作者：李想
出版社：人民邮电出版社
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工业产品设计中的视觉动力试读：
前言
Foreword工业设计是一门交叉学科，包含了艺术类与工业类的学科内容。学生在专业课程中学习了各种技能，如平面、色彩、几何、素描和计算机建模渲染等，但进行实际项目设计时，往往面临的挑战并不是这些技术上的问题，而是如何找到设计的感觉，如何开头，如何创建一个良好的外观，如何赋予产品外观以力量感、生命感，或者是速度感、强壮感。也许你浏览过无数大师们的设计作品，被那些优秀的作品所震撼、所感动，非常希望从这些作品中汲取一些灵感，却不知道如何下手，反而容易陷入抄袭和临摹的困境。
工业设计一般分为工科类和艺术类两种。工科类学生面对从来没有接触过的艺术类学科内容，难免有些云里雾里。而艺术类学生虽然对自己的设计感觉有一种固有的自信，但对于外形设计往往也道不出所以然，最常用的解释就是“这是一种艺术感觉”。
那么，是否应该有一套理论体系指引我们进行外观设计呢？还是只能依靠所谓的个人艺术天赋，一种神秘而不可言传的力量所指引？
如果这个困惑不能从现有的艺术类知识中找到答案，那么我们需要引入新的学科来解决这个问题，那就是视觉力学。可能你从来没有听说过这个名词，因为它并不为人所熟知。首先，视觉力学属于视觉心理学的范畴，同时又需要利用物理力学方法进行分析，它正是一种可以帮助我们以逻辑思维的方式进行外观设计的方法。本书将引入视觉心理学和中学物理力学中的一部分内容，并将它们与工业设计相结合，以简单易懂的方式，为大家寻找答案。李想01发现视觉动力1.1 视觉和动力的故事
看了前言你可能会有疑问，视觉这个家伙自然是艺术设计中必不可少的内容，可是它怎么会被归入心理学的范畴呢？
你可能知道一点儿心理学，也可能知道心理学有很多分支，如社会心理学、发展心理学、教育心理学等。而心理学一直在不断发展，如今已经细分到你无法想象的程度了。视觉心理学早在20世纪中叶已经有了很大的发展。事物的美与丑，令观看者感动或者是厌恶，这些都属于视觉心理学的内容。与之相对应的也有听觉心理学和听觉（声音）设计师，手机铃声、报警声的设计都属于听觉心理学。同时它们又都属于艺术心理学。是的，艺术也属于心理学。艺术的范围很广，相声小品也是艺术，它被归类于喜剧心理学或者悲剧心理学。
这么多分支实在太复杂了，但这不是我们要讨论的主题。毕竟这不是一本心理学的书。那么，视觉属于心理学应该可以理解，但它和力学怎么又扯到一起了呢？其实它们是天生一对，来看下面的图。
这幅画可不是普通的画，而是一幅会动的图画，是不是动得很剧烈、很明显呢？看着都要头晕了，不忍直视。你一定见过类似的图片，可能在平面构成课程里，老师把它作为视觉幻觉图片来介绍。这个图片真的会使我们的眼睛产生幻觉吗？为什么一个静止的图片，看上去却动个不停呢？
图片确实没有动，这个我们可以确认，因为书本纸张经过正常印刷生产，图案和色彩都是固定的。那么到底是什么在动呢？其实是我们的眼睛在动。你可能认为，当我们注视一个目标时眼球是静止不动的，其实并非如此。只要睁开眼睛，我们的眼球就一直处于高频率的轻微颤动状态。这是因为我们的眼睛看东西不仅需要光线，而且需要不断变换的光线，才可以维持稳定的感光效果，产生持续的视觉画面。如果视网膜上的视觉细胞一直接收的是同一束没有变化的光线，它很快就会对这束光线失去敏感，也就是失去了感光能力。所以当我们注视一个目标时，眼球会自动发生抖动，从而保证提供给大脑稳定的画面。“雪盲”正是因为眼前一片白色，即使眼球持续抖动也无法接收到色彩变化的光束，导致眼球失去了感光能力。
