构型设计的美学基础

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1、学习构型设计的美学法则,本章学习目标,（1）各种形式美的构成法则 （2）各种形式美在产品设计中的应用 （3）学会用形式美法则对日常用品进行分析,本章学习内容,第三篇 几何形体的构型设计,8. 构型设计的美学基础,绪论,8-1,几何构型的形式美法则,8-2,统一与变化,1,比例与尺度,2,对比与协调,3,对称与均衡,4,5,节奏和韵律,6,过渡与呼应,7,稳定与轻巧,思考：产品和零件具有何种形状，主要取决于哪些几个因素？,1 功能要求：零件形状应满足功能的需要。,2 材料要求：不同的材料通常其力学性能、机械性能、导电和导热性能不尽相同。,3 工艺和标准化要求：采用不同的加工工艺，对零件的形状有不

2、同的要求。,4 美观和宜人（便于操作等）要求：“形随功能、形随行为、形随情感”。,8.1 绪论,注意：在诸多要求中，产品标准化的要求是首先应该满足的。,其直径应满足标准系列的要求，安装孔的大小和位置也应符合相应的标准。轮辐的形状对汽车的美观性有着举足轻重的影响。同时，在考虑美观性的同时，应考虑加工工艺的可行性以及加工成本，例如脱模的方向，铸造圆角等。,技术方面的要求有以下几个方面:,1 增加强度：对不同的受力情况可采用不同的处理方法。,2 便于结合：如内嵌件应保证能准确定位，螺纹连接件便于安装等。,3 便于装配、保养和维修：如具有重要性能的零件应保证其寿命，对易损件要易于更换等。,4 便于操作

3、：可参阅人因工程学的相关内容。,5 便于运送：可结合包装，考虑在运送过程中得到最佳防护。,回顾：过去我国的工业产品有着“傻、大、粗”的不良形象。,傻：产品的外观形态没有按照美学法则进行设计。,大：与产品所用材料的力学性能有关。,粗：与加工工艺和加工成本密切相关。,思考：对工业耐用设备，由于受功能参数的限制，一般其形态的自由度有限，常为制约性设计。,制约性设计：在产品设计开发中受技术参数、生产技术、开发成本及经营销售等方面因素制约的设计。,注意：一个优良的设计，不仅给人一种赏心悦目的感觉，也可营造宜人的工作环境，有利于提高劳动生产率。,就几何构型的美学要素而言，产品应满足形式美法则。,形式美法则

4、：主要是研究产品形式美感与人的审美之间的关系，以美学的基本法则为工具来揭示产品造型形式美的发展规律，满足人们对产品审美的需求。人的本质特征的重要表现之一就是自觉地追求美，不断地“按照美的规律来建造”。,形式美的基本法则：包括对立与统一、比例与尺寸、对比与协调、对称与均衡、稳定与轻巧、过度与呼应、节奏与韵律等等。,对形式美的研究，有利于人们认识美、欣赏美和创造美。作为现代的工程技术人员，应该在掌握产品造型形式美的基础上，借鉴他人的成功设计经验，多看多想，所谓“操千曲而后晓声，观千剑而后识器文心雕龙”，才能不断提高造型创造力。,形式美法则一：统一与变化,1 统一的概念：指产品整体及各个部分之间，具

5、有呼应、关联、秩序和规律性，形成一种一致的或具有一致趋势的规律。,2 统一的作用：在造型艺术中，统一起到治乱、治杂的作用，增加艺术的条理性，体现出秩序、和谐、整体的美感。 但是，过分的统一又会使造型显得刻板单调，缺乏艺术的视觉张力。因为人的精神和心理如果缺乏刺激则会产生呆滞，先前产生的美感也会逐渐消逝，因此统一中又需要有变化。,(a) 手机 (b) 杯套 (c) 随身听,图中所示产品的整体及各个部分之间，具有一致的或具有一致趋势的规律，如手机上的按钮形状、杯套上的镂空和随身听上的圆形分割线等。,1 变化的概念：变化是指在同一物体中，产品的形态要素与要素之间存在着差异性，或在同一物体中，相同要素

