參數(shù)化建筑造型技術(shù)在仿生景觀雕塑中的應(yīng)用
——以作品《洞》為例

文／張 濱 大連理工大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院 教 授當(dāng)代藝術(shù)研究所 所 長

林寅含 大連理工大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院 碩士研究生

1 參數(shù)化設(shè)計(jì)與雕塑

1.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)概念與發(fā)展

參數(shù)，本意為可參考的數(shù)據(jù)，后泛指為一種可控制，并使其根據(jù)其變化而發(fā)生變動(dòng)的其他量。在對某一問題進(jìn)行研究的過程中，會存在多個(gè)變化的元素，其相互之間存在著不同的聯(lián)系，會由一方的變化導(dǎo)致另一方同步發(fā)生改變，即自變量與因變量。在這個(gè)過程中，引入第三方的元素，稱為參變量，即參數(shù)。

參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念是利用參數(shù)編輯與運(yùn)算，進(jìn)而引導(dǎo)整個(gè)設(shè)計(jì)創(chuàng)作的過程。利用參數(shù)不同的編輯與組合，使得需要設(shè)計(jì)的主體發(fā)生造型上的變動(dòng)，從而達(dá)到不同的設(shè)計(jì)效果，實(shí)現(xiàn)參數(shù)自動(dòng)化設(shè)計(jì)。這也要求參數(shù)化設(shè)計(jì)師需要擁有強(qiáng)大的邏輯思維能力，能夠利用參數(shù)化工具及技術(shù)完成其設(shè)計(jì)的構(gòu)思。

參數(shù)化設(shè)計(jì)發(fā)展前期，多應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域。參數(shù)化設(shè)計(jì)所能達(dá)到的精準(zhǔn)度，以及參數(shù)化設(shè)計(jì)構(gòu)建的曲面造型，是工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師熱衷于使用參數(shù)化設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的點(diǎn)。直至21 世紀(jì)初期，扎哈·哈迪德的“參數(shù)化主義”建筑橫空出世，參數(shù)化設(shè)計(jì)逐步走進(jìn)了建筑設(shè)計(jì)師的眼中，利用參數(shù)化進(jìn)行的建筑設(shè)計(jì)開始興起。再到后期，參數(shù)化設(shè)計(jì)也被投入到了景觀設(shè)計(jì)當(dāng)中，其造型也受到了參數(shù)化的很大影響。本文所探討的利用參數(shù)化建筑造型技術(shù)進(jìn)行的仿生景觀雕塑創(chuàng)作問題就包含其中。

1.2 參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)語言介入雕塑創(chuàng)作

城市景觀雕塑代表城市的文化與精神象征，其形態(tài)及樣式是景觀雕塑創(chuàng)作者應(yīng)該優(yōu)先考慮的事項(xiàng)。觀者對于城市景觀雕塑的視覺感受，能最為直觀地反映出整體雕塑的吸引程度及城市影響力，因此景觀雕塑的形態(tài)及樣式對于作品本身的感染力展現(xiàn)十分重要。在數(shù)字化發(fā)展如此迅速的當(dāng)下，藝術(shù)領(lǐng)域也受到了數(shù)字化洪流的影響，藝術(shù)創(chuàng)作者轉(zhuǎn)換自己的思路，結(jié)合數(shù)字化進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作。

參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)語言即為數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)的一種工具，是數(shù)字化參數(shù)技術(shù)和傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行學(xué)科間交叉的衍生產(chǎn)物。參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)語言介入的仿生景觀雕塑創(chuàng)作，即利用參數(shù)邏輯計(jì)算，以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合Rhino 等三維建模軟件進(jìn)行創(chuàng)作的方式。參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)語言介入的仿生雕塑創(chuàng)作與傳統(tǒng)的雕塑創(chuàng)作有很大區(qū)別。從技術(shù)上來說，傳統(tǒng)雕塑會利用雕刻刀等雕刻工具，結(jié)合手工人力進(jìn)行創(chuàng)作，而參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)語言介入的仿生雕塑創(chuàng)作利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行虛擬模型的造型創(chuàng)作。從材料上來說，傳統(tǒng)雕塑利用的是石料、陶土、木材等自然材料，而參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)語言介入的仿生雕塑創(chuàng)作在前者基礎(chǔ)上，會更多使用諸如3D 打印材料等高分子材料，將計(jì)算機(jī)生成的造型進(jìn)行打印，完成后續(xù)鑄型的過程。