这些是否听上去有点儿枯燥？没关系，这里只是给大家解释，由于眼球自身的抖动才产生了上图中的视觉效果，可以说它并不属于幻觉。那为什么看别的东西没有这个效果呢？因为这个图中的花样所具有的视觉力都是朝同一个方向的。请注意，这里出现了“视觉力”这个概念，图中所有的视觉力叠加，力的大小成倍增加，大到足以让我们的视觉发现。
至此，也就引出了动力的概念。动与力是不可分割的，只要有动，也就必然存在着力；如果有力存在，那就会引起动态趋势。无论你看到的是汹涌的波涛，还是狂风中摇摆的树木，或许是蜿蜒的沙丘，或是一个极具动感的跑车外形，表面上我们看到了“动”，而本质上我们感觉到了力的存在。
如此说来，我们所看到的一切视觉静态画面，其实都存在视觉力和动态趋势。只是在没有特别指出的情况下我们没有办法自己辨别出来。因为对于视觉来说我们周围的世界太熟悉了，所以并不容易发现其中的奥秘。1.2 视觉中的物理习惯
我们是从什么时候开始学习物理力学的呢？大概都是初中吧。由此我们知道了重力、力、反作用力、摩擦力和场力等。然而在我们的大脑中，尤其是视觉系统中，物理力学的内容其实早已存在了。
试着回想一下，我们什么时候认识了重力？从我们出生后不久，就已经感受到了重力。从2个月开始我们就试图在趴着的时候把头抬起来。经过2个多月的努力，我们才可以做到把头抬起来并保持相当长的一段时间。后来我们又成功地用四肢把自己的整个身体抬离地面，开始学会了爬行。这与草原上的羚羊类似，刚出生的羚羊需要自己做的第一件事就是克服重力，站立起来。可见，不仅是我们人类，不少动物都从很早开始就认识了重力这个东西。与重力的对抗也就成为生命成长的起点。婴儿时期，学习走路，不断摔倒，又靠自己的力量爬起来的过程，其实就是不断认识重力的过程。后来，我们站在高处时，会不自觉地想要抓住一个稳定的物体作为依靠。当我们发现巨大的高度落差时，如一个大坑，也会往后退两步，避免掉下去。
慢慢地，我们对于重力的理解从主体转移到了客体，如杯子没有放好，在地板上摔碎了；我们把玩具向上扔，掉下来时却砸到了自己的头；吃饭嘴巴没有接好，却发现漏掉的食物掉落在地上等。同时，我们也发现了别的力的存在，如摩擦力、反作用力等。当我们快乐地在床上跳来跳去，当我们在地面上拍球，我们对于客观世界中存在的力的认识水平不断完善，直到我们可以迅速伸出手接住一个从桌子上滚落的鸡蛋时，我们的视觉对于物理世界的力学系统已经相当适应，并可以做到对物体将要受到的力以及将要发生的运动状态的改变有了预判能力。也就是说，我们可以做到通过观察物体这一秒所处的状态，来判断物体所受到的力，并预测出物体下一秒将要发生的运动。尤其在球类体育运动中，可以说人类对球体在物理世界中的运行规律的认识达到了一个很高的水平。
接下来，我们用物理分析的方法，试着寻找一些简单的视觉力的踪影。
上图中的比萨斜塔虽然是一个静止的画面，但是我们的视觉可以判断它的受力和运动趋势。我们知道它是不会倒的，但是看上去始终有要倒的感觉。如果用中学物理力学知识来做力的分析，那么物体存在重力、地面弹力、地面摩擦力等。但是视觉对于力的判断没有这么复杂，在我们看来这就是一个倾斜的线段，把它与竖直的标准参考线对比就可以得出它所受到的“视觉力”F，而F把比萨斜塔向右侧推。比萨斜塔的倾斜感使我们在视觉上产生一种不稳定感和不舒适感，因为它看着要倒，但怎么都不会倒，这也就是为什么很多游客在比萨斜塔前拍照留念时都会做一些把它推正的动作，从而在视觉上达到一个力的平衡。
