參數(shù)化在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及方法研究

郭艷云

（廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 511483）

0 引言

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們審美需求的提高以及建造技術(shù)提升及新科技新材料的不斷研發(fā)應(yīng)用，單一維度的傳統(tǒng)靜態(tài)空間已不能滿足現(xiàn)代人的需求。如何設(shè)計(jì)出先鋒性、原創(chuàng)性、前沿的場地并以一種創(chuàng)造性的方式給人帶來新的空間體驗(yàn)，用前衛(wèi)的想法將傳統(tǒng)的空間需求與未來更現(xiàn)代化的生活模式相結(jié)合，不斷碰撞后產(chǎn)生時尚的、稀缺的、年輕的、藝術(shù)的空間已成為當(dāng)前室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中研究的前言問題。

目前在建筑設(shè)計(jì)中有一種新的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具——參數(shù)化設(shè)計(jì)，它是將工程本身編寫為函數(shù)與過程，通過修改初始條件并經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算得到工程結(jié)果的設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的自動化[1]，它帶動的一種設(shè)計(jì)思維方式的轉(zhuǎn)變而不單指具體的軟件應(yīng)用。目前參數(shù)化設(shè)計(jì)主要集中在建筑設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)化美學(xué)特征構(gòu)成藝術(shù)，形式藝術(shù)與空間藝術(shù)等方面相融合，伴隨著人們對生活趣味性的提高和對場所空間的探索性要求更高異形空間的參數(shù)化設(shè)計(jì)將會在室內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)中成為一種新趨勢，它是一種基于“科技融入創(chuàng)意、技術(shù)融入設(shè)計(jì)”雙融入的設(shè)計(jì)理念，以生成設(shè)計(jì)、數(shù)控建造、物理運(yùn)算、環(huán)保材料四個研究過程組成。最早運(yùn)用Rhino、Ghrasshopper、Vaulit等拓?fù)渖杉夹g(shù)進(jìn)行參數(shù)化概念設(shè)計(jì)演變、再通過加持模擬各種環(huán)境中的外力進(jìn)行物理運(yùn)算進(jìn)一步優(yōu)化出結(jié)構(gòu)和造型、再在虛擬仿真軟件模擬出機(jī)械臂的建造軌跡進(jìn)一步精確化造型及用料，并將已經(jīng)編號序號的各種環(huán)保材料分區(qū)出來、然后再根據(jù)編號的序號材料部件進(jìn)行組建。在未來，科技創(chuàng)新和數(shù)字化設(shè)計(jì)成為室內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的新趨勢。

1 參數(shù)化設(shè)計(jì)及室內(nèi)設(shè)計(jì)

1.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)

20世紀(jì)90年代，蓋里和格雷姆肖等建筑師將“參數(shù)化設(shè)計(jì)”引進(jìn)建筑行業(yè)中，對其理解可分為兩層∶第一層是輔助設(shè)計(jì)成果實(shí)現(xiàn)尤其是繪制復(fù)雜形體的計(jì)算機(jī)技術(shù)；第二層是面對復(fù)雜現(xiàn)象的設(shè)計(jì)思想，這種思想將數(shù)學(xué)、幾何、算法邏輯等與設(shè)計(jì)問題相關(guān)聯(lián)，從自然科學(xué)的角度尋求解決問題的途徑[2]。

參數(shù)化是一種“生成思維”，傳統(tǒng)建模主要是通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊單個命令進(jìn)行操作，在三維的界面繪制模型。計(jì)算機(jī)一直在配合我們的操作速度進(jìn)行計(jì)算這個過程會約束計(jì)算機(jī)潛能的發(fā)揮。同時這些機(jī)械性的建模工作，也會因?yàn)橐恍┪⑿〉牟町悓?dǎo)致必須要一次次地重復(fù)操作。而參數(shù)化設(shè)計(jì)只需要告訴模型建造過程同時告訴它在建造過程中幾處不確定的參變量，它就可以自己循環(huán)計(jì)算下去，同時在這同一套的生成邏輯下，可以產(chǎn)生千變?nèi)f化中不同的結(jié)果，不僅可以給我們在設(shè)計(jì)草圖階段提供不同種運(yùn)算結(jié)果以及大大節(jié)省了設(shè)計(jì)師建模及修改模型時間。目前適用的參數(shù)化設(shè)計(jì)表現(xiàn)軟件主要是rhino、Ghrasshopper及processing，本文著重以前兩種展開應(yīng)用講解。

