參數化建筑造型技術在仿生景觀雕塑中的應用
——以作品《洞》為例

文／張 濱 大連理工大學建筑與藝術學院 教 授當代藝術研究所 所 長

林寅含 大連理工大學建筑與藝術學院 碩士研究生

1 參數化設計與雕塑

1.1 參數化設計概念與發展

參數，本意為可參考的數據，后泛指為一種可控制，并使其根據其變化而發生變動的其他量。在對某一問題進行研究的過程中，會存在多個變化的元素，其相互之間存在著不同的聯系，會由一方的變化導致另一方同步發生改變，即自變量與因變量。在這個過程中，引入第三方的元素，稱為參變量，即參數。

參數化設計的概念是利用參數編輯與運算，進而引導整個設計創作的過程。利用參數不同的編輯與組合，使得需要設計的主體發生造型上的變動，從而達到不同的設計效果，實現參數自動化設計。這也要求參數化設計師需要擁有強大的邏輯思維能力，能夠利用參數化工具及技術完成其設計的構思。

參數化設計發展前期，多應用于工業產品設計領域。參數化設計所能達到的精準度，以及參數化設計構建的曲面造型，是工業產品設計師熱衷于使用參數化設計最為關鍵的點。直至21 世紀初期，扎哈·哈迪德的“參數化主義”建筑橫空出世，參數化設計逐步走進了建筑設計師的眼中，利用參數化進行的建筑設計開始興起。再到后期，參數化設計也被投入到了景觀設計當中，其造型也受到了參數化的很大影響。本文所探討的利用參數化建筑造型技術進行的仿生景觀雕塑創作問題就包含其中。

1.2 參數化建筑設計語言介入雕塑創作

城市景觀雕塑代表城市的文化與精神象征，其形態及樣式是景觀雕塑創作者應該優先考慮的事項。觀者對于城市景觀雕塑的視覺感受，能最為直觀地反映出整體雕塑的吸引程度及城市影響力，因此景觀雕塑的形態及樣式對于作品本身的感染力展現十分重要。在數字化發展如此迅速的當下，藝術領域也受到了數字化洪流的影響，藝術創作者轉換自己的思路，結合數字化進行藝術創作。

參數化建筑設計語言即為數字化建筑設計的一種工具，是數字化參數技術和傳統建筑設計進行學科間交叉的衍生產物。參數化建筑設計語言介入的仿生景觀雕塑創作，即利用參數邏輯計算，以及相應的計算機輔助設計技術，結合Rhino 等三維建模軟件進行創作的方式。參數化建筑設計語言介入的仿生雕塑創作與傳統的雕塑創作有很大區別。從技術上來說，傳統雕塑會利用雕刻刀等雕刻工具，結合手工人力進行創作，而參數化建筑設計語言介入的仿生雕塑創作利用計算機技術進行虛擬模型的造型創作。從材料上來說，傳統雕塑利用的是石料、陶土、木材等自然材料，而參數化建筑設計語言介入的仿生雕塑創作在前者基礎上，會更多使用諸如3D 打印材料等高分子材料，將計算機生成的造型進行打印，完成后續鑄型的過程。

談論參數化建筑設計語言介入的仿生景觀雕塑創作的優劣，其根本在于參數化模型的建立。通過參數設置，進而構建三維空間的幾何模型，并對其空間尺度、整體形態等方面進行整合，以模型展示參數化的思維邏輯與設計創意。傳統的設計流程，是先進行二維平面線稿的繪制，然后通過三維軟件的建模與渲染，配合后期圖片的精修，完成整個設計。與傳統流程相比，通過引入參數化建筑設計語言，可以更加精準地生成異形曲面模型，且模型的修改容易操作，可控性極高，在模型文件的轉換上也更為穩定，一定程度上解決了方案創作過程中的種種技術問題。

2 生物形態與仿生景觀雕塑

所謂形態仿生，即提取生物體的形態特征，通過仿照其形狀姿態，結合一定的變形，綜合運用于藝術造型的生成當中，是當今藝術創作中使用較為廣泛的一種手段。形態仿生并不是單一的復制與粘貼，而是要提取生物形態中的特點，并與需要設計創作的事物相結合而完成的過程。以景觀雕塑的創作舉例，選定某一生物為仿照的對象，對其個體的形態特點進行歸納總結，包括不同種類在顏色、體態、外觀等方面的差異。總結之后對其進行篩選分析，并結合創作者自身構思的景觀雕塑樣式綜合考量，完成初期景觀雕塑形態的設計。

