1.2 车辆造型设计空间

设计的本质是创造全新的形态、过去未曾有过的形态。创新是一切人造物包括设计发展的灵魂。然而创新是需要指导原则的，这些指导原则的作用就如同庞加莱所说的“精密的过滤器”，是为了过滤出最富成效的成果。

车辆造型设计作为一种“合目的性”和“合规律性”的创造性活动，其创造的核心还是在于结合各种因素创造“美”的过程。对于美的理解，培根曾言：“一切绝妙的美都显示出奇异的均衡关系”，海森堡说：“美是各部分之间以及各部分与整体之间的固有的和谐”。孟子曰：“充实之谓美”，宗白华认为：“内部是必然性的，因此是美的”，王弼在《周易略例》中提到：“物无妄然，必由其理”“故繁而不乱，众而不惑”。从唯物和可知论的角度看，有内部规则支撑的美方能做到“真力弥漫，万象在旁”，才有底气“张目人间，逍遥物外”。这种美的核心知识的作用就类似司马空《二十四诗品》之《雄浑》中的“大用外腓，真体内充”，外界表象的繁华靠的是内部的“道”（即规则）的把握。值得注意的是，车辆造型的设计美或设计感，也称为形式感，是产生于其内在与外在的规则关系，产生于其造型进化的设计空间。

即便在自由性极强的艺术领域，规则也是重要的基础。如阿尔贝蒂在《画论》中提出美术的数学层次、描绘层级和结构层次。其后，弗朗切斯卡在其著作中提出的透视方法等数学成果对于绘画产生了巨大影响。艺术的发展过程是科学与艺术强烈互动的过程，而这种互动奠定了当时文艺复兴的思想基础。可见，无论是从创造力还是从美学的观点出发，创造和美都不是任人装扮的虚空的对象，而是在一些共识和规则上衍生出的千姿百态。

然而，设计创新中规则和自由终归又是对立的，为了让这种对立有所调和，《中庸》曰：“发而皆中节，谓之和。中也者，天下之大本也。致中和，天地位焉，万物育焉”。可见，在面对“放”和“收”的分歧时，“和”是发展的基础；《论语·子路》又云：“君子和而不同”。可见，在“和”的基础上，“异”更是前进的动力和机遇。求同存异是事物发展的基本规律，在设计中如何秉承“和”知识和发扬“异”知识，就是设计规则需要解决的问题。这种规则的作用，在梁思成看来，就是既要百花齐放，丰富多彩，又要避免杂乱无章，相互减色；既要和谐统一，全局完整，又要避免千篇一律，单调枯燥。正是“大同小异”，即大统一中的小变化。既得“小异”之谐趣，无伤“大同”之统一。这些传统经典的思想反映到现代设计研究，其实就是设计的空间和边界问题。

这种设计规则的空间和边界问题，在本章反映为设计空间的定义与细化。可以认为本章所讨论的设计空间是一种具有通用、共性特征的设计规则集合体，这些规则属于设计“大同”规则范畴，或者可以称为在一定范畴内具有普适性的设计规则。这种“大同”的概念类似波德莱尔所说的“典型性”，是纷繁的设计背后隐藏着的规律和规则。波德莱尔在《美学珍玩》中提到：“典型性并不是那个模模糊糊的东西，那个讨厌的、摸不到的、在学士院的天花板上飘荡的梦幻，一个典型的存在是经由个体矫正过的个体，是由画笔和凿子根据它天然的和谐所具有的显著的真实再造和表现的个体”。比如，车辆造型的有机解构主义风格就是车辆造型的一个典型（见图1-12），它表达了一种特定的内在与外在的造型规则，其多个表现形式又意味着一个造型的风格空间。

设计空间的抽取并不意味着“模仿”，就如同齐白石老人讲：“学我者活，像我者死”。就是说，设计空间和规则其实是深层造型知识的抽取和再利用问题，“学”而“像”是一个点的问题，“学”而不“像”就是一个空间的问题。

设计空间是指进化设计的一种参数化空间。在造型设计实践中，存在着不同知识背景的各种规则，这些设计规则为设计提供了一种界域，设计活动就在这些规则包围成的界域内展开。为了给这种设计规则组织方式一个形式上的认知图示，从格式塔的角度看，这些离散的设计规则包围产生的设计域就像是一个孕育设计的空间，可以称为设计空间。车辆造型设计空间作为车辆造型设计基本规则的集合，在本书中可以作为进化约束模块，用于指导计算机进化生成个体的造型养成，即令生成的造型在设计空间中孕育，从而符合基本的设计规则。本章的主要目的即为抽取这些设计规则，并加以组织成这样一个车辆造型设计空间，从而为车辆造型的进化生成规则提供支持。经过总结，最终得到以下几个方面的子空间，车辆造型设计空间可以视作是由这几个子空间构成的。