6、以一种变异的方式使之产生设计上的差异感。由于产品形态要素的不一致性，从而使形体有动感，克服呆滞、沉闷感，使形体具有生动活泼的吸引力。,变化的方法有两种： (1)加强对比 对比的概念：是指产品形态中构成要素差异的程度。对比表现为相互的作用和相互的衬托，鲜明地突出各个形态要素的特点。 A形状对比：主要表现为形体的线形、方向、曲直、粗细、长短、大小、高低以及凹凸等方面。 B排列对比：利用各种形态元素，在平面或者空间的排列关系上，形成繁简、疏密、虚实、高低的变化，使产品的形态达到变化协调、自然生动的效果。 C色彩对比:利用色彩的浓淡、明暗、冷暖、轻重等对比关系，突出形态的重点。 D材质对比:材质的对比

7、主要表现为天然与人造、有纹理与无纹理、有光泽与无光泽、细腻与粗糙、坚硬与柔软、华丽与朴素、金属与非金属、人造材料与天然材料等。,(2) 强调重点部位 在产品设计中，根据形、色、质等形态要素，将其某部分加以强调表现就能做到突出重点、达到对比的效果。例如，在产品线形的处理上，柔软的曲线配上强劲有力的直线会增加产品的艺术感染力；在色彩设计中，以淡色为主调，再加入少量的浓墨重彩，这个形就会被明确地强调出来等。,图中所示的小桌和烛台，用一组具有动感的人体形象作支承，统一中又具有变化。,统一与变化的相互关系： 统一与变化是一对相对的概念，存在于同一产品中。过分的统一与没有节制的变化都会削弱造型的形式美感。

8、 在产品设计中既要求统一中有变化，又要变化中有统一。统一中求变化，产品显得稳重而丰富；变化中求统一，产品显得丰富而不紊乱。 统一与变化是事物矛后的对立面，其相互对立、相互依赖，构成了产品的不同形态。 统一与变化反映了事物发展的普遍规律，统一是主流，变化是动力，这也是衡量产品造型形式美的重要法则。,统一与变化在不同产品中所占比例是不同的。有些产品是在统一的前提下求变化，以改变产品造型的平淡；有些产品则是在变化的前提下求统一，复杂中求和谐。统一与变化的规律在实际运用中，主要根据不同类别、不同功用的产品的具体情况而定。,思考：为什么说统一与变化是总的形式规律，产品设计中如何协调统一与变化的关系？,形

9、式美法则二：比例与尺度,在产品造型设计中，比例主要表现为造型产品中整体与局部或局部与局部之间的长、宽、高之间的和谐关系。恰当的比例有一种协调的美感，成为形式美法则的重要内容。良好的比例关系符合使用的需要，更符合审美的需求。,美的规律 是人们对繁杂无序的事物进行归纳总结出来的，找出具有明确外形的事物，这些事物的边线、体积、周长都受到一定数值的制约，而这种制约越严格则形体越肯定，其视觉记忆力也越强。比例关系可运用几何学的规律来表现，如正方形、三角形、圆形、黄金分割比等均有严格的比例关系。,1 简单几何图形,产品的整体，特别是外轮廓以及内部各主要分割线的控制点，凡符合或接近于圆、正多边形等具有确定比

10、率的简单几何图形，就可能由于具有某种几何制约关系而产生和谐统一的效果。,2 黄金分割比及黄金矩形,黄金分割比是指将任意长度为L的直线AB分为两段，使其分割后的长段AC与原直线长度之比等于分割后的短段CB与长段AC之比，ACL=CBAC如图所示，C点称为线段AB的黄金分割点。ACCB=0.618，这个比值关系与自然界中的大部分物体的比例关系是一致的，人体的大部分结构的比例关系也是0.618，所以，这个比例关系是产品设计中最常用、最重要的比例。该比例有一种协调的美感，成为形式美法则的重要内容。,2 黄金分割比及黄金矩形,黄金矩形,边长比率为1：0.618的长方形可以被分成一个正方形和另一个黄金率长

