郭亨文

计算机辅助设计( Computer Aided Design,CAD)是20世纪50年代以后发展起来的、基于计算机的现代设计技术。它是指以计算机为工具,处理设计过程中的数字与图形信息,辅助完成设计的技术。[1]该技术最早的运用是在工业产品设计领域，以计算机为工具,处理产品设计过程中的数字与图形信息。早在1962年，法国雷诺汽车公司的工程师Pierre Bezier构造了一种以逼近为基础的参数曲线（见图1）和曲面设计的方法，并用这种方法完成了一种称为UNISURF的曲线和曲面设计系统。[2]这让人们可以用计算机处理曲线及曲面问题，也为计算机矢量图形学奠定了基础。

近二十年以来，随着现代计算机技术的进步，计算机辅助设计的发展极为迅速，应用范围也更为广泛。不仅应用于工业产品设计领域，更为建筑、空间、艺术等设计领域作服务。博物馆的陈列设计，主要由内容设计与形式设计组成，是历史、文化、建筑、空间、艺术等多学科综合运用的体现。博物馆的陈列以内容为基础，以形式表现内容。形式是陈列的具体外在表现，直观反映出陈列展览的水平高低。形式设计工作量大，通常包括熟悉主题、确认需求、寻找灵感、收集素材、空间布局、安排动线、造型设计、色彩搭配、概念演示、平面排版、制作核稿、展览布置、设计总结等系列流程。当前，在博物馆陈列设计的过程中，尤其是在形式设计部分，也越来越注重计算机辅助设计的运用。在面对繁杂的工作局面，设计人员可充分运用计算机这一利器。

一、计算机辅助设计在形式设计的主要运用

一个陈列作品完成之前，要经过内容与形式的设计。形式设计，是把内容大纲转化成为实际形式的一个重要设计环节，也是陈列设计中最后的重要步骤。形式设计要表达好陈列的主题思想和展示内容，需要进行空间设计、造型设计、色彩设计、平面设计等方面的工作。在形式设计的各个层面，各个过程当中，运用计算机辅助设计往往能得到事半功倍的效果。

（一）空间设计

在理解好陈列大纲后，要明确好陈列的主题，按照主题进行形式空间设计。这通常要处理好结构和逻辑两个方面的工作。结构设计，即是空间布局。如同撰写文章，好的文章都能反映出明确的中心思想。虽然有不同的文体，但无论是什么文体，总有一定结构进行归整。陈列中的内容设计，好比是一篇文章，有相应的分部结构。结构设计的工作，就是要按照展览主题，把内容设计中的各分部进行空间的布局，把每一分部分配到合理的空间环境当中，使展览的叙事条理清晰，结构合理。用结构决定功能的理念,把表现形式的用材(金属质、木质、石质、塑料等)、把表现形式的手段(展托展板、多媒体声光电、艺术创作等辅助手段)、把空间、色彩、灯光进行有效组合,形成总体上的风格和样式。按照策展的流程，结构设计是形式与内容磨合的起步阶段。在这方面，形式与内容需要不断进行沟通，以达到两者的统一。在沟通的前期，形式设计人员可用计算机这一工具，对设计想法进行手绘草图，画出相应的空间结构（见图2）。即利用手写板或数位板等计算机外接设备，连接到计算机内部的绘图软件进行手绘画图，供策展团队讨论、明确共识和价值取向。这是代替传统纸、笔、颜料的新型绘图方式。可快速让策展团队直观看见形式设计所表达的想法与概念，更为灵活便捷，逐渐为更多的设计工作者所接受。

图2 计算机绘制草图

逻辑设计，首先是要设计好展览的动线。广义的动线概念：动线是在时空中编排各种人的活动与事件。[3]展览的动线通常是指人参观展览行进的路线，包括还要考虑参观路线上人的视觉、触觉、听觉等感观和心理变化等。要保证好观众参观走向的顺畅,又要保证展示内容逻辑不受影响。在设计当中，可以运用一些建筑设计软件，从整体布局当中设计好参观动线，运用计算机强大的数据处理能力，有针对地分析动线的可行性。由于人类眼睛的视界所限，当置身于展厅等环境当中，很难在头脑中设计出合理性高的空间动线。这时候应用计算机辅助设计的技术，把空间转化成可放大与缩小的二维平面，然后在二维平面上进行展览逻辑分析与动线设计，能够把复杂的局面简单化（见图3），为设计人员提供另一种广阔的视界。