与我们所学的物理力学方法不同，视觉是通过把画面中的物体轮廓或是线条抽象出来，并与基准参考线（水平线、竖直线、45°斜线等）作对比后，得出它的移动或者倾斜趋势，这种趋势也就是我们要找的视觉力。
你可能会觉得，就这点儿视觉力，找与不找有什么区别呢？你可别小看这个倾斜的视觉力，虽然很小，但如果大量出现的话，也是可以得到巨大的视觉力叠加效果的。这是一种强烈的运动趋势，或者说是动感。下面我们拿产品来举例。
下图中是Bosch的一款电动起子机。这种工具类产品为了使外观具有强烈的动感和力量感，会在表面增加许多具有视觉力的元素。在这款产品的侧面设计中，就大量运用了我们刚才说过的倾斜线段来赋予产品外观一个很强的视觉合力的效果。可见，即使是一个很小的视觉力元素，只要被大量使用，它们所共同产生的视觉效果也是不容小觑的。
下面右图又是一个例子。巨大的台风使树木被吹得发生了变形。由于树根牢固以及树干坚硬，使枝叶发生了很大的形变，而树干则只有轻微的形变。虽然我们只能看到一张静止的图片，也无法切身感受到台风的猛烈，但我们的视觉依然可以识别到台风强势力量的存在。与比萨斜塔的例子相同，我们将图片中的树木抽象成线条，通过与基准参考线的对比，可以得出其所受到的视觉力F。
不止如此，我们还能看出另一个隐藏的特征，那就是一旦视觉力F消失，目标曲线会立刻恢复到基准参考线上，也就是恢复竖直状态。我们的视觉甚至可以感知目标物体是具有弹性的。因为我们知道，具有弹性的物体发生形变的话，那只是一种暂时的屈服状态，内部存在着一种对抗，一旦外界力量消失，弹性物体可以立刻恢复原状。树木就是这类有弹性的材料。而这种隐藏在图片中的对抗，能引起更深一层的视觉力效果。
同样类型的视觉力，我们也可以在工业产品中发现。如下图中电动锯子的侧面有一个大线条，这个线条和前面台风中的树木的曲线非常相似。我们的视觉同样可以识别出这条曲线所表现出来的视觉力量。只是我们的主观意识不会注意到它，通过强调和突出才会发现。
再看一个例子，下面右图中是足球进球瞬间的画面。球网原本是自然下垂状态，但是飞来的足球打破了这一切。因为受到外力，球网的轮廓发生了形变。我们的视觉通过对比球网发生形变前后的轮廓，感受到了视觉力。
如右图，也是一个有类似视觉力元素的产品。这个线条和球网轮廓形变的类型是一致的。而且形变越大，视觉力也就越强。
举了这些例子，我们希望通过把物理世界里发生的一些现象，与产品外形的线条联系起来，从而让我们理解物理力和视觉力之间的关系。不仅帮助我们意识到视觉力的存在，而且让我们对视觉力有一个基础的认识，因为视觉力本来就是建立在人类视觉对物理世界的了解和适应之上的。1.3 当物体受到力的作用
我们从一岁多就开始试图了解周围的世界和事物，尤其是学会走路，解放了双手之后，我们便忍不住要用手去拿所有我们不熟悉的东西，抓抓这个，拿拿那个。我们对客观事物的了解似乎都是从对它们施加一个力开始的，如捏、拿、抓、扯、撕等。自从意识到自己的手可以输出力量，我们便有了探索世界的工具。但是由于我们的力量还很小，周围的事物中能对我们的手输出的小小力量有所反应的并不多，所以那为数不多的有反应的事物便成了我们喜爱的玩具，如橡皮泥。玩橡皮泥是最早让我们体会到塑造形体的一种玩具，它开启了我们对于创造的兴趣开关。
