数字改革引发建筑设计表达革新范文

在过去的几十年中，高速发展的数字技术逐渐渗透到日常生活中的各个领域，潜移默化地影响着我们的工作方式、思维程式以及生活形态。建筑是科学技术与人文艺术的综合，在漫长的发展历程中，其设计过程和最终形式不但与人们的思维惯性和艺术观念紧密联系，同时也受到来自技术领域的影响。每次技术变革都会呈现出新的气象，数字时代的到来也同样使建筑设计面临着机遇和挑战。数字技术的不断普及与泛化使建筑从形态、结构到功能都发生了相应的改变，同时也在不断地冲击着原有的设计观念。

一、介入———计算机成为设计师新的绘图工具

建筑归属为艺术，早已是无可辩驳的事实，德国哲学家黑格尔曾说过:“就存在獉獉或出现的次第来说，建筑也是一门最早的艺术”［1］(27)。但我们不能忽视建筑自身的特性，建筑是艺术与技术的结合，具有物质与精神的双重属性，灿烂的艺术形式背后需要技术的有力支撑。建筑在长期的发展历程中，汇聚了大量设计师们的智慧与经验，形成了独特的表达方式与思维程式。在计算机介入建筑设计之前，设计师以铅笔、绘图板等为主要绘图工具，用平面的二维图形表达三维的立体建筑空间，在不断的修改与推敲中将艺术观念同功能和形式相结合，创造出了众多的经典建筑。但是，自从计算机出现之后，数字技术开始慢慢地进入了建筑设计领域。1946年2月世界上第一台电子计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生，标志着数字技术已初露锋芒。当然初期的计算机性能十分低下，体积庞大功能却只相当于现在的袖珍计算器。但之后计算机技术的不断升级，超乎了人们的想象。1965年，英特尔集团创办人之一的摩尔，提出了广为人知的“摩尔定律”揭示了半导体和计算机工业作为信息产业内部的发动机，以指数形式实现变革的发展趋势。在计算机硬件不断升级的同时，软件也在不停的更新换代。“1963年电脑开始具备画图能力，将电脑绘图(computergraphics)的能力应用到建筑设计，变成了建筑中常听到的第一代CAD电脑辅助绘图(computer－aideddrafting)。”［2］继而出现了专门用于建筑设计的计算机辅助设计程序———计算机辅助建筑设计系统(CAAD，ComputerAidedArchitecturalDesign)，当然此时的CAAD中的“D”实质上还并不是真正意义上的Design，而是Drafting。1975年美国著名的SOM建筑师联合事务所引进了全套的CAAD系统，并应用到沙特阿拉伯的吉达航空港、阿普杜拉•阿齐兹国王大学以及一些高层建筑的设计当中，获得了巨大的成功，数字技术在建筑设计中的初步应用产生了深远的影响。1981年Autodesk公司推出了AutoCAD通用绘图软件，通过不断的升级和完善，成为工程设计界进行CAD二维绘图的主要软件和事实上的行业标准。数字技术与建筑设计结合的初期，数字技术只是对传统设计方式的一种介入和替代，计算机绘图仍是以传统的平面图、立面图和剖面图来表达建筑空间，交流媒介仍然是纸质的图纸。计算机只是建筑设计过程中的一种绘图工具，但是数字技术的逐渐应用，也引发了更多的思考。“到80年代中期，第四代CAAD系统逐渐在建筑师的职业中站稳了脚跟。从那时起，建筑师开始把计算机看做是一种工具，并开始积极地讨论计算机会如何改变他们的职业。”［3］(26)

