郭亨文

計算機輔助設(shè)計( Computer Aided Design,CAD)是20世紀(jì)50年代以后發(fā)展起來的、基于計算機的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)。它是指以計算機為工具,處理設(shè)計過程中的數(shù)字與圖形信息,輔助完成設(shè)計的技術(shù)。[1]該技術(shù)最早的運用是在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，以計算機為工具,處理產(chǎn)品設(shè)計過程中的數(shù)字與圖形信息。早在1962年，法國雷諾汽車公司的工程師Pierre Bezier構(gòu)造了一種以逼近為基礎(chǔ)的參數(shù)曲線（見圖1）和曲面設(shè)計的方法，并用這種方法完成了一種稱為UNISURF的曲線和曲面設(shè)計系統(tǒng)。[2]這讓人們可以用計算機處理曲線及曲面問題，也為計算機矢量圖形學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

近二十年以來，隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的進步，計算機輔助設(shè)計的發(fā)展極為迅速，應(yīng)用范圍也更為廣泛。不僅應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，更為建筑、空間、藝術(shù)等設(shè)計領(lǐng)域作服務(wù)。博物館的陳列設(shè)計，主要由內(nèi)容設(shè)計與形式設(shè)計組成，是歷史、文化、建筑、空間、藝術(shù)等多學(xué)科綜合運用的體現(xiàn)。博物館的陳列以內(nèi)容為基礎(chǔ)，以形式表現(xiàn)內(nèi)容。形式是陳列的具體外在表現(xiàn)，直觀反映出陳列展覽的水平高低。形式設(shè)計工作量大，通常包括熟悉主題、確認需求、尋找靈感、收集素材、空間布局、安排動線、造型設(shè)計、色彩搭配、概念演示、平面排版、制作核稿、展覽布置、設(shè)計總結(jié)等系列流程。當(dāng)前，在博物館陳列設(shè)計的過程中，尤其是在形式設(shè)計部分，也越來越注重計算機輔助設(shè)計的運用。在面對繁雜的工作局面，設(shè)計人員可充分運用計算機這一利器。

一、計算機輔助設(shè)計在形式設(shè)計的主要運用

一個陳列作品完成之前，要經(jīng)過內(nèi)容與形式的設(shè)計。形式設(shè)計，是把內(nèi)容大綱轉(zhuǎn)化成為實際形式的一個重要設(shè)計環(huán)節(jié)，也是陳列設(shè)計中最后的重要步驟。形式設(shè)計要表達好陳列的主題思想和展示內(nèi)容，需要進行空間設(shè)計、造型設(shè)計、色彩設(shè)計、平面設(shè)計等方面的工作。在形式設(shè)計的各個層面，各個過程當(dāng)中，運用計算機輔助設(shè)計往往能得到事半功倍的效果。

（一）空間設(shè)計

在理解好陳列大綱后，要明確好陳列的主題，按照主題進行形式空間設(shè)計。這通常要處理好結(jié)構(gòu)和邏輯兩個方面的工作。結(jié)構(gòu)設(shè)計，即是空間布局。如同撰寫文章，好的文章都能反映出明確的中心思想。雖然有不同的文體，但無論是什么文體，總有一定結(jié)構(gòu)進行歸整。陳列中的內(nèi)容設(shè)計，好比是一篇文章，有相應(yīng)的分部結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作，就是要按照展覽主題，把內(nèi)容設(shè)計中的各分部進行空間的布局，把每一分部分配到合理的空間環(huán)境當(dāng)中，使展覽的敘事條理清晰，結(jié)構(gòu)合理。用結(jié)構(gòu)決定功能的理念,把表現(xiàn)形式的用材(金屬質(zhì)、木質(zhì)、石質(zhì)、塑料等)、把表現(xiàn)形式的手段(展托展板、多媒體聲光電、藝術(shù)創(chuàng)作等輔助手段)、把空間、色彩、燈光進行有效組合,形成總體上的風(fēng)格和樣式。按照策展的流程，結(jié)構(gòu)設(shè)計是形式與內(nèi)容磨合的起步階段。在這方面，形式與內(nèi)容需要不斷進行溝通，以達到兩者的統(tǒng)一。在溝通的前期，形式設(shè)計人員可用計算機這一工具，對設(shè)計想法進行手繪草圖，畫出相應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)（見圖2）。即利用手寫板或數(shù)位板等計算機外接設(shè)備，連接到計算機內(nèi)部的繪圖軟件進行手繪畫圖，供策展團隊討論、明確共識和價值取向。這是代替?zhèn)鹘y(tǒng)紙、筆、顏料的新型繪圖方式。可快速讓策展團隊直觀看見形式設(shè)計所表達的想法與概念，更為靈活便捷，逐漸為更多的設(shè)計工作者所接受。

