參數(shù)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(shù)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(xiàn)在大眾面前，數(shù)字工具包為參數(shù)化技術的發(fā)展提供了強大的動力。參數(shù)化設計以參數(shù)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(shù)化圖元發(fā)生相應的改變；反之，如果修改圖元構件，在參數(shù)界面中相應的數(shù)據(jù)也會發(fā)生變化，這就表現(xiàn)為一種內在邏輯與關聯(lián)性。在參數(shù)化設計形式下必然涉及邏輯的設定和規(guī)則的創(chuàng)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(guī)則制約著個體，而個體行為影響著整體的形態(tài)特征。

參數(shù)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(shù)控加工等相應制作手段的出現(xiàn)，為參數(shù)化設計的發(fā)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(jīng)驗性認知，推動了對于非線性設計的探討、研究與實踐?？梢哉f，參數(shù)化設計正在與時俱進，而讓設計脫離傳統(tǒng)構造，使得設計更具創(chuàng)新性和復雜性并帶動各領域的發(fā)展乃至社會進步。

1 墻體藝術裝置的參數(shù)化建模方法

參數(shù)化建模是以算法腳本為參變量，通過輸入?yún)?shù)或者改變算法程序而自動生成模型的建模方法?？紤]到曲面結構符合一定的規(guī)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(shù)即可生成非線性的曲面結構，以此為基礎實現(xiàn)墻體藝術裝置的參數(shù)化建模。

2 參數(shù)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(jié)，調節(jié)的數(shù)據(jù)即可作為調整物體形態(tài)的參變量。

2.2 設定干擾值

干擾值即為參數(shù)化設計形式下的規(guī)則，該規(guī)則制約影響著個體，并對最終的物體形態(tài)特征產生影響，其存在形式可以為數(shù)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(chuàng)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(shù)據(jù)是“樹形數(shù)據(jù)”，而干擾線所輸出的數(shù)據(jù)是“線形數(shù)據(jù)”，此目的是讓等距斷面線的每條曲線都和干擾線發(fā)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(shù)據(jù)簡化命令將數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)結構，將該數(shù)據(jù)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(jù)干擾線所生成的數(shù)據(jù)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(shù)值通過“映射公式”映射至“0～1”的區(qū)間，映射后的數(shù)據(jù)即為“第一組干擾數(shù)值”。將第一組干擾數(shù)值通過“Graph Mapper”運算器依據(jù)“Sine函數(shù)”進行調整，所生成的數(shù)據(jù)為“第二組干擾數(shù)值”。

最后，通過“Move”運算器依據(jù)干擾值將等分點沿著Y軸移動，并通過調整“第一組干擾數(shù)值”和“第二組干擾數(shù)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(tài)，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(shù)化在墻體裝置設計中的發(fā)展和局限

由于參數(shù)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(guī)律，從此可更大程度的激發(fā)設計師的創(chuàng)作靈感，將紙面設計真正地運用于實際當中。因此，將參數(shù)化應用于墻體藝術裝置設計將成為墻體裝置創(chuàng)新發(fā)展的趨勢。但是過度依賴參數(shù)化的設計方式并非絕對可行，或許參數(shù)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(shù)化的應用還存在很多問題，倘若出現(xiàn)更為便捷的設計軟件這對參數(shù)化設計來說無疑是更大的挑戰(zhàn)。這即是參數(shù)化現(xiàn)如今所存在的缺陷，需要在發(fā)展的過程中不斷完善與進步。

4 結語

本文首先介紹了參數(shù)化設計的特征及其發(fā)展現(xiàn)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(shù)化建模步驟，最后結合參數(shù)化建模實例和時代趨勢說明了參數(shù)化在當今設計領域的優(yōu)勢及其缺陷。參數(shù)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(wǎng)絡時代的城市秩序，這就需要多種學科跨界融合、協(xié)同創(chuàng)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(shù)化主義”一詞絕不是英雄式宣言，至于未來是否屬于“參數(shù)化主義”，確實需要進一步觀察與論證。