Дизайн двумерных орнаментов

Одной из основных задач дизайнерской деятельности является обеспечение высоких эстетических свойств разрабатываемых изделий. Решение этой задачи осуществляется, в том числе, и применением различных способов декорирования.

Одним из наиболее древних и распространенных способов декорирования различных объектов предметной среды является орнамент. Использование орнамента как средства повышения эстетической ценности изделия остается актуальным и посей день.

С момента своего возникновения, орнаменты разрабатывались и воспроизводились в материале с применением ручных технологий. С развитием технического прогресса появилась возможность частично механизировать процесс орнаментирования.

Сегодняшний технический уровень развития станочного оборудования, позволяет полностью автоматизировать воспроизведение орнамента в материале.

Стадии воспроизведения орнамента с помощью автоматизированного оборудования предшествует стадия автоматизированного проектирования, являющаяся, по сути, основой процесса технологической подготовки производства.

На стадии автоматизированного проектирования орнамента дизайнеру (проектировщику) необходимо подготовить виртуальную модель орнамента, в формате, позволяющем на его основе программировать автоматизированное оборудование.

Как правило, для этих целей используется векторный формат компьютерной графики, который применяется для представления изображений в инженерных CAD-редакторах (AutoCAD, Компас, SolidWorks и др.) и графических редакторах (Adobe Illustrator, Corel Draw и др.).

Изобразительной особенностью векторного формата компьютерной графики является линеарное представление изображений. При этом, линия выступает как: графическое средство проектирования (средство выражения проектной мысли) — эмоционально активный объектграница раздела различных цветов или материаловоснова для программирования автоматизированного оборудования.

Особенностью линий, описывающих орнамент, является точно найденная, в процессе проектно-художественного поиска, форма.

Возможности осуществления проектно-художественного поиска и создания линии необходимой формы можно считать специальными, при использовании компьютерной графики для создания орнаментов.

При это процесс создания виртуальной линеарной модели орнамента должен характеризоваться следующими качествами:

— скорость (сокращение времени) создания готового изображения орнамента в сравнении с традиционным (мануальным) способом проектирования.

— простота (снижение трудоемкости) создания готового изображения орнамента в сравнении с традиционным (мануальным) способом проектирования. высокие эстетические свойства создаваемых изображений орнаментов.

— технологичность создаваемых линеарных изображений: возможность их использования в качестве основы для программирования автоматизированного оборудованияучет особенностей технологии воспроизведения орнамента в материале.

Среди современных графических и CAD-редакторов отсутствуют специализированные программные пакеты для проектирования орнаментов.

Реализация выше названных специальных возможностей создания орнаментов с помощью существующих векторных графических редакторов, что характерно для современной практики, не дает таких положительных результатов, как традиционное (мануальное) исполнение. Что, безусловно, не может не рассматриваться как актуальная техническая проблема дизайнерской деятельности и технологической подготовки автоматизированного производства художественных изделий.

В современной практике использования компьютерной графики в процессе можно выделить следующие наиболее распространенные направления при разработке орнаментов-. а) Использование программ-векторизаторов (автоматизированная векторизация).

Рис. 1 — Пример работы программы-векторизатора. б) Использование готовых библиотечных изображений орнаментов, либо орнаментальных мотивов для создания на их основе изображений орнаментов. а) б).

Рис. 2 — Примеры готовых библиотечных изображений орнаментов: а) Образцы из коммерческой библиотеки «Arid! vol. 19 arabesque design"-6) Образцы из шрифта «Ornament». в) Векторизация по растровой подложке в универсальных редакторах.

Рис. 3 — Пример использования в полиграфии метода векторизация по растровой подложке с помощью кривых Безье: а) общий видб) явные ошибки построения контура в увеличенном масштабе.

В большой степени низкая эффективность использования геометрических возможностей компьютерной графики в практике разработки орнаментов определяется отсутствием научных исследований, результаты которых позволили бы объективно оценивать и корректировать изображения орнаментов, расширяя тем самым возможности дизайнера (проектировщика) при создании орнаментов.

При этом нельзя не отметить, что научные разработки в области автоматизированного проектирования орнаментов имели место. В нашей стране, с начала 1980;х годов и по начало 2000;х наибольший вклад в решении различных проблем автоматизированного проектирования орнамента внесли ученые: Аскаров А.-Ю., Черников А. В., Докучаева О. И., Челпанов И. Б., Аюшева Т. В, Кочева Т. В, Николаева С.С.

Отдельными проблемами автоматизированного проектирования орнамента занимались также зарубежные ученые. К их числу можно отнести М. Вонга, Д. Зонгкера, К. Каплана, Р. Шарейн.

Однако, прикладной, либо, в отдельных случаях, узко специализированный характер исследований перечисленных ученых, не позволяет говорить о найденном комплексном решении для реализации специальных возможностей создания орнаментов с помощью компьютерной графики.

В научном изучении применения компьютерной графики (технологий) для разработки орнаментов можно выделить следующие направления:

— автоматизированное генерирование орнаментов по заданным алгоритмам. Объектом исследования выступают несложные двумерные (геометрические) орнаменты или узоры, обладающие ярко выраженной геометрической схемой заполнения поверхности. [50,76,87].

— создание и использование баз данных изображений орнаментов и орнаментальных мотивов. [31,32].

Объектом изучения выступают, орнаменты различной сложности. Предметом, классификационные признаки изображений орнаментов и орнаментальных мотивов.

— Выявление различных видов симметрии, встречающихся в орнаментах, разработка на их основе новых, а также алгоритмизация построения. [10,70,77,81,89,94].