圖2 計算機繪制草圖

邏輯設(shè)計，首先是要設(shè)計好展覽的動線。廣義的動線概念：動線是在時空中編排各種人的活動與事件。[3]展覽的動線通常是指人參觀展覽行進的路線，包括還要考慮參觀路線上人的視覺、觸覺、聽覺等感觀和心理變化等。要保證好觀眾參觀走向的順暢,又要保證展示內(nèi)容邏輯不受影響。在設(shè)計當(dāng)中，可以運用一些建筑設(shè)計軟件，從整體布局當(dāng)中設(shè)計好參觀動線，運用計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力，有針對地分析動線的可行性。由于人類眼睛的視界所限，當(dāng)置身于展廳等環(huán)境當(dāng)中，很難在頭腦中設(shè)計出合理性高的空間動線。這時候應(yīng)用計算機輔助設(shè)計的技術(shù)，把空間轉(zhuǎn)化成可放大與縮小的二維平面，然后在二維平面上進行展覽邏輯分析與動線設(shè)計，能夠把復(fù)雜的局面簡單化（見圖3），為設(shè)計人員提供另一種廣闊的視界。

當(dāng)然在平面上設(shè)計好動線，并不意味著邏輯設(shè)計的完成，更為重要的是要驗證動線設(shè)計是否契合了陳列大綱和內(nèi)容設(shè)計。還要充分評估整條動線是否流暢，以及人流量、安全性等各方面的因素。這種情況下，設(shè)計人員又可以在平面動線設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用三維建模的技術(shù)，制作出虛擬的三維展覽空間，按設(shè)計好動線制作成三維展覽空間的瀏覽動畫，用動畫的形式驗證動線。而且，在VR技術(shù)逐漸成熟的當(dāng)下，更可以把上述建模和動畫導(dǎo)入VR體感設(shè)備，讓設(shè)計人員置身于虛擬空間體驗。

圖3 二維平面圖上進行動線設(shè)計

（二）造型設(shè)計

展覽是通過展品和空間來傳遞出陳列內(nèi)容的，展品和空間也必須通過一定的造型來呈現(xiàn)其形象。展品和空間的展示設(shè)計當(dāng)中，造型是最難把握的，需要設(shè)計人員在頭腦中就要有相應(yīng)造型的構(gòu)建，要有一定的空間三維想象能力，進行一定的組合設(shè)計。如今，通過三維設(shè)計軟件與三維掃描技術(shù)的運用，可有效地幫助設(shè)計人員解決這一難題。例如在展品陳列造型組合設(shè)計中，對展品進行三維掃描，然后在計算機建立其模型，再放置入由計算機建立的展示空間模型中，形成直觀的三維造型場景（見圖4）。從而方便表現(xiàn)出形式設(shè)計的方式，更有助于形式與內(nèi)容設(shè)計的統(tǒng)一。