11、方形，依此类推。黄金分割的这种连续性构成种有规律有节奏的动态均衡。因此在产品造型中常采用黄金分割比的长方形，该种长方形称为黄金矩形。,3 均方根矩形及数列比,在造型设计中所应用的均方根矩形，其短边与长边之比分别为 、 、 、 等。在此系数比例中， 、 、 矩形的比例关系最为接近黄金比例，因此，这3种矩形在产品设计中最为常用。其它常用的比例有等差数列比、调和数列比、等比数列比等。,由均方根比例所形成的矩形系列，数值关系明确，形式肯定，过渡和谐，给人以比例协调自然和形式韵律感强等感觉。,4 比例的应用,产品的比率关系一般与自身的结构相符合，根据结构力学的定律及材料、生产技术来决定，同时还要考虑艺术

12、的形式美问题，将产品的结构功能与造型形式完整地结合起来，使产品既有合理的比率关系又有美观的造型。 思考：找两例日常生活中具有黄金分割比的例子进行分析。,如埃菲尔铁塔是一座于1889年建成，位于法国巴黎战神广场上的镂空结构铁塔，铁塔设计新颖独特，是世界建筑史上的技术杰作，因而成为法国和巴黎的一个重要景点和突出标志。铁塔各部分的比率就是黄金分割比。 小汽车的车身设计也遵循黄金分割比，即：轴距/总长= 前悬长度/后悬长度= 车身上半部 / 车身下半部 =0.618。,尺度：尺度是指产品的整体或局部与人体之间的比例关系。不同区域、不同种族和不同年龄段的人体尺寸具有一定的差异。一般说来，标准化尺度不一定

13、适用于所有人，故有“量体裁衣”之说，这也是个性化制造要考虑的一项内容。 设计应提高产品的宜人性，适应人的操作。 工具类产品是人体器官的延伸，应按人体参数设计产品形态，使其操作舒适、安全、方便。,形式美法则三：对比与协调,对比与协调是产品设计中最常用的一种手法，对比可使得产品形体活泼、生动、个性鲜明。而协调可使产品的形态统一、协调、稳重，使不相同的事物取得类似性，产生协调美。对比是强调各种因素之间的差异，突出各自的特点。通过强调各种因素的差异，达到造型丰富、有层次的变化统一效果。协调是缩小这种差异，强调相互的内在联系，借助相互之间的共性以求得和谐。 对比与协调的关系：对比与协调反映了事物内部发展

14、的两种状态，有对比才有事物的个别形象，有协调才有某种相同特征的类别。对比是变化之根，协调是统一之源。,对比与协调的具体形式： (1) 形态的对比与协调 形态的对比与协调主要表现为在产品的各个部分之间、或者部分与整体之间的形状和大小的对比与协调。图中的照相机，机身和镜头分别为不同的形态，两者的比例接近形成协调。但是，两者的大小和方向又不同，从而形成对比的效果，显得生动、活泼和舒服。,(2) 线条的对比与协调 线条的对比和协调是指组成产品的轮廓线、结构线、分割线和装饰线等线的基本形状之间的对比和协调。对比起强调形态的主次以及丰富形态情感的作用，协调则强调产品形态的一致性和统一性。 线条的对比和协调

15、主要表现为：线条中的曲线与直线、粗线与细线、长线与短线、虚线与实线等的对比和协调。一般而言，直线简单明了，容易理解，但卻显生硬；曲线丰富、丰满有变化，却又易显得模糊不清；竖线高耸而挺拔，可又显得不稳定；横线稳定，却又显得僵化等。,(3)体量的对比与协调 体量对比一般是指形体的大小不同所发生的对比关系。构成产品各部分的体量主要是由产品的功能结构要求所决定的，但可适当地调整各部分的体积，做到相互衬托、互相弥补。 产品的形体结构之间的体量与对比与协调，可以使产品外形变化丰富，主次关系分明。体量的大小对比强烈，可以突出体量大的部分的量感，也可使小的部分显得更为细致、精巧；体量的大小对比弱，给人以协调的