1）几何阈值空间：主要包括基于目前主流车型的设计参数的相对宽容的设计参数阈值（即极值）规则。广义上讲，设计参数阈值并不存在边界。但随着设计参数超出阈值的程度加大，也必然会带来制造工艺、成本乃至大众审美等因素挑战的加大。因此，这种规则只是一个参考，当个体超出阈值时，只是将其适应度降低，而不是简单地扼杀。

2）几何逻辑空间：主要包括该车型车辆造型基因模型中各基因之间的几何逻辑关系规则。该空间构建的主要目的有二：一是可以通过一部分基因推导出另一部分基因，从而降低运算风险和成本；二是可以提取基因间的参数化造型逻辑规则，指导计算机生成。

3）品牌空间：主要包括目标车型所在品牌的品牌参数化几何造型规则。

4）人机空间：主要包括为了评估人机设计风险而制定的基本人机设计规则。

5）趋势空间：为了指导计算机生成新的造型，为之制定的未来车型发展的方向规则。其中包括自身车型的趋势以及与其他车型对比的趋势。

本章主要针对的是普适性的车辆造型设计“大同”知识的研究，目的在于构建一个支撑柱式的“核心”知识体系，涉及不同设计流派的特征性法则。由于其并不是设计的普适性规则，本章并没有进行特定的探讨，但其实是可以作为品牌和特征结合到这个体系之中的。

同时，在车辆造型发展过程中，感性因素对造型的突破具有重大的影响。在本章的理论结构中，感性因素的影响主要反映在设计空间中。设计空间作为设计约束规则，可以直接对进化生成的新个体进行优胜劣汰和方向引导。而设计空间的操作方式不是严格的阈值限制，而是根据现状及可预见的未来划定一定的合理阈，超过合理阈只是会降低个体的可行性评价指标，而非简单地加以扼杀。若在实际应用中希望进行突破性地概念性质创新，则在进化过程中选择可行性较低的个体进行迭代优化即可。

1.2.1 设计规则与设计养成

“规则”这个词有几个意思，最常用的意思是约束。值得注意的是，设计规则与其说是一种规范和限制性，不如说是一种设计养成，类似一个生命的生长和培育，是一种设计经验的高度概括。从车辆造型设计评价的角度看，设计师的创意可以在设计规则内自由生发，因此规则就是一种设计定位、导向和范围；从设计创造的角度看，基本设计规则的提取既可以是车辆造型知识的积累和交流，又可以是设计师对车辆造型内涵的认知理解。由此可见，设计规则看似是对创造和认识美的约束，本质上是对设计创造和审美的支撑。

本质上，车辆造型的设计规则其实是设计师的设计养成，比如车体造型比例，受工艺限制的造型规则等，主要依靠长期实践的设计经验积累。但车辆是一个集合了各学科知识的极为复杂的产品，造型设计知识的广度和深度都非常大，培养一个优秀的车辆造型设计师需要若干年甚至十数年以上的时间。对设计师尤其是新手设计师来说，能尽快地熟悉这种规则约束框架，可以大大缩短培养周期，不仅对车辆造型设计具有重要意义，而且对设计师的设计养成尤其重要。

几何设计规则的作用类似“核心认知”结构模型。如图1-13，设计规则与设计过程和新设计形成一个环状关系。外来设计直接作用于设计规则。就如同莫比乌斯环一样，设计规则是设计迭代循环的起点，也是终点，在它的基础上通过设计过程会生发新的设计，新的设计又会促进设计规则再次生成，同时为吸纳新设计和设计知识做准备，从而产生了一种可以称为“设计规则核心”的设计方式。“设计规则核心”会携自己已有的基因努力保持着它的特征，并能够得到一种经验的延续，即使有外来知识和个体试图加入和打破“核心认知”的基因序列，“设计规则核心”的影响总会继续存在，在动态中形成包括“设计规则核心”的设计结构模型。而在这个模型中，核心规则和外来规则的竞争和统一一直持续，但核心规则一直占有主导地位，外来设计和规则可以从“量”的角度对其施加影响，在“量”积累到一定程度后即可产生“质”的变化，从而同时保证了整体知识系统的本质和活力。

1.2.2 设计求解与设计空间

设计是一个多方案问题求解过程，设计求解本质上是一个设计空间问题。设计空间存在“空间”和“边界”两个主要概念。空间可以视作是自由和创意的基础，边界则为功能和实用的界定。在造型设计中，空间反映的通常是形式主义的知识，而边界反映的通常是功能主义的知识，共同组成设计的规则。因此，设计空间也可看作是设计规则的集合。设计规则是一个庞大纷繁的集合，其内涵的丰富与体系的林立无异于另一个无序组合。本节主要采用两种方法来组织设计规则：其一，造型的“几何设计规则”；其二，造型的“设计原理规则”。前者是指关于造型的几何或者形态的规则，是造型的实体性研究，如几何逻辑；后者是指造型的原理或理念的规则，是造型原理性研究，如品牌造型规则。几何设计规则和设计原理规则共同构成设计空间。对设计空间从这两方面继续进行细分，可以发现目前的车辆造型设计空间主要包括几何阈值空间、几何逻辑空间、人机空间、品牌空间和趋势空间等一系列子空间，图1-14所示为设计空间示意图，图中，设计空间由一系列子空间的集合构成。车辆造型“设计空间”也是车辆造型的认知空间，造型的车型、品牌、人机关系属性等都处于这个认知空间，满足此空间约束是评价其造型美学特征的前提。