圖4 用三維軟件進行造型設(shè)計

當(dāng)然，目前多數(shù)的計算機三維設(shè)計軟件內(nèi)，在默認的條件下，建立起的造型模型只有簡單的線框顯示或單色的材質(zhì)表現(xiàn)。若要進一步準(zhǔn)確地還原出展品與空間材質(zhì)表現(xiàn)，把頭腦的設(shè)計靈感與想法表現(xiàn)出來，那就要學(xué)習(xí)三維設(shè)計軟件中的材質(zhì)制作方法，給展品或空間模型賦予材質(zhì)，再渲染出效果圖。也就是能通過圖片等媒介來表達造型設(shè)計作品預(yù)期要達到的效果。

（三）色彩設(shè)計

色彩在視覺形式語言中有極其重要的意義。通過色彩環(huán)境，能增強陳列展覽的視覺感染力，可以襯托展覽的主題，形成獨特的展覽環(huán)境語言。[4]色彩對于參觀者的感受而言，是影響參觀體驗的因素之一，會激發(fā)心理層面的各種反應(yīng)。色彩設(shè)計最常見在于色彩的搭配運用，配色是個既感性又理性的課題，背后有豐富的理論。按照一般情況，培養(yǎng)一個理論扎實，色彩搭配運用合理且經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員，需要專業(yè)的學(xué)習(xí)環(huán)境和大量的時間，但對于很多基層的中小型博物館而言，這一類的人才可遇而不可求，往往需要在內(nèi)部進行挖掘。計算機技術(shù)發(fā)展至今天，也誕生了很多配色工具，應(yīng)用于色彩的搭配設(shè)計之上，能幫助沒有基礎(chǔ)的工作者進行有效的配色。有些配色工具直接以搭配好的色板提供色彩設(shè)計靈感，有些配色工具則是將理論可視化，大大方便設(shè)計新手的學(xué)習(xí)和專業(yè)人士的應(yīng)用。

雖然，色彩的搭配在藝術(shù)家的手中，往往不循規(guī)蹈矩，有著天馬行空的創(chuàng)意。但是，設(shè)計不完全等同于藝術(shù)。設(shè)計屬于實用美術(shù),更強調(diào)其實用性，并且有一定的運用理論。因此，色彩設(shè)計在運用配色軟件時，設(shè)計師還是要了解一定的色彩組合規(guī)律，掌握色調(diào)（色相）、飽和度（純度）和明度這色彩三要素的關(guān)系，了解重復(fù)與漸變、調(diào)和與變化、均衡與對稱、比例與尺度等應(yīng)用色彩的技巧。在運用配色工具進行工作，也相當(dāng)于實踐中學(xué)習(xí)色彩設(shè)計的理論。

圖5 某配色工具形成的方案

（四）平面設(shè)計

平面設(shè)計是陳列形式設(shè)計不可缺失的部分，應(yīng)用十分廣泛。包括展覽的宣傳海報、手機宣傳文案編排、展板平面設(shè)計、展覽圖錄排版等諸多應(yīng)用。在形式設(shè)計范圍內(nèi)的平面設(shè)計，要運用圖形、字體、色彩三類構(gòu)成要素，組合成不同的形式，準(zhǔn)確傳遞信息。在平面設(shè)計中應(yīng)用計算機技術(shù)，可以有效利用各類的圖形載體以及字體等，豐富設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計形式。[5]也讓設(shè)計人員擺脫復(fù)雜、緩慢的傳統(tǒng)手工工作，從而更便捷高效。圖形是平面設(shè)計中的重要構(gòu)成要素，一般是視覺的中心點。圖形的處理在計算機輔助技術(shù)下，有著更多的處理技巧與手段?？梢园褕D形自由地放大縮小、拼接組合、拉伸變形、漸變著色。字體是信息的重要載體，不同字體的應(yīng)用在計算機層面變得容易，無論是互聯(lián)網(wǎng)和平面設(shè)計軟件本身，都可以找到海量的字體，以滿足設(shè)計師的需求。色彩是烘托平面作品氛圍、服務(wù)主題調(diào)性的要素，服務(wù)于圖形與字體。目前主流的平面設(shè)計軟件，可以把圖形、字體和色彩這三要素進行排列組合、進行風(fēng)格化、液化、像素化、紋理等特效處理，充分發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)意（見圖6）。

