參數(shù)化設(shè)計(jì)理念在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的空間秩序構(gòu)建研究

冉姌 張北童

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，參數(shù)化已逐漸向設(shè)計(jì)領(lǐng)域不斷滲透和發(fā)展。文章將從空間進(jìn)行切入，通過對算法設(shè)計(jì)的研究能夠更好地掌握其運(yùn)算的邏輯關(guān)系，打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思維的屏障，提升設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，以參數(shù)化設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)手法，通過在空間中的表層形態(tài)、空間規(guī)劃、情景表達(dá)上的運(yùn)用，來探討參數(shù)化設(shè)計(jì)在空間及設(shè)計(jì)領(lǐng)域新的運(yùn)用形式。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化;室內(nèi)設(shè)計(jì);空間秩序

一、參數(shù)化設(shè)計(jì)概況

參數(shù)化設(shè)計(jì)是在變量化設(shè)計(jì)思想產(chǎn)生以后出現(xiàn)的，要了解參數(shù)化設(shè)計(jì)的歷史必須追溯變量化設(shè)計(jì)的由來。變量化設(shè)計(jì)一詞是美國麻省理工學(xué)院Gossard教授提出的，他采用非線性約束方程組的聯(lián)立求解，設(shè)定初值后用牛頓迭代法精化，這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)在于通用性強(qiáng)，約束方程的內(nèi)容不限，除了幾何約束以外還可以引入力學(xué)、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)等關(guān)系，但其存在一個(gè)不可逾越的障礙：非線性方程組的行秩有可能不等于列秩，從而導(dǎo)致方程組無解（需要說明的是：在將來這個(gè)障礙可能隨著數(shù)學(xué)方法的改進(jìn)而消失）。這種方法過早地把幾何約束映射為代數(shù)方程組，使問題求解的規(guī)模和速度難以得到有效控制。

參數(shù)”可以定義為影響設(shè)計(jì)結(jié)果的變化量，其量值的變化會導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果發(fā)生變化。參數(shù)化設(shè)計(jì)平臺則是制定出一個(gè)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，從建模運(yùn)算之前，設(shè)計(jì)師是不可能預(yù)見到最后的模型效果的。而且每一次新的設(shè)計(jì)方案都會給設(shè)計(jì)師帶來意想不到的創(chuàng)作靈感，都會帶來一種全新的造型風(fēng)格。這是參數(shù)化室內(nèi)空間設(shè)計(jì)師創(chuàng)作靈感不竭的源泉，也是參數(shù)化室內(nèi)空間設(shè)計(jì)最大的魅力所在。相互聯(lián)系并且富有變化在運(yùn)用算法生形的過程中圖形符號是相互系并且富有變化。所有符號元素都將和其它元素產(chǎn)生聯(lián)系，不斷地變化，形成連續(xù)的差異性。室內(nèi)設(shè)計(jì)中兩種算法生形設(shè)計(jì)思路在室內(nèi)空間中存在著彼此之間相互聯(lián)系相互影響的一種關(guān)系，在對其設(shè)計(jì)的過程中利用其中的影響因素作為設(shè)計(jì)參數(shù)同時(shí)構(gòu)建相關(guān)算法程序?qū)?shù)進(jìn)行運(yùn)算得出相應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié)果，根據(jù)不同結(jié)果篩選出最優(yōu)方案對參數(shù)不斷地調(diào)整并完善方案。算法種類很多，如有可生成曲面所用的數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式，也有可生成一系列幾何圖形的算法等。文章主要介紹吸引子算法及Voronoi算法。

二、參數(shù)化設(shè)計(jì)風(fēng)格表現(xiàn)

參數(shù)化設(shè)計(jì)風(fēng)格的核心是算法，解決一個(gè)問題的過程即算法。算法本身包含著規(guī)則，但又可以通過參數(shù)對算法進(jìn)行設(shè)定與界限，從而產(chǎn)生一套縝密的邏輯，最后生成大量卻不同的結(jié)果。而這些邏輯構(gòu)建本身，正是參數(shù)化設(shè)計(jì)中算法的核心。算法有很多種類，如一些可供設(shè)計(jì)者生成曲面所用的數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式，也有可生成一系列幾何圖形的算法，如計(jì)算幾何算法，還有的算法得到的結(jié)果是一系列數(shù)據(jù)，如檢索算法、加密算法等。將算法引用到空間中，是以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)位基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)將輸入的數(shù)據(jù)或幾何圖形，作為干擾的參數(shù)通過可以生成可視化圖形的算法規(guī)則生成圖形，可以作為空間設(shè)計(jì)風(fēng)格的雛形。