设计空间思想在设计理论中早有反映，如维根斯坦认为“家族相似性”是判断某物是否属于某范畴的重要手段，以及在一系列突变的造型后存在着一个相对稳定的设计本体等。这些研究认为，造型设计看似依靠灵感创意生成造型，背后却隐藏着约束和造型设计规则。对于这种现象，造型设计研究领域曾经引入了“原型”的概念，认为原型本质上是一种视觉模式，是造型的识别和认知机制。也就是进行某车型和某品牌造型设计必须遵守的认知“规则”。造型设计创意就是一种探索。当设计师将造型边界由可变变为确定时，解空间就变得愈加确定，随后的变化选择自由度就越小，设计的不确定性越小。因此，设计解可以理解为设计空间的收敛。设计空间由一系列不同的规则构成，也可以认为设计空间由以上一系列子空间构成。将设计规则进行聚类分组，对这种组织后的设计规则，可以看作是一个个相似规则构成的设计子空间，所有设计子空间互相交织影响，共同构成的重合区域即为满足所有设计规则的设计范围，重合区域的边界即可视作整体设计的规则边界，也就是一个由子空间构成的设计空间，这就是设计空间理念的由来。

某种意义上，设计空间中的子空间是可以随着设计知识的累加而逐步扩展的，这里归纳的几何阈值、几何逻辑、人机品牌等几个空间或许不能容纳所有的规则，但这种设计空间的概念提供了一种设计知识存储模式，未来出现的新的设计子空间可以如同已有的子空间一样被归纳进设计空间体系中来。也即，随着设计知识的丰富，设计空间是可以不断生长的。

需要注意的是，造型基因作为几何性质的最小粒子，其本身只提供构建各种规则和原理的构成单体，不附着任何具有理性或感性色彩的规则信息，可以视作一种绝对客观存在。设计空间可以理解为规则，是对设计现象进行分析得到的理性或感性的设计原理，基因根据设计空间进行各种排列和操作，即形成了设计单体及其进化。企业文化、品牌等文化信息，在本书的理论体系中以设计空间（规则）的方式存在，其对基因的操作结果，即为文化、品牌等因素在造型上的相应体现。

1.2.3 基于车型范畴的设计空间抽取

在提出车辆造型“设计空间”概念的基础上，为了让抽象的设计理念融合进以参数化信息为主导的工程流程中，需要继续研究基于规则表达的车辆造型“设计空间”抽取方法。即首先通过界定其车型的造型设计模糊边界和造型基因之间的逻辑特征，得到一系列可以用于概念启发和评价的车辆造型“设计规则”，这些设计规则是用逻辑方式和参数化方式表达的。它只是提供一个设计的标尺，在约束造型的同时不会扼杀创意，从而达到辅助后续设计及辅助计算机生成设计优化的目的。设计空间规则抽取的最终目的是将设计经验和现象转化为逻辑表达规则乃至参数化表达的规则，从而能够在后续的计算机辅助设计上进行应用。

车辆造型设计空间抽取具有以下特殊性：

1）将车辆造型这样一个比较复杂和感性的意象问题映射到参数化模型上，是一个基于造型和工程的逻辑化和参数化的过程。

2）车辆造型设计存在着多问题和多目标求解的过程，具有多目标优化设计的特征。

这种多目标优化设计特征体现在，造型概念需要满足几何阈值目标，即造型的体量不能超过该车型阈值；满足几何逻辑目标，即造型特征间的关系需要基本满足该车型的几何造型逻辑规则；满足人机、品牌目标，即造型需要基本符合该车型的人机工程标准和目标车型所属车族的品牌规则；满足趋势发展目标，即造型需要符合未来造型的发展趋势。

设计空间规则的抽取，需要被局限在一定的域内进行，在车辆造型设计中，这个域主要体现为车型域。车型是车辆结构、功能布局和人体工程因素在造型上的直观体现，是决定车辆造型的最基本数据。不同的车型决定了车辆造型最本质的不同。经对比研究可以发现，不同车型的前脸造型特征呈现出差异性。例如同为宝马品牌（见图1-15），对不同车型的正视图及侧面图进行比较可以发现，X5的头部比3系要厚重；X5的车身比1系庞大威猛，车头与车身的比例比1系要小；而Z4的底盘非常低，整体更轻薄流畅。

