數(shù)字建筑的解析

周劍 徐倩 盛瑨

（周劍：南京藝術學院傳媒學院，講師，碩士。研究方向：數(shù)字媒體。徐倩：南京藝術學院傳媒學院，講師，碩士。研究方向：數(shù)字媒體。盛瑨：南京藝術學院傳媒學院，副教授，碩士。研究方向：數(shù)字媒體。）

建筑與其他任何專業(yè)一樣，在人類社會的大背景下始終受到文化、技術、美學等的影響。在近代工業(yè)革命以來，建筑形式創(chuàng)作在技術迅速發(fā)展的前提下有了更多創(chuàng)作的自由。而進入計算機時代后，計算機輔助建筑設計隨之在世界各地對傳統(tǒng)建筑設計創(chuàng)作產(chǎn)生了強烈的影響，近年越來越多的“數(shù)字建筑”給人們帶來巨大的形式視覺沖擊?！皵?shù)字建筑”的一詞也漸漸進入了人們的生活，更進入了大學教育與建筑行業(yè)。對數(shù)字建筑進行全面的界定，多層次的理解和詮釋，對建筑教育以及建筑行業(yè)都有著重大的意義。

一、數(shù)字技術與建筑行業(yè)的碰撞

數(shù)字技術是一種既寬泛又具體的概念。其本質(zhì)特征都以數(shù)字信號這種高度一致的方式運算處理復雜的多維信息。數(shù)字技術的大規(guī)模普及應用，必將導致人類社會生產(chǎn)力的巨大變革，也切切實實地在不同程度上改變了人們的社會生活。

在如此數(shù)字時代的大背景下，建筑也不例外的與數(shù)字技術發(fā)生著碰撞，而且這種碰撞是持續(xù)的、遞進的。從1963年電腦開始具備畫圖能力，到1990年起，電腦在數(shù)碼影像處理與合成技術日漸成熟，再加上電腦仿真與動畫能力發(fā)展也趨健全，電腦漸漸地在許多設計學科中不再只是被視為“工具”，而是進一步成為思考與呈現(xiàn)設計理念與操作方式的“媒體”。隨著電腦在自由形體的塑造與制作上漸趨成熟，再加上虛擬實境技術的成熟，愈來愈多以前想象不到的建筑或空間可被建構，甚至有些在基地上被建造起來。數(shù)字技術對建筑的影響越來越大，從起初的單一影響發(fā)展成了全方位的影響。在如此迅猛的發(fā)展中誕生了許多的專有名詞，其中也包括“數(shù)字建筑”。數(shù)字建筑的發(fā)展將推動著建筑歷史的發(fā)展，甚至將是一場建筑的革命。

二、數(shù)字建筑的設計層面

（一）建筑方案的構思與設計

建筑設計是一個思考的過程，只依靠大腦思考的傳統(tǒng)方式具有局限性，面對復雜的形態(tài)很難把控。而數(shù)字技術手段正是給設計師提供了一個便捷直觀的可視化設計條件，開放了建筑師的思維。能夠很好地進行視覺分析、造型分析和體量分析。給建筑師帶來邊構思邊表現(xiàn)的體驗，便于交流與溝通。還可以在任何階段生成逼真的三維表現(xiàn)圖，將設計與表現(xiàn)一體化實現(xiàn)。

建筑形態(tài)的可能性一直是限制建筑發(fā)展的重要因素。然而，以新技術為主要契機的數(shù)字建筑能夠直觀有效的反映出建筑師的構思與設計，放大了設計的可能性，對于再復雜的建筑體都能夠快速精確的進行圖紙表達，并且能夠建成一個實體的作品。

（二）建筑方案的分析

建筑實踐與科技發(fā)展具有密不可分的關系，工程分析是實現(xiàn)建筑實體重要的環(huán)節(jié)。除了將前期方案參數(shù)化利于施工之外，還要對建筑環(huán)境進行各種物理分析。這一系列的分析與計算如果按照傳統(tǒng)的分析方法則是一個繁雜又缺乏精準度的過程。隨著數(shù)字技術的發(fā)展，計算機輔助工程（Computer Aided Engineering，CAE）作為一項跨學科的數(shù)值模擬分析技術，已經(jīng)在工程上達到了實用化階段。能夠解決以往無法想象的復雜問題，能夠使大量繁雜的工程分析問題簡單化，使復雜問題層次化，提高了效率。

設計師可以通過專業(yè)軟件進行建筑聲學與環(huán)境噪聲分析。其中有些主要用于空間建筑聲學模擬。有些主要用于擴聲系統(tǒng)的聲場模擬，而且軟件還自帶了十分豐富的揚聲器數(shù)據(jù)庫，能夠直觀的分析出空間的聲學效果。用于采光與日照分析的軟件，能夠在虛擬環(huán)境中分析可見光，精確計算亮度和輻射率，模擬自然光和電光源。并能夠分析出美學、視覺舒適度。甚至某些照明廠家在生產(chǎn)產(chǎn)品的同時創(chuàng)建其數(shù)據(jù)文件，以便與分析軟件配套并直接調(diào)用。另外還有些通過計算機軟件來預測建筑環(huán)境的能耗情況，甚至是生態(tài)分析。

