参数化在室内设计中的应用及方法研究
2022-12-13郭艳云
郭艳云
(广州番禺职业技术学院,广东 广州 511483)
0 引言
伴随着经济的发展和人们审美需求的提高以及建造技术提升及新科技新材料的不断研发应用,单一维度的传统静态空间已不能满足现代人的需求。如何设计出先锋性、原创性、前沿的场地并以一种创造性的方式给人带来新的空间体验,用前卫的想法将传统的空间需求与未来更现代化的生活模式相结合,不断碰撞后产生时尚的、稀缺的、年轻的、艺术的空间已成为当前室内空间设计中研究的前言问题。
目前在建筑设计中有一种新的计算机辅助设计工具——参数化设计,它是将工程本身编写为函数与过程,通过修改初始条件并经计算机计算得到工程结果的设计过程,实现设计过程的自动化[1],它带动的一种设计思维方式的转变而不单指具体的软件应用。目前参数化设计主要集中在建筑设计中,数据化美学特征构成艺术,形式艺术与空间艺术等方面相融合,伴随着人们对生活趣味性的提高和对场所空间的探索性要求更高异形空间的参数化设计将会在室内设计行业中成为一种新趋势,它是一种基于“科技融入创意、技术融入设计”双融入的设计理念,以生成设计、数控建造、物理运算、环保材料四个研究过程组成。最早运用Rhino、Ghrasshopper、Vaulit等拓扑生成技术进行参数化概念设计演变、再通过加持模拟各种环境中的外力进行物理运算进一步优化出结构和造型、再在虚拟仿真软件模拟出机械臂的建造轨迹进一步精确化造型及用料,并将已经编号序号的各种环保材料分区出来、然后再根据编号的序号材料部件进行组建。在未来,科技创新和数字化设计成为室内设计行业发展的新趋势。
1 参数化设计及室内设计
1.1 参数化设计
20世纪90年代,盖里和格雷姆肖等建筑师将“参数化设计”引进建筑行业中,对其理解可分为两层∶第一层是辅助设计成果实现尤其是绘制复杂形体的计算机技术;第二层是面对复杂现象的设计思想,这种思想将数学、几何、算法逻辑等与设计问题相关联,从自然科学的角度寻求解决问题的途径[2]。
参数化是一种“生成思维”,传统建模主要是通过鼠标点击单个命令进行操作,在三维的界面绘制模型。计算机一直在配合我们的操作速度进行计算这个过程会约束计算机潜能的发挥。同时这些机械性的建模工作,也会因为一些微小的差异导致必须要一次次地重复操作。而参数化设计只需要告诉模型建造过程同时告诉它在建造过程中几处不确定的参变量,它就可以自己循环计算下去,同时在这同一套的生成逻辑下,可以产生千变万化中不同的结果,不仅可以给我们在设计草图阶段提供不同种运算结果以及大大节省了设计师建模及修改模型时间。目前适用的参数化设计表现软件主要是rhino、Ghrasshopper及processing,本文着重以前两种展开应用讲解。
1.2 参数化室内空间设计
伴随着对室内异形空间的需求量不断增多,以及室内空间新型材料及数控建造技术的发展,越来越多的参数化设计手法会应用到室内空间中。特别是针对目前室内空间中各种界面纹理造型的设计,首先这种纹理造型的样式是丰富多样的,其次每一种款式的纹理的排列组织也是可以多种多样的,如果单纯依靠现有的AutoCAD或3DsMax技术来操作将会大大增加工作量且效果还不保证。如果通过参数化设计直接在Grasshopper中输入其参变量数据,并根据原始条件赋予它一些“干扰”因素,就可以得出多种不一样的方案雏形。有了初步的方案可以再进行精确得出每块材料的位置及尺寸,这样可以直接对接工厂生产材料,再回到现场根据编号组装。因此将这种编程设计工具应用到室内设计中能够让设计出来的形态、功能跟周边环境保持敏感[3]。
2 参数化设计的特点
2.1 算法的多变性
参数化设计是由一连串逻辑数据生成的,整个逻辑数据结构分为网架、参变量、单元三个部分组成的逻辑结构。其中网架主要是主体形态的基础可以是曲面、几何图形或空间拓扑结构。而参变量主要用来控制整个逻辑生成过程中引起造型多样化变动的参数。单元是构成模型主体的最基本单位,形式可以千变万化,等同于设计中的“母题”或“符号”[4],具体如图1所示。
图1 参数化逻辑数据结构