不同的车型必然会有不同的设计规则，导致不同的车型都有各自的设计空间。蔡智湘在基于车辆外形几何特征的车型自动分类的研究中，提出从图像中提取车辆车长、车高、长高比、顶篷相对位置、顶长比等特征量，进行模式识别，判断车辆车型的方法，并给出相关数据。王学昆参考该研究，在大量案例数据分析的基础上，通过聚类分析车辆的侧面轮廓线基本形状，将其进行归类，见表1-4。可见，基于侧面轮廓线几何表达的车型基本分为4种，而由于本书的篇幅和作者精力有限，无法将所有车型的设计空间一一加以遍历研究，需要首先选取一种研究目标车型，以此为例展示整体的设计方法。

两厢车车型与三厢车车型没有本质区别，只是将乘员舱近似等高度向后延伸，把行李舱和乘员舱合为一体，使其减少为发动机舱和乘员舱两“厢”。考虑中国社会变化因素，消费群体渐趋分散，社会环境与新经济迅猛发展，催生了新的多元化、多功能用车需求，家庭用车两厢化、微型车升级多功能化是一个趋势。随着两厢车市场份额的不断扩大，再加上消费者购车需求的不断细分，近几年，两厢车的发展也逐渐呈现多元化趋势。一方面，传统的两厢车进一步通过技术、设计方面的不断升级，可以满足消费者的更高要求；另一方面，一些企业针对新增的用户需求，开发差异化产品，两厢车得到了迅猛的发展。两厢车尾部有宽敞的后车门，使这种车辆具备了使用灵活、用途广泛的特点，而由于两厢式车辆也有独立的发动机舱，也具有良好的正面碰撞保护性能，不论其是标准型还是短头型的，都能满足目前的正面碰撞保护要求。因此，两厢车是家庭用车的一个重要类型，具有不可取代的地位。

因此，本书选取了常见的小型两厢车作为研究目标车型，并选取了轿车和越野车（SUV）作为对比车型，以下的设计空间抽取方法也是以小型两厢车为例。其他车型的抽取原理和小型两厢车是一样的，因此，也可以视作以小型两厢车为例提出了一种设计空间抽取的思想和方法。

小型两厢车拥有庞大的个体数量，为了进一步筛选出典型个体进行研究，需要首先确定研究种群。通过大量的资料搜集，获取了当前市面上主流的小型两厢车。由于轴距对车辆造型及所属车型有决定意义，经过对市场上两厢车的轴距信息进行比较分析，结合这些车型的价格和风格分布，汇总出各方面数据均趋于中位的两厢车共24款，从数量及造型风格上基本涵盖了整个尺度图区域，从研究的角度看可以代表两厢车造型领域。所得24款车型及其轴距信息见表1-5。

此即为小型两厢车的研究种群，基于此，即可进行小型两厢车设计空间规则抽取。通过设计师的经验总结和一系列研究实验，可以发现小型两厢车中主要包含几何阈值、几何逻辑、人机和品牌等多个方面的规则因素，因此可以认为设计空间由以上规则构成，也可以说小型两厢车设计空间由以上一系列子空间构成（见图1-16）。以下分别详述各子空间的由来和抽取方法。

1. 几何阈值空间

不同的车型具有不同的体量、特征等信息，这些信息在具体造型规则上反映为一种几何阈值约束。如同样底盘尺寸的SUV体量之所以看起来比轿车要大，就是因为其发动机乃至车顶的纵向尺寸要比轿车高而且方正。为了获得目标车型的几何尺寸、变化区间等信息，辅助后续的进化算法确定约束阈值，从而保证进化结果中不会出现完全脱离车辆特征的个体，首先需要抽取小型两厢车的几何阈值造型规则，即几何阈值空间。

抽取方法为：根据国家车辆分类标准GB/T 3730.1—2001《汽车和挂车类型的术语和定义》等技术法规和人机信息，利用时间序列分析法，提取前述24款两厢车造型领域代表车型侧面轮廓特征线中的特征点，如图1-17所示。首先对代表车型中所有车型的侧面轮廓特征线中的特征点进行叠加提取，然后进行极值筛选，即可得到每个特征点在已有车辆个体中的最大和最小值。为了宽松设计空间，将特征点极值各扩展n mm（n为变量，可以随实际需求决定，n值越大，设计空间越宽松，生成造型的创新性就越高，但随之可行性风险也越高），最终可以得到目标车型所在车型的造型基因（特征点）演变阈值空间向量K_min和K_max，其约束方式如图1-18所示。即新个体的特征点必须在阈值范围内，否则就会被降低适应度甚至直接被判为不合格。