1.2 參數(shù)化室內(nèi)空間設(shè)計(jì)

伴隨著對室內(nèi)異形空間的需求量不斷增多，以及室內(nèi)空間新型材料及數(shù)控建造技術(shù)的發(fā)展，越來越多的參數(shù)化設(shè)計(jì)手法會應(yīng)用到室內(nèi)空間中。特別是針對目前室內(nèi)空間中各種界面紋理造型的設(shè)計(jì)，首先這種紋理造型的樣式是豐富多樣的，其次每一種款式的紋理的排列組織也是可以多種多樣的，如果單純依靠現(xiàn)有的AutoCAD或3DsMax技術(shù)來操作將會大大增加工作量且效果還不保證。如果通過參數(shù)化設(shè)計(jì)直接在Grasshopper中輸入其參變量數(shù)據(jù)，并根據(jù)原始條件賦予它一些“干擾”因素，就可以得出多種不一樣的方案雛形。有了初步的方案可以再進(jìn)行精確得出每塊材料的位置及尺寸，這樣可以直接對接工廠生產(chǎn)材料，再回到現(xiàn)場根據(jù)編號組裝。因此將這種編程設(shè)計(jì)工具應(yīng)用到室內(nèi)設(shè)計(jì)中能夠讓設(shè)計(jì)出來的形態(tài)、功能跟周邊環(huán)境保持敏感[3]。

2 參數(shù)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

2.1 算法的多變性

參數(shù)化設(shè)計(jì)是由一連串邏輯數(shù)據(jù)生成的，整個邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)架、參變量、單元三個部分組成的邏輯結(jié)構(gòu)。其中網(wǎng)架主要是主體形態(tài)的基礎(chǔ)可以是曲面、幾何圖形或空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而參變量主要用來控制整個邏輯生成過程中引起造型多樣化變動的參數(shù)。單元是構(gòu)成模型主體的最基本單位，形式可以千變?nèi)f化，等同于設(shè)計(jì)中的“母題”或“符號”[4]，具體如圖1所示。

圖1 參數(shù)化邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

由于參數(shù)化設(shè)計(jì)的模型都是由一串邏輯算法生成的，這樣設(shè)計(jì)師可以通過改變“網(wǎng)架”和“變量”這兩個部分的輸入端任何一個參數(shù)，都能讓整個算法生成的模型形態(tài)發(fā)生變化，從而可以快速生成一批量的數(shù)據(jù)模型以供設(shè)計(jì)師挑選，同時還可以更改“網(wǎng)架”的基礎(chǔ)形或曲面使得可以快速替換造型，從而達(dá)到造型的多變性如圖2所示，通過改變“網(wǎng)架”其他“變量”和“單元”都不發(fā)生變化其造型直接發(fā)生變化。這種具有運(yùn)動魅力的成果，其邏輯本身也是未來建筑及室內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展的一個必然趨勢。

圖2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法的多變性

2.2 算法的可操作性強(qiáng)

在傳統(tǒng)編程建模中是需要設(shè)計(jì)師先將所有的程序代碼都編寫好，然后才能試運(yùn)行再不斷的進(jìn)行校對調(diào)試，這種編程手法對于大多數(shù)的設(shè)計(jì)師是無法做到，但是Grasshopper中它是將每個運(yùn)算獨(dú)立打包代碼，在運(yùn)行每個單個運(yùn)算器中都具有可視化功能，那么對于設(shè)計(jì)師來說就可以很方便的去觀測數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得出的模型，并在基礎(chǔ)上推敲、分析并不斷的調(diào)整來得到最優(yōu)化的空間或形體效果。

一直以來，參數(shù)化操作成為編程語言建模無法靠近大眾設(shè)計(jì)師創(chuàng)意工作的一層壁壘，但參數(shù)化操作解決了這個難題，每個運(yùn)算器都是一組完善的打包代碼，它們既具有靈活組合的能力，同時又擁有獨(dú)立的可視化功能，這使得設(shè)計(jì)師可以在輕松編輯。

