基于3D touch 和虛擬現(xiàn)實(shí)的建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)

馬 陽

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基于3D touch 和虛擬現(xiàn)實(shí)的建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)

馬 陽

建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)是用函數(shù)表示建筑設(shè)計(jì)中的各個(gè)要素，通過改變函數(shù)中的變量從而對(duì)建筑外形等進(jìn)行修改的方法，因?yàn)橥耆凑者壿嬐评砗蛿?shù)學(xué)運(yùn)算，使建筑缺少了人的主觀感性的設(shè)計(jì)與修改。為了完善參數(shù)化設(shè)計(jì)的這點(diǎn)不足，可以通過參數(shù)化設(shè)計(jì)的方案上加入設(shè)計(jì)者的主觀想法，利用感官觸覺和手的壓力改變立體的外部形態(tài)，并用函數(shù)擬合修改的曲面，形成新的函數(shù)共同約束設(shè)計(jì)對(duì)象。這篇文章探究了如何通過3D touch技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的修改，著重探究了運(yùn)用3D touch技術(shù)時(shí)，如何利用此技術(shù)將外部手的作用力輸入到計(jì)算機(jī)中并作用在相對(duì)應(yīng)三維立體指定的區(qū)域。并根據(jù)各種新的技術(shù)展望了設(shè)計(jì)師主觀地根據(jù)自己想法運(yùn)用觸覺改變模型的各種方法。

背景概述

觸覺感知與建模在建筑參數(shù)化建模中的重要作用

建筑設(shè)計(jì)中建立數(shù)學(xué)函數(shù)模型或者建立各種算法的模型，通過調(diào)整函數(shù)中的變量從而形成不同的設(shè)計(jì)方案，這種設(shè)計(jì)方法將理性的思考推理與感性美學(xué)相結(jié)合，但是純粹的添加參數(shù)并從中選取方案是理論的思考，始終很難與設(shè)計(jì)中感性的美學(xué)很好地結(jié)合，只能從參數(shù)的調(diào)整中找到功能與美學(xué)的妥協(xié)點(diǎn)，理性與感性的妥協(xié)點(diǎn)，而無法最大程度地發(fā)揮個(gè)人感性的認(rèn)知和表達(dá)。在各種硬性指標(biāo)和條例之下，最終的設(shè)計(jì)方案大同小異，使得城市的容貌趨于單調(diào)。同時(shí)，越來越多的建筑師更多地像是一個(gè)儲(chǔ)備了豐富的文化涵養(yǎng)和理性思考推理的藝術(shù)家，對(duì)個(gè)人情感和想法表達(dá)的愿望更為強(qiáng)烈。

如何將3D touch與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)

（1）2016年3月29日，建筑界頭號(hào)女魔頭扎哈哈迪德逝世，扎哈哈迪德作為一名追求參數(shù)化形成的流暢順滑表面的建筑界大師，強(qiáng)調(diào)了參數(shù)化帶來的如流水般的曲線和對(duì)自然最執(zhí)著的崇拜，也強(qiáng)調(diào)了建筑空間給人的沉浸式的體驗(yàn)和感官上的刺激。感官上的刺激必定來自于感官上最原始的表達(dá)，而藝術(shù)家表現(xiàn)自己想法最直接的方法就是利用手的觸覺，這是每個(gè)藝術(shù)家最為敏感的地方，力度、角度、方向各個(gè)方面的把握都是最細(xì)膩而精確的，參數(shù)化提供了符號(hào)和變量對(duì)表面最細(xì)致的改變，而手作為另一個(gè)敏感的變量，更應(yīng)該加入到參數(shù)化設(shè)計(jì)中，從而把理性和感性最好地結(jié)合在一起。

（2）3D touch技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建筑計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與手繪表達(dá)之間的橋梁：以往的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)依靠于鼠標(biāo)和鍵盤等設(shè)備，而缺少了能通過手等感覺器官的直接表達(dá)的設(shè)計(jì)方式，而這兩種技術(shù)將人的感官與計(jì)算機(jī)的操作直接關(guān)聯(lián)起來，讓人能真實(shí)地通過手直接改變所看到的接近于真實(shí)的三維立體幻象。由于計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的快捷和修改操作可逆性，使設(shè)計(jì)者可以方便地對(duì)模型進(jìn)行各種修改和建模操作。