圖6 圖形、字體和色彩組合設(shè)計后的展覽宣傳版面

二、計算機輔助設(shè)計的辯證運用

近年來，我國博物館的陳列設(shè)計水平在不斷進步與提高。這得益于一代代陳列設(shè)計人員不斷學(xué)習(xí)和運用新科學(xué)、新技術(shù)、新工藝，反映出博物館陳列設(shè)計行業(yè)生產(chǎn)力的提高。其中，計算機輔助設(shè)計的運用功不可沒。在計算機技術(shù)尚未普及的年代，博物館陳列形式設(shè)計是運用傳統(tǒng)手工的技術(shù)與方法。相較于傳統(tǒng)手工的技術(shù)與方法，計算機輔助設(shè)計具有明顯的優(yōu)勢，但也存在著一些負面影響。設(shè)計人員在運用計算機輔助設(shè)計的時候，要加以辯證考慮。

（一）計算機輔助設(shè)計的優(yōu)勢

在傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)與方法下，形式設(shè)計中的繪制概念方案，空間、色彩、平面、陳列藝術(shù)組合形式等設(shè)計都需要手工進行。這樣就帶給設(shè)計工作者幾個難題。一是形式設(shè)計工作者的培養(yǎng)時間要長，需要在美術(shù)、建筑、繪圖等方面的手工繪制方面進行長期的培訓(xùn)，因而行業(yè)準(zhǔn)入的門檻較高；二是工作效率較低，設(shè)計花費的時間較長；三是相關(guān)數(shù)據(jù)計算和分析能力不高，往往要投入大量的人力成本；四是質(zhì)量不能統(tǒng)一保證，在設(shè)計工作量大的情況下容易出現(xiàn)偏差。

與之相比，計算機輔助設(shè)計具有明顯優(yōu)勢。在培養(yǎng)設(shè)計人員和降低準(zhǔn)入門檻方面。由于計算機設(shè)計程序開發(fā)出的功能，可輕易實現(xiàn)多種繪圖方法。設(shè)計人員可大為減少點、線、面等徒手繪制的訓(xùn)練，就能達到很好的效果，并且計算機輔助設(shè)計軟件的操作指令也日趨簡單，也具有高度模塊化的特點，從而使學(xué)習(xí)此類技術(shù)更為容易，可大范圍進行普及。在提高設(shè)計工作效率方面。計算機輔助的設(shè)計軟件能夠把手工繪制的操作移植到計算機當(dāng)中。例如在展板設(shè)計當(dāng)中，可大大縮短文字大小、字體、字型等編輯，以及圖型的各種效果設(shè)計。在數(shù)據(jù)計算與分析方面，現(xiàn)代計算機除了具有高速的數(shù)據(jù)處理能力和海量的數(shù)據(jù)存儲能力，還具備高精度的數(shù)據(jù)處理能力，計算機可以根據(jù)人們的計算要求，被設(shè)計為各種計算精度，計算機數(shù)據(jù)處理類型既包括常見的整數(shù)類型計算和浮點數(shù)類型計算，同時還具備了邏輯運算能力。[6]這些能力，可以讓設(shè)計人員更為全面和科學(xué)地在展示面積、動線安排、觀眾分布等進行數(shù)值的計算。設(shè)計質(zhì)量把控方面，在傳統(tǒng)的設(shè)計工具與方法中，受設(shè)計者主觀或客觀設(shè)計工具的影響較大。如在傳統(tǒng)的方法內(nèi)，設(shè)計人員受限于不同時間、不同環(huán)境里的心理波動，及所用的紙張材質(zhì)、筆、尺等工具的不同，很難保證狀態(tài)的穩(wěn)定，容易出現(xiàn)設(shè)計偏差。而在計算機輔助設(shè)計下，設(shè)計工作更多的是輸入指令，計算機可穩(wěn)定地輸出設(shè)計結(jié)果。此外，計算機的操作還具有可逆性，如果某一步驟出現(xiàn)錯誤或效果不理想，設(shè)計人員還可往回操作，推翻重來，進一步提高設(shè)計的容錯性。

