瓷器图案设计系统研讨

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作者：孙钰健 单位：景德镇陶瓷学院信息工程学院

1、引言

陶瓷业是我国的传统行业。我国是陶瓷古国，陶瓷大国，拥有举世闻名的陶瓷文化和悠久的制作历史。除了陶瓷功用、形状等因素外，图案的设计在陶瓷行业中也占有着十分重要的地位。传统的陶瓷图案设计过程，如:印花图案设计，陶瓷贴花图案设计等，则一直是以手工或Photoshop设计等方式生产。设计速度相对较慢，周期较长，对设计师的要求和经验较高，产品设计更新慢。另一方面，经过精心设计的色彩及图案则给人们带来艺术上的享受，提升产品的艺术内涵及价值。陶瓷图案的设计和制作一直是图案应用领域技术研究的重点。本文提出了一种客户参与的陶瓷图案设计系统构想，通过客户参与设计过程，来缩短陶瓷图案设计周期，提高新产品研发效率，以满足那些要求个性化陶瓷图案的客户，并应用本文的研究成果设计构思一个交互的陶瓷图案设计系统。文章重点讨论面对客户的图案设计系统的结构、工作模式及供用户使用的插件等。

2、客户参与设计

2.1客户参与设计的概念客户参与设计就是指客户在设计的过程中，通过选择企业事先制定并满足客户基本要求、功能和价格需求等选项展开交互，并参与到产品设计[1]的过程。在设计过程中，企业和客户之间需要良好的协调及相互理解。客户参与设计本质上是一种客户需求驱动的产品设计方法，其目标是在缩短开发周期的过程中，系统地分析市场状况、客户需求、客户反馈，从而来提高产品的性能，最大程度地提高客户对产品的满意度[2]。实施客户参与设计其关键就是对提出各种不同需求的客户的信息采集和在设计过程中与客户的实时交互，只有这样才能使陶瓷定制生产在客户参与的情况下顺利进行。因此研究客户如何参与设计及客户参与设计系统的开发是非常重要也是可行的[3]。

2.2客户参与设计的原理客户参与产品设计时，首先通过企业提供的设计平台，根据产品自身的特点，检索与之相匹配的产品规格或设计模块。当此规格或模块不能完全满足客户需求时，客户会把自己对产品功能和参数要求提交给企业。但由于客户和设计者间的差异，往往使得客户无法在设计的开始就提出一个完整、确切的要求，这给沟通和以后的设计带来了难度。这时在设计的过程中，让客户真实的参与进来，可以更全面、更真实的了解客户的需求，同时也使客户能了解到相关的产品设计知识，使客户和企业间能良好的沟通。目前提出的基于客户参与设计的系统有如：大规模定制下的客户定制系统[4]、基于Web的个性化产品定制系统的体系结构研究[5]、客户驱动的产品定制系统[6]等。图案设计是产品设计的第一步，也是相当重要的一步。在陶瓷行业生产过程中，基于客户参与的陶瓷图案设计系统，能够通过陶瓷CAD平台参与到设计开发过程中来，并进行自己的个性化图案设计。其原理是借助较成熟的网络技术建立企业服务平台，提供给客户与企业间的交互的平台，利用企业的后台管理程序为每个客户建立独立的图案数据库，使客户能使用和修改自己的图案。最终提交给企业实施生产。在传统的陶瓷图案创作过程中，专业设计者与图案的最终客户间是相互独立的，设计者往往在得到图案设计的要求后，就直接对图案进行设计，用户只能看到图案设计完成后的结果图案，客户假若对结果图案不满意，需要将此时的看法和要求重新反馈给设计者，设计者很可能需要再次重新修改已创作好的图案，完成后再回馈给客户。这样设计者和客户之间，往往需要若干次，才能使客户对结果图案满意。另一方面，传统的图案设计过程往往也存在设计者未能真实、完全的了解客户要求，使得图案设计形成（图略）所示的图案创作的单向循环过程，图案每循环重复一次，才有可能朝用户的满意程度进一步，这样图案设计过程往往要循环N次后，其图案才可能成为客户的最终满意图案。但由于图案是在不断的重复循环中逐步完善的，所以图案的设计周期过长，甚至可能会导致图案被放弃。鉴于传统的陶瓷图案制作方式上的缺陷，随着互联网与计算机图形图像处理技术的广泛发展和应用，我们提出了一种新的图案创作模式（图略）：陶瓷图案设计者-客户协同设计模式。在这种设计模式下，设计者从用户那里获取图案设计的最初需求，同时发起图案协同设计，用户加入协同设计模式后，即可构成陶瓷图案设计者-用户协同设计模式，共同完成图案的设计过程。在该模式下，由于设计者与用户共同参与图案设计，因而有可能存在设计者与用户对图案设计的某些具体内容存在多次讨论的情况，延长了图案的设计周期，但因用户充分参与了整个图案设计过程，绝大部分的图案在陶瓷图案设计者-用户协同设计模式下设计一次即可达到用户的需求，无须再进行图案设计中需对图案多次循环迭代改进，最终可提高图案的设计效率和成功性。