K_min=（P₁（x）_min，P₁（y）_min，C₁（x）_min，C₁（y）_min，P₂（x）_min，P₂（y）_min，C₂（x）_min，C₂（y）_min，…，C₇（x）_min，C₇（y）_min，P₈（x）_min，P₈（y）_min）

K_max=（P₁（x）_max，P₁（y）_max，C₁（x）_max，C₁（y）_max，P₂（x）_max，P₂（y）_max，C₂（x）_max，C₂（y）_max，…，C₇（x）_max，C₇（y）_max，P₈（x）_max，P₈（y）_max）

例如针对小型两厢车按以上方式进行几何阈值空间抽取后，可以得到小型两厢车的几何阈值空间，见表1-6。

2. 几何逻辑空间

车辆造型设计中存在着一些潜在的几何逻辑规则约束，这种以几何逻辑为主要内容的设计规则构成的空间称为几何逻辑空间。其中主要包括几何逻辑降维空间和几何逻辑规则空间两个子空间。几何逻辑降维空间指的是利用设计变量之间的关系，制定出一部分设计变量由其他变量生成的规则，这就让设计变量的数量大大减少，从而达到降维和降低不确定性的目的。几何逻辑规则空间指的是几何造型元素之间的逻辑规则在设计变量上的反映，如小型两厢车后厢高度应比前厢的进气格栅高度要高一定数量级等。

（1）几何逻辑降维空间 在车辆造型参数化模型中，有些变量是可以由其他变量推导得出的，这主要依赖车辆造型参数化数学模型中设计变量之间的推导关系。例如为了保持进化产生新个体的规定轴距，在所有个体的特征点中，P_l点的横坐标、P₈点的横坐标和纵坐标一直是不变的，故为了减少变量，这3个变量不作为设计变量进行后续的计算。这种规则可以降低参数化模型在运算和实用中的变化维度，因此将这些规则构成的设计空间称为几何逻辑降维空间。

特征线具备车辆造型几何特征意义的先决条件首先是，P₁至P₃之间的曲线连续，即C₁、P₂、C₂共线，同理C₃、P₄、C₄共线，C₄、P₅、C₅共线。故为了降低风险，减少变量，并保证特征点间的曲线连续，以C₁、C₃、C₅为例，其纵坐标都是通过其他特征点坐标值计算得出的，计算采用的原理是三点中任意两点构成的直线斜率相同则三点共线。计算方式如下

C₁（y）=C₂（y）+（P₂（y）-C₂（y））（C₁（x）-C₂（x））/（P₂（x）-C₂（x））

C₃（y）=C₄（y）+（P₄（y）-C₄（y））（C₃（x）-C₄（x））/（P₄（x）-C₄（x））

C₅（y）=C₄（y）+（P₅（y）-C₄（y））（C₅（x）-C₄（x））/（P₅（x）-C₄（x））

根据P点和C点的几何逻辑关系，得到P点和C点的生成和约束规则（和为生成点）共60个，部分如图1-19所示。

（2）几何逻辑规则空间 每种车型的造型设计中都存在着一些潜在的造型逻辑规则，如微型两厢车的前风窗角度较轿车直立；线条大都比较圆润；后厢高度应比前厢的进气格栅高度要高一些；正45°视角时，草图的前轮毂要比后轮毂高；如果要体现进攻性，腰线需要向前倾斜；后风窗下沿点也随之比前风窗高等。这些以设计师经验知识为主要构成的逻辑规则可以视作是设计师知识的总结体现，这些规则的提取有利于将设计师拥有的造型经验和知识最终转化为参数化的条例形式，为进化设计计算机算法所用，这种规则构成的设计空间称为规则几何逻辑空间。

为了提取这种规则，主要采用两种方法：一方面主要采用访谈法和问卷调查来收集抽象信息，并在这些信息的基础上加以精炼，得到设计师关于几何逻辑知识的经验总结；另一方面书中通过图形化比例分析等方式对造型特征进行分析分解，从而得到造型内部隐含的几何逻辑规则。

访谈法主要由访谈人员根据研究所确定的要求与目的，提前制定好访谈问卷或者大纲，通过面谈或者群体交流的方式，从而有计划地收集有价值的信息。访谈法是很多用户研究方法的基础，主要是访谈主试与访谈被试双方通过社会互动过程来获得资料。其中的深度访谈是一种直接的、一对一的个人访问，目的在于确定正确的信息或了解访谈对象的看法、态度，适用于了解复杂、抽象的问题，通过自由的深入交谈，对主题进行深入的探讨，从而获得相关信息，这是抽取设计师感性经验的一种有效方式，也是本书采用的主要方式。问卷调查方法广泛应用于各个领域，通过调查问卷能够收集到大量的定量信息。小范围的问卷调查通常适用于收集被试群体对某产品的定性信息；大范围的问卷调查适用于收集被试群体对某个特定问题的定量信息。由于本书需要的主要是定性的抽取经验信息，不需要定量式的大量数据信息，因此主要采用小范围的问卷调查进行问卷信息抽取，该方法拥有方便快速，相对其他方法成本较低，可以快速得到目标用户群体某些方面的清晰轮廓等优势。