（3）技術(shù)的精細(xì)化為設(shè)計(jì)提供了可能性：3D Touch技術(shù)也稱為force touch技術(shù)，其工作原理是通過裝在觸控屏幕四周的電容感應(yīng)器對(duì)與手指按壓過程中產(chǎn)生的微小的距離變化的感知從而將力轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)，再通過壓力傳感器件對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，其目的是通過加速傳感器和觸摸傳感器對(duì)用戶的意圖進(jìn)行演繹，但同時(shí)，3D touch和force touch又不完全一樣，在某種程度上來說，3D touch 是force touch 的升級(jí)，因?yàn)?D touch能更好地感知手對(duì)屏幕的觸摸和壓力，也能對(duì)相同等級(jí)壓力觸摸所提供的信息做出更靈敏的反應(yīng)，能更細(xì)致得分辨出力的大小變化。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如何應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于推廣得比3D touch技術(shù)更早，所以在各種應(yīng)用類軟件中已經(jīng)有了較為系統(tǒng)的方法理論實(shí)現(xiàn)三維立體的修改，在2002年的一篇文章中就已經(jīng)提到如何運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成工業(yè)設(shè)計(jì)的方法，只是由于當(dāng)時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)備還不夠先進(jìn)以達(dá)到這種應(yīng)用所需的精度所以未能實(shí)現(xiàn)。所以需要在原有的技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)和一些細(xì)部上的調(diào)整以適應(yīng)建筑設(shè)計(jì)這一方向的需求。

3D touch在計(jì)算機(jī)三維建模中的應(yīng)用

建模中如何運(yùn)用3D touch技術(shù)

前面提到過，3D touch技術(shù)的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和手繪表達(dá)之間的橋梁；通過3D touch技術(shù)中力感應(yīng)的原理，在原有的參數(shù)化建模得到的設(shè)計(jì)方案上，將實(shí)際作用于觸摸屏上的力通過映射的方法模擬力作用在計(jì)算機(jī)中三維立體圖形的相應(yīng)部位上，再通過應(yīng)力應(yīng)變有限元分析方法得到此應(yīng)力場作用下立體的變形，即得到最終的設(shè)計(jì)方案。這個(gè)方案既包含了參數(shù)化中邏輯推理的嚴(yán)密性又同時(shí)包含了設(shè)計(jì)師自身情感和思想的表達(dá)。

實(shí)現(xiàn)3D touch在三維建模中應(yīng)用的步驟

外部作用力的收集與跟蹤

（1）這種應(yīng)用是一種較為精細(xì)的模擬真實(shí)狀態(tài)下的力環(huán)境對(duì)立體的影響，力的感應(yīng)應(yīng)該包括力的大小和力的方向兩個(gè)部分，力的大小可以根據(jù)3D touch技術(shù)的原理收集得到（通過手指壓力面積的變化產(chǎn)生不同的電學(xué)信號(hào)，再通過傳感器進(jìn)行信號(hào)處理從而得到壓力的大小）；力的方向可以通過Qeexo公司的技術(shù)（感知力作用于觸摸屏上的角度）得到，計(jì)算出觸摸屏平面上某一點(diǎn)處的矢量力。

（2）在無限短時(shí)間范圍內(nèi)收集和跟蹤到的離散的點(diǎn)上的力形成點(diǎn)集，從而形成一個(gè)三維的應(yīng)力場，完成了外部力的感應(yīng)過程。

（3）3D touch是新一代的多點(diǎn)觸控技術(shù)，即可完成多點(diǎn)的力的收集，可形成一個(gè)小區(qū)域范圍的應(yīng)力場，而且3D touch可區(qū)別的壓力等級(jí)比force touch更為精細(xì)，使這種模擬更接近于實(shí)際受力情況，可以得到較高的受力分析的精度。而 “finger sense”技術(shù)不僅提供了力的角度的識(shí)別，還提供了各種指尖細(xì)微動(dòng)作變化的信息識(shí)別。在“finger sense”中，一個(gè)命令是由不同手指各部位力度的信息的疊加而形成的，所以這一技術(shù)可以識(shí)別更多樣的手勢信息，從而可以完成除了按壓之外的更多樣的建模方式。