由于参数化设计的模型都是由一串逻辑算法生成的,这样设计师可以通过改变“网架”和“变量”这两个部分的输入端任何一个参数,都能让整个算法生成的模型形态发生变化,从而可以快速生成一批量的数据模型以供设计师挑选,同时还可以更改“网架”的基础形或曲面使得可以快速替换造型,从而达到造型的多变性如图2所示,通过改变“网架”其他“变量”和“单元”都不发生变化其造型直接发生变化。这种具有运动魅力的成果,其逻辑本身也是未来建筑及室内相关设计领域发展的一个必然趋势。
图2 数据结构算法的多变性
2.2 算法的可操作性强
在传统编程建模中是需要设计师先将所有的程序代码都编写好,然后才能试运行再不断的进行校对调试,这种编程手法对于大多数的设计师是无法做到,但是Grasshopper中它是将每个运算独立打包代码,在运行每个单个运算器中都具有可视化功能,那么对于设计师来说就可以很方便的去观测数据结构得出的模型,并在基础上推敲、分析并不断的调整来得到最优化的空间或形体效果。
一直以来,参数化操作成为编程语言建模无法靠近大众设计师创意工作的一层壁垒,但参数化操作解决了这个难题,每个运算器都是一组完善的打包代码,它们既具有灵活组合的能力,同时又拥有独立的可视化功能,这使得设计师可以在轻松编辑。
2.3 算法的可调性
参数化设计是通过编写好程序然后才生成模型本身,在整个模型生成的锅中中只要稍微改变一些参变量参数即可改变模型的最终效果。同时在这个生成过程中,设计师可随时通过这段逻辑生成多个符合逻辑条件的模型结果,并通过更改随机点数量,就可以得出无数种可能性。还可以保持单元和变量元素的不变只改变网架基础基础就可以获得相同条件下的不同造型。那么在这个过程中设计师会将空间中的特定因素如现有的建筑空间基础条件如面积、梁及柱子、层高等隐性参数,然后设计师根据这些条件参数进行设置从而得出空间形态,从而也可以让空间更具科学性,同时在设计过程中设计师会更在关注空间形态的内在逻辑,促使设计师能重视设计的方法论,如图3所示。
图3 更改“网架”形成不同造型
3 参数化在室内空间设计的设计应用
3.1 参数化在室内空间造型中的应用
传统室内空间造型主要是用点线面体来进行分析和探究,空间中的墙体、界面、地面空间都是相互独立部分,通过不同的界面变化组织空间,不同的色彩搭配和家具配饰来定义空间风格,如古典主义追求造型形式和谐美,现代主义追求功能大过于形式的简单美,这些风格都存在很明显的独立性,且相互之间不想融合。而现在新兴的年轻一代对生活追求的充满趣味性、不确定性以及潮流感,相反对规整的、秩序感的空间不是很感兴趣,而传统的建模软件的长处在于规整的空间造型上,此时参数化设计刚好可以弥补异型空间的空缺,它不仅可以更快更直接塑造异型整体空间造型还可以通过空间逻辑算法将简单图形进行拓扑性重复从而形成规律性的差异感的空间,让空间变得更加具有形式感、动态感和构成感。
3.2 参数化在室内造型纹理中的应用
在室内空间设计中,有些装饰组件以及界面造型和图案采用简单的几何图形或元素进行组织起来但这些单元构建都富有变化,每一个看似相同,又都或多或少的有些不同。要么构件尺度上略有偏差,要么变化的程度相差各异,总之每个都不一样[5]。我们经常看到一些这样的典型案例,各种各样的表皮构件重复地组合排列在界面上,每一个看似相同,又都或多或少的有些不同,体现出一种集群的逻辑控制下显得极具秩序感和韵律美。如下图可以将画像然后通过图片映射到室内空间界面中,进而能够模拟出跟图片效果一样的纹理造型,不仅如此还可以随时切换一些奇妙图形或图形,或可选取自然界中一些现象或动植物组织及脉络结构进行观察其表象下的内在逻辑,再进行简单几何图形的延展或叠加,这样也会给我们的室内空间造型纹理设计带来新的灵感和启发,如图4所示。
图4 参数化设计的室内造型纹理应用
4 结语
参数化设计通过计算机的快速运算能力帮助我们更好地拓宽在造型、结构方面的设计思路和提高工作效率,但是最核心和灵魂的还是人的创意思维,我们应该要懂得借助计算机程序执行设计,但是“创新”才是设计灵魂,这种跟情感意识牵连在一起的创造,在人类彻底认识它们之前,是不可能被写入程序里的。