— Разработка методик проектирования отдельных видов, типов или стилей орнаментов, с использованием существующих программных и аппаратных средств. [6,30,51,58,83,73].

Таким образом, научное и практическое состояние проблемы создания орнамента методами компьютерной графики придает актуальность данной работе.

Цель работы: Разработка системы проектирования, направленной на создание двумерных орнаментов методами компьютерной графики.

Согласно поставленной цели работы, были сформулированы задачи исследования:

— провести структурно-геометрический анализ двумерных орнаментов различных исторических стилей с применением компьютерной графики, направленный на вычленение элементов их линеарно-графической структуры;

— на основе проведенного анализа выявить и классифицировать основные графические элементы («алфавитные» графические единицы) двумерных орнаментов, достаточные для описания орнаментов;

— выявить совокупность необходимых геометрических параметров, позволяющих задавать и изменять форму основных графических элементов двумерных орнаментов, изменением их значений;

— установить зависимость изменения формы основных графических элементов двумерных орнаментов от изменения значений геометрических параметров;

— разработать принципы применения основных графических элементов и их геометрических параметров при создании двумерных орнаментов методами компьютерной графики;

— практически апробировать систему создания двумерных орнаментов с применением существующего программного обеспечения в условиях производства.

Научная новизна:

— предложено решение задачи создания двумерных орнаментов методами компьютерной графики путем применения основных графических элементов орнаментов, изменяемых по геометрическим параметрам;

— на основе структурно-геометрического анализа с применением компьютерной графики выявлены и классифицированы основные графические элементы («алфавитные» графические единицы) двумерных орнаментов;

— выявлена совокупность формообразующих геометрических параметров необходимых и достаточных при создании двумерных орнаментов, позволяющих задавать и изменять форму их основных графических элементов: радиус дуги ®, угол раскрытия дуги (а), показатель изменения кривизны (дк), количество дуг (п) и показатель степени геометризации (5) — установлены зависимости свойств формы (пластика формы, целостность формы, сложность формы) основных графических элементов двумерных орнаментов от диапазонов значений их формообразующих геометрических параметровпоказана возможность использования формообразующих геометрических параметров для предварительного задания свойств и гармонизации формы основных графических элементов двумерных орнаментов;

Практическая значимость:

— установленные зависимости изменения свойств формы основных графических элементов, путем изменения значений формообразующих геометрических параметров, да^т возможность вести целенаправленный проектно-художественный поиск методами интерактивной компьютерной графики при создании новых орнаментов;

— предложенные подходы использования основных графических элементов позволяют решать задачу нормализации эскизных изображений орнаментов методами интерактивной компьютерной графики;

— разработанная система создания двумерных орнаментов может рассматриваться как основа специализированного программного обеспечения для автоматизированного проектирования орнаментов.

Основные выводы данной диссертационной работы:

1) Решена задача создания двумерных орнаментов методами компьютерной графики путем применения основных графических элементов орнаментов, изменяемых по геометрическим параметрам.

2) Проведен структурно-геометрический анализ двумерных орнаментов с применением компьютерной графики, на основе которого выявлены и классифицированы основные графические элементы («алфавитные» графические единицы) двумерных орнаментов.

3) Выявлена совокупность формообразующих геометрических параметров необходимых и достаточных при создании двумерных орнаментов, позволяющих задавать и изменять форму их основных графических элементов: радиус дуги ®, угол раскрытия дуги (а), показатель изменения кривизны (Дк), количество дуг (п) и показатель степени геометризации (S).

4) Установлены зависимости между свойствами формы (пластика формы, целостность формы, сложность формы) основных графических элементов двумерных орнаментов и значениями их формообразующих геометрических параметров.

5) Показана возможность варьирования свойств формы основных графических элементов двумерных орнаментов путем изменения значений их формообразующих геометрических параметров:

— создание графических элементов орнаментов с предварительно заданными свойствами их формы;

— гармонизация формы имеющихся графических элементов орнаментов.

6) Установлены диапазоны значений формообразующих геометрических параметров основных графических элементов:

— диапазон значений показателя изменения кривизны (Дк), отражающего степень изменения формы последовательно идущих дуг, составляет: 0.2 < Дк < 1 при Rw < R, и 1 < Дк < 5 при Ri+1 > R,;

— диапазон значений угла раскрытия дуги (а), определяющего гармоничность восприятия формы участка, составляет от 60 до 170 градусовдиапазон значений показателя степени геометризации (S), определяющего визуальную сложность графического элемента составляет от 12,5 до 100 процентов, соответственно значения количества дуг (п), находится в диапазоне от 1 до 8.

7) Реализована на практике и внедрена в производство система создания орнаментов различных стилей с использованием существующего программного обеспечения, основанная на применении основных графических элементов орнаментов, изменяемых по геометрическим параметрам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Основным результатом данной диссертационной работы является разработанная система проектирования двумерных орнаментов методами компьютерной графики.

Основными элементами, разработанной системы проектирования, являются выявленные основные графические элементы орнаментов, их формообразующие геометрические параметры, установленные зависимости свойств формы основных графических элементов от значений формообразующих геометрических параметров, а также принципы их практического применения при создании орнаментов методами компьютерной графики.

Практическое апробирование разработанной системы в условиях художественно-производственного предприятия показало результативность ее применения в процессе технологической подготовки производства художественных орнаментированных изделий.

Возможности разработанной системы, которые обоснованы ее практическим апробированием, а также заложенные в ней принципы, учитывающие сущностные характеристики орнамента и особенности художественно-проектной деятельности дизайнера при использовании методов компьютерной графики, позволяют рассматривать ее как основу при создании специализированного программного обеспечения для автоматизированного проектирования двумерных орнаментов.