參數化在墻體藝術裝置設計中的應用探究

喬雨

（南京藝術學院 江蘇省南京市 210013）

0 引言

近十年來隨著數字技術的不斷升級與更新，以插件工具為形式的編程語言逐漸出現在大眾面前，數字工具包為參數化技術的發展提供了強大的動力。參數化設計以參數化圖元和修改引擎兩個部分為主要依托，以修改引擎中的參變量（Slider），進而使得參數化圖元發生相應的改變；反之，如果修改圖元構件，在參數界面中相應的數據也會發生變化，這就表現為一種內在邏輯與關聯性。在參數化設計形式下必然涉及邏輯的設定和規則的創立，帕特里克-舒馬赫將這種模式用“場域”這樣一個概念去解讀，即規則制約著個體，而個體行為影響著整體的形態特征。

參數化最早運用于建筑領域，如北京銀河SOHO、臺中歌劇院、南京青年國際文化中心等非線性建筑，因為計算機技術的進步以及3D打印、數控加工等相應制作手段的出現，為參數化設計的發展提供了強大的動力，同時也改變了設計的理論與方法，重新定義了對設計的經驗性認知，推動了對于非線性設計的探討、研究與實踐。可以說，參數化設計正在與時俱進，而讓設計脫離傳統構造，使得設計更具創新性和復雜性并帶動各領域的發展乃至社會進步。

1 墻體藝術裝置的參數化建模方法

參數化建模是以算法腳本為參變量，通過輸入參數或者改變算法程序而自動生成模型的建模方法。考慮到曲面結構符合一定的規律性，在Grasshopper平臺中寫入算法腳本，通過拾取物體并改變相應算法參數即可生成非線性的曲面結構，以此為基礎實現墻體藝術裝置的參數化建模。

2 參數化建模步驟

2.1 建立等距斷面線

首先，在rhino空間中建立一條垂直于XYPlane的封閉曲線（Polyline Curve），然后進入Grasshopper界面載入Curve運算器，并對其右鍵點擊，在彈出的對話框中選擇“set one curve”命令，之后在Rhino界面中選擇該曲線，將其拾取進Grasshopper中。將封閉曲線導入好以后，用“Boundary Surface”運算器將其封面并用“Contour”運算器給該曲面建立等距斷面線，斷面曲線方向為X軸，距離可載入“Slider”運算器進行調節，調節的數據即可作為調整物體形態的參變量。

2.2 設定干擾值

干擾值即為參數化設計形式下的規則，該規則制約影響著個體，并對最終的物體形態特征產生影響，其存在形式可以為數值也可以為物體，物體具體劃分為點干擾、面干擾以及線干擾，在此采用“線干擾”。

先在Rhino界面中創建幾條曲線，并以同樣的方式拾取進Grasshopper中，并用“Curve/Curve”運算器計算等距斷面線與干擾線之間的交點，在此需要確保等距斷面線輸出的數據是“樹形數據”，而干擾線所輸出的數據是“線形數據”，此目的是讓等距斷面線的每條曲線都和干擾線發生運算。運算結果所得到的“T值”需要歸為第一級別，所以需要對“Curve/Curve”運算器的輸出端“ParamsA”右鍵點擊，在命令欄中選擇“Simplify”數據簡化命令將數據歸為原始路徑，并用“Shift Paths”運算器將“T值”劃分為同一級別，即為同級路徑下的數據結構，將該數據接入“Shatter”運算器的T端，Curve端接入等距斷面線，運算結果為等距斷面線按照T值斷開，即依據干擾線所生成的數據結構分成每一個小部分，然后將斷開的曲線用“Divide Curve”運算器細分點，在此細分為五個點，并將每條斷開曲線上的每五個小點與干擾線通過“Pull Point”運算器進行運算，該運算器的輸出端Distance即為每五個點至干擾線所產生的“最近距離”，然后將輸出的數值通過“映射公式”映射至“0～1”的區間，映射后的數據即為“第一組干擾數值”。將第一組干擾數值通過“Graph Mapper”運算器依據“Sine函數”進行調整，所生成的數據為“第二組干擾數值”。

最后，通過“Move”運算器依據干擾值將等分點沿著Y軸移動，并通過調整“第一組干擾數值”和“第二組干擾數值”以及之前設置的參變量進行調整，以此改變點陣的整體形態，并將調試好的空間點連線且成面完成模型的制作，具體程序腳本及最終效果如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 程序腳本一

圖2 程序腳本二

圖3 效果

3 參數化在墻體裝置設計中的發展和局限

由于參數化設計的應用，非線性曲面墻體制作難度大、造價高等問題有所改觀，人們能夠看到更多新奇的墻體造型，并且完全符合工程力學、人體工學等科學規律，從此可更大程度的激發設計師的創作靈感，將紙面設計真正地運用于實際當中。因此，將參數化應用于墻體藝術裝置設計將成為墻體裝置創新發展的趨勢。但是過度依賴參數化的設計方式并非絕對可行，或許參數化所形成的空間造型、非線性結構不能完全滿足墻體裝置設計的需求，而且當今參數化的應用還存在很多問題，倘若出現更為便捷的設計軟件這對參數化設計來說無疑是更大的挑戰。這即是參數化現如今所存在的缺陷，需要在發展的過程中不斷完善與進步。

4 結語

本文首先介紹了參數化設計的特征及其發展現狀，進一步提出了利用干擾值有效進行墻體裝置設計的建模方法，并詳細說明了參數化建模步驟，最后結合參數化建模實例和時代趨勢說明了參數化在當今設計領域的優勢及其缺陷。參數化設計是一種全新的設計范式與風格，其目標是為了建設后福特網絡時代的城市秩序，這就需要多種學科跨界融合、協同創新，在設計共同體中產生更為積極主動的影響。帕特里克-舒馬赫于2008年提出的“參數化主義”一詞絕不是英雄式宣言，至于未來是否屬于“參數化主義”，確實需要進一步觀察與論證。