数字化的建筑设计

数字化的建筑设计

作者：李斌阚京芹

来源：《城市建设理论研究》2012年第24期

摘要：随着社会的发展与进步，我们越来越重视数字化的建筑设计，数字化的建筑设计对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍数字化的建筑设计的有关内容。

关键词：数字；设计；建筑；技术；表达；形式

Abstract: With the development and progress of society, more and more attention to the architectural design of the digitized, the digitization of architectural design is of great significance for real life. This paper describes the architectural design of the digitized content.Key words: digital; design; building; technology; expression; forms of

中图分类号：P231.5 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

引言

建筑是二维的，属于空间艺术。但建筑师的设计却长期受制十二维的绘图工具:绘图板、圆规、二角板和丁字尺。建筑师对二维空间、形式的想象力无论有多丰富，都必须将其设想转化为二维的图形信息。数字时代计算机技术给建筑师的设计手段带来了革命性的影响，给建筑形态带来巨大的变化。新的建筑方法已然形成，使建筑师可以获得前所未有的形式表现力，计算机的使用将为建筑设计带来一场新革命，因此对数字化建筑設计的认识具有重要的意义。

1、数字时代的技术背景

随着工业化的不断深入，以美国为首的西方以及日本等发达资本主义国家进入了人类科技革命的“第三次浪潮"。这次新科技革命主要集中在：微体工程的巨大变革，即电子学与信息；网络技术与计算机运算技术；生命技术；新能源技术；材料科学；卫星航天技术等各个方面。全面的影响着整个人类的生活、生产方式，把人们带进了一个全新的历史阶段。高科技成了主导世界经济走向，改变人们生活方式的决定性因素，人们开始比任何时候都更清楚的了解我们的世界，从遗传基因到宏观宇宙，从现实世界到虚拟空间，无所不包。世界也因网络而正在变小，国家的界线也正在消解。

在数字时代，起决定作用的不再是资本而是信息和知识。科学技术和知识在数字社会中享有特权地位，新技术已改变了日常生活的方式，并以强大的力量重建劳动、休闲、教育、通信、政治和人的身份。“新的数字技术已经取代了许多种工作，并创造了新的工作，提供了信息享用、与他人联系的新方式，并给以电脑为媒介的公众领域带来了欢乐。新的媒体技术把前所未有的音像之流带进人们的家庭和全新的娱乐界，知识、性、政治重新确立了时空观念，消除了实在与人造物之间的僵硬区别，同时产生了新的经验模式和主体性。

2、计算机辅助设计时期的建筑形式

随着计算机在二维辅助设计上的发展，人们开始利用计算机致力十新的建筑形态的探究。如利用数码技术对传统建筑空间加以变异，改变建筑的围合界面达到解放建筑形体的目的。

在计算机辅助设计时期，建筑形式变化呈现出两种趋势:

第一种趋势是建筑形式复杂化，与传统建筑形式相比显得比较随性，如美国马萨诸塞州麻省理工学院斯塔特中心。设计师F"盖里曾说，“如果你按赋格曲的秩序感、结构完善性和正统的定义出发来理解我的作品，你就会陷入完全的混乱。”