二、融合———三维数字技术对设计思维的渗透

思维是人脑内在的思考程式，是对现实间接的和总括的认识和反映。而思维一旦固化形成某种模式，就会产生难以打破的惯性。在传统的建筑设计思维中，建筑设计师们习惯于用二维的图形来思考和表达三维的建筑空间，注重建筑立面的精雕细琢，而无暇顾及建筑与环境及形体之间的关系。由二维观向三维观的过渡，是一个艰难的过程。“在相当长的一段时间里，设计师们仍然运用二维平面介质来表达三维设计意图，虽然工作模型也渐渐渗入到设计创作阶段辅助创意构思，但这种方法费时费力，仍然是表达滞后于思维。”［4］这种设计表达的滞后，有很大一部分原因来自于原有表达方式的保守和技术的限制。运用传统的绘图工具只能在图纸上展现建筑的各个立面和简单的透视效果，而且不便修改和补充。不断强大的数字技术为建筑设计带来了新的发展机遇，逐步渗透到了建筑设计的各个阶段当中。1990年Autodesk公司推出了适用于小型计算机的3DStudio三维视觉造型软件，它是3dsmax软件的DOS版前身。它与Ado-be公司的Photoshop等图像处理软件一起，组成了一套较为完备的建筑制图和表现CAD系统。设计师们综合运用各种软件形成了一种较为完备的设计流程:首选利用AutoCAD绘制建筑的平面图、立面图和剖面图，再导入3dsmax进行模型渲染，在Photoshop中进行相关的后期处理，最后定稿出图。计算机硬件图像处理能力的提升和相关设计软件的成熟，为建筑设计带来了极大的便利，与此同时也对设计思维也产生了较大的冲击。建筑是典型的视觉艺术，它的设计过程倚重于完整的视觉思维。阿恩海姆把艺术视为视觉思维的一种形式，认为艺术具有“创造美”、“和谐”、“秩序”和“完善”等多种功能，而“艺术在执行上述任何功能时都要有一个前提:要求艺术家的大量视觉思维活动。”［5］(372)建筑设计是一个需要反复推敲和修改的思考过程，不仅要考虑到具体的功能空间划分和平面布置，更是需要整体的宏观思维。数字技术与建筑设计的融合，打破了原来的技术限制，将设计过程中本应占据重要地位的视觉思维加以放大，这对完善建筑的设计过程，无疑是大有裨益的。

三、超越———虚拟现实技术对设计灵感的充分释放

数字技术的发展给人们带来了无尽的想象空间，也为建筑设计师扫除了技术上的障碍能够大胆的实践自己的设计构想。建筑是人类生活中的重要活动空间，建筑设计的最终目的是要在满足功能需求的同时，进而实现人们的艺术审美等精神诉求。而在传统的建筑设计过程中，建筑使用者的感受却遗憾地缺失了或者只是设计者的一家之言，信息的及时反馈很难实现。虚拟现实技术在建筑设计中应用，则弥补了这种缺憾。虚拟现实(VirtualReality，简称VR)一词由美国人JaronLanier于20世纪80年代初提出。虚拟现实是一项综合集成的技术，涉及到计算机图形学、人机交互、传感、人工智能等多个技术领域。它能够通过相关装置生成逼真的三维视、听、触、嗅等多种感知效果，并使人自然地参与其中产生交互式体验。虚拟现实这一名词中存在着“虚拟”与“现实”两个相对立的成分。虚拟说明由VR技术所建立的现实并非是真实的存在，而是一种虚构的空间;而现实则表明这一空间具有现实中的真实感。想象、沉浸、交互是虚拟现实技术的核心特征，这一系统由:作用器件、虚拟环境发生器、传感器件等多个模块组成。虚拟现实技术已经在国外的建筑领域中得到了初步应用。弗兰克•盖里是美国当代著名的建筑设计师之一，他的设计作品造型奇特、内部结构复杂，传统的设计方法已无法跟上他奇思妙想的活跃思维，这使得盖里最终选择和接受了数字技术。在迪斯尼音乐厅的设计中，盖里将虚拟现实技术融入其中，利用数字技术生成虚拟的现实场景，与各方人员探讨复杂的空间和技术细节。迪斯尼音乐厅是世界上最复杂的建筑、结构和声学体系之一，它造型奇特，外部由大量的不锈钢曲面组成，内部追求严格的声学效果。如此庞大和复杂的建筑设计，如果没有数字技术的加入，设计是很难从构思成为现实的。虚拟现实技术在国内建筑领域中的应用相对较晚，还处在试验发展阶段，但也有了长足的进步。目前主要在建筑的展示和城市的虚拟规划等方面有所应用，如建筑的“数字沙盘”展示、古建筑的数字虚拟化等等。虚拟现实技术虽然还处在方兴未艾的发展阶段，但由于强大的技术特性必将在建筑设计领域得到更加广泛的应用，而且虚拟现实技术还有助于充分释放设计师的灵感。“建筑空间天生就是三维的和沉浸式的;与雕塑或其他只能从外部进行观察和调整的三维物体相比，建筑可以被居住并在其中漫步。建筑的‘物理’属性能在沉浸式虚拟环境中得到最充分的表现。”［6］(154)从计算机取代传统的绘图板成为设计师的数字化绘图工具，到三维建模技术与建筑设计的逐步融合，再到虚拟现实技术对原有建筑设计方式的颠覆，数字技术不但改变了设计师们的工作方式，更是深刻地影响着他们的设计观念。建筑设计的理论研究者们，也在分析和见证着由数字技术带来的变革，更有人提出了“数码建筑”的概念。“凡是将各类电脑数码媒体，关键性地应用在建筑设计的过程中———设计概念、早期设计、设计发展、细部设计、施工计划、营造过程等任何一个阶段或几个阶段甚至全部的过程，并因而在功能、形式、体量、空间或建筑理念上有关键性的成果的建筑，均可广义地视为数码建筑。”［7］(8)