为了更加凸显小型两厢车与其他车型之间设计规则的不同，从而获得“什么是小型两厢车，什么不是小型两厢车”的信息，主要利用基于形状文法的研究方式对其进行探讨，“形状文法（Shape Grammar，SG）”最早是由麻省理工学院建筑系计算机设计学教授乔治·史蒂尼（George Stiny）在1972年提出的。形状文法是一种计算机辅助设计方法，它可以按照人们的设计思想和要求，依据一定的规则产生新的形状。形状是指有限直线段的组合，并且带有符号标记，以指示形状生成的方向；规则是指对形状进行改变的规定。基于该思想，本章选取了小型两厢车、轿车、SUV各20辆，抽取其侧面轮廓线及特征点后，将各自种群的特征点数据加以平均，从而得到典型的车型侧面轮廓线，然后针对该侧面轮廓线进行长高比的比较（见图1-20）。

然后针对侧面轮廓线上一系列子特征的不同进行对比，例如小型两厢车尾部转折处造型处理方式与其他车型的不同，前保险杠和发动机舱盖上端处理方式的特殊性等一系列特征（见图1-21），并最终将这些特征进行逻辑化和数学化转化。

经过资深设计师的经验总结和特征分析统计，几何逻辑规则空间一共制定了类似规则60余条。需要注意的是，这些规则作为经验的积累和知识的固化，规则库还会继续成长，也可以视作是设计空间的逐步完善。以下为一系列规则的逻辑化和参数化形式范例。

SHC-Rule.2

名称：后厢高度与进气格栅关系。

表达：小型两厢车后厢高度应比前厢的进气格栅高度至少高15 mm。

逻辑表征：当n=7时，。

图示：如图1-22所示。

SHC-Rule.3

名称：前脸占车长比例。

表达：前脸与总车长比例小于或等于1∶2.6。

逻辑表征：L₁/L₀≤0.385。

图示：如图1-23所示。

SHC-Rule.14

名称：前风窗角度范围。

表达：前风窗弧度切线与y轴所成夹角在41°～67°之间。

逻辑表征：α∈[41，67]。

图示：如图1-24所示。

SHC-Rule.32

名称：风窗沿线到车底距离与车高比例。

表达：目前市场上的小型两厢车的风窗沿线到车底的距离L₁与车高L₀的比例基本都在0.58～0.76之间。

逻辑表征：。

图示：如图1-25所示。

3. 品牌空间

品牌（PI）是Product Identity的缩写，直译为“产品的识别形象”，在设计领域，尤其是车辆造型设计领域中具有重要影响。品牌造型基因就是造型基因中与品牌相关的那些基因，是产生相关品牌认知的造型特征的最小粒度的知识表达。产品造型是由一系列造型特征组合而成的，而品牌特征是其中不同于其他品牌的优秀造型特征。因此，品牌基因也可以视作品牌特征的底层知识表达。车辆品牌造型基因是品牌造型基因中的一种，然而，车辆品牌造型基因也具有独特性，主要表现在其更多的是关于几何形状特征的描述。车辆的品牌造型基因有很多，如车灯基因、侧面轮廓基因、进气格栅基因等。而具有较大空气动力学性质特点的侧面轮廓基因则一直是车辆品牌造型基因的重要表现之一。

前述的麦考马克（McCormack）等曾根据形状文法对Buick品牌的车辆形态的继承性和造型特征进行了分析，本章在麦考马克（McCormack）等研究的基础上，以长安小型两厢车为例，将长安小型两厢车作为目标品牌车型，收集了若干长安车系下不同时期的车辆造型样本和其他品牌的小型两厢车造型样本，提取这些个体的侧面轮廓线造型基因，并加以比对，从而获得长安小型两厢车的基因遗传品牌特征（见表1-7）。最终得到的部分特征以逻辑数学方式表达如下。

SHC-Rule.45

名称：进气格栅高度品牌关系。

表达：前进气格栅下沿线距离车底高度至少10 mm。

逻辑表征：当n=2时，。

图示：如图1-26所示。

4. 人机空间

人机工程学有各种别称，如“Human Engineering”“Human Factors Engineering”“Ergonomics”“工效学”等，其核心意义基本相同，主要是通过研究人在各种工作情境中的心理和生理等方面的各种因素，进而研究人和环境，人和工具，以及工作效率、疲劳损伤、安全舒适等方面问题的应用性学科。人机工程学在现代产品设计中的大量应用，体现了现代设计以人为本、为人而设计的系统工程思想。

