數字建筑的解析

周劍 徐倩 盛瑨

（周劍：南京藝術學院傳媒學院，講師，碩士。研究方向：數字媒體。徐倩：南京藝術學院傳媒學院，講師，碩士。研究方向：數字媒體。盛瑨：南京藝術學院傳媒學院，副教授，碩士。研究方向：數字媒體。）

建筑與其他任何專業一樣，在人類社會的大背景下始終受到文化、技術、美學等的影響。在近代工業革命以來，建筑形式創作在技術迅速發展的前提下有了更多創作的自由。而進入計算機時代后，計算機輔助建筑設計隨之在世界各地對傳統建筑設計創作產生了強烈的影響，近年越來越多的“數字建筑”給人們帶來巨大的形式視覺沖擊。“數字建筑”的一詞也漸漸進入了人們的生活，更進入了大學教育與建筑行業。對數字建筑進行全面的界定，多層次的理解和詮釋，對建筑教育以及建筑行業都有著重大的意義。

一、數字技術與建筑行業的碰撞

數字技術是一種既寬泛又具體的概念。其本質特征都以數字信號這種高度一致的方式運算處理復雜的多維信息。數字技術的大規模普及應用，必將導致人類社會生產力的巨大變革，也切切實實地在不同程度上改變了人們的社會生活。

在如此數字時代的大背景下，建筑也不例外的與數字技術發生著碰撞，而且這種碰撞是持續的、遞進的。從1963年電腦開始具備畫圖能力，到1990年起，電腦在數碼影像處理與合成技術日漸成熟，再加上電腦仿真與動畫能力發展也趨健全，電腦漸漸地在許多設計學科中不再只是被視為“工具”，而是進一步成為思考與呈現設計理念與操作方式的“媒體”。隨著電腦在自由形體的塑造與制作上漸趨成熟，再加上虛擬實境技術的成熟，愈來愈多以前想象不到的建筑或空間可被建構，甚至有些在基地上被建造起來。數字技術對建筑的影響越來越大，從起初的單一影響發展成了全方位的影響。在如此迅猛的發展中誕生了許多的專有名詞，其中也包括“數字建筑”。數字建筑的發展將推動著建筑歷史的發展，甚至將是一場建筑的革命。

二、數字建筑的設計層面

（一）建筑方案的構思與設計

建筑設計是一個思考的過程，只依靠大腦思考的傳統方式具有局限性，面對復雜的形態很難把控。而數字技術手段正是給設計師提供了一個便捷直觀的可視化設計條件，開放了建筑師的思維。能夠很好地進行視覺分析、造型分析和體量分析。給建筑師帶來邊構思邊表現的體驗，便于交流與溝通。還可以在任何階段生成逼真的三維表現圖，將設計與表現一體化實現。

建筑形態的可能性一直是限制建筑發展的重要因素。然而，以新技術為主要契機的數字建筑能夠直觀有效的反映出建筑師的構思與設計，放大了設計的可能性，對于再復雜的建筑體都能夠快速精確的進行圖紙表達，并且能夠建成一個實體的作品。

（二）建筑方案的分析

建筑實踐與科技發展具有密不可分的關系，工程分析是實現建筑實體重要的環節。除了將前期方案參數化利于施工之外，還要對建筑環境進行各種物理分析。這一系列的分析與計算如果按照傳統的分析方法則是一個繁雜又缺乏精準度的過程。隨著數字技術的發展，計算機輔助工程（Computer Aided Engineering，CAE）作為一項跨學科的數值模擬分析技術，已經在工程上達到了實用化階段。能夠解決以往無法想象的復雜問題，能夠使大量繁雜的工程分析問題簡單化，使復雜問題層次化，提高了效率。

設計師可以通過專業軟件進行建筑聲學與環境噪聲分析。其中有些主要用于空間建筑聲學模擬。有些主要用于擴聲系統的聲場模擬，而且軟件還自帶了十分豐富的揚聲器數據庫，能夠直觀的分析出空間的聲學效果。用于采光與日照分析的軟件，能夠在虛擬環境中分析可見光，精確計算亮度和輻射率，模擬自然光和電光源。并能夠分析出美學、視覺舒適度。甚至某些照明廠家在生產產品的同時創建其數據文件，以便與分析軟件配套并直接調用。另外還有些通過計算機軟件來預測建筑環境的能耗情況，甚至是生態分析。