四、“比特之城”———建筑与城市的数字化存在

计算机在建筑等领域中的广泛应用，使我们领略到了数字技术难以抵挡的魅力。而以计算机为基本单元相互连结而组成的数字化网络，更是像一场酝酿已久的风暴席卷全球，正在以无法估量的巨大冲击力改变着我们生活的各个方面。互联网自1969年诞生之日起就处在高速发展之中，经过短短几十年的成长已经逐渐地成为我们生活中不可或缺的一个组成部分。网络的成熟与完善构建出了一个与现实世界相对的数字空间(Cyberspace)，人们以另一种特殊的身份“生活”其中。随着数字技术的不断跃进，越来越多的人们思考着由这一社会性的技术变革所带来的影响。美国麻省理工学院数字媒体实验室主任尼葛洛庞帝，就对未来的数字世界作了大胆的设想和描述。以计算机和网络为代表的数字技术不但对我们原有的生活方式是一种冲击，而且将影响到人类的生存状态。“计算不再只和计算机有关，它决定我们的生存。”比特将取代原子成为人类社会的基本要素，“比特没有颜色、尺寸或重量，能以光速传播。它就好比人体内的DNA一样，是信息的最小单位。”［8］(24)比特在传递过程中，不存在现实中的时空阻碍，也不存在种类和数量的限制。尼葛洛庞帝还断言，基于比特的“信息高速公路”将在未来的社会生活中将占据极其重要的地位，事实上数字技术的蓬勃发展正在证实和超越尼葛洛庞帝的种种设想。“生存”直接关乎到我们日常的生活形态和思维模式，并与建筑休戚相关，最终必将影响建筑的功能与形式。与尼葛洛庞帝同属麻省理工学院的威廉•米切尔，尝试全面解析数字技术影响下的建筑和城市的新变化。“在这样一个时代，城市的概念受到了挑战，而且最终必将重新定义。计算机网络像街道系统一样成为都市生活的根本。内存容量和屏幕空间成为宝贵的、受欢迎的房地产。大多数经济、社会、政治和文化活动转移到了电脑化空间。”［9］(104)米切尔相信在未来我们将不仅居住在由钢筋混凝土构造的现实城市中，同时也栖身于由数字通信网络组建的“软城市”里。在这种城市中“电子人”将成为现实生活中人类的，而原有的建筑定义也将面临着解构和重组。“当我们的身体成为电子人，我们所居住的房屋也在发生改变。电信系统日益取代通道系统，数字化信息溶解了传统的建筑式样。我们所熟悉的形态一个个消亡。重新组合的残片随即产生了新的变体。”［9］(46)米切尔将多种建筑形式同数字空间中的对应物进行了比照分析，例如:医院与远程医疗、监狱与电子监视系统、百货商场与电子商场等等，建筑将会因数字生活空间的完善和加强而被改变，在未来发展中的意义显得尤为突出。数字化远程教育系统引发了教学场所性质的改变、计算机屏幕上的窗口取代了商场里的展示橱窗，数字技术对人类生活、学习和工作方式的影响，最终也将在未来的建筑上得到体现。结语当计算机成为设计师新的绘图工具时，数字技术还仅仅表现为对建筑设计过程的介入，同时也昭示出“数码建筑”时代的到来。建筑是典型的三维视觉艺术，其设计过程偏重于由完整的视觉思维获得启发和灵感，而在传统的建筑设计过程中形成了以二维平面图形来表达建筑立体空间的思维惯性，这在一定程度上限制了设计师艺术灵感的发挥，设计表达明显滞后于思维。计算机三维建模技术的成熟与发展弥补了这一缺憾，数字技术逐渐融入建筑设计过程之中，促使思维与表达趋于同步。虚拟现实技术在建筑设计中的应用，在一定程度上超越了传统的设计方式，为建筑设计师建构了更加自由的灵感释放空间。由计算机相互连结而构成的数字空间，不断地改变着人类的生活形态和思考模式，而由这种社会性的技术变革所带来的影响也将在未来的建筑中得到体现。数字技术的变革不但完善了建筑的设计过程，而且对设计观念也产生了一定的影响。