論信息傳達在建筑表皮中的智能化發展

錢浦草 陳 煒 朱吉虹

(浙江工業大學設計與建筑學院，浙江 杭州 310032)

1 建筑表皮的基本概念

建筑表皮主要指建筑的維護體系。這種維護體系要么在建筑最外層獨立存在，要么與建筑結構相融合，是建筑和建筑之間與外部空間直接相接處的界面，包括就此所表現出來的形態特性及構成方式。與此同時，其也是建筑內部與外部空間接觸界面的構建以及不同組合方式的一種統稱，對建筑內部結構及使用性能起到保護作用且具有彈性的一種建筑皮膚[1]。通常而言，建筑表皮主要包括除建筑屋頂以外的所有外圍護部分，在一些特定環境下，建筑墻體與具有特定幾何結構的屋頂之間展現出連續性、難以區分性，或者為了更好的觀察角度和視覺效果而將屋頂作為建筑“第五立面”進行處理時，此時可以將屋頂視為建筑表皮的一個組成項目。“表皮”從其字面意義上看是將“內”與“外”進行有效區分，具有一定的空間化界定意義。

2 建筑表皮作為信息傳達的媒介

2.1 靜態符號信息傳達

早在歷史久遠的古希臘山墻浮雕和中世紀哥特建筑墻上源于《圣經》的玻璃彩繪，就表現出靜態的符號信息在建筑表皮的應用。我國通過建筑表皮承載靜態信息的歷史悠久，如敦煌的飛天壁畫、北京故宮的匾額和一些旅游地建筑上留下的鐫刻詩文等，都是靜態符號信息在建筑表皮的生動留存。這些信息在時代變遷中呈現的面貌也在發生變化[2]。隨著人們關注點的改變，建筑表皮上的靜態信息傳達出的含義各不相同，但是符號信息在建筑表皮上傳遞過程中，信息無法完全被快速獲取。人們在接收到那些符號信息后要根據當時當地的環境進行符號信息與環境信息的感知、聯想與想象。到了工業時代，符號信息在數字技術的幫助下向可視信息轉變，而后人們接收信息的難度降低，速度提高。

2.2 動態可視化信息傳達

智能化時代也被稱為工業4.0，這是利用信息化技術促進產業變革的時代。工業4.0讓信息和數字技術成為建筑設計的左膀右臂。現代建筑表皮的信息傳達更偏向以下兩種可視信息在建筑表皮的應用。二者都屬于單向的樹狀指令式應用，僅通過管理者在主要的一臺計算機上進行操作實現。

2.2.1 廣告媒體宣傳

可視信息在建筑表皮的媒體化，運用在商業廣告領域相當常見[3]。傳媒技術與電子技術在這方面有不可磨滅的功勞。由于精細化的燈光、色彩在顯示器上越來越容易實現，傳統的“pvc”廣告牌正受到巨大沖擊。相比固定的“pvc”廣告牌，建筑表皮圖形界面能通過計算機靈活切換展示內容，并且能數字控制展示時間，實現業主利益最大化。

2.2.2 燈光氛圍營造

建筑表皮信息傳達還肩負著城市氛圍營造的重任。建筑表面顯示圖案以及彩色強光是大多數城市燈光設計的實現方式。不同的節日，建筑表皮會顯示不同主題的燈光展示。這種便捷的城市夜景營造同時也帶來了許多困擾——光污染嚴重，城市綠色生態遭到破壞，生物多樣性衰減等。

不言而喻，這樣單向的操作完全無法滿足人類對美好生活的期盼。在智能時代，追求個性化的成本降低，不再容忍相同的社會生活，包括建筑表皮帶來的千人一面的視覺感受。

2.3 運用現狀反映的局限分析

除了廟宇、旅游景點等歷史氛圍濃厚、用途較為單一的建筑外，如今大部分建筑表皮都承載可視信息而非符號信息。可視信息在建筑表皮上應用的局限主要表現在其單一性上。

建筑表皮可視信息的單一性表現在三個方面，分別為操作身份單一、使用目的單一和表現形式單一。

2.3.1 操作身份單一

操作身份單一體現在建筑表皮大部分被建筑擁有者或城市管理者單方面控制， 普通民眾操控的途徑和權力微乎其微，可以說建筑表皮的使用權暫時掌握在少數人手中。 由于當下建筑表皮顯示技術成本仍是普及建筑表皮計算機視覺化的攔路虎，建筑表皮可視信息顯示的載體數量并不多，且其中大部分具有面積大、位置高的特征。正是“少”、“大”、“高”這三個字成為建筑表皮可視信息使用者身份單一的根源問題。

2.3.2 使用目的單一

使用目的單一體現在現有的建筑表皮可視信息多數基于新聞、廣告等公共信息傳播以及城市容貌管理的使用目的。其主要原因還是高額的租賃費用讓私人化使用望而卻步。當然，建筑表皮的可視信息顯示技術還不夠成熟，簡單的圖片循環或視頻播放也無法滿足多樣的私人化使用目的。

2.3.3 表現形式單一

表現形式單一也是一項重要的局限點。現有的建筑表皮可視信息僅僅能在二維的主控平臺上進行操作，表現形式多以二維平面出現。建筑表皮可視信息的表現形式受到載體和維度的局限。權威性的操作載體使建筑表皮可視信息的表現形式缺乏創新，極少的用戶反饋量降低了該領域的發展速度。二維的平面阻礙建筑表皮圖形界面的表現多樣化，建筑本身的三維性決定了建立立體的顯示工具能更高效契合建筑表皮的視覺特性。

