基于參數(shù)化方法的空間形態(tài)及表皮設(shè)計(jì)研究

在數(shù)字技術(shù)迅速發(fā)展的今天，參數(shù)化作為一種前衛(wèi)的設(shè)計(jì)手段正在向主流方向邁進(jìn)，參數(shù)化技術(shù)在空間設(shè)計(jì)中的運(yùn)用也愈加廣泛。本文通過分析參數(shù)化的起源、發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)設(shè)計(jì)界的影響，再結(jié)合實(shí)際案例淺析參數(shù)化在空間形態(tài)、表皮設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。

引言

參數(shù)化設(shè)計(jì)概述

參數(shù)化最初出現(xiàn)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，參數(shù)化設(shè)計(jì)是數(shù)字化設(shè)計(jì)發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)分支，或者說演變類型之一。參數(shù)化強(qiáng)調(diào)的是輸入與輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，參數(shù)既可以是靜止數(shù)值也可以是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過改變和修正參數(shù)得到結(jié)果的多元可能。參數(shù)化設(shè)計(jì)需要在計(jì)算機(jī)中設(shè)定一定的邏輯和規(guī)則，當(dāng)變量或參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，參數(shù)影響結(jié)果而不改變?cè)榷x的邏輯和規(guī)則，設(shè)計(jì)重在內(nèi)部關(guān)系的設(shè)立。參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法具有顛覆性意義，是一種革新、高效的設(shè)計(jì)思維。參數(shù)化正在影響和改變建筑設(shè)計(jì)、城市設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)空間形態(tài)及表皮樣式的影響

1.形態(tài)塑造

參數(shù)化作為塑造空間形態(tài)的一種手段，為設(shè)計(jì)提供了無限的可能性。形態(tài)是既定的設(shè)計(jì)規(guī)則與參數(shù)變量在三維空間上的一種幾何表述，參數(shù)化設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是對(duì)原型的幾何操作，使原型適用于既定的目標(biāo)。在這個(gè)操作過程中，設(shè)計(jì)師控制的是空間形態(tài)生成所具有的邏輯和規(guī)則，而非空間形態(tài)本身。設(shè)計(jì)師利用參數(shù)化軟件生成的邏輯與規(guī)則，通過調(diào)整其中可變量的數(shù)值達(dá)到對(duì)空間形態(tài)的改變和優(yōu)化，最終使空間形態(tài)達(dá)到設(shè)計(jì)師所期望的藝術(shù)效果。

從理性的構(gòu)筑層面來看，空間設(shè)計(jì)是一門嚴(yán)謹(jǐn)性的學(xué)科，因此在利用參數(shù)化手段進(jìn)行空間設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循理性、科學(xué)的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)的形態(tài)最終要符合人的活動(dòng)行為。

設(shè)計(jì)師可以利用Maya、Rhino等強(qiáng)大的參數(shù)化建模軟件，進(jìn)行復(fù)雜的非線性形態(tài)設(shè)計(jì)。大量的非線性空間告訴我們，利用參數(shù)化手段設(shè)計(jì)出的空間體面關(guān)系往往是一個(gè)貫穿整體的三維曲面，其類似于一種生物表皮的整合形態(tài)。隨著設(shè)計(jì)軟件技術(shù)的不斷提高和改革，曲面形態(tài)的制作也趨于多樣性，現(xiàn)代空間設(shè)計(jì)形態(tài)呈現(xiàn)出各種幾何曲線，例如圓、橢圓或是某種規(guī)律的樣條曲線，甚至是在曲率上不連續(xù)的多段線。設(shè)計(jì)師將這種幾何曲線形態(tài)所需要的理性構(gòu)筑原則結(jié)合感性的審美情趣，通過強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)最終設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)代人們審美需求的整合形態(tài)。