当然在平面上设计好动线，并不意味着逻辑设计的完成，更为重要的是要验证动线设计是否契合了陈列大纲和内容设计。还要充分评估整条动线是否流畅，以及人流量、安全性等各方面的因素。这种情况下，设计人员又可以在平面动线设计的基础上，利用三维建模的技术，制作出虚拟的三维展览空间，按设计好动线制作成三维展览空间的浏览动画，用动画的形式验证动线。而且，在VR技术逐渐成熟的当下，更可以把上述建模和动画导入VR体感设备，让设计人员置身于虚拟空间体验。

图3 二维平面图上进行动线设计

（二）造型设计

展览是通过展品和空间来传递出陈列内容的，展品和空间也必须通过一定的造型来呈现其形象。展品和空间的展示设计当中，造型是最难把握的，需要设计人员在头脑中就要有相应造型的构建，要有一定的空间三维想象能力，进行一定的组合设计。如今，通过三维设计软件与三维扫描技术的运用，可有效地帮助设计人员解决这一难题。例如在展品陈列造型组合设计中，对展品进行三维扫描，然后在计算机建立其模型，再放置入由计算机建立的展示空间模型中，形成直观的三维造型场景（见图4）。从而方便表现出形式设计的方式，更有助于形式与内容设计的统一。

图4 用三维软件进行造型设计

当然，目前多数的计算机三维设计软件内，在默认的条件下，建立起的造型模型只有简单的线框显示或单色的材质表现。若要进一步准确地还原出展品与空间材质表现，把头脑的设计灵感与想法表现出来，那就要学习三维设计软件中的材质制作方法，给展品或空间模型赋予材质，再渲染出效果图。也就是能通过图片等媒介来表达造型设计作品预期要达到的效果。

（三）色彩设计

色彩在视觉形式语言中有极其重要的意义。通过色彩环境，能增强陈列展览的视觉感染力，可以衬托展览的主题，形成独特的展览环境语言。[4]色彩对于参观者的感受而言，是影响参观体验的因素之一，会激发心理层面的各种反应。色彩设计最常见在于色彩的搭配运用，配色是个既感性又理性的课题，背后有丰富的理论。按照一般情况，培养一个理论扎实，色彩搭配运用合理且经验丰富的设计人员，需要专业的学习环境和大量的时间，但对于很多基层的中小型博物馆而言，这一类的人才可遇而不可求，往往需要在内部进行挖掘。计算机技术发展至今天，也诞生了很多配色工具，应用于色彩的搭配设计之上，能帮助没有基础的工作者进行有效的配色。有些配色工具直接以搭配好的色板提供色彩设计灵感，有些配色工具则是将理论可视化，大大方便设计新手的学习和专业人士的应用。

虽然，色彩的搭配在艺术家的手中，往往不循规蹈矩，有着天马行空的创意。但是，设计不完全等同于艺术。设计属于实用美术,更强调其实用性，并且有一定的运用理论。因此，色彩设计在运用配色软件时，设计师还是要了解一定的色彩组合规律，掌握色调（色相）、饱和度（纯度）和明度这色彩三要素的关系，了解重复与渐变、调和与变化、均衡与对称、比例与尺度等应用色彩的技巧。在运用配色工具进行工作，也相当于实践中学习色彩设计的理论。

图5 某配色工具形成的方案

（四）平面设计

平面设计是陈列形式设计不可缺失的部分，应用十分广泛。包括展览的宣传海报、手机宣传文案编排、展板平面设计、展览图录排版等诸多应用。在形式设计范围内的平面设计，要运用图形、字体、色彩三类构成要素，组合成不同的形式，准确传递信息。在平面设计中应用计算机技术，可以有效利用各类的图形载体以及字体等，丰富设计内容与设计形式。[5]也让设计人员摆脱复杂、缓慢的传统手工工作，从而更便捷高效。图形是平面设计中的重要构成要素，一般是视觉的中心点。图形的处理在计算机辅助技术下，有着更多的处理技巧与手段。可以把图形自由地放大缩小、拼接组合、拉伸变形、渐变着色。字体是信息的重要载体，不同字体的应用在计算机层面变得容易，无论是互联网和平面设计软件本身，都可以找到海量的字体，以满足设计师的需求。色彩是烘托平面作品氛围、服务主题调性的要素，服务于图形与字体。目前主流的平面设计软件，可以把图形、字体和色彩这三要素进行排列组合、进行风格化、液化、像素化、纹理等特效处理，充分发挥设计人员的创意（见图6）。

图6 图形、字体和色彩组合设计后的展览宣传版面

二、计算机辅助设计的辩证运用

近年来，我国博物馆的陈列设计水平在不断进步与提高。这得益于一代代陈列设计人员不断学习和运用新科学、新技术、新工艺，反映出博物馆陈列设计行业生产力的提高。其中，计算机辅助设计的运用功不可没。在计算机技术尚未普及的年代，博物馆陈列形式设计是运用传统手工的技术与方法。相较于传统手工的技术与方法，计算机辅助设计具有明显的优势，但也存在着一些负面影响。设计人员在运用计算机辅助设计的时候，要加以辩证考虑。

