數(shù)字建筑的解析

周劍 徐倩 盛瑨

（周劍：南京藝術(shù)學(xué)院傳媒學(xué)院，講師，碩士。研究方向：數(shù)字媒體。徐倩：南京藝術(shù)學(xué)院傳媒學(xué)院，講師，碩士。研究方向：數(shù)字媒體。盛瑨：南京藝術(shù)學(xué)院傳媒學(xué)院，副教授，碩士。研究方向：數(shù)字媒體。）

建筑與其他任何專業(yè)一樣，在人類社會(huì)的大背景下始終受到文化、技術(shù)、美學(xué)等的影響。在近代工業(yè)革命以來，建筑形式創(chuàng)作在技術(shù)迅速發(fā)展的前提下有了更多創(chuàng)作的自由。而進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代后，計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)隨之在世界各地對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)作產(chǎn)生了強(qiáng)烈的影響，近年越來越多的“數(shù)字建筑”給人們帶來巨大的形式視覺沖擊。“數(shù)字建筑”的一詞也漸漸進(jìn)入了人們的生活，更進(jìn)入了大學(xué)教育與建筑行業(yè)。對(duì)數(shù)字建筑進(jìn)行全面的界定，多層次的理解和詮釋，對(duì)建筑教育以及建筑行業(yè)都有著重大的意義。

一、數(shù)字技術(shù)與建筑行業(yè)的碰撞

數(shù)字技術(shù)是一種既寬泛又具體的概念。其本質(zhì)特征都以數(shù)字信號(hào)這種高度一致的方式運(yùn)算處理復(fù)雜的多維信息。數(shù)字技術(shù)的大規(guī)模普及應(yīng)用，必將導(dǎo)致人類社會(huì)生產(chǎn)力的巨大變革，也切切實(shí)實(shí)地在不同程度上改變了人們的社會(huì)生活。

在如此數(shù)字時(shí)代的大背景下，建筑也不例外的與數(shù)字技術(shù)發(fā)生著碰撞，而且這種碰撞是持續(xù)的、遞進(jìn)的。從1963年電腦開始具備畫圖能力，到1990年起，電腦在數(shù)碼影像處理與合成技術(shù)日漸成熟，再加上電腦仿真與動(dòng)畫能力發(fā)展也趨健全，電腦漸漸地在許多設(shè)計(jì)學(xué)科中不再只是被視為“工具”，而是進(jìn)一步成為思考與呈現(xiàn)設(shè)計(jì)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(shí)境技術(shù)的成熟，愈來愈多以前想象不到的建筑或空間可被建構(gòu)，甚至有些在基地上被建造起來。數(shù)字技術(shù)對(duì)建筑的影響越來越大，從起初的單一影響發(fā)展成了全方位的影響。在如此迅猛的發(fā)展中誕生了許多的專有名詞，其中也包括“數(shù)字建筑”。數(shù)字建筑的發(fā)展將推動(dòng)著建筑歷史的發(fā)展，甚至將是一場(chǎng)建筑的革命。

二、數(shù)字建筑的設(shè)計(jì)層面

（一）建筑方案的構(gòu)思與設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)思考的過程，只依靠大腦思考的傳統(tǒng)方式具有局限性，面對(duì)復(fù)雜的形態(tài)很難把控。而數(shù)字技術(shù)手段正是給設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)便捷直觀的可視化設(shè)計(jì)條件，開放了建筑師的思維。能夠很好地進(jìn)行視覺分析、造型分析和體量分析。給建筑師帶來邊構(gòu)思邊表現(xiàn)的體驗(yàn)，便于交流與溝通。還可以在任何階段生成逼真的三維表現(xiàn)圖，將設(shè)計(jì)與表現(xiàn)一體化實(shí)現(xiàn)。

建筑形態(tài)的可能性一直是限制建筑發(fā)展的重要因素。然而，以新技術(shù)為主要契機(jī)的數(shù)字建筑能夠直觀有效的反映出建筑師的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，放大了設(shè)計(jì)的可能性，對(duì)于再?gòu)?fù)雜的建筑體都能夠快速精確的進(jìn)行圖紙表達(dá)，并且能夠建成一個(gè)實(shí)體的作品。

（二）建筑方案的分析

建筑實(shí)踐與科技發(fā)展具有密不可分的關(guān)系，工程分析是實(shí)現(xiàn)建筑實(shí)體重要的環(huán)節(jié)。除了將前期方案參數(shù)化利于施工之外，還要對(duì)建筑環(huán)境進(jìn)行各種物理分析。這一系列的分析與計(jì)算如果按照傳統(tǒng)的分析方法則是一個(gè)繁雜又缺乏精準(zhǔn)度的過程。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer Aided Engineering，CAE）作為一項(xiàng)跨學(xué)科的數(shù)值模擬分析技術(shù)，已經(jīng)在工程上達(dá)到了實(shí)用化階段。能夠解決以往無法想象的復(fù)雜問題，能夠使大量繁雜的工程分析問題簡(jiǎn)單化，使復(fù)雜問題層次化，提高了效率。

設(shè)計(jì)師可以通過專業(yè)軟件進(jìn)行建筑聲學(xué)與環(huán)境噪聲分析。其中有些主要用于空間建筑聲學(xué)模擬。有些主要用于擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲場(chǎng)模擬，而且軟件還自帶了十分豐富的揚(yáng)聲器數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠直觀的分析出空間的聲學(xué)效果。用于采光與日照分析的軟件，能夠在虛擬環(huán)境中分析可見光，精確計(jì)算亮度和輻射率，模擬自然光和電光源。并能夠分析出美學(xué)、視覺舒適度。甚至某些照明廠家在生產(chǎn)產(chǎn)品的同時(shí)創(chuàng)建其數(shù)據(jù)文件，以便與分析軟件配套并直接調(diào)用。另外還有些通過計(jì)算機(jī)軟件來預(yù)測(cè)建筑環(huán)境的能耗情況，甚至是生態(tài)分析。

