

圖4

圖5

5.形態完善

為了使茶桌的外形更加契合云的主題，工作過程更加貼合云層進行水氣收集和降水的過程，還需要對之前生成的結果進行形式上的關聯性調整。調整的過程分為以下兩個步驟：

①將生成的結果以X軸進行鏡像，這會在原物體和鏡像物體之間就會形成一個腔狀空間，上層的水就會通過排水孔洞，穿過中間的腔狀空間，如雨滴般落到底層，然后通過底層的孔洞排到最下面的容器之中。在這個過程中，可以分別調整原物體和鏡像物體與曲面的關聯差值來調整腔狀空間的形態。

②云是大自然眾多絕妙的分形作品之一，它沒有規則的邊緣，沒有平滑的輪廓。從這點出發，將上層的形態進行調整就顯得很有必要了：將之前的鏡像物體，再以 x 軸進行鏡像，再通過調整關聯差值來調整起伏形態，使其在桌面與云朵的形態中找到一個平衡。然后垂直移動至第一次鏡像物體上部并調整至適當位置，茶桌上半部分的“云層”便形成了（圖 9）。

圖6

圖7

圖8

四、材料與制作

一個優秀的茶桌必然是形態與材料的完美結合。此茶桌以云為主題，力求模擬天地之間降水過程來收集多余的水流：上部是白色的云，中間是云層的降水，下部是透明的水源。為了生動表達出這樣的主題，綜合考慮加工方式和制作材料，茶桌上半部采用白色亞克力來表現空中飄浮的云彩，下半部分采用透明亞克力來表現地面的水源，透明的材料也強化了上半部分“云層”的飄浮感。加工方式上，采用激光切片切割的方式，不僅加工快捷而且可以保證制作精度(圖 10)。

圖9

圖10

五、總結

中國許多傳統文化在現代化的過程中受到不同程度的沖擊，有些人認為中國的很多傳統文化已經不能適應現代文化，衰落和被遺棄是必然的，但如果我們從現代化的技術角度對傳統的文化進行再思考，將傳統文化的核心觀念與現代的技術手段和表現形式相結合，或許會發現一條中國傳統文化的復興之路，更好地將中國的傳統文化發揚和傳承下去。中國傳統家具材料選取、造型創想、設計手法、制作技術等一旦與諸如“參數化”等現代技術成果相融合，必將煥發出嶄新的生命活力。我們必須深刻認識并努力加以實踐。

[1]詹和平.以參數化的名義：實驗性設計課程教學探索[J].南京藝術學院學報,2012(2).

[2]伯納德·盧本，等,林尹星，薛皓東，譯.設計與分析[M].天津：天津大學出版社,2003.

作者單位：南京藝術學院