（二）計算機輔助技術(shù)的負面影響

計算機輔助設(shè)計是有機結(jié)合人與計算機優(yōu)點而形成的新型設(shè)計方法，與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比，計算機輔助設(shè)計的優(yōu)點在能大幅縮短人員培養(yǎng)時間，在重復(fù)工作、快速精確的計算、信息存儲、邏輯推理等方面，能夠極大提高設(shè)計效率和質(zhì)量。正因為計算機具有上述優(yōu)點,才使得計算機輔助設(shè)計得到廣泛研究和應(yīng)用。雖然計算機具有上述優(yōu)點,但凡事有利也有弊。在現(xiàn)今計算機輔助技術(shù)全面應(yīng)用的情況下，計算機輔助設(shè)計的技術(shù)也顯示出一些負面的影響。例如設(shè)計人員有的對于計算機輔助技術(shù)過于依賴，有的只重技術(shù)，而忽視設(shè)計本質(zhì)。計算機輔助設(shè)計還有一個重要的特點，那就是高度的標(biāo)準(zhǔn)化與程序化。如果設(shè)計人員只依賴計算機輔助設(shè)計，不重視設(shè)計思維及藝術(shù)修養(yǎng)的積累，往往會造成設(shè)計出的作品難于表達思想，又或者限入與大眾雷同，缺少獨特的個性或創(chuàng)意化的表現(xiàn)，也很難達到形式與內(nèi)容的統(tǒng)一。

設(shè)計是把一種計劃、規(guī)劃、設(shè)想通過視覺的形式傳達出來的活動過程。[7]歸根到底，計算機輔助設(shè)計是人們從事設(shè)計的一種技術(shù)，計算機本身就是人所用的工具。人是具有創(chuàng)造性思維,能夠?qū)υO(shè)計過程進行分析和綜合判斷。計算機輔助設(shè)計，本質(zhì)是把設(shè)計人員的想法與概念，轉(zhuǎn)換成適合于計算機處理的數(shù)學(xué)模型,再實現(xiàn)解算上述模型的程序。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)控制程序的運行,并對設(shè)計結(jié)果進行分析、評價和修改得出優(yōu)化的設(shè)計方案。人的直覺、經(jīng)驗和判斷是設(shè)計中不可缺少的,也是計算機無法代替的。設(shè)計的控制、決策終歸是取決于人。只有處理好人與計算機的關(guān)系，明確人的主導(dǎo)因素性，方可最大化地避免計算機輔助技術(shù)的負面影響。

三、結(jié)語

總而言之，“工欲善其事，必先利其器”，計算機輔助設(shè)計內(nèi)在的優(yōu)越性賦予了它無限的生命力,使之得以迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)形式設(shè)計方法相比,計算機輔助設(shè)計在提高工作效率，完善表現(xiàn)形式設(shè)計思路和想法等方面具有無可比擬的優(yōu)點。但也要注意，設(shè)計人員不能只依賴或只運用計算機輔助技術(shù)，而忽視了設(shè)計的本質(zhì)。博物館陳列設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)掌握一定的計算機輔助設(shè)計的相關(guān)技術(shù)，充分發(fā)揮人機各自特點，把人從繁重的傳統(tǒng)繪圖工作當(dāng)中解放出來，以便有更多的時間投入到創(chuàng)造性的工作當(dāng)中，推出更高質(zhì)量的陳列作品。