车辆人机工程学作为人机工程学中的一个类别，是以人（驾驶员、乘客）为中心，主要目的在于营造最佳的人-车-环境系统。车辆人机工程学的研究与车身造型设计和车身结构设计联系紧密，可以直接影响车身性能，是车辆设计的重要依据。关于车身造型方面的人机工程学研究，Ekam等基于人机方法及相关标准曾经对车辆轮廓的几何比例和构成关系等逻辑进行了探索，并得到了一系列带有造型逻辑性质的结论。本书在Ekam等研究的基础上，结合GB 10000—1988《中国成年人人体尺寸》等一系列国家标准和SAE、EEC标准，得到涉及车身侧面轮廓造型的部分人机设计空间几何逻辑如下。

抽取其中对车辆造型轮廓有影响的设计因素进行参数逻辑化处理，例如：

SHC-Rule.53

名称：驾驶者眼椭圆范围影响。

表达：受驾驶者眼椭圆范围影响，P₄相对于P₃的后倾程度应为60mm，P₄与P₃的高度差为20mm。

逻辑表征：当n=4时，

5. 趋势空间

前述的规则都是根据现有的车型造型特征加以总结得到的，可以视作一种“历史”式规则。对于进化来说，不仅要师承旧制，更要演进开拓，因此还需要构建可以指导未来车型造型发展的趋势规则。趋势（Trend）主要是指时间轴上的某个可见动向，它描述的是一种渐进的、连续的发展过程。从时间性上看，现象是信息变化在时间轴上的剖面，剖面的变化即为趋势。趋势研究就是在尊重大的基本规则的基础上，根据历史数据及现象，借助统筹和计算手段，相对准确地提炼历史和现象中隐藏的本质规则及趋势，进而对未来的发展有所预测，并提出相应的处理方案。趋势预测开始主要应用于销售、财务等领域，如今在其他领域也有大量反映，如互联网行业目前的大数据研究等。

趋势预测是指在现有的历史数据和现象的基础上，分析影响其发展变化的因素及原因，进而总结规则，加以预测。本节的趋势研究主要针对现有车型和市场，通过用户访谈、数据分析等手段进行研究，从而对未来车辆造型的趋向加以判断。由于本节是以小型两厢车作为案例车型，因此趋势研究也是以小型两厢车为对象。需要注意的是，本节的趋势研究并不是对未来车辆造型的一种预言，而是针对目前车辆造型的发展动向，对进化生成造型进行的前瞻性引导，并可用以指导后续的造型评价，进而影响下一代的种群造型。

为了获取两厢车造型的发展趋势，并能将发现的造型规则和基因在车辆造型进化方法中加以应用，实现基于趋势研究和特征进化的设计概念生成，本节主要从“横向”和“纵向”两个方向来对车辆造型进行以下内容的分析：

1）横向趋势分析。横向趋势分析的目的在于通过了解小型两厢车市场概况，为后续的纵向趋势分析样本的选择做好基础，保证样本筛选的全面合理性，同时也为进化设计中优良样本案例的筛选提供依据。主要做法为对同一时期的车辆造型特征进行“横剖”研究，探讨造型在特定时期的特征、关系与变化，并以当前一时间段为横切面，分析此时间段中各案例造型特征之间的差异性及共性特征。

2）纵向趋势分析。纵向趋势分析的目的在于基于横向趋势分析成果，通过针对某造型特征历史发展进化分析，再结合目前车辆造型的前卫趋势信息，实现对该品牌造型发展趋势的预测。主要做法为通过比较该品牌车型历史发展中各时期的造型特征，分析得出发展过程中突出的造型特征，进而探索该特征的演变情况，从而得到造型演变的轨迹和规律。

（1）造型特征横向趋势子空间 在一定时间线内，事物的发展及表象通常受某一时间线内环境的影响，具有一定的共性特征，即具有所谓的“时代性”，车辆造型设计亦然，造型风格的共性和差异性是车辆造型的时代性和品牌性的重要特征。从图1-27中奔驰、宝马和奥迪造型侧面轮廓线特征的演变过程可以看出，在同一时期，三大品牌的车辆侧面轮廓线的形态具有基本一致的风格形式和结构形式，但其局部特征和品牌特征则又有所区别。例如奥迪20世纪的车型与目前车型在前灯线与发动机线的区别，奔驰车型尾部线条的变化，以及宝马历代车型灯线及保险杠附近侧面轮廓线条的变化等。

对目前各车型造型特征的差异性和共性进行抽取之后，即可进行各车型的横向造型趋势研究。横向趋势分析的目的在于通过了解小型两厢车市场概况，为后续的纵向趋势分析样本的选择打好基础，保证样本筛选的全面合理性，使两厢车的优良造型元素都有机会参与到造型概念设计当中。横向趋势分析得到的车辆造型“共性”特征与“时代性”特征与车辆造型时代和品牌密切相关，对于用户需求、品牌战略等方面的研究具有重要意义。