第二种趋势是建筑的外形并不复杂，但它的某些技术分析的手段离不开计算机。

作为设计与表现的媒介和工具，数字化虚拟技术不断激发人们的想象力，使复杂的建筑形式及建造成为现实，其结构形式及组织构件都依赖于计算机迅速而精准的运算能力。近些年我国在这方面的实例也有很多，如扎哈·哈迪德的广州歌剧院、库哈斯的央视办公大楼、安德鲁的国家大剧院、“鸟巢”、“水立方”等一系列的建筑设计创作，都与数字化技术息息相关，才使得建筑师的奇思妙想得以真正的实现。建筑师在建筑设计的实践中，数字化的虚拟技术可以帮助建筑师将创作理念转化为物理现实，通过建筑模型表现设计结果，变“不可能”为可能；也可以成为建筑师建立设计概念的起点，在虚拟环境中生成概念，在模型推敲中进行创作与再创作。弗兰克·盖里是数字化建筑创作的典型代表，他设计的西班牙毕尔巴赫古根海姆博物馆就采用了这种技术，其全部设计建立在150万个电脑模型基础上，被视为是数字时代建筑的里程碑。在F·盖里早期的项目中，数字化手段只是作为高级建模工具层面的应用，计算机只在他天马行空的设计发展完备以后才介入。如今计算机在设计过程模型阶段就提前介入，作为设计思维层面的应用被纳入整个设计过程，在初期就用CATIA软件（在“鸟巢”设计中被采用，在我国建筑行业属首例）扑捉出曲面形态，软件往往带给他意想不到的结果，F·盖里及时对每个过程及其结果进行反馈、控制、筛选与决策，逐步形成最后的建筑作品。

3、数字设计表达手段

1)虚拟现实的系统组成

虚拟现实系统主要由下列几部分组成:高性能计算机系统、二维视觉图像生成和立体显示系统、立体音响生成和扬声系统、力反馈触觉系统、人体姿态、头、手位置测量跟踪系统。高性能计算机产生二维图形，经信号转换到头盔双目显示器，以产生视觉图像。同时声音发生器配合视觉图像产生相应的音响，扬声器与头盔合在一起，因此戴上头盔既看到二维实时交互图像，又听到声音。数据手套是典型的输入设备，每个手指和手心都有光纤传感器，手与视景中物体发生交互作用人与电脑的互动界面置和方向跟踪器可以辨别手的动作以及头蕴移动方向。计算机可配合这些移动实时变换图形和声音，使人有身临其境的感觉。

2)虚拟现实在建筑方面的应用

虚拟建筑是基十建筑物或规划图的蓝图，用计算机进行二维结构建模，称之为虚拟模型，用户可以指定要看虚拟模型中任何地方，计算机就很快地显示出在这个视点所看到的立体景象。用户可以通过键盘 .鼠标选择从某个观察点出发，视点可以是地面上任何路径，也可以从空中定义飞行路线，规定了巡视路线和速度后，虚拟模型就可以按此速度和方向连续产生一系列图像，可以放大、缩小、平移二维图像，也可加入模拟声介绍此建筑特点，可以改变建筑物的光照;用户可身临其境的对此进行“实地考察”，对不合适的部分进行修改。

如果用户戴上头盔显示器和有触觉的数据手套，从建筑物项层或底层开始参观.当你走到每一间房间门口时。室内布置就展现在你的面前，你可以看到家具和设备，可以摸摸家具和墙壁，可以改变墙壁的颜色，可以搬动家具位置，也可调节门窗的位置，当你走到窗口时，还可以看到窗外景色。虚拟现实系统主要应用方向包括:城市规划仿真系统、大型工程漫游系统、名胜古迹虚拟旅游系统、虚拟现实房产推销系统、虚拟现实模拟培训系统、交互式娱乐仿真系统。并可将以上应用项目移植到互联网上，实现在网上浏览漫游。虚拟空间还具有以下四点优势:

1.使用对象的拓展

实体建筑由十在地面上，受到可及性、使用时间、空间容量的限制，只能服务特定时空的少数人，虚拟空间的可及、分时和共享等特性，提供了随时随地、身临其境的体验。既扩大了服务范围，对象可能超越社团、国籍、疆界甚至时代和游戏结合起来的虚拟空间产业面对数目众多的使用者，优秀的空间设计作品将发挥前所未有的影响力。

2.空间行为的记录

有关环境心理学的研究工作，目前仍无突破性的进展，其困难在十采用原始的直接观察、访谈记录的方法，不易迅速收集完整、有效的空间行为资料，尤其样本数量有限，难以归纳出具代表性目_令人信服的结论。虚拟空间的数位特性，使研究者可以在工作环境里预设统计程序(如网站中登陆使用人数的码表)。自动记载使用频率，行动轨迹等资料，轻易地累积大量的空间行为记录。