自然世界中存在很多种不同的材料，有的硬，捏不动，如木头；有的有弹性，捏下去还会弹回来，如网球；有的则在受力后发生永久形变，如泥土。本节我们就用橡皮泥作为道具，来发现一些奇妙的视觉力形式。
下面演示将一段橡皮泥向左右两边水平拉扯的过程，橡皮泥发生了形变，两端被手捏住的地方形变不大，而中间被拉扯的部分越来越细，拉到了几乎要断裂的程度。
接下来我们做一个虚拟的拉动，想象手中有一片柔软的物质，对它进行同样的拉动，水平方向向左右两边拉动，并且在形变发生到一定程度时停下来。于是这个物质的形状也就定格在了这个形变的结果上。那么这个物体受到的力，其实也就是我们视觉看到的物质所能感受到的视觉力F，向左右两边拉伸的视觉力，方向相反，大小相等。
下图中汽车的前进风格栅轮廓设计，就是这个拉力图形的变形。我们看到它们的时候，会激发出视觉中拉力印象的记忆，并使我们感觉到力的存在。这个力在物理世界中是拉力，在视觉画面中就是拉扯形式的视觉力。
下面我们来尝试另一种动作，即涂抹。拿一团橡皮泥，压扁在桌子上，然后用手指对其底部的区域做一个向右滑动的动作。使橡皮泥的底部区域发生挤压并被手指带动向右拖曳拉长。这个图形比之前要稍微复杂一些，是物体局部受力并且发生巨大形变的图形。虽然受力和形变的只是局部，但是它体现出来的力量感不亚于全身受力的图形，因为图形中存在着受力与不受力、形变与不形变的对比，所以它体现出来的除了力量感之外还有冲突的感觉。这样的图形在产品设计中也能找出很多的例子。
下图是宝马X6的尾灯照片，它的设计中所运用的图案就属于这个形式。我们的视觉也能感受到它所体现出来的视觉力量。
如果以平面图形的受力形变来体现物体的受力，基本上所有的受力形式都可以归纳为以上两类，即全体受力和局部受力，拉扯形式和涂抹形式。当然，有时候也会出现两者同时被运用到设计中的情况，如下图中的沃尔沃概念车的前脸设计，这两种视觉力图样的组合搭配，可以形成更强的动力效果。1.4 物体被多个力同时作用
前面利用了很多真实的举例来帮助大家理解视觉力与物理力的联系。由于内容的复杂程度越来越高，本节开始就不再列举实际物理世界的受力形式了，而是通过平面示意图来表示。这一节我们要看到的是物体受到4个拉力拉扯的变形效果。
下图展示的是一个蓝色的跑道形图形，它受到了4个拉力的作用，并且4个拉力的方向两两相反，这分明是要对蓝色图形进行破坏的趋势。我们可以假设蓝色图形是一个具有一定弹性形变能力的柔软物质。那么随着这4个拉力的作用，蓝色图形开始发生形变并且形变越来越大，也就是被拉扯的部分会变得越来越细，越来越长。这是一个非常具有张力的图形，它给我们的视觉形成了很强的动力效果。
要注意这个图形的特点，也就是两个相同方向作用力之间的区域是不发生明显形变的，所以这个区域会保持原有形状，比较宽。而两个相反的作用力之间的区域是受到拉扯最严重的区域，它们的形变非常大，所以比较窄、比较细。在图形中，只要有宽窄对比，它就能一定程度地呈现出视觉拉力。
这种图样在工业设计中运用得也非常广泛，我们来看下面的例子。
这种图形在汽车设计中非常多见。以上这些图中的设计元素可以说都是这种图形的演变结果。它们的形变和轮廓虽然各不相同，但从视觉力的角度来说则是异曲同工的。它们都有两端发生拉扯并且变长变细，中间段较粗较短的特点，而且给我们的视觉提供的动力感受是非常类似的。