16、感觉，产品体形象统一、协调。,(4)虚实的对比与协调 适当的虚实对比，可使简单的平面丰富起来。 产品的虚实对比主要表现为：产品形体的凸与凹、实与空、疏与密、粗与细等形态之间的变化效果。 在产品设计中，“虚”指的是产品的部分结构采用透明或镂空的效果，给人以轻巧感。“实”指的是产品的实体部位，给人以厚实和沉重感。 实的部分通常为重点表现的主题，虚的部分起衬托作用。虚实构成对比与协调，使产品的形体的表现更为丰富。,（a） 笑脸碗,（b） 纸巾盒,（c） 长椅,(5)方向的对比与协调 在造型设计中，方向指形体形状的方向，即水平与垂直、陡与缓、同向与反向等，应用方向的对比可以使产品造型有变化，形成空间立

17、体交错的视觉效果。方向的协调通常采用主从关系来达到。,形式美法则四：对称与均衡,对称即生物体自身结构的一种合乎规律的存在方式。生活中对称的形式随处可见，就产品造型设计而言，对称的含义则更加丰富。对称是客观存在的一种现象，人与动物的正面造型、植物的叶脉、鸟类昆虫的羽翼、树木与水里的倒影等等，都表现为对称或近似对称的形式。在产品设计中常采用对称结构，对称具有稳定的形式美感，同时也体现着功能的美感。,中国结,机床设计,对称有以下三种形式：,(1)轴对称：产品形体的左右或上下两方形态完全一致，在轴线处折叠后完全重合。,(2)旋转对称：将轴对称的造型绕对称轴线上的某点旋转所得到的形象。,(3)螺旋对称：

18、将非对称的形象绕某中心点旋转所得到的一种对称形式。,均衡是指造型在上下、左右、前后双方在布局上出现等量不等形的状态，即事物双方虽外形的大小不同，但在分量上、运动的力上却是对应的一种关系。 均衡体现了异形同质，均衡所表现出的形式美要比对称更丰富。 图 (a)为对称结构，是最简单的同形同量均衡形式； 图(b)中的圆和正方形在面积上接近，是一种异形同量的均衡形式； 图(c)中支点右移，视觉上的重量达到均衡，是异形异量的均衡形式。,左右体量基本均衡。,利用均衡法造型在视觉上给人一种内在的、有秩序的动态美。它比对称更富有趣味和变化，具有动静有致、生动感人的艺术效果。但是，均衡的重心却不够稳定、准确，视觉

19、上的庄严感和稳定程度远远不如对称造型，因而不宜用于庄重、稳定和严肃的造型物。,机床的均衡设计,均衡通常以产品的视觉中心（视觉冲击最强的地方的中点）为支点，各构成要素以此支点保持视觉意义上的力度平衡。在实际生活中，平衡是动态的特征，如人体运动、鸟的飞翔、野兽的奔驰、风吹草动、流水激浪等都是平衡的形式，因而均衡的构成具有动态。 产品的视觉中心：产品的某些结构比较复杂，线形多变，或者局部的结构采用了比较强烈的对比形式，具有较强的视觉吸引力，那么，这部分结构在产品的形态上就形成了明显的视觉中心，产品的视觉重心自然偏向这部分。,形式美法则五：稳定与轻巧,稳定是指造型物上, 下之间的轻重关系。 稳定包含两