三、數字建筑的表現層面

（一）建筑空間表現

建筑空間表現是數字建筑很重要的一部分，也是數字建筑最早的呈現方式，是通過數字虛擬的方式將建筑方案真實直觀的效果展示出來。跟建筑早期的是手繪和模型表現方式相比，能夠更加準確的反映出建筑的真實效果。并能夠隨時進行修改，任意選擇角度、環境及光照效果進行透視表現。隨著計算機軟硬件的發展，數字建筑的表現層面已從靜態的效果圖發展成了動態的建筑動畫。通過動畫的手法，影視的語言，更加全面生動地展現空間的設計理念和作品信息。在設計項目的匯報、樓盤項目的營銷、城市發展的宣傳、開發項目的展演等方面都有著非常重要的作用。

（二）歷史遺跡恢復

數字建筑表現層面應用的另一個領域則是歷史遺跡的保護和恢復。數字建筑能夠通過創建虛擬的建筑形態真實的再現歷史遺跡的原有面貌，并且能夠直觀細致的表達出其所有的特質。通過立體影像數據采集手段，獲得文物的3D模型數據庫，將數據與資料導入相應軟件進行整合和修復，可以輸出靜態圖片格式或動畫模式，甚至是虛擬的互動模式。

（三）建筑空間特效

建筑空間特效更多的是一種虛擬建筑的表現，主要應用于影視作品和建筑特殊演示中。通過數字建筑可以在影視作品中塑造出任意形態的虛擬空間、營造特殊氣氛、完成各種特效動作等作用。這種數字傳播方式已為影視領域帶來了豐碩的回報。

四、數字建筑概念的界定

綜上所述，數字建筑并不是單一的概念，而是包含了多個層面，從設計層面到表現層面，甚至到目前正在研究和發展的數字智能化層面。它是數字技術與建筑空間結合的產物，是社會大背景發展的結果。其實就建筑設計而言，數字建筑是建筑發展的必然階段，是隨著人類發展的共同前進的步伐。不能將數字建筑與傳統建筑完全孤立開，它們是建筑發展的不同階段。只是當前由于數字技術的高度介入，有一批建筑借助數字技術從原有的傳統理論和局限中突破而出，構建了有別于傳統建筑理論下的特殊形態。這些形態打破了原有建筑的形態規律，從規律中解放了出來。由于這種明顯的形態差異，這些建筑都被很多人下意識地將它們歸納為另一種概念的建筑。其實它們的區別只是在于建筑整個構建中數字技術介入的程度。

然而，建筑一旦與數字結緣，它的層面則變得更加廣闊。如上文所述，數字建筑的表現層面在很多領域都被廣泛的利用，而且起著至關重要的作用。由于數字技術的介入，建筑空間的表現變得真實、利于修改、完全虛擬化。因此，對于遺跡恢復，影視作品，宣傳，虛擬互動等領域大量使用。

因此，在功能、形式、體量、空間、建筑理念以及表現上有關鍵性成果的建筑，均可廣義地視為數子建筑。這種建筑具有強烈的數字痕跡，在建筑行為中數字技術得到應用，而且這種應用在整個過程中必須是關鍵性的。數字建筑是整個社會共有的，并不是某個行業所獨有，它是社會發展的必然產物。隨著數字技術的發展，數字建筑也將得到快速的前進。

［1］彼得 紹拉帕耶（吳曉、虞剛）.當代建筑與數字化設計［M］.中國建筑工業出版社，2007.

［2］李建成，衛兆驥，王詁等.數字化建筑設計概論［M］.中國建筑工業出版社，2007.

［3］劉育東.數碼建筑——談建筑的數碼性［J］.新建筑，2001.

［4］宋云峰.數碼·建筑——數字技術對當代建筑的影響［J］.建筑，2003.