那如果我们更换拉扯对象的图形，拉扯结果会有什么不同呢？如下图，我们把拉扯的对象改成了一个“回”字形。同样对它施加4个力，两两方向相反。同样经过拉扯，图形发生了形变，两个方向相同的力之间的区域形变不大，两个方向相反的力之间的区域则形变较大，变得比较窄。
这种“回”字形的图形在产品设计中运用得也比较多，它体现了水平方向左右拉扯的视觉力，如下图所示。
那么，如果拉扯用力过度会发生什么呢？根据我们在物理世界中的尝试，可以知道，拉得太厉害一定会断。如下图所示，在不断拉扯下，不断发生形变，在方向相反的两个力之间的区域越拉越细，直到最终被拉断。当它被拉成两段之后，我们分别来看两个独立的部分，是不是和我们讲到的上一个拉扯图案变成一样的了呢？
很神奇，不是吗？其实拉扯的对象图案虽然不同，但是拉到最后却是类似的图案。这正是因为它们都体现了拉扯视觉力对图形作用的本质。1.5 图形的故事
你是否感觉到，所有的形态都似乎有一个自己的故事，自己的成长过程。之前它们可能并不是现在这样有力量的形态，在经过了一个又一个外力的作用之后，它们才演变、发展，成为现在的样子。例如，我们之前举例的那样，一个原始图形，可以是长方形，也可以是跑道形，或者是“回”字形。它们都是原始图形，经过力的拉扯和作用，演变成了带有力量感的图形，这个过程就是它们的故事。也就是每一个视觉力图形，都有一个受力形变的演变，发现这种演变，也就发现了它们的视觉力表现。
故事首先是有人物，人物可多可少，一般有一个主人公，他在故事开始是一个什么样的状态，之后因为发生了什么样的事情，遇到了什么样的人，他的命运也随之改变，故事的结尾他已经不再是故事开头的那个他了。
那么，我们来编写一个图形演化的过程吧。随着线索，让我们慢慢发现主人公都经历了怎样的故事。
首先我们需要讨论一个问题：如果说所有的形态都是受力的结果，那么有没有最原始的基本图形，不受任何外力的一种图形呢？这样的图形应该有，而且有的话也只有一个图形，那就是圆形。不过，可以说它是最原始的不受力图形，也可以说它是各个方向上的合力为零的一个图形，这一点很像物理里的概念，物理概念里不存在完全静止的物体，只有各个方向合力为零的物体，保持匀速直线运动或者是静止状态。在这里，我们暂且把圆形视作一个不受任何视觉力的基准图形，把它作为我们故事开端的主人公，看看它是如何经历一系列形态演变的。
下面我们就以一个圆形作为起始图形，来对它施加各种力，致使它发生各种形变。首先，施加4个45°角方向向外的拉力。这样也就硬是把它拉扯成了一个正方形。接着我们对这个正方形施加上下竖直方向相反的拉力，将它拉扯成一个竖直方向上的长方形。然后我们把这个长条图形从空中抛下，让它自由落体，直接掉落到地面。由于它与地面发生了撞击，导致它的底部发生了挤压和扩张形变，不过它也同时稳稳地站在了地上。然后我们再从它的上方对它施加一个竖直向下的力，致使它的顶部被一劈为二。接下来增加一些水平方向的力，对准它的中部施加水平方向的挤压力，方向相对，并且上下错开，致使这个图形的中部发生扭曲。看到最后你可能发现了，这难道是一粒种子向一棵大树发展的图形演变吗？没错，如果再往下对这个图形施加更多不同方向的力，我们就真能变出一棵树了。好了，如果你看出来了，那么请你想一想，这个过程能否倒推回去？这棵树能否再施加一些力，让它变回成一个圆形呢？
你是否察觉到了另外一个细节？我们对于图形施加的力可以分为两类，一类是朝向图形外部的，另一类是朝向图形内部的。这两组相互矛盾的力量使得原本非常规则的圆形演化成了一个扭曲但同时似乎具有了生命力的图形。