參數(shù)化設(shè)計(jì)運(yùn)用在設(shè)計(jì)領(lǐng)域主要存在兩種表現(xiàn)形式 ：第一是參數(shù)化設(shè)計(jì)思維。參數(shù)化設(shè)計(jì)思維是將更多的設(shè)計(jì)因素參與到方案的利弊權(quán)衡中來，它主要源于復(fù)雜性科學(xué)理論，其背后的支撐是龐大而復(fù)雜的自然科學(xué)數(shù)據(jù)庫，包括計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、地理學(xué)和生物學(xué)等。它可以成為將多學(xué)科知識聯(lián)系在一起的媒介，能夠創(chuàng)造性地將知識轉(zhuǎn)化為一種新的設(shè)計(jì)方法。參數(shù)化設(shè)計(jì)思維的本質(zhì)就在于利用這些知識將設(shè)計(jì)方案不斷優(yōu)化向預(yù)期的、良好的方向推進(jìn)。第二是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，通過對設(shè)計(jì)對象的描述、系統(tǒng)分析、建模、優(yōu)化、仿真和圖形處理，使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)師完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過程，最終呈現(xiàn)出令設(shè)計(jì)師和客戶滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果和產(chǎn)品圖形。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在參數(shù)化設(shè)計(jì)中起著設(shè)計(jì)工具的作用。在設(shè)計(jì)學(xué)范疇下，參數(shù)化設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)思維模式在宏觀層面的一種應(yīng)用，在微觀層面上是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的另一種手段。

參數(shù)化設(shè)計(jì)中始終堅(jiān)持一個(gè)通用原則，即不使用簡單又不切實(shí)際的形態(tài)，而是用可變的形態(tài)。無論建筑表皮還是室內(nèi)空間或家具都使用這一相同原則，形態(tài)是絕不重復(fù)和相同，并持續(xù)變化。相比于現(xiàn)代主義，全部套用同一公式如矩形、正方形、三角形和圓形等最基本的幾何體，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)律重復(fù)，參數(shù)化正是要杜絕這些固定僵化的幾何形態(tài)。

參數(shù)化平臺下算法生形應(yīng)用前景相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，基于參數(shù)化軟件平臺下的算法應(yīng)用構(gòu)建出來的空間方案更加的新穎、更加的多樣化。其構(gòu)建出來的造型并不是只追求造型的標(biāo)新立異，更多的是以參數(shù)為根據(jù)，把影響的相關(guān)要素植入算法之中。它的不確定性致使造型的豐富多樣性，同時(shí)計(jì)算機(jī)衍生出的造型結(jié)果是雙向的引導(dǎo)，一則讓計(jì)算機(jī)的思維與設(shè)計(jì)師的靈感相碰撞，二則設(shè)計(jì)師根據(jù)結(jié)果繼續(xù)添加相應(yīng)的影響參數(shù)，這樣就形成了一種相互影響的關(guān)系。伴隨著數(shù)字化時(shí)代的快速發(fā)展，設(shè)計(jì)方式也會與之轉(zhuǎn)變。參數(shù)化設(shè)計(jì)發(fā)展的大潮已經(jīng)向我們涌來，站在時(shí)代的浪尖上抓住設(shè)計(jì)方式的變革是每位設(shè)計(jì)師必須要完成的。

三、參數(shù)化設(shè)計(jì)在其空間規(guī)劃中的運(yùn)用分析

在 19 世紀(jì)美國著名的建筑師路易斯·沙利文曾經(jīng)提出“形式追隨功能”的觀點(diǎn)，主要是表達(dá)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是功能，而設(shè)計(jì)形式應(yīng)跟隨功能的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化。在商業(yè)展示空間中，空間的功能劃分是商業(yè)展示空間的首要任務(wù)，依據(jù)參數(shù)化設(shè)計(jì)思維，參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)果的生成是建立在能夠滿足各功能區(qū)之間的要求下進(jìn)行的。眾所周知空間的類別是多種多樣的，在不同的展示空間中會有不同的功能劃分，不同類別的空間也是存在著一定的相似性。比如，品牌專賣店之間都會設(shè)有收銀區(qū)、商品展示區(qū)、顧客休息區(qū)等區(qū)域，便形成了一種共性，這就有利于進(jìn)行整合控制。然而在同一個(gè)空間類型下不同功能區(qū)域之間也有著緊密的聯(lián)系，通過人們在不同功能空間中的行為動線研究，可以清楚地了解到各功能區(qū)域之間的密切程度。以某品牌服裝店為例，客戶休息區(qū)與導(dǎo)購區(qū)、試衣區(qū)與商品展示區(qū)之間的總是會存在著更為密切的聯(lián)系。而這些關(guān)系便會形成一定的設(shè)計(jì)規(guī)則和設(shè)計(jì)參數(shù)，通過設(shè)計(jì)者將這種規(guī)則參數(shù)進(jìn)行算法編程帶入?yún)?shù)化設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)之中，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)便會得出預(yù)想的功能劃分結(jié)果。