3、系统架构与功能分析

从客户参与设计的概念和原理可知，客户参与设计是在企业提供的平台上，通过平台提供的面向客户开放的功能进行图案的设计。这些特定的功能有：从图元库选择已有图案进行修改设计；从已有模板进行创意设计；甚至客户可以在系统提供的平台上按照自己的风格和习惯和设计师们进行交互式的设计等等。客户参与设计较好的实施方法是利用网络和计算机图形图像的技术建立企业-用户间交互式的产品图案CAD平台。此平台应包括两层概念：一是企业根据自身的优势和特点自主开发为客户参与设计提供功能的交互式设计平台；二是客户可以在任何的网络终端，登入此平台就能进行陶瓷产品的图案设计。陶瓷图案设计平台应包括以下基本功能:(1)提供系统的陶瓷图案图元显示、图元库共享等；(2)互动设计功能；(3)为客户提供草图模板设计，分形图案设计及基本的渲染设计模块；(4)具有快速智能生成图案功能；(5)系统有良好的可操作性；(6)有着很人性化的设计界面；(7)整个系统环境安全性能良好。设计服务平台客户端为客户提供了：1.陶瓷产品图案设计资源面向客户的陶瓷设计服务平台为用户提供陶瓷产品图案基元库，其中陶瓷产品按类型分为4类：日用陶瓷、工艺陶瓷、卫浴陶瓷、建筑陶瓷。这些素材来自网站、企业、设计人员，是当前主流的产品设计，方便企业和设计人员掌握设计潮流的风向标。用户可以利用这些现有的图元库进行选择并进行设计。

2.基于模板的图案设计模板是图案的宏观概括，通常是最终生成图案的基元。设计师设计时一般先对产品有个大致的了解，并利用自己的经验将这种了解在大脑中形成一个初步的概念，这时只是对产品图案设计的一种抽象表达，然后在自己思维中的“模板”搜索进行设计。随意计算机应用的普及，图形处理软件的功能也上升到了一个高度，我们完全可以将设计师中的经验思维具体化，形成图案设计的模板，提供给客户使用基本的模板设计功能。其实，在图案设计的前期，客户也是很难将自己的要求定位确切，对自己所期待的图案也还是一个较模糊的概念。而设计者们通常会根据自己的思维进行创作，他们凭借自己的经验从模板库中选择某些方案进行初步创作，最后再将初步创作的结果返回给客户。这样客户只能从设计师选择好的个别模板中进行提取。有了模块设计功能，客户也能将自己模糊的构思逐步呈现出来，通过交互平台，和设计师合作完成图案的设计开发。3.分形插件模块分形图形以其精致的效果、丰富多彩富于变化的内涵，带给人们一种另类的意境，体现了科学和艺术完美的结合。由于分形有着较专业性，使得一般的设计者们望而退步，特别是对客户来说。因此，如果能将分形进行“盒子”化处理，即将分形图形生成图案的关键技术隐藏，而对生成过程采用参数化，提供良好的人性化界面，使设计者们通过设置参数就能得到不同算法的分形图形。把分形的过程抽象化，生成的图案具体化。在陶瓷上也可以应用分形艺术进行陶瓷装饰图案的设计，例如陶瓷餐具图案设计等。当然，如果把那些参数再改成图形界面，那么客户也能直接选择自己喜欢的分形图案，从而应用到陶瓷产品上。分形图案的生成方法一般有以下几种：L-S文法构图法、递归法、迭代函数系统法、逃逸时间算法等。由于分形方面的算法资料有很多，下面只简单介绍下递归法：递归法是利用分形自相似的特点，使用递归算法对图像细节进行细化而得到最终图像的。以Koch雪花为例，随着递归次数的增加雪花的细节也越来越明显。分形是具有无限自相似性的，但是人的眼睛只能识别有限的分辨率。因此利用递归算法生成分形图形，需要事先设置一个递归的迭代次数，从初始值开始递归，直到循环迭代的次数上限为止。这个最大递归迭代的次数与图像特征、递归规则和图像分辨率大小等有关，在实际操作中可以反复实验设置该值来得到最终满意的效果[7]。通过递归法来生成分形图案的步骤并不复杂，且制作出来的图片具有艺术感，适合用户创作图案。对于面向客户来说，不需要知道分形的具体理论和知识。这些专业理论知识对于用户来说是完全封闭的。这样客户就可以利用系统提供的分形插件来按照自己的需求进行几种基本的分形参数设置并最终生成图案。4、渲染插件提供了应用插件来增强系统能力的机制。包括：扩散、浮雕、随机纹理、规则纹理、涡旋、波浪。使客户也能自己对所选择的陶瓷图案进行进一步的设计。提供给用户的客户端界面（图略）所示：通过以上的一些功能，客户可以利用提供的插件模块自已进行图片设计，然后可以进行两个选择：（1）直接通过服务平台将制作成的图案上传自服务器端；（2）通过互动客户端与设计者进行交互设计。互动客户端支持两种工作模式：同步模式、异步模式。同步设计模式中，客户和设计者通过共享图案编辑器，白板，聊天室及IM等进行实时的交互。异步设计模式中，客户主要是通过电子邮件、论坛、评论区等环境把自己设计好的图案或要求发送给设计师们。随着图案CAD的发展和普及，越来越多的插件将会提供给客户进行满足自己的个性化图案设计。

4、结论

面向客户的陶瓷图案设计为陶瓷图案设计提供了一种新的途径，使客户能参与到设计中来；同时也可以缩短图案设计周期，提高新产品研发效率和图案设计质量，更好的满足客户需要，也能创作出更多的个性化图案，充分利用系统资源。随着计算机CAD及图案设计技术的发展，面向客户的陶瓷图案设计系统，将得到广泛的应用。