其实，我们的视觉对于自然界的物体是否存在生命迹象有一个基本的判断能力。因为一般具有生命的物体，它所表现出来的形态都是同时具有两组视觉力的，向外部扩张的和向内部压迫的力。这正是说明了生命在挣扎着生长，同时又被严酷的自然环境所压迫的两种状态。在后面的章节中，我们会通过讲解视觉力的对抗，来详细告诉大家如何赋予产品具有生命的视觉特征，也就是生命力。
刚才讲的可以说是一个人物的故事，那么也自然有多个人物的故事，男女主角，或者还有配角。我们来看下面的这个例子。
这是别克的一款车尾灯，我们来看看这个尾灯记录了一些什么样的形态故事。首先它由三个独立的图形组成，暂且把它们按照1、2、3来编号。我们可以把它们看做3个人物，各自有自己的形态故事，同时它们的相遇也就产生了共同的情节。
先从图形3开始，它是比较简单的。通过与标准化的基准图形长矩形来进行比较，可以看出，它是由于左上角和右下角受到方向相反的拉力作用导致发生形变的。
而图形2则与图形3类似。同样也是受到了左上角和右下角方向相反的拉力作用导致变形，成为一个平行四边形。图形2与图形3，它们各自的故事相互之间是独立的，没有互相影响的痕迹。但是图形1就不同了。它的故事是发生在图形2的故事之后。
图形1的故事是由图形2引起的。图形2完成了形变之后，又受到了一个向左上角移动的推力，于是它开始运动。图形1正好处在它的左上角方位，并且在它的运动轨迹上。不可避免的，图形2径直地撞上了图形1，并且图形2的硬度比较大，碰撞后没有发生形变，而图形1则硬度较小，它被图形2撞进了一个墙角处，于是被死死地挤在墙角里，并发生了巨大的弯曲形变。以上三个图形分别都体现了一定程度的视觉动力，并且力的方向大致相同。但是图形1和图形2的故事之间存在着一个前后顺序，是因果关系。图形1是被图形2撞击之后发生的形变。
下图是图形1与图形2的组合图形，它们之间故事的关联也就是它们体现出来的视觉动力的关联。我们可以把两者的视觉动力合并，产生出一个巨大的合力视觉效果。这样的合力效果，比单一图形的视觉力效果要强得多。这样也就能够满足设计师在处理汽车尾灯外观效果时的需要了。
合力的组合图形并不难理解，我们直接利用物理世界中的例子就可以解释，如下图中，李小龙飞踢沙袋的瞬间就是一个和这个图样吻合的物理模型。1.6 故事的延续与倒叙
如果你已经能够看出这些形态的故事，那么你应该可以知道所有的形态都是一个物体受力后不断变形的结果。严格地说不应该叫结果，而应该是一个瞬间，一个定格的动态瞬间。也就是说，动态过程定格在某一秒的时候，就呈现出了一个静态的形态，定格在下一秒的时候则会变成另外一个形态，因为这个形态受到外力在不断变形和运动。整个动态过程就是这个形态的故事，故事有长有短，也是由许多个定格瞬间组成的。我们看到很多产品上的形态只是其中的一个瞬间。那么我们可以通过自己的想象，根据这个瞬间，推导出它的故事中的其他瞬间。我们来举个例子。
下图是一个非常有视觉冲击力的摩托车图片。我们来摘取它的一个局部特征进行说明。首先把这个形态抽象出来。可以看出它由两个封闭的图形组成，这里标注成图形A和图形B。显然图形A和图形B并不相互独立，因为它们共用了一部分边缘，但这是因为我们提取了它们的边缘造成的。如果观察原图片中摩托车这个部件的材质和颜色，你就可以知道，图形A和图形B是相互独立的。图形A代表黑色的部分，
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