一個(gè)空間的形態(tài)設(shè)計(jì)往往蘊(yùn)含著某種文化或者寓意。例如，杭州奧體中心的形態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)合了錢塘江的地域文化特征，其罩棚的形態(tài)就是由曼妙的蓮花花瓣演變而來。而這些巨大優(yōu)美花瓣的形態(tài)生成及其組合排列都借助了參數(shù)化手段來實(shí)現(xiàn)完成，巨大“花瓣”作為整個(gè)空間中的重要元素，設(shè)計(jì)者經(jīng)過不斷的參數(shù)調(diào)整和形態(tài)優(yōu)化，最終生成了我們今天所看到的參數(shù)化作品。

2.表皮設(shè)計(jì)

表皮作為附著在形態(tài)外表下的衣服，是首先吸引人們眼球的亮點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)師也會(huì)下更多的功夫?yàn)榭臻g量身打造適合它的外衣。表皮的生成和形態(tài)的生成同樣需要內(nèi)在的邏輯支撐，而優(yōu)美的空間表皮在參數(shù)化平臺(tái)下會(huì)表現(xiàn)出其本身的邏輯美與秩序美。在許多優(yōu)秀的空間表皮設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師會(huì)綜合運(yùn)用褶皺、折疊、嵌片等表現(xiàn)形式。

無論是仿生的鱗片還是漸變的孔洞形態(tài)，參數(shù)化表皮設(shè)計(jì)的前提是對(duì)其內(nèi)在形態(tài)結(jié)構(gòu)的重構(gòu)，其目的是對(duì)原有形態(tài)進(jìn)行細(xì)節(jié)上的優(yōu)化。例如杭州奧體中心體育游泳館，建筑在原有形態(tài)基礎(chǔ)上披上精心打造的華麗外衣，使整個(gè)表皮呈現(xiàn)出生物鱗片狀的形態(tài)。

參數(shù)化設(shè)計(jì)吸引人的地方就在于對(duì)形態(tài)的細(xì)分與重構(gòu)，這會(huì)使形態(tài)設(shè)計(jì)與更為細(xì)小的構(gòu)造單元設(shè)計(jì)直接地聯(lián)系在一起，并且相互產(chǎn)生影響。杭州奧體中心體育游泳館生物鱗狀的表皮實(shí)際上是由一個(gè)個(gè)菱形網(wǎng)格組成，菱形網(wǎng)格的劃分是對(duì)曲面的細(xì)分，而每個(gè)網(wǎng)格上的單元形態(tài)的設(shè)計(jì)將最終整合成為對(duì)整體形態(tài)的重構(gòu)。將宏觀曲面劃分與微觀單元形態(tài)聯(lián)系起來的是二者的定位信息的相互關(guān)聯(lián)，一旦這種定位關(guān)聯(lián)確立，創(chuàng)建整體形態(tài)的表皮模型就像單獨(dú)建立一個(gè)單元形態(tài)那樣容易，每一個(gè)單元形態(tài)會(huì)根據(jù)自己所處的位置發(fā)生變形，以適應(yīng)其所在的曲面環(huán)境。這樣的空間表皮就好像生物鱗片一樣具有有機(jī)的漸變形態(tài)，體現(xiàn)出參數(shù)化對(duì)空間形態(tài)及表皮樣式的影響。

結(jié)語

參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠?yàn)楝F(xiàn)代空間形態(tài)及表皮設(shè)計(jì)提供更多的可能性，能夠讓空間內(nèi)在形態(tài)和外在表皮更加有機(jī)地結(jié)合在一起。借助參數(shù)化這一平臺(tái)，設(shè)計(jì)師可以依據(jù)其他相關(guān)學(xué)科的理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)空間設(shè)計(jì)之外的新的設(shè)計(jì)手法。設(shè)計(jì)師在運(yùn)用參數(shù)化方法追求空間形態(tài)新穎奪目的視覺效果的同時(shí)，也要注意遵循理性的構(gòu)筑原則，避免奇形異狀所造成的結(jié)構(gòu)失衡，正確運(yùn)用參數(shù)化方法創(chuàng)建更為多元可能的空間形態(tài)及表皮樣式，為現(xiàn)代空間設(shè)計(jì)做出更大的貢獻(xiàn)。

（作者單位：無錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院）