2.3 算法的可調(diào)性

參數(shù)化設(shè)計(jì)是通過編寫好程序然后才生成模型本身，在整個模型生成的鍋中中只要稍微改變一些參變量參數(shù)即可改變模型的最終效果。同時在這個生成過程中，設(shè)計(jì)師可隨時通過這段邏輯生成多個符合邏輯條件的模型結(jié)果，并通過更改隨機(jī)點(diǎn)數(shù)量，就可以得出無數(shù)種可能性。還可以保持單元和變量元素的不變只改變網(wǎng)架基礎(chǔ)基礎(chǔ)就可以獲得相同條件下的不同造型。那么在這個過程中設(shè)計(jì)師會將空間中的特定因素如現(xiàn)有的建筑空間基礎(chǔ)條件如面積、梁及柱子、層高等隱性參數(shù)，然后設(shè)計(jì)師根據(jù)這些條件參數(shù)進(jìn)行設(shè)置從而得出空間形態(tài)，從而也可以讓空間更具科學(xué)性，同時在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)師會更在關(guān)注空間形態(tài)的內(nèi)在邏輯，促使設(shè)計(jì)師能重視設(shè)計(jì)的方法論，如圖3所示。

圖3 更改“網(wǎng)架”形成不同造型

3 參數(shù)化在室內(nèi)空間設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 參數(shù)化在室內(nèi)空間造型中的應(yīng)用

傳統(tǒng)室內(nèi)空間造型主要是用點(diǎn)線面體來進(jìn)行分析和探究，空間中的墻體、界面、地面空間都是相互獨(dú)立部分，通過不同的界面變化組織空間，不同的色彩搭配和家具配飾來定義空間風(fēng)格，如古典主義追求造型形式和諧美，現(xiàn)代主義追求功能大過于形式的簡單美，這些風(fēng)格都存在很明顯的獨(dú)立性，且相互之間不想融合。而現(xiàn)在新興的年輕一代對生活追求的充滿趣味性、不確定性以及潮流感，相反對規(guī)整的、秩序感的空間不是很感興趣，而傳統(tǒng)的建模軟件的長處在于規(guī)整的空間造型上，此時參數(shù)化設(shè)計(jì)剛好可以彌補(bǔ)異型空間的空缺，它不僅可以更快更直接塑造異型整體空間造型還可以通過空間邏輯算法將簡單圖形進(jìn)行拓?fù)湫灾貜?fù)從而形成規(guī)律性的差異感的空間，讓空間變得更加具有形式感、動態(tài)感和構(gòu)成感。

3.2 參數(shù)化在室內(nèi)造型紋理中的應(yīng)用

在室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中，有些裝飾組件以及界面造型和圖案采用簡單的幾何圖形或元素進(jìn)行組織起來但這些單元構(gòu)建都富有變化，每一個看似相同，又都或多或少的有些不同。要么構(gòu)件尺度上略有偏差，要么變化的程度相差各異，總之每個都不一樣[5]。我們經(jīng)常看到一些這樣的典型案例，各種各樣的表皮構(gòu)件重復(fù)地組合排列在界面上，每一個看似相同，又都或多或少的有些不同，體現(xiàn)出一種集群的邏輯控制下顯得極具秩序感和韻律美。如下圖可以將畫像然后通過圖片映射到室內(nèi)空間界面中，進(jìn)而能夠模擬出跟圖片效果一樣的紋理造型，不僅如此還可以隨時切換一些奇妙圖形或圖形，或可選取自然界中一些現(xiàn)象或動植物組織及脈絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察其表象下的內(nèi)在邏輯，再進(jìn)行簡單幾何圖形的延展或疊加，這樣也會給我們的室內(nèi)空間造型紋理設(shè)計(jì)帶來新的靈感和啟發(fā)，如圖4所示。

圖4 參數(shù)化設(shè)計(jì)的室內(nèi)造型紋理應(yīng)用

4 結(jié)語

參數(shù)化設(shè)計(jì)通過計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算能力幫助我們更好地拓寬在造型、結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)思路和提高工作效率，但是最核心和靈魂的還是人的創(chuàng)意思維，我們應(yīng)該要懂得借助計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行設(shè)計(jì)，但是“創(chuàng)新”才是設(shè)計(jì)靈魂，這種跟情感意識牽連在一起的創(chuàng)造，在人類徹底認(rèn)識它們之前，是不可能被寫入程序里的。