20、个方面因素： 一是物理上的稳定，是指实际物体的重心符合稳定条件所达到的安定，物理上的稳定使产品具有安全可靠感。 二是视觉上的稳定，即视觉感受产生的效应，主要通过形式语言来体现，材料的运用等等，以求视觉上的稳定，如点、线、面的组织，色彩、图案的搭配关系，属于美学范畴。 物理上的稳定是保证产品安全性最重要的条件，因此，进行产品设计时，首先要保证产品状态的稳定。同时，稳定的形式也是一种美的体现。,轻巧则是在满足“实际稳定”的前提下，用艺术创造的手法，使产品给人以轻盈、灵巧的形式美感。相对于稳定来说，产品的重心偏离支撑面中心，或者产品的重心越高，则产品形体的轻巧感越强。稳定和轻巧是一个问题的两个方面,

21、 应综合考虑恰当处理。稳定给人以安全轻松的感觉，不稳定给人以危险和紧张的感觉。一般增强造型的稳定感的方法有：降低重心、 底面落地、减少空间、多用直线和梯形、下部饰深暗色等。,设计时可以对这些方面进行处理： (1) 重心的高低 重心较高的产品给人以轻巧感；重心较低的产品则给人以稳定的感觉。下图中： (a) 重心较高，感觉较轻巧； (b) 增加了支撑物，重心下降，稳定性增强； (c) 采用梯形的形式，重心进一步下降，稳定性更强； (d) 采用两个梯形的组合，既有稳定性，又有轻巧感。,(2)支撑面积的大小 产品的底面接触面积较大时，整体造型具有较大的稳定感，底部面积较小的形体则具有较小的稳定感，且具

22、有一定的轻巧感。底部接触面积的大小与产品的尺度有较大的关系，一般尺度较高重心偏上的产品其底面接触面积不宜过小；尺度较低、重心也低的产品其底面接触面积则不宜过大，否则会显得笨拙。底面的接触面积大小也与其他方面有关，如功能、位置等。,适当地扩大产品的支撑面积，会提高产品的稳定性, 图 (a) 。图 (b)中，支撑面积小，给人以不安全感。图 (c) 所示结构的重心比较低，稳定性强，再加上支撑面积比较大而显得笨重。而图(d)、(e)所示的结构显得轻巧，增加了产品的动感和活力。,电视机不同的支撑方式,(3) 体量关系 尺寸由上而下逐渐增加且重心偏下的产品具有较强的稳定感；体量小、开放的产品具有一定的轻巧

23、感。 (4) 结构形式 对称的结构具有很好的稳定感，均衡则具有一定的轻巧感。 (5) 装饰的形式 在产品设计中，由于装饰物独特的形式以及对比强烈的色彩，均可显示出一定的体量感，会使产品形态的稳定性和轻巧感发生很大的变化。比如水平形式的装饰色带由于水平线形的稳定性，就能够增加产品本身的视觉稳定感，而垂直或者倾斜的装饰色带由于垂直或者倾斜线的不稳定性和动感，则增加了产品形态的视觉轻巧感和运动感，直线的装饰比曲线的装饰稳定性要强。 (6) 形体的分割 由于产品形体结构大的有较重的视觉感受，而小的则有轻巧感，因此在进行产品设计时，为了减少产品的稳定感和笨重感，可以将有大面积的产品表面分割成几个小的结构

24、部分，以增加产品的轻巧感和生动感。产品形体的分割包括形体结构的分割、色彩的分割、材质的分割、面的分割和线的分割等。,图(a)所示的三维坐标测量仪，因体量较大，容易给人方正、笨重、机械的感觉，该产品采用圆、活、软、轻巧等艺术处理手段，如将立柱设计成梯形增加视觉上的轻巧感、顶部壳架设计成梯形并同时采用大弧面软化处理、前后壳架中缝处理，使产品既方便安装维修，又体积纤巧。 图(b)所示的激光手术仪，整个产品尺度较高，上部结构较复杂，是主要的功能部分，结构主次关系分明，形态给人以轻巧感。但产品是医学仪器，要突出其安全、可靠、精密的特点，因此设计师将底部四个可滚动轮子的部分加上了四个圆柱体，使之增加了心理