三、數(shù)字建筑的表現(xiàn)層面

（一）建筑空間表現(xiàn)

建筑空間表現(xiàn)是數(shù)字建筑很重要的一部分，也是數(shù)字建筑最早的呈現(xiàn)方式，是通過數(shù)字虛擬的方式將建筑方案真實直觀的效果展示出來。跟建筑早期的是手繪和模型表現(xiàn)方式相比，能夠更加準確的反映出建筑的真實效果。并能夠隨時進行修改，任意選擇角度、環(huán)境及光照效果進行透視表現(xiàn)。隨著計算機軟硬件的發(fā)展，數(shù)字建筑的表現(xiàn)層面已從靜態(tài)的效果圖發(fā)展成了動態(tài)的建筑動畫。通過動畫的手法，影視的語言，更加全面生動地展現(xiàn)空間的設計理念和作品信息。在設計項目的匯報、樓盤項目的營銷、城市發(fā)展的宣傳、開發(fā)項目的展演等方面都有著非常重要的作用。

（二）歷史遺跡恢復

數(shù)字建筑表現(xiàn)層面應用的另一個領域則是歷史遺跡的保護和恢復。數(shù)字建筑能夠通過創(chuàng)建虛擬的建筑形態(tài)真實的再現(xiàn)歷史遺跡的原有面貌，并且能夠直觀細致的表達出其所有的特質(zhì)。通過立體影像數(shù)據(jù)采集手段，獲得文物的3D模型數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)與資料導入相應軟件進行整合和修復，可以輸出靜態(tài)圖片格式或動畫模式，甚至是虛擬的互動模式。

（三）建筑空間特效

建筑空間特效更多的是一種虛擬建筑的表現(xiàn)，主要應用于影視作品和建筑特殊演示中。通過數(shù)字建筑可以在影視作品中塑造出任意形態(tài)的虛擬空間、營造特殊氣氛、完成各種特效動作等作用。這種數(shù)字傳播方式已為影視領域帶來了豐碩的回報。

四、數(shù)字建筑概念的界定

綜上所述，數(shù)字建筑并不是單一的概念，而是包含了多個層面，從設計層面到表現(xiàn)層面，甚至到目前正在研究和發(fā)展的數(shù)字智能化層面。它是數(shù)字技術與建筑空間結合的產(chǎn)物，是社會大背景發(fā)展的結果。其實就建筑設計而言，數(shù)字建筑是建筑發(fā)展的必然階段，是隨著人類發(fā)展的共同前進的步伐。不能將數(shù)字建筑與傳統(tǒng)建筑完全孤立開，它們是建筑發(fā)展的不同階段。只是當前由于數(shù)字技術的高度介入，有一批建筑借助數(shù)字技術從原有的傳統(tǒng)理論和局限中突破而出，構建了有別于傳統(tǒng)建筑理論下的特殊形態(tài)。這些形態(tài)打破了原有建筑的形態(tài)規(guī)律，從規(guī)律中解放了出來。由于這種明顯的形態(tài)差異，這些建筑都被很多人下意識地將它們歸納為另一種概念的建筑。其實它們的區(qū)別只是在于建筑整個構建中數(shù)字技術介入的程度。

然而，建筑一旦與數(shù)字結緣，它的層面則變得更加廣闊。如上文所述，數(shù)字建筑的表現(xiàn)層面在很多領域都被廣泛的利用，而且起著至關重要的作用。由于數(shù)字技術的介入，建筑空間的表現(xiàn)變得真實、利于修改、完全虛擬化。因此，對于遺跡恢復，影視作品，宣傳，虛擬互動等領域大量使用。

因此，在功能、形式、體量、空間、建筑理念以及表現(xiàn)上有關鍵性成果的建筑，均可廣義地視為數(shù)子建筑。這種建筑具有強烈的數(shù)字痕跡，在建筑行為中數(shù)字技術得到應用，而且這種應用在整個過程中必須是關鍵性的。數(shù)字建筑是整個社會共有的，并不是某個行業(yè)所獨有，它是社會發(fā)展的必然產(chǎn)物。隨著數(shù)字技術的發(fā)展，數(shù)字建筑也將得到快速的前進。

［1］彼得 紹拉帕耶（吳曉、虞剛）.當代建筑與數(shù)字化設計［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2007.

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［3］劉育東.數(shù)碼建筑——談建筑的數(shù)碼性［J］.新建筑，2001.

［4］宋云峰.數(shù)碼·建筑——數(shù)字技術對當代建筑的影響［J］.建筑，2003.