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(chǎng)地并以一種創(chuàng)造性的方式給人帶來(lái)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(lái)更現(xiàn)代化的生活模式相結(jié)合，不斷碰撞后產(chǎn)生時(shí)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(wèn)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(xiě)為函數(shù)與過(guò)程，通過(guò)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(guò)程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的自動(dòng)化[1]，它帶動(dòng)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(duì)生活趣味性的提高和對(duì)場(chǎng)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(huì)在室內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)中成為一種新趨勢(shì)，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(gè)研究過(guò)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(guò)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(hào)序號(hào)的各種環(huán)保材料分區(qū)出來(lái)、然后再根據(jù)編號(hào)的序號(hào)材料部件進(jìn)行組建。在未來(lái)，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(shì)。

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(duì)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(duì)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(wèn)題相關(guān)聯(lián)，從自然科學(xué)的角度尋求解決問(wèn)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(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊單個(gè)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(gè)過(guò)程會(huì)約束計(jì)算機(jī)潛能的發(fā)揮。同時(shí)這些機(jī)械性的建模工作，也會(huì)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(guò)程同時(shí)告訴它在建造過(guò)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(shí)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?cè)谠O(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(shí)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(kāi)應(yīng)用講解。

1.2 參數(shù)化室內(nèi)空間設(shè)計(jì)

伴隨著對(duì)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(lái)越多的參數(shù)化設(shè)計(jì)手法會(huì)應(yīng)用到室內(nèi)空間中。特別是針對(duì)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(lái)操作將會(huì)大大增加工作量且效果還不保證。如果通過(guò)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(duì)接工廠生產(chǎn)材料，再回到現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)編號(hào)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(lái)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(gè)邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)架、參變量、單元三個(gè)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(lái)控制整個(gè)邏輯生成過(guò)程中引起造型多樣化變動(dòng)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(hào)”[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(guò)改變“網(wǎng)架”和“變量”這兩個(gè)部分的輸入端任何一個(gè)參數(shù)，都能讓整個(gè)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(shí)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(guò)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(dòng)魅力的成果，其邏輯本身也是未來(lái)建筑及室內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。

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(xiě)好，然后才能試運(yùn)行再不斷的進(jìn)行校對(duì)調(diào)試，這種編程手法對(duì)于大多數(shù)的設(shè)計(jì)師是無(wú)法做到，但是Grasshopper中它是將每個(gè)運(yùn)算獨(dú)立打包代碼，在運(yùn)行每個(gè)單個(gè)運(yùn)算器中都具有可視化功能，那么對(duì)于設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)就可以很方便的去觀測(cè)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(lái)得到最優(yōu)化的空間或形體效果。

一直以來(lái)，參數(shù)化操作成為編程語(yǔ)言建模無(wú)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(gè)難題，每個(gè)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(shí)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(guò)編寫(xiě)好程序然后才生成模型本身，在整個(gè)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(shí)在這個(gè)生成過(guò)程中，設(shè)計(jì)師可隨時(shí)通過(guò)這段邏輯生成多個(gè)符合邏輯條件的模型結(jié)果，并通過(guò)更改隨機(jī)點(diǎn)數(shù)量，就可以得出無(wú)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(gè)過(guò)程中設(shè)計(jì)師會(huì)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(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)師會(huì)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(lái)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(guò)不同的界面變化組織空間，不同的色彩搭配和家具配飾來(lái)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(guò)于形式的簡(jiǎn)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(duì)生活追求的充滿趣味性、不確定性以及潮流感，相反對(duì)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(zhǎng)處在于規(guī)整的空間造型上，此時(shí)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(guò)空間邏輯算法將簡(jiǎn)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(dòng)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(jiǎn)單的幾何圖形或元素進(jìn)行組織起來(lái)但這些單元構(gòu)建都富有變化，每一個(gè)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(gè)都不一樣[5]。我們經(jīng)?？吹揭恍┻@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(gè)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(huà)像然后通過(guò)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(shí)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(dòng)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(jiǎn)單幾何圖形的延展或疊加，這樣也會(huì)給我們的室內(nèi)空間造型紋理設(shè)計(jì)帶來(lái)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(yǔ)

參數(shù)化設(shè)計(jì)通過(guò)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(shí)牽連在一起的創(chuàng)造，在人類徹底認(rèn)識(shí)它們之前，是不可能被寫(xiě)入程序里的。