三、數(shù)字建筑的表現(xiàn)層面

（一）建筑空間表現(xiàn)

建筑空間表現(xiàn)是數(shù)字建筑很重要的一部分，也是數(shù)字建筑最早的呈現(xiàn)方式，是通過數(shù)字虛擬的方式將建筑方案真實(shí)直觀的效果展示出來。跟建筑早期的是手繪和模型表現(xiàn)方式相比，能夠更加準(zhǔn)確的反映出建筑的真實(shí)效果。并能夠隨時(shí)進(jìn)行修改，任意選擇角度、環(huán)境及光照效果進(jìn)行透視表現(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展，數(shù)字建筑的表現(xiàn)層面已從靜態(tài)的效果圖發(fā)展成了動(dòng)態(tài)的建筑動(dòng)畫。通過動(dòng)畫的手法，影視的語言，更加全面生動(dòng)地展現(xiàn)空間的設(shè)計(jì)理念和作品信息。在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的匯報(bào)、樓盤項(xiàng)目的營(yíng)銷、城市發(fā)展的宣傳、開發(fā)項(xiàng)目的展演等方面都有著非常重要的作用。

（二）歷史遺跡恢復(fù)

數(shù)字建筑表現(xiàn)層面應(yīng)用的另一個(gè)領(lǐng)域則是歷史遺跡的保護(hù)和恢復(fù)。數(shù)字建筑能夠通過創(chuàng)建虛擬的建筑形態(tài)真實(shí)的再現(xiàn)歷史遺跡的原有面貌，并且能夠直觀細(xì)致的表達(dá)出其所有的特質(zhì)。通過立體影像數(shù)據(jù)采集手段，獲得文物的3D模型數(shù)據(jù)庫(kù)，將數(shù)據(jù)與資料導(dǎo)入相應(yīng)軟件進(jìn)行整合和修復(fù)，可以輸出靜態(tài)圖片格式或動(dòng)畫模式，甚至是虛擬的互動(dòng)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(xiàn)，主要應(yīng)用于影視作品和建筑特殊演示中。通過數(shù)字建筑可以在影視作品中塑造出任意形態(tài)的虛擬空間、營(yíng)造特殊氣氛、完成各種特效動(dòng)作等作用。這種數(shù)字傳播方式已為影視領(lǐng)域帶來了豐碩的回報(bào)。

四、數(shù)字建筑概念的界定

綜上所述，數(shù)字建筑并不是單一的概念，而是包含了多個(gè)層面，從設(shè)計(jì)層面到表現(xiàn)層面，甚至到目前正在研究和發(fā)展的數(shù)字智能化層面。它是數(shù)字技術(shù)與建筑空間結(jié)合的產(chǎn)物，是社會(huì)大背景發(fā)展的結(jié)果。其實(shí)就建筑設(shè)計(jì)而言，數(shù)字建筑是建筑發(fā)展的必然階段，是隨著人類發(fā)展的共同前進(jìn)的步伐。不能將數(shù)字建筑與傳統(tǒng)建筑完全孤立開，它們是建筑發(fā)展的不同階段。只是當(dāng)前由于數(shù)字技術(shù)的高度介入，有一批建筑借助數(shù)字技術(shù)從原有的傳統(tǒng)理論和局限中突破而出，構(gòu)建了有別于傳統(tǒng)建筑理論下的特殊形態(tài)。這些形態(tài)打破了原有建筑的形態(tài)規(guī)律，從規(guī)律中解放了出來。由于這種明顯的形態(tài)差異，這些建筑都被很多人下意識(shí)地將它們歸納為另一種概念的建筑。其實(shí)它們的區(qū)別只是在于建筑整個(gè)構(gòu)建中數(shù)字技術(shù)介入的程度。

然而，建筑一旦與數(shù)字結(jié)緣，它的層面則變得更加廣闊。如上文所述，數(shù)字建筑的表現(xiàn)層面在很多領(lǐng)域都被廣泛的利用，而且起著至關(guān)重要的作用。由于數(shù)字技術(shù)的介入，建筑空間的表現(xiàn)變得真實(shí)、利于修改、完全虛擬化。因此，對(duì)于遺跡恢復(fù)，影視作品，宣傳，虛擬互動(dòng)等領(lǐng)域大量使用。

因此，在功能、形式、體量、空間、建筑理念以及表現(xiàn)上有關(guān)鍵性成果的建筑，均可廣義地視為數(shù)子建筑。這種建筑具有強(qiáng)烈的數(shù)字痕跡，在建筑行為中數(shù)字技術(shù)得到應(yīng)用，而且這種應(yīng)用在整個(gè)過程中必須是關(guān)鍵性的。數(shù)字建筑是整個(gè)社會(huì)共有的，并不是某個(gè)行業(yè)所獨(dú)有，它是社會(huì)發(fā)展的必然產(chǎn)物。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字建筑也將得到快速的前進(jìn)。

［1］彼得 紹拉帕耶（吳曉、虞剛）.當(dāng)代建筑與數(shù)字化設(shè)計(jì)［M］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］李建成，衛(wèi)兆驥，王詁等.數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)概論［M］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

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