四、參數(shù)化設(shè)計(jì)動態(tài)特點(diǎn)

傳統(tǒng)藝術(shù)形式設(shè)計(jì)法則一般包括統(tǒng)一與變化、對稱與平衡、對比與調(diào)和、節(jié)奏與韻律等，是一種簡單又講究秩序的設(shè)計(jì)法則。相對于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法則這種“靜態(tài)”的方法，參數(shù)化設(shè)計(jì)就是建立“動態(tài)”關(guān)系的藝術(shù)，通過參數(shù)化設(shè)計(jì)生成出的結(jié)果，具有關(guān)聯(lián)性及多樣性。根據(jù)舒馬赫的觀點(diǎn)，參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種生成設(shè)計(jì)，其中所有的元素都是相互關(guān)聯(lián)的，且相互適應(yīng)。通過修改其中的一個(gè)元素則能夠改變所有元素，生成全新結(jié)果，每個(gè)元素或復(fù)合體的每個(gè)屬性都受到參數(shù)變化和拓?fù)渥冃蔚挠绊憽＿@是一種以定義參數(shù)規(guī)則與關(guān)聯(lián)過程作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)者習(xí)慣于根據(jù)特定設(shè)計(jì)條件，通過經(jīng)驗(yàn)反復(fù)修改最后決定設(shè)計(jì)的形式所不同[6]。參數(shù)化設(shè)計(jì)則是通過動態(tài)地控制影響設(shè)計(jì)的參數(shù)關(guān)聯(lián)因子，來實(shí)時(shí)生產(chǎn)、評估、調(diào)整設(shè)計(jì)方案中幾何形式的設(shè)計(jì)方法，而非僅僅依循如美學(xué)構(gòu)成等經(jīng)驗(yàn)因素來決定設(shè)計(jì)形式。

五、結(jié)語

參數(shù)化設(shè)計(jì)漸漸成為一種新的設(shè)計(jì)理念，不僅帶來了風(fēng)格上的變化同時(shí)也將成為未來發(fā)展的一個(gè)重要方向。參數(shù)化設(shè)計(jì)的影響面已經(jīng)不僅僅局限在建筑設(shè)計(jì)的領(lǐng)域中，作為建筑的內(nèi)在空間需要與建筑形式同步發(fā)展，因此數(shù)字化時(shí)代驅(qū)使下的參數(shù)化室內(nèi)空間設(shè)計(jì)變革正在悄然發(fā)生。設(shè)計(jì)師不再是負(fù)重前行的繪圖員，掌握數(shù)字化技術(shù)并利用各種分析軟件來提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量才是未來設(shè)計(jì)師需要關(guān)注的方向。

參數(shù)化平臺下的算法生形則是一種新的設(shè)計(jì)思路，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)自上而下的設(shè)計(jì)思維，并

且對于參數(shù)化室內(nèi)空間的設(shè)計(jì)研究能夠讓設(shè)計(jì)師不僅僅局限于主觀臆想上，更多的是理性的思考，充分發(fā)揮電腦的運(yùn)算功能為設(shè)計(jì)師提供源源不斷的設(shè)計(jì)想法，同時(shí)對于設(shè)計(jì)的修改

也提供了極大的方便，但是在室內(nèi)設(shè)計(jì)中還有部分算法是如

何運(yùn)算又是以何種手段進(jìn)行分

析的還需要進(jìn)一步研究，只有這樣才能為后來的室內(nèi)空間設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的幫助。

參數(shù)化設(shè)計(jì)衍生一種新的設(shè)計(jì)風(fēng)格，通過將可數(shù)字化的信息都可以被轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)的參數(shù)條件，大量使用曲線及復(fù)雜的形態(tài)，通過算法選擇、運(yùn)行算法、設(shè)置參數(shù)、結(jié)合干擾系統(tǒng)生成大量蘊(yùn)含一定規(guī)則但形態(tài)卻不相同的最終結(jié)果。通過這種方法在室內(nèi)空間中不僅能形成賦有審美的空間，以精密計(jì)算創(chuàng)造有機(jī)形態(tài)，更能夠生成更持久、更高效率也更低成本的功能制造。從設(shè)計(jì)概念到生產(chǎn)流程都受到新方法的啟發(fā)，對室內(nèi)空間造型風(fēng)格是一種能引領(lǐng)室內(nèi)革新的“參數(shù)主義”。

課題號：ZDCYK2009參數(shù)化設(shè)計(jì)在室內(nèi)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用研究。

作者簡介：冉姌（1987-），女，碩士，講師。研究方向，室內(nèi)設(shè)計(jì)。單位：保定理工學(xué)院。

張北童（1992-）男，碩士，教師。研究方向，風(fēng)景園林。單位：保定理工學(xué)院。