談?wù)搮?shù)化建筑設(shè)計(jì)語言介入的仿生景觀雕塑創(chuàng)作的優(yōu)劣，其根本在于參數(shù)化模型的建立。通過參數(shù)設(shè)置，進(jìn)而構(gòu)建三維空間的幾何模型，并對其空間尺度、整體形態(tài)等方面進(jìn)行整合，以模型展示參數(shù)化的思維邏輯與設(shè)計(jì)創(chuàng)意。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，是先進(jìn)行二維平面線稿的繪制，然后通過三維軟件的建模與渲染，配合后期圖片的精修，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)流程相比，通過引入?yún)?shù)化建筑設(shè)計(jì)語言，可以更加精準(zhǔn)地生成異形曲面模型，且模型的修改容易操作，可控性極高，在模型文件的轉(zhuǎn)換上也更為穩(wěn)定，一定程度上解決了方案創(chuàng)作過程中的種種技術(shù)問題。

2 生物形態(tài)與仿生景觀雕塑

所謂形態(tài)仿生，即提取生物體的形態(tài)特征，通過仿照其形狀姿態(tài)，結(jié)合一定的變形，綜合運(yùn)用于藝術(shù)造型的生成當(dāng)中，是當(dāng)今藝術(shù)創(chuàng)作中使用較為廣泛的一種手段。形態(tài)仿生并不是單一的復(fù)制與粘貼，而是要提取生物形態(tài)中的特點(diǎn)，并與需要設(shè)計(jì)創(chuàng)作的事物相結(jié)合而完成的過程。以景觀雕塑的創(chuàng)作舉例，選定某一生物為仿照的對象，對其個(gè)體的形態(tài)特點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，包括不同種類在顏色、體態(tài)、外觀等方面的差異?？偨Y(jié)之后對其進(jìn)行篩選分析，并結(jié)合創(chuàng)作者自身構(gòu)思的景觀雕塑樣式綜合考量，完成初期景觀雕塑形態(tài)的設(shè)計(jì)。

圖1 《洞》仿生雕塑A 立面圖（圖片來源：作者自繪）

圖2 《洞》仿生雕塑A 場景效果圖（圖片來源：作者自繪）

圖3 《洞》仿生雕塑B 立面圖（圖片來源：作者自繪）

圖4 《洞》仿生雕塑B 場景效果圖（圖片來源：作者自繪）

選擇形態(tài)仿生進(jìn)行的藝術(shù)創(chuàng)作，對仿生媒介的選擇要進(jìn)行深度思考。大自然中的生物形態(tài)千奇百怪，每一個(gè)生物個(gè)體，都順應(yīng)其生長的環(huán)境生存，其生物個(gè)體的形態(tài)也在隨著生存的過程而不斷發(fā)生演變。所以在選擇仿生媒介時(shí)，應(yīng)對選擇生物個(gè)體的生物形態(tài)演變過程及生長規(guī)律進(jìn)行調(diào)查，在利用其形態(tài)特征進(jìn)行創(chuàng)作時(shí)可以達(dá)到更好的效果。

形態(tài)仿生引導(dǎo)下的藝術(shù)創(chuàng)作，在保證整體造型美感的同時(shí)，也要對生物、對自然報(bào)以尊重，不能違背生物本身形態(tài)的規(guī)律，過度追求藝術(shù)造型而忽視自然的根本屬性。利用生物形態(tài)進(jìn)行的藝術(shù)創(chuàng)作，整體作品應(yīng)具備穩(wěn)定而和諧的狀態(tài)，即人與自然和諧、生物形態(tài)與藝術(shù)形態(tài)和諧。只有這樣，利用生物形態(tài)進(jìn)行的藝術(shù)創(chuàng)作作品，才能在表達(dá)生物個(gè)體形態(tài)、表達(dá)自然屬性的基礎(chǔ)上，通過藝術(shù)和自然的美感，向觀者傳達(dá)其作品的精神內(nèi)涵，展現(xiàn)作品更高層次的價(jià)值。

形態(tài)仿生在景觀雕塑領(lǐng)域的創(chuàng)作中也逐漸被利用起來，是一種適應(yīng)當(dāng)下跨學(xué)科交叉發(fā)展的創(chuàng)新式創(chuàng)作方法。但在當(dāng)下利用生物形態(tài)進(jìn)行的景觀雕塑創(chuàng)作過程中，仍存在著不小的挑戰(zhàn)。一方面，創(chuàng)作過程中需要諸如生物、化學(xué)等其他學(xué)科的學(xué)者或技術(shù)的支持，同時(shí)藝術(shù)創(chuàng)作者自身也要掌握一定跨學(xué)科領(lǐng)域的相關(guān)知識；另一方面，形態(tài)仿生的創(chuàng)作成本較高，在技術(shù)、材料等方面需要較多的資金，過程需要資金的扶持。這些也是形態(tài)仿生藝術(shù)創(chuàng)作面臨的問題，有待后續(xù)的研究者進(jìn)行解決。