3 新型智能化技術支持分析

3.1 智能化材料新突破

智能化材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之后的第四代材料。智能化材料具有智能的特點，是現代高技術新材料發展的重要方向之一，將支撐未來高技術的發展，使傳統意義下的功能材料和結構材料之間的界線逐漸消失，實現結構功能化、功能多樣化[4]。科學家預言，智能化材料的研制和大規模應用將導致材料科學發展的重大革命。

新型的OLED柔性屏幕在技術上已經獲得彎曲半徑1mm的驚人成就。這樣的顯示材料不僅體積輕薄、功耗低，還可以達到超越水平面的顯示效果。華為與三星的可折疊式手機為我們講述了OLED柔性材料的神奇功效。超越了平面的X與Y軸，OLED柔性屏在建筑表皮上的運用將打破傳統的建筑表皮形態。

3.2 智能化檢索技術新突破

現有的檢索系統主要是輸入文字進行信息檢索，極少數的界面設置了圖片檢索模塊。不過“MATLAB矩陣工廠”這個商業數學軟件已經可以便捷地建立圖片檢索程序。MIdomi這款搜索引擎來自硅谷的Melodis公司，這款搜索引擎已經可以通過唱歌甚至吹口哨找到人們喜愛的歌曲，并且將人們興趣相同的音樂社區連接起來。也就是說建筑表皮可以利用該技術，通過采集多重環境數據做出每時每刻不一樣的展示效果，使建筑表皮的可視信息更實時有效。

4 可視信息在建筑表皮中應用的智能化展望

4.1 身臨其境——可視信息載體智能化

現有的建筑表皮可視信息載體因液晶材料成本較高，僅能實現總控平臺圖形界面載體下達控制命令。我國主要有江蘇合成、誠志永華、八億時空等公司從事液晶材料研發生產。國內廠商的產品占國內市場需求的份額約為 33%。雖然我國尚未完全實現高世代液晶面板部分關鍵材料的自主生產與銷售，但是隨著科學技術的進一步發展，昂貴的液晶成本下降，填充液晶的顯示器將會普及，甚至我們能將液晶填充在建筑雙層玻璃內。大面積建筑表皮將會成為圖形界面的載體，其不僅會輸出信息，還可以通過觸控等手段，從建筑表皮“用戶端”對其進行命令輸入。例如：點擊建筑表皮的虛擬選擇模塊。

韓國知名數字藝術創意公司Dstrict以“用藝術和技術混合來創造一種革命性的娛樂方式”為設計理念。該公司設計了令人震撼的首爾SM Town項目。SM Town樓頂有一個巨大的“浴缸”，其實際上是一塊高20m，長80m的巨型曲面屏[5]，整塊屏幕都會根據太陽的移動而自動調節亮度，其目的是防止對過往行人和車輛造成視覺上的不便(圖1、圖2)。

圖1 SM Town項目白天實景

圖2 SM Town 項目黑夜實景

4.2 多彩便捷——可視信息呈現內容智能化

現如今的建筑表皮可視信息，主要是權威身份者通過簡單密碼指令身份識別后主觀進行僵硬的選擇性、數據修正性工作。這種建筑表皮呈現方式獲得信息反饋的能力較低，例如操控者只能選擇某個建筑表皮的燈光亮度，而無法及時獲取受眾真實的感受。這樣的使用體驗顯然無法滿足人們的需求。

WZ Jardins酒店位于巴西圣保羅，該酒店的建筑表皮可以根據周圍環境質量的情況做出智能的可視信息表達。將聲音強度、空氣質量信息采集后，在計算機中為最高值與最低值賦予兩種不同色彩，并用兩種色彩之間不同明度的區間色彩逐級指代不同的聲音強度和空氣質量優劣程度(如圖3所示)。

圖3 巴西圣保羅WZ Jardins酒店實景

4.3 激發互動——可視信息體驗方式智能化

現有的建筑表皮可視信息僅做到向人們傳達信息，人與建筑表皮的信息交互較弱。平面投影、立體投影和VR眼鏡等技術可以幫助建筑表皮可視信息與人類交互更加緊密，這種體驗方式只有在智能技術輔助下才可以實現[6]。

伏特加品牌Eristoff Vodaka在比利時根特市提供了一項以建筑表皮為媒介的游戲互動體驗。人們通過3D互動投影技術、設計游戲和ipad遠程操控技術體驗這項游戲。用戶使用ipad實時進行射擊游戲，向建筑窗戶上的投影動畫發射子彈贏得分數，甚至還可以與身邊其他參與者進行比賽(圖4)。

圖4 Eristoff Vodaka推出的游戲互動體驗

這種互動的多人可操控信息體驗在建筑表皮是極少見的。但是隨著更強大的三維投影技術和VR技術的發展，更多用戶可以選擇隨時隨地來一場多人互動的線下游戲競技。

5 結 語

信息在建筑表皮中的應用將在智能化技術發展中向兩個方面發展。其一，傳達的信息將更加容易讀取，傳統的純文字傳達方式會逐漸走下舞臺，多維度的信息可以用可視化表達方式并以建筑表皮為載體呈現。其二，更多人能參與建筑表皮的信息呈現，建筑表皮升級為人們接收、傳遞、交互信息的載體[7]。