背景

近年來，隨著工業設計領域快速發展，產品間的競爭也愈加激烈，為避免技術瓶頸下產生的趨同現象，外觀設計逐漸成為各類產品市場角逐的重要勝負手。國內廠商也因此引入了源自歐洲的CMF外觀設計體系，CMF即Color(色彩塑造)、Material（材料考究）及Finishing（表面處理）設計系統，其中表面處理部分涉及表面成型工藝和表面裝飾工藝，是CMF中的核心概念。

目前表面裝飾工藝中最重要的前沿技術被稱作Generative Texture（創成式數字紋理）或Parametric Texture（參數化紋理），本期推文將幫助大家了解創成式數字紋理的前世今生。

概念

那么，何為創成式數字紋理？

世界上第一臺計算機發明于1946年，計算機之父圖靈隨后在1952年的論文《形態發生的化學基礎》中第一次提出了以反應-擴散（Reaction - Diffusion）數學模型來描述自然界斑紋（如貓紋、斑馬條紋和熱帶魚斑紋等）的生成現象，后人將這個計算機圖形生成模型稱為圖靈斑圖（Turing Pattern），世界上第一個創成式數字紋理由此誕生（如圖1-1）。

從生物學角度來說，每只貓的花紋都是不同的，因此圖靈算法自然也會根據輸入條件的不同而產生獨一無二的紋理圖案。這種具備條件隨動能力的可調節數字紋理，我們都可以稱其為創成式數字紋理（parametric texture）。

圖1-1：圖靈斑圖函數采樣/圖1-2：熱帶魚斑紋

發展

隨著計算機技術的不斷發展，創成式數字紋理也迎來了自己的春天。通過編程賦能，傳統建筑行業產生了脫胎換骨的變化，并誕生了以著名的建筑大師扎哈和馬巖松為代表人物的參數化建筑流派（或稱高技派）。他們以數字化技術驅動設計革新，在設計和建造過程中以算力代替人力，其中最為大眾所津津樂道的是種類萬千的建筑表皮紋理。

圖2-1：建筑表皮

隨著創成式編程算法技術進一步成熟，在工業設計領域，創成式紋理也逐漸開始成為重要的設計元素。包括Nike、寶馬、小米等一眾知名廠商的產品都在大量運用創成式紋理，以求突破技術約束，優化產品性能，同時提升產品的競爭力。

圖2-2 汽車概念設計/圖2-3 音箱外觀設計

商業價值

既然被稱為點金術，創成式紋理自然有其獨特的價值點。最明顯的優勢是它的技術門檻，每一種算法支撐的紋理都需要一定的研發周期，相比較傳統外觀紋理，創成式紋理的復制難度大、成本高，比較容易形成市場壟斷。

圖3-1：算法生成的紋理變化

其次是紋理的可調節價值，跟創成式的其他產品類似，紋理也可以通過輸入條件參數的改動而隨之變化，如果搭配增材制造技術手段，可以實現同種商品售出的每一件都跟隨用戶條件進行高自由度的完全定制。另外，當廠商進行同系列產品研發時，往往需要在相同的外觀中進行局部變動，這樣的同系列不同定位的外觀設計需求，同樣是創成式紋理的優勢之一。

圖3-2：創成式紋理隨輸入參數進行變化

最后，創成式紋理結合仿真技術，完全可以在滿足結構功能要求的基礎上，最大化的減少材料消耗，降低生產成本。

圖3-3：根據受力仿真分析調整紋理分布

 

那么，這樣一種難復制、易調節、降成本又很美觀的產品點金術，有沒有讓您感到怦然心動？

—作者—

侯華，安世亞太創成式設計師，米蘭理工大學藝術設計碩士。主要負責數字化設計研究及圖形算法在產品上的應用。