3 概念設(shè)計(jì)案例分析——《洞》

本章節(jié)以筆者的創(chuàng)作為例，以設(shè)計(jì)實(shí)踐深入探討參數(shù)化建筑造型技術(shù)在仿生景觀雕塑中的應(yīng)用。方案名稱為《洞》，起名來源于整體孔洞狀的造型。方案整體以“技術(shù)融合·藝術(shù)新生”為主題，依托于對參數(shù)化建筑建模平臺的使用，用現(xiàn)代化的雕塑及其造型元素進(jìn)行城市空間的處理，在凸顯現(xiàn)代感的同時(shí)，能夠提升整體感，更易于展現(xiàn)新舊碰撞的表現(xiàn)效果。遵循極簡主義風(fēng)格的色彩搭配，主要采用材質(zhì)的原色進(jìn)行布置，純色與自然元素、玻璃等材質(zhì)元素形成過去與現(xiàn)在的碰撞，在藝術(shù)創(chuàng)作與生物形態(tài)互為融合的空間中，營造宏偉中夾雜柔和情感的設(shè)計(jì)語境，少即是多，浩蕩穿越喧囂，純粹亦通透。清晰明了的城市空間輪廓與雕塑渾然一體，滿足受眾審美與功能需求的前提下，將藝術(shù)與生活相融合，在為整體空間增添一絲靈動(dòng)的同時(shí)，完善了城市雕塑空間的品位。

在本次方案的制作過程中，造型是利用了海洋生物中珊瑚類海洋生物孔洞狀的生物形態(tài)結(jié)果，并結(jié)合利用Rhino+Grasshopper 平臺，采取了細(xì)小曲面的衍生變形建模設(shè)計(jì)，通過在設(shè)定的電池組中，變換其數(shù)學(xué)表達(dá)式，進(jìn)而得到不同的細(xì)小曲面造型，并結(jié)合Weaverbird 插件進(jìn)行雕塑的表皮構(gòu)造，完成方案的成品（圖1—圖4）。

Grasshopper 不但促進(jìn)設(shè)計(jì)師的靈感思維，而且在數(shù)據(jù)邏輯以及異形曲面的建模上都使園林景觀產(chǎn)生革命性的變化。以筆者利用參數(shù)化建筑造型技術(shù)進(jìn)行的仿生景觀雕塑實(shí)踐為例，把Grasshopper 建筑參數(shù)化平臺運(yùn)用在仿生建筑的設(shè)計(jì)部分中。通過Grasshopper 建筑參數(shù)平臺的引入，使得仿生建筑的設(shè)計(jì)過程更加創(chuàng)新化、科學(xué)化。在方案的建模工作中，雕塑所在場景部分使用了SketchUp 軟件進(jìn)行構(gòu)建。筆者在使用過程中進(jìn)行了一定的對比分析，與SketchUp進(jìn)行對比分析，Rhino 的曲線建模功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越SketchUp，在建筑設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用Rhino 進(jìn)行異形曲面的構(gòu)建，以達(dá)到建筑設(shè)計(jì)師需要的特殊造型。本案使用的Rhino+Grasshopper 參數(shù)化建筑造型技術(shù)基本可以替代SketchUp，完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)與造型。通過對Rhino+Grasshopper 與SketchUp 等其他三維建模軟件的對比，它們之間存在一定的利與弊。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，參數(shù)化建筑造型技術(shù)在仿生景觀雕塑中的應(yīng)用會逐漸成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域與藝術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新論點(diǎn)。

結(jié)語

當(dāng)今時(shí)代是數(shù)字化的時(shí)代，藝術(shù)創(chuàng)作也要順應(yīng)時(shí)代的潮流而改變，這也使得諸如參數(shù)化建筑造型技術(shù)之類的跨學(xué)科技術(shù)手段，逐漸得到良性的發(fā)展，被藝術(shù)工作者在創(chuàng)作中逐漸使用。對于本文所探討的仿生景觀雕塑領(lǐng)域，參數(shù)化建筑造型技術(shù)對其造型方面是有拓展作用的。但利用參數(shù)化建筑造型技術(shù)進(jìn)行的仿生景觀雕塑設(shè)計(jì)創(chuàng)作還較少，缺乏藝術(shù)家的實(shí)踐與相關(guān)的理論支撐，還需要更多的實(shí)踐來補(bǔ)充這方面的空白，筆者在日后的研究當(dāng)中會繼續(xù)深入研究本方面的應(yīng)用，繼續(xù)探索參數(shù)化建筑造型技術(shù)在仿生景觀雕塑中的合理應(yīng)用。