外部的力與計(jì)算機(jī)三維立體之間的映射關(guān)系，這篇文章給出三種解決方案

（1）直接在平面的觸摸屏上顯示三維立體圖形，并將平面的力投影到立體上。

1將計(jì)算機(jī)中的三維圖形的曲面用空間直角坐標(biāo)系的正方形網(wǎng)格切分成極小的正方形小曲面，用平面直角坐標(biāo)系的正方形網(wǎng)格切分觸摸屏表面，將觸摸屏上的點(diǎn)與計(jì)算機(jī)中三維立體曲面上的點(diǎn)通過一個(gè)帶參數(shù)的函數(shù)相關(guān)聯(lián)，通過使用者自行劃定修改的曲面區(qū)域范圍從而確定函數(shù)中的參數(shù)，為了使映射更加精確以及修改過程更加直觀，應(yīng)該通過函數(shù)中參數(shù)的調(diào)整使觸摸屏平面與劃定的修改曲面盡量平行（將曲面投影在平面上時(shí)盡可能少地出現(xiàn)面重疊的情況），形成觸摸屏與計(jì)算機(jī)圖形的一一映射，這是圖形的映射。

為簡化映射的過程，可以讓使用者自行調(diào)整計(jì)算機(jī)內(nèi)的立體，使需要修改的那一部分曲面正對(duì)著視圖窗口，再選取需要修改的區(qū)域，然后通過平行投影的方式建立曲面與觸摸屏平面之間的映射關(guān)系。

2力的映射，由于圖形被切分成無窮小的正方形（曲邊正方形），根據(jù)極限原理可將力的作用點(diǎn)近似地取在正方形的中心上，x軸和y軸的方向由曲面在該點(diǎn)處對(duì)x軸和y軸的偏導(dǎo)數(shù)決定，再對(duì)z方向做如下規(guī)定，計(jì)算機(jī)中設(shè)定三維立體的曲面的法線方向?yàn)閦軸的方向，指向立體外部為正方向，現(xiàn)實(shí)中垂直于觸摸屏向外的方向?yàn)閦軸正方向，從而將實(shí)際作用于觸摸屏上的力映射到計(jì)算機(jī)三維立體中的曲面上去，形成應(yīng)力場。由于規(guī)定了垂直于曲面那一點(diǎn)的切面并指向立體外部為那一點(diǎn)z軸正方向，故可以方便地區(qū)分物體的凹面和凸面以進(jìn)行統(tǒng)一的修改。

圖1　空間直角坐標(biāo)系將曲面劃分為曲邊正方形的過程

圖2　盡量使需要修改的那一部分曲面正對(duì)視窗（紅色區(qū)域?yàn)樾薷膮^(qū)域）

（2）通過體三維顯示技術(shù)成像，將3D touch技術(shù)應(yīng)用于體三維顯示球的外殼上。

1體三維顯示技術(shù)是將立體直接顯示在一個(gè)球狀的殼中，所以在面積（圖形）映射中，可以按照上一種方法切分三維立體和球狀的屏幕，也可以利用球面坐標(biāo)系切分三維立體和球狀屏幕，再用函數(shù)建立兩個(gè)曲面間的聯(lián)系。

為簡化映射過程，可以將球內(nèi)的三維立體的表面通過中心投影（球的圓心作為中心）的方式，將三維立體投影在球狀外殼觸摸屏上，形成一一映射關(guān)系。

2力的投影，先建立一個(gè)統(tǒng)一的空間直角坐標(biāo)系（xOy平面平行于顯示器底座平面），觸摸屏與三維立體一樣是曲面的，所以應(yīng)該在每一個(gè)跟蹤力的方向的點(diǎn)形成獨(dú)立的坐標(biāo)系，x軸和y軸的方向由曲面在該點(diǎn)處對(duì)x軸和y軸的偏導(dǎo)數(shù)決定，z軸方向沿曲面在該點(diǎn)處的切平面的法線，正方向指向三維立體外部和觸摸屏外部，這樣就形成了兩個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)，通過兩個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)系建立應(yīng)力場，因?yàn)榫W(wǎng)格劃分出來的曲面面積應(yīng)該是趨近于無窮小的，故可以將力作用于無窮小面積的中心處，通過上一步驟中面積的映射關(guān)系將觸摸屏上的力與三維立體上的力的作用位置關(guān)聯(lián)起來。