根据之前的研究，小型两厢车共汇总出典型车29款，其中包括概念车8款，量产车21款。横向趋势分析即针对此29款车进行造型方面共同特征和差异特征的区分比较。首先采用意象尺度法，将典型车的造型形态放在意象尺度分布图中进行排布，如图1-28所示。可以发现，小型两厢车群体造型较为丰富，品牌属性相对鲜明。如奇瑞QQ3、长安奔奔等的造型可爱饱满，灵动利落；比亚迪F0、铃木Splash等运动感强、充满活力等。整体色彩也相对丰富，较为适合年轻人时尚的定位。

然后在大量案例的比较和分析基础上，将两厢车按车型相似性进行聚类。品牌车型的侧面轮廓线基本型归为以下三类：类微型车态、类SUV态、类轿车态，如图1-29所示。其余未分类车型无明显特征倾向，故不进行分类。该分类亦可应用于后期特征进化设计初始样本的筛选。

通过对分类车型间的比较，最终得到小型两厢车的横向特征描述为：

1）整车造型灵活、运动。

2）外形紧凑，室内和行李舱空间宽敞。

3）腰线和侧围动感，前脸特征过渡平滑。

这些特征即为纵向趋势分析挑选小型两厢车样本的标准，同时也是进化设计选择个体的标准。

（2）造型特征纵向趋势子空间 不同地域的发展历史会形成不同的社会意识形态及文化偏好。车辆造型设计历史具有明显的地域特征，体现了一定的地域社会意识形态的状况，也反映了时代的物质生产和科学技术水平，并与当地这个时代的政治、经济、文化、艺术等有密切关系。各车型也拥有自己的文化特征。在车辆造型与当地地域人文社会关系方面，麦卡锡（McCarthy）等曾针对20世纪以来当地的历史人文、消费理念及环境影响与车辆设计的关系进行了研究。纵向趋势分析的目的与之类似，主要在于得到在当前社会和时代影响下该车型可能会产生的演变趋势。

在横向趋势分析结果的基础上，纵向趋势分析主要进行以下两方面的工作：一是通过分析现有两厢车的演变过程，总结其发展规则；二是通过总结分析当前前卫设计（如概念车等）领域中两厢车的造型信息，了解当前主流车辆门类造型发展方向，从而为未来车辆造型的走势提供参考，也可以视作对演变发展规则的补充。具体研究主要采用了以下关键步骤：

1）选取待研究车型。主要选择目前主流车辆厂商的小型两厢车系，选取其中的最新车型，并至少向前追溯一代。

2）在得到了待研究车型的基础上，抽取其侧面轮廓线，以轴距为准进行缩放，以不同颜色分别代表不同年代，将发生演变的造型基因变化方向箭头标出，以代表造型演变的方向和趋势进行同车系各代叠加对比分析（见图1-29）。

3）叠加分析后，得到造型基因点随年代演变的趋势结果，如图1-30所示，即为此车系关键造型特征的演变趋势。

最终得到小型两厢车侧面轮廓造型的演变趋势为：

1）前脸会更为饱满（造型基因P₁、C₁向外扩张）。

2）发动机舱盖上扬（造型基因P₂向上扩张）。

3）车身会更为运动流畅（造型基因P₄、C₄、P₅向下移动）。

4）后风窗倾角变小（C₅向外扩张）。

5）后保险杠更为厚重（C₇向上、向外扩张）。

其造型设计关键点的变化方向如图1-31所示。其中箭头及阴影部分为相应关键点可能的变化方向及范围，不表示变化程度。此变化可用于后期的造型设计。

将其转化为逻辑表征方式即为（部分）：

SHC-Rule.58

名称：发动机舱盖趋势变化。

表达：下一代车型的发动机舱盖前端应比上一代高。

逻辑表征：当n=2时，

SHC-Rule.59

名称：发动机舱盖趋势变化。

表达：下一代车型的后风窗倾角变小。

逻辑表征：当n=5时，

由于概念车可以在某种程度上反映各品牌车辆造型未来的发展趋势。根据2009年以来的各大国际车展，针对两厢概念车的宣传及评价进行语义分析，最终得到两厢车未来趋势信息如下，这些语义式的趋势信息可用于人机交互评价中对评价者的引导，从而影响后述的造型设计。

侧面特征线更犀利

更动感有力的腰线和侧围

贯穿整个车身的突出的肩线

更流线

更运动

更年轻、活力、激情

更短更高

更宽敞的空间

更紧凑和有活力，强有力的外形

更紧凑简练

综上，车辆造型特征研究包括两个重要的方面：第一，车辆造型特征演变的纵向历史规律研究，即针对车辆造型特征演变规律的研究；第二，关于当前车展和概念车的造型设计分析，即针对车辆造型特征演变趋势的研究。两者结合构成了车辆造型纵向演变与趋势预测的综合性车辆造型设计研究。