圖1 《洞》仿生雕塑A 立面圖（圖片來源：作者自繪）

圖2 《洞》仿生雕塑A 場景效果圖（圖片來源：作者自繪）

圖3 《洞》仿生雕塑B 立面圖（圖片來源：作者自繪）

圖4 《洞》仿生雕塑B 場景效果圖（圖片來源：作者自繪）

選擇形態仿生進行的藝術創作，對仿生媒介的選擇要進行深度思考。大自然中的生物形態千奇百怪，每一個生物個體，都順應其生長的環境生存，其生物個體的形態也在隨著生存的過程而不斷發生演變。所以在選擇仿生媒介時，應對選擇生物個體的生物形態演變過程及生長規律進行調查，在利用其形態特征進行創作時可以達到更好的效果。

形態仿生引導下的藝術創作，在保證整體造型美感的同時，也要對生物、對自然報以尊重，不能違背生物本身形態的規律，過度追求藝術造型而忽視自然的根本屬性。利用生物形態進行的藝術創作，整體作品應具備穩定而和諧的狀態，即人與自然和諧、生物形態與藝術形態和諧。只有這樣，利用生物形態進行的藝術創作作品，才能在表達生物個體形態、表達自然屬性的基礎上，通過藝術和自然的美感，向觀者傳達其作品的精神內涵，展現作品更高層次的價值。

形態仿生在景觀雕塑領域的創作中也逐漸被利用起來，是一種適應當下跨學科交叉發展的創新式創作方法。但在當下利用生物形態進行的景觀雕塑創作過程中，仍存在著不小的挑戰。一方面，創作過程中需要諸如生物、化學等其他學科的學者或技術的支持，同時藝術創作者自身也要掌握一定跨學科領域的相關知識；另一方面，形態仿生的創作成本較高，在技術、材料等方面需要較多的資金，過程需要資金的扶持。這些也是形態仿生藝術創作面臨的問題，有待后續的研究者進行解決。

3 概念設計案例分析——《洞》

本章節以筆者的創作為例，以設計實踐深入探討參數化建筑造型技術在仿生景觀雕塑中的應用。方案名稱為《洞》，起名來源于整體孔洞狀的造型。方案整體以“技術融合·藝術新生”為主題，依托于對參數化建筑建模平臺的使用，用現代化的雕塑及其造型元素進行城市空間的處理，在凸顯現代感的同時，能夠提升整體感，更易于展現新舊碰撞的表現效果。遵循極簡主義風格的色彩搭配，主要采用材質的原色進行布置，純色與自然元素、玻璃等材質元素形成過去與現在的碰撞，在藝術創作與生物形態互為融合的空間中，營造宏偉中夾雜柔和情感的設計語境，少即是多，浩蕩穿越喧囂，純粹亦通透。清晰明了的城市空間輪廓與雕塑渾然一體，滿足受眾審美與功能需求的前提下，將藝術與生活相融合，在為整體空間增添一絲靈動的同時，完善了城市雕塑空間的品位。

在本次方案的制作過程中，造型是利用了海洋生物中珊瑚類海洋生物孔洞狀的生物形態結果，并結合利用Rhino+Grasshopper 平臺，采取了細小曲面的衍生變形建模設計，通過在設定的電池組中，變換其數學表達式，進而得到不同的細小曲面造型，并結合Weaverbird 插件進行雕塑的表皮構造，完成方案的成品（圖1—圖4）。

Grasshopper 不但促進設計師的靈感思維，而且在數據邏輯以及異形曲面的建模上都使園林景觀產生革命性的變化。以筆者利用參數化建筑造型技術進行的仿生景觀雕塑實踐為例，把Grasshopper 建筑參數化平臺運用在仿生建筑的設計部分中。通過Grasshopper 建筑參數平臺的引入，使得仿生建筑的設計過程更加創新化、科學化。在方案的建模工作中，雕塑所在場景部分使用了SketchUp 軟件進行構建。筆者在使用過程中進行了一定的對比分析，與SketchUp進行對比分析，Rhino 的曲線建模功能遠遠超越SketchUp，在建筑設計中經常使用Rhino 進行異形曲面的構建，以達到建筑設計師需要的特殊造型。本案使用的Rhino+Grasshopper 參數化建筑造型技術基本可以替代SketchUp，完成相應的設計與造型。通過對Rhino+Grasshopper 與SketchUp 等其他三維建模軟件的對比，它們之間存在一定的利與弊。隨著技術的不斷進步，參數化建筑造型技術在仿生景觀雕塑中的應用會逐漸成為設計領域與藝術領域的創新論點。

結語

當今時代是數字化的時代，藝術創作也要順應時代的潮流而改變，這也使得諸如參數化建筑造型技術之類的跨學科技術手段，逐漸得到良性的發展，被藝術工作者在創作中逐漸使用。對于本文所探討的仿生景觀雕塑領域，參數化建筑造型技術對其造型方面是有拓展作用的。但利用參數化建筑造型技術進行的仿生景觀雕塑設計創作還較少，缺乏藝術家的實踐與相關的理論支撐，還需要更多的實踐來補充這方面的空白，筆者在日后的研究當中會繼續深入研究本方面的應用，繼續探索參數化建筑造型技術在仿生景觀雕塑中的合理應用。