（一）计算机辅助设计的优势

在传统的设计技术与方法下，形式设计中的绘制概念方案，空间、色彩、平面、陈列艺术组合形式等设计都需要手工进行。这样就带给设计工作者几个难题。一是形式设计工作者的培养时间要长，需要在美术、建筑、绘图等方面的手工绘制方面进行长期的培训，因而行业准入的门槛较高；二是工作效率较低，设计花费的时间较长；三是相关数据计算和分析能力不高，往往要投入大量的人力成本；四是质量不能统一保证，在设计工作量大的情况下容易出现偏差。

与之相比，计算机辅助设计具有明显优势。在培养设计人员和降低准入门槛方面。由于计算机设计程序开发出的功能，可轻易实现多种绘图方法。设计人员可大为减少点、线、面等徒手绘制的训练，就能达到很好的效果，并且计算机辅助设计软件的操作指令也日趋简单，也具有高度模块化的特点，从而使学习此类技术更为容易，可大范围进行普及。在提高设计工作效率方面。计算机辅助的设计软件能够把手工绘制的操作移植到计算机当中。例如在展板设计当中，可大大缩短文字大小、字体、字型等编辑，以及图型的各种效果设计。在数据计算与分析方面，现代计算机除了具有高速的数据处理能力和海量的数据存储能力，还具备高精度的数据处理能力，计算机可以根据人们的计算要求，被设计为各种计算精度，计算机数据处理类型既包括常见的整数类型计算和浮点数类型计算，同时还具备了逻辑运算能力。[6]这些能力，可以让设计人员更为全面和科学地在展示面积、动线安排、观众分布等进行数值的计算。设计质量把控方面，在传统的设计工具与方法中，受设计者主观或客观设计工具的影响较大。如在传统的方法内，设计人员受限于不同时间、不同环境里的心理波动，及所用的纸张材质、笔、尺等工具的不同，很难保证状态的稳定，容易出现设计偏差。而在计算机辅助设计下，设计工作更多的是输入指令，计算机可稳定地输出设计结果。此外，计算机的操作还具有可逆性，如果某一步骤出现错误或效果不理想，设计人员还可往回操作，推翻重来，进一步提高设计的容错性。

（二）计算机辅助技术的负面影响

计算机辅助设计是有机结合人与计算机优点而形成的新型设计方法，与传统设计方法相比，计算机辅助设计的优点在能大幅缩短人员培养时间，在重复工作、快速精确的计算、信息存储、逻辑推理等方面，能够极大提高设计效率和质量。正因为计算机具有上述优点,才使得计算机辅助设计得到广泛研究和应用。虽然计算机具有上述优点,但凡事有利也有弊。在现今计算机辅助技术全面应用的情况下，计算机辅助设计的技术也显示出一些负面的影响。例如设计人员有的对于计算机辅助技术过于依赖，有的只重技术，而忽视设计本质。计算机辅助设计还有一个重要的特点，那就是高度的标准化与程序化。如果设计人员只依赖计算机辅助设计，不重视设计思维及艺术修养的积累，往往会造成设计出的作品难于表达思想，又或者限入与大众雷同，缺少独特的个性或创意化的表现，也很难达到形式与内容的统一。

设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。[7]归根到底，计算机辅助设计是人们从事设计的一种技术，计算机本身就是人所用的工具。人是具有创造性思维,能够对设计过程进行分析和综合判断。计算机辅助设计，本质是把设计人员的想法与概念，转换成适合于计算机处理的数学模型,再实现解算上述模型的程序。设计人员应当控制程序的运行,并对设计结果进行分析、评价和修改得出优化的设计方案。人的直觉、经验和判断是设计中不可缺少的,也是计算机无法代替的。设计的控制、决策终归是取决于人。只有处理好人与计算机的关系，明确人的主导因素性，方可最大化地避免计算机辅助技术的负面影响。

三、结语

总而言之，“工欲善其事，必先利其器”，计算机辅助设计内在的优越性赋予了它无限的生命力,使之得以迅速发展和广泛应用。与传统形式设计方法相比,计算机辅助设计在提高工作效率，完善表现形式设计思路和想法等方面具有无可比拟的优点。但也要注意，设计人员不能只依赖或只运用计算机辅助技术，而忽视了设计的本质。博物馆陈列设计人员应当掌握一定的计算机辅助设计的相关技术，充分发挥人机各自特点，把人从繁重的传统绘图工作当中解放出来，以便有更多的时间投入到创造性的工作当中，推出更高质量的陈列作品。