優(yōu)點(diǎn)：由于觸摸屏為弧面，手指與觸摸屏之間的夾角比較小，除了按壓之外還可以形成擠推的效果。

（3）根據(jù)有限元分析時(shí)的網(wǎng)格劃分方法確定

由于下一步即為應(yīng)力應(yīng)變的有限元分析，故可以按照有限元分析軟件中網(wǎng)格劃分的方法對(duì)計(jì)算機(jī)中的立體圖形和觸摸屏進(jìn)行網(wǎng)格劃分，有限元分析會(huì)根據(jù)立體圖形不同的形狀特點(diǎn)（如殼體或?qū)嶓w，曲面或平面，是否帶孔等）進(jìn)行劃分方法的比較與選擇，這樣既能與下一步的有限元分析進(jìn)行較好的銜接，又能對(duì)劃分以及映射精度進(jìn)行優(yōu)化。不受限于基本的劃分方式，而是根據(jù)有限元分析軟件自身的劃分方式劃分，這樣可以下一步驟的計(jì)算精度（采用疏密不同的網(wǎng)格劃分，可以得到關(guān)鍵部位更精確的計(jì)算，同時(shí)節(jié)省了次要部位的重復(fù)計(jì)算）。

總結(jié)

這三種方法都是基于3D touch 對(duì)壓力大小的精確感知以及Qeexo對(duì)力的三維角度的感知，3D touch 對(duì)力的敏感性越強(qiáng)，得到的數(shù)據(jù)就越精確也越接近于真實(shí)的狀態(tài)。由于觸摸屏可以真實(shí)地被觸摸和感知，對(duì)表面的作用力是最為真實(shí)的。但同時(shí)，觸摸屏不能完全模擬計(jì)算機(jī)已經(jīng)建立好的模型的各點(diǎn)弧度，而且涉及從平面到三維立體曲面的投影和映射，所以想法和實(shí)際操作的結(jié)果可能存在一定的誤差，需要用戶不斷地調(diào)整和適應(yīng)才能達(dá)到最佳的效果。

成像技術(shù)

（1）如果采用平面觸摸屏進(jìn)行操作，可以直接顯示在觸摸屏上；也可以通過全息投影將立體投影在空氣中，而在觸摸屏上對(duì)其進(jìn)行修改，當(dāng)手不直接作用于投影出來的圖像時(shí)，有必要增加一個(gè)光標(biāo)顯示手作用于計(jì)算機(jī)中圖形的具體位置作為反饋。

（2）在現(xiàn)有的運(yùn)用體三維顯示技術(shù)進(jìn)行交互的技術(shù)中，是運(yùn)用跟蹤系統(tǒng)跟蹤手指的移動(dòng)軌跡，以模擬觸摸感應(yīng)顯示器表面的方法進(jìn)行交互的，而且修改的方式主要根據(jù)已定義的命令（如打開，保存，炸開，重組）進(jìn)行操作，命令比較單一。但是體三維顯示效果非常逼真，而且正好是球內(nèi)形成的投影，可以非常直觀地觀察和操作，在外部的球面的外殼上結(jié)合3D touch 的觸摸屏就可以很好地掌控和修改立體的各個(gè)曲面。

應(yīng)力應(yīng)變分析計(jì)算

（1）根據(jù)三維立體圖形及作用于其上的應(yīng)力場，通過有限元分析軟件的迭代計(jì)算得到三維立體各點(diǎn)處的應(yīng)變，進(jìn)一步得到力作用下立體的變形效果，然后反饋給設(shè)計(jì)師以進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)，完成一個(gè)循環(huán)的交互設(shè)計(jì)。

（2）由于設(shè)計(jì)中需要的是感覺上力度的表達(dá)，而不需要得到像結(jié)構(gòu)計(jì)算中那樣精確計(jì)算結(jié)果，所以可以不需要用有限元軟件進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變的分析從而計(jì)算出非常精確的應(yīng)變，而可以采用常用的材料（類似于虛擬雕刻中的數(shù)字黏土的材料）進(jìn)行大致的變形計(jì)算即可，這樣也可以大大簡化這一步驟的計(jì)算。

