数字技术 为建筑提供更多可能

2008年8月8日，北京奥运会开幕式中，场地中央那副气势如虹的巨型卷轴千里江山图，中轴线上空踩过的逼真的大脚印，以及李宁点燃主火炬时在他身后展开的画卷，无疑是最令人们津津乐道的场景，至今想起，犹在眼前。

可是，很少有人知道，这些数字特效的制作以及“鸟巢”、“水立方”的媒体展示工作，背后都打着同一个团队的烙印，那就是水晶石数字科技有限公司（以下简称水晶石）。圆满完成北京奥运会任务之后，水晶石又在奥运经济中抢占了先机，成为2012年伦敦奥运会和残奥会官方数字图像服务的供应商，其担纲制作的吉祥物宣传片创意生动、风格活泼，获得了英国民众的广泛好评。

据水晶石教育学院的教学总监薛鹏飞老师介绍，参与竞标伦敦奥运会官方数字图像服务供应商和赞助商时，水晶石作为一家中国企业，也遇到了来自各国数字图像精英公司的围追堵截。在水晶石之前，伦敦奥运会已经选择了16家公司成为他们的赞助商或者供应商，全部是英国本土企业和欧洲企业。水晶石最终能够脱颖而出，依靠的正是自主知识产权的研发和创新能力，以及在北京奥运会上的出色表现。“技术创新是我们走出去的一条很好的路线，相对技术没有优势，仅能依靠规模化和低成本竞争的公司，有技术储备的公司在国际化的道路上会更加顺利。”

水晶石成立于1995年，那时刚开始普及的电脑只能进行一些简单的图形处理，为建筑工程做计算机三维效果图是水晶石的主营业务。而在信息时代的今天，在新技术、新材料、新建造方法的推动下，如何为建筑文化创新，建筑技术创新，建筑知识传递，国际先锋建筑交流创造一个亮点，水晶石作出了又一次新的尝试：2011年，水晶石教育学院与AA中国同学会（AA，英国建筑联盟建筑学院）共同发起成立了LCD-Laboratory for Computational Design（LCD参数化设计研究中心），希望能够打造一个先进的教学与研究平台，推动国内建筑领域参数化设计的发展。

徐丰（WAX建筑工作室主持建筑师）和佟晓威（北京C_Office主持建筑师）是LCD参数化设计研究中心的两位老师，在他们看来，现在大家认识世界和展现世界的方式日新月异，这种方式带来的并不仅仅是外在的体现，更多的会引发人们对很多事物的重新思考。比如，以前的奥运会开幕式，只是一些歌舞，后来发现把声光电结合在一起不仅能给人带来巨大的震撼，而且能够挖掘出过去的那些表演方式所表现不出来的文化的深层次的东西。“我们现在做的事就是把新的东西，不论是媒体方面、技术方面还是艺术方面，通过独特的方式引入到建筑设计这一特定课题，这其中只有技术是不行的，技术和观念结合，才能让整个过程充满爆发力。”佟晓威说。

当建筑遇到数字技术

就建筑设计来说，数字技术发展已有30余年，但是真正突飞猛进也就是近五六年的事。计算机技术的大量发展，特别是在建筑领域的应用，为其提供了技术准备。而进入新世纪后，交叉学科的互相渗透、互相影响又为其提供了理论准备。

参数化设计，隶属于广义的数字设计范畴。徐丰说：“相比于传统的建筑设计方法，参数化设计呈现出几大特点：极大利用了计算机的能力，很多设计不是靠人脑想出来的，而是通过计算机编程和控制的方法生成很多方案，改变人之前作为主观设计者的角色，成为众多设计方案的选择者；改变了原来做设计的流程，之前是先想出一个概念，画很多草图，由草图发展成设计，这是一个单一的，自上而下的过程，而参数化设计是一开始设定一些规则，遵循这些规则推演出很多版本，这是一个自下而上的过程；参数化设计更密切地与建造技术，特别是新的结构、材料结合在一起，传统设计方法是一种解剖性质的，由整体解剖为若干部件，部件再组合生成，参数化设计则对应的是全方位的，比如说三维、数控加工、三维打印，是一种材料性质和表现力的转换。”

而在佟晓威眼里，参数化设计的过程可以用生物进化来类比。“简单来讲，进化的条件除了有一定的基因突变频率，还需要有一定的种群基数，这样才能有足够的多样性去选择。数量和足够严谨复杂的体系可能是建筑师比较头疼的事，因为工作量太大，需要多次的重复尝试，不可能快速来完成。但是数字化却提供了这种可能，工具的发展对设计过程有一个颠覆性的影响。”

事实上对设计项目来说，从设计开始到设计结束，设计要求会不断改变，条件也在不断改变，建筑师在分析和研究的过程中也会不断发展自己的想法，这就造成了影响设计的因素的变化，而这些变化若在参数化设计平台上，可以很容易地反映到最后的结果上。简而言之，参数化设计的可变性为建筑设计带来了很大的灵活性，或者说可控性。