25、上的稳定与安全感，同时功能美也得以更好的体现。 图(c)所示的吧椅，上部采用轻质材料，镂空处理增加视觉及物理上的轻巧，同时又使吧椅座垫有一定的弹性，增加舒适感。,思考：物理上的稳定与轻巧和视觉上的稳定与轻巧有何不同？,(a) (b) (c),形式美法则六：节奏和韵律,节奏和韵律是自然界和现实生活中到处可见的一种重复的属性，是一种有规律的、周期性重复变化的运动形式，它反映了自然界和现实生活中的某种运动规律。 节奏：节奏指产品各要素有规律、有秩序的重复排列，形成整齐划一的美感形式，节奏体现事物普遍的发展状态，事物的形态虽错综复杂，但在某些方面卻能找到一定的规律，在错综复杂中有反复即形成节奏感。在自

26、然界、人类社会到处都体现出节奏的形式，昼夜交替，四季轮回、人类起居、呼吸、新陈代谢、脉搏跳动均表现出节奏的关系。节奏可使艺术作品更具条理性、一致性，加强艺术的统一、秩序、重复的美感。,韵律：节奏有强弱起伏、悠扬缓急的变化，表现出更加活跃和丰富的形式感，这就形成了韵律。韵律是节奏的更高形式，节奏表现为工整、宁静之美，而韵律则表现为变化、轻巧之美，节奏是韵律的前奏，韵律是节奏的升华。 韵律的基本形式： (1) 连续韵律产品结构形式的各要素，如体量、色彩、图案、肌理等做有条理有规律的排列重复，形成统一连贯的美感即为连续韵律。,（a） 酒架,(b) 订书机,(c) 台灯,(2) 渐变韵律即造型的形式要

27、素按一定规律的变化。,(3) 起伏韵律 各元素起伏变化而形成的一种节奏韵律。 (4) 交错韵律 即指连续重复的构成要素按一定规律互相交织穿插而形成的韵律形式。,形式美法则七：过渡与呼应,过渡：产品造型中两个不同形状或不同色彩的组合之间采用和该两形体或色彩皆有关联而对比又不太强烈的过渡形式，使其关系趋之和谐，以此削弱过分的对比。 例如两垂直线采用不同的过渡方式，可得到不同的心理效果；两个不同形体（例如圆和正方形）可采用中间形体过渡。,采用中间形体过渡,形体的三种过渡形式,(a)直接过渡,(b)小圆角过渡,(c) 渐变过渡,过渡的程度不同会产生不同的效果，如果形体与形体的过渡幅度过大，则形体会产生

28、模糊、柔和、不确定的特征；如果过渡的幅度不足则会出现生硬、肯定、清晰的特征。,过渡的几种形式： (1) 渐变过渡这是将差异较大的结构进行逐步的变化，如形体由大变小，色彩由明变暗，而获得的一种过渡效果。,(2) 延异过渡这是指利用形的相似性或相异性，使两种相差较大的形态通过过渡达到形态的协调。,(3) 起伏过渡这是将一定差异的形态按一定强弱关系进行过渡，产生虚实相间的效果。 呼应：在造型艺术的形式美中，过渡表现为一种运动的过程，而呼应则表现为运动的结果，呼应即通过造型形式要素的形、色、质的过渡而取得首尾呼应的一种关系，过渡是呼应的前提，呼应是过渡的结果。它们相互影响、互为关系，仅有过渡没有呼应使形体不完整，没有过渡则呼应缺乏根据，过渡与呼应即为统一与变化的关系。,图(a)所示的音响，主音箱和喇叭等各部分从材料、色彩、造型上都有统一、协调的关系，主音箱和喇叭的造型又略有不同，有着强烈的呼应关系； 图(b)所示的照相机，左边为刚硬的直线，配以金属的原色，体现了精湛的工艺美；右边为柔和的曲线造型，配以白色的表面处理，和左边形成强烈的对比关系。中间部分采用曲线过渡，右边的镜头部分和左边产生强烈的呼应关系，柔中带刚、刚柔并济。,（a）,（b,