形成函數(shù)

最終設(shè)計(jì)方案出來后，通過擬合修改曲面的方式得到一個(gè)新的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)是設(shè)計(jì)師個(gè)人表達(dá)的結(jié)果，暫且成為“習(xí)慣函數(shù)”，每次同一設(shè)計(jì)師修改的習(xí)慣函數(shù)都會(huì)在參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件中記錄下來，如果能找到這些函數(shù)之間的共同點(diǎn)或者是聯(lián)系，可以在以后的設(shè)計(jì)中作為初始參數(shù)化設(shè)計(jì)的一個(gè)約束函數(shù)，從而使初始方案更接近于設(shè)計(jì)師想表達(dá)的思想。（這一步只是一種想法，并不能完整地證明它的可行性，但是可以在實(shí)踐中進(jìn)行試驗(yàn)得到可行性的驗(yàn)證）

圖3　體三維顯示

虛擬現(xiàn)實(shí)在建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)與3D touch的原理不同導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的方法也不同，虛擬現(xiàn)實(shí)只需要手部的穿戴設(shè)備跟蹤手的移動(dòng)距離；在一個(gè)虛擬的三維空間中進(jìn)行建模，即空間虛擬模型，通過三維投影設(shè)備和三維空間觸覺感應(yīng)設(shè)備有機(jī)地結(jié)合，采用專門的可以采集手部空間移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)軌跡的手套，根據(jù)空間移動(dòng)的方向和距離可以得到用戶施加的力的大小和方向以形成應(yīng)力場，并根據(jù)力反饋的方法模擬實(shí)際中手部由于各種動(dòng)作收到的周圍物體的反作用力，使用戶能體驗(yàn)到真實(shí)的力度感和方向感，從而提供一個(gè)嶄新的人機(jī)交互界面，產(chǎn)生極強(qiáng)的沉浸感。由于此過程中人是相當(dāng)于看到了幻象的三維立體而做出的相應(yīng)的操作，所以不存在要將力映射在計(jì)算機(jī)中的模型上的問題。

（2）由于是通過物理設(shè)備的機(jī)械運(yùn)動(dòng)造成的觸覺上的感知，可以最大程度地模擬出計(jì)算機(jī)中三維立體圖形的各點(diǎn)的弧度，可以給用戶最接近于物體本身形狀所給予的觸感，同時(shí)不受觸摸屏形狀的限制，可以對(duì)立體圖形做出更多樣的修改，比如拉伸、旋轉(zhuǎn)、拖拽等。但同時(shí)，由于并非作用于真實(shí)的物體而完全靠虛擬的觸覺感知，手指靈敏的觸覺和移動(dòng)不能發(fā)揮出最真實(shí)的狀態(tài)（比如，手在空間中自由移動(dòng)而沒有任何依靠時(shí)，手需要靠手臂提供支撐力，與實(shí)際狀態(tài)中可以依靠對(duì)觸摸屏的壓力產(chǎn)生一定的支撐作用的情況不完全一致），其他狀態(tài)和動(dòng)作時(shí)也依然存在許多細(xì)微的差異，不能完全模擬現(xiàn)實(shí)中手的受力狀態(tài)；然而對(duì)手臂的機(jī)械設(shè)備的研究也在不斷深入，如果能把手臂手指協(xié)同，運(yùn)用力反饋技術(shù)進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)，則這個(gè)缺點(diǎn)也會(huì)進(jìn)一步弱化。