建筑师在整个过程中是一个规则建立者，并不是不再设计，只是设计的内容变化了，不是只参与虚拟的形象方面的设计，而是设定一些规则。每一步规则的建立都是其自身知识的体现。有些规则是定量的、容易描述的，有些规则则很难界定，例如社会层面的、人际交往的、气候方面的等。

“这种对规则的描述也有一些方法，例如描述一个取值区间，或者采用对比模型的方法。具体的方法和技巧需要与建筑师设计意图相结合，例如，如果试图创造一个以街道生活为主的设计，就要大量消解纯粹交通的冲击；如果要设计一个动态回应气候变化的建筑，就要考虑采光、通风条件等。”徐丰认为，参数化设计过程中有三个难点贯穿始终，“第一是规则设定的起点是什么？你的议题能在多大程度上转化为规则的建立；第二是在设计中如何将前期规则转化为某种参数化技术；第三是有了这个工具后，对你输出的结果要有一个总体的把握和控制，如何取舍？评价机制是什么？参数化设计的重点不是创造一个奇特的、流线型的形状，我们更为关心的是输出结果在多大程度上能够回应设定的规则和意图，这是一个逻辑化的过程。”

从参数化建筑到参数化城市

参数化设计不仅可以在建筑层面有效运用，在城市规划层面上亦是如此。然而，城市的问题比建筑更为复杂，交通、绿化、气候、地理等各种因素都可以作为分析的结果来影响城市的形态。徐丰2005年在伦敦AA建筑学院做过一个参数化城市设计的课题，“当时做的是伦敦奥运会场地的城市设计,这个场地实际上已经有别的事务所做了设计，但他们所用的是传统的方格网布局，并不能满足现在人们对丰富环境和社会生活的需要，于是引入了参数化的课题。”

参数化在城市设计中的探讨,是对各种变量（环境、气候、地理、人流、车流、功能布局以及每个群体对功能的不同需要等）进行研究，然后建立一种可反馈的机制。这种机制考虑了变量与变量之间的关系，采用了一些计算机的手段,例如通过脚本语言、参数化的建模工具进行设计。这种机制在设计的过程中能够不断地优化变量的反馈机制，最后实现动态平衡。其结果其实是可变的，它处在一个临界点上，其背后是一整套可选择的模型。最终综合多方面参数，得到现在变量体系中最接近平衡因素的方案。

LCD参数化设计研究中心今年也设置了这样一个课程单元——“流体城市”。作为指导老师之一，徐丰带领学生们对北京前门大栅栏区域进行了为期四个月的设计研究，采用参数化技术建立以胡同空间为概念起点的动态化流体城市区域模型及设计原型,以此对大栅栏区域现有城市肌理的演进提出多维度保护与发展的新思路。

“我们想回到北京的原点，去看一看过去胡同的肌理和生活方式在一定程度上如何回应当今的城市化发展。我们重点不是关注布局，而是试图从观念和技术角度去理解城市问题。所谓‘流体’，不是指形态上的流体，更多的是，我们要去挖掘一个城市中流动的因素是什么？或者说是什么真正影响了城市的发展和演变？”

北京的城市化进程对于老城生活有巨大的影响。徐丰认为城市中有三个最重要的流动因素——经济、信息和人的流动，人的流动包含生活方式和社会交往的流动。城市是人类的聚居场所，在城市中的活动更具有规律性，所以对于人的活动规律的研究完全可以作为城市形态的基础。“传统的城市建设，楼、街道和基础设施是相对固化的，人只是作为被动的使用者。我们希望能够反过来，思考人作为使用者，何样的生活方式更加贴近我们自身？我们需要什么样的建筑、什么样的场所？回归到个人需求角度去解决城市问题。”

参数化设计：从概念到量产，尚需时日

国内的参数化设计目前发展很快，一些年轻的、有敏锐触觉的建筑师对这种设计方法很感兴趣，一些大型设计机构也在展开这方面的研究。但如何应用到实际项目中，还处于一个初级阶段。徐丰说，在实际项目中主要受到两方面的制约：一方面是业主对功能和进度的需要，另一方面是建造技术还不能完全同设计良好地匹配。

“就好比概念车在汽车工业中的地位，你可能觉得它超出现有标准的技术水平，或者说由于成本原因无法批量生产。但是这个东西必须得做，如果不做，行业没法发展。我们希望我们现在做的东西能有类似作用。”佟晓威说，“有时讨论美学问题是一个仁者见仁、智者见智的过程，但从建筑的实践属性来讲，我们的一贯着眼点就是要超越现在，从而畅想未来，希望通过我们的研究把更新、更有趣的事务带到建筑的世界，同时用更独特的角度去重新思考已有的问题。这次作为2012北京国际设计周的参展方，我们在展览中运用了一些技术手段去尝试建筑与数字技术的结合，例如用互动媒体、增强现实的手段去展示学生的作品，这也是一种尝试。”

来源：中国建筑新闻网

微信公众号：xuebim

关注建筑行业BIM发展、研究建筑新技术，汇集建筑前沿信息！

← 微信扫一扫，关注我们+