圖4　SmartSkin技術(shù)的交互方式

SmartSkin技術(shù)對(duì)于3D touch技術(shù)不足之處的補(bǔ)充

SmartSkin技術(shù)與3D touch技術(shù)的比較和結(jié)合

SmartSkin技術(shù)也是通過網(wǎng)格劃分和電磁傳感器感知手的作用位置的一種技術(shù)，可以通過對(duì)懸浮于觸摸屏上的不同手勢的識(shí)別，完成拖拽、縮放、拿起、拉伸、刪除等命令，但是此技術(shù)不是通過手對(duì)屏幕的壓力的精確感知和計(jì)算完成對(duì)立體外形的建模，而是通過電容耦合的效應(yīng)檢測導(dǎo)電體的接近程度從而檢測手指的位置以及動(dòng)作的，但其工作的基礎(chǔ)也是基于一個(gè)正交坐標(biāo)系下的電容感應(yīng)裝置，劃分網(wǎng)格的方式與3D touch應(yīng)用中第一種網(wǎng)格劃分方式是一致的。3D touch技術(shù)只能感知作用于觸摸屏表面的作用力，而SmartSkin技術(shù)與3D touch技術(shù)結(jié)合可以彌補(bǔ)3D touch無法感知懸浮于觸摸屏表面上的物體這一缺點(diǎn)。

2.4.2SmartSkin原理的應(yīng)用

根據(jù)SmartSkin的原理（電容耦合，波信號(hào)衰減），以及3D touch應(yīng)用中運(yùn)用網(wǎng)格劃分將三維立體圖形與觸摸屏形成一一映射關(guān)系的特性，可以讓3D touch除了做出基本的按壓，擠推效果外，還能通過SmartSkin的距離感應(yīng)原理完成立體拉伸、扭轉(zhuǎn)等更復(fù)雜的建模方式；例如，以觸摸屏表面為參考平面，通過此原理感知手在某一動(dòng)作下離觸摸屏表面的平均距離，此距離按比例映射到計(jì)算機(jī)中立體的高度變化上，繼而完成拉伸的命令。

關(guān)于應(yīng)用感官觸覺壓力進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的展望

磁性液體在磁力作用下形成預(yù)定形狀

（1）2015年8月，荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)的ZelfKoelman設(shè)計(jì)了一個(gè)時(shí)鐘，通過操縱磁性液體來顯示時(shí)間。其內(nèi)部是一系列的磁場組件，通過磁場的開啟或關(guān)閉，選擇性地將磁性液體吸附在特定位置，從而形成需要的圖形。這只是模擬的二維的圖形，但是可以以此聯(lián)想到用空間磁場分布時(shí)磁性的微粒在空間中形成特定的形狀，從而模擬出計(jì)算機(jī)中的三維立體模型的情形。

（2）如果能使能形成特定形狀的微粒帶著壓力傳感器使之能感受手對(duì)立體的作用力，并收集形成立場，再繼續(xù)完成下面的應(yīng)力應(yīng)變分析，通過改變磁場從而改變微粒的位置形成計(jì)算后的立體形狀，這是最理想化的觸覺感應(yīng)方法。如果能將此方法應(yīng)用于感官觸覺計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，則將創(chuàng)立一個(gè)更加友好的人機(jī)交互平臺(tái)。

總結(jié)

這篇文章主要結(jié)合3D touch技術(shù)的原理、高等數(shù)學(xué)中微積分和極限的思想以及應(yīng)力應(yīng)變有限元分析的原理，探究了如何將人的觸覺和手部的力輸入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中以及模擬實(shí)際情況中手直接對(duì)可塑立體的修改。這個(gè)過程的探究方法與應(yīng)力有限元分析軟件的原理和步驟是十分類似的，都是通過網(wǎng)格劃分，力定義與跟蹤，計(jì)算機(jī)根據(jù)收集到的力形成應(yīng)力場并模擬作用于真實(shí)的物體，最后通過迭代等算法算出應(yīng)變。并由此展開，可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)等更加先進(jìn)和完備的技術(shù)進(jìn)行感官觸覺上對(duì)計(jì)算機(jī)中模型的修改與建模操作，也可以用新技術(shù)（如SmartSkin技術(shù)）增強(qiáng)原來設(shè)備的可操作性，使之具備更強(qiáng)的人機(jī)交互能力。通過這些技術(shù)的應(yīng)用，將人感官中的觸覺加入到建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)的因素當(dāng)中，使邏輯思維嚴(yán)密的參數(shù)化設(shè)計(jì)方案帶上了人的感情色彩和思想表達(dá)，使建筑設(shè)計(jì)更加個(gè)性化，這也是建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢。

馬 陽

南昌航空大學(xué)

馬陽，1995，女，漢族，廣東，學(xué)生，本科。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.023