数字技术对室内设计的运用与研究 71页

分类号』墨垒学校代码!Q墨丝密级学号201102171518数字技术对室内设计的运用与研究Applicationandresearchofdigitaltechnologyoninteriordesign湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一四年三月n摘要数字化技术，这一并不陌生的名词。起源于第三次工业革命，数字化技术使传统工业更加机械化、自动化，从而减少了工作成本，使整个社会的运作模式彻底改变。而数字化技术的变革最典型的代表就是计算机技术的应用，它的出现渗透到了许多领域，最典型的成就就是3D打印技术的出现，它让产品设计到制造之间只有一个“打印’’按钮的间隔，将带动第三次工业革命，打破跨国代工产业链，会由大规模制造转向个人化生产。而数字化技术应用到设计中也是近十年左右的事，在这十年中间，设计者的工作方式从原始的手工绘图到计算机的快速化制图；从原有经典的线性不可逆设计过程到现在的参数化可调控反复修改的高效率。都是数字化技术在起到决定性的作用!随着技术的革新，人们对于工作效率的的要求，对于设计审美的追求，室内设计与建造过程的无缝衔接与彼此互动将成为设计发展的必然趋势!因此有必要从设计与建造的整体关系出发研究室内设计，以推动其发展。论文以实际参与的室内设计项目和建造过程出发，结合理论研究与总结，视图以参数化的视角对当代非线性设计在室内设计中的出现进行系统的总结，并通过对室内实例的研究，展示参数化设计对于室内设计所带来的一些拓展以及目前所存在的一些问题。论文内容主要涉及参数化的发展及其应用，还将介绍与参数化设计紧密相连的数字建造加工技术，并会重点论述设计与建造之间的整体关系!由于参数化技术的发展对于建造技术提出了新的要求，促使数字建造技术与室In内设计发生主动的结合，并将设计中的每个环节以参数的形式进行归纳，从而减少从设计到建造的翻译过程出现不必要的信息裂痕。其次，数字化技术正以其独特的优势物化和拓展室内设计的道路。参数化设计将会为未来设计者创造一个全新的工作方式。论文通过对参数化技术在室内设计中的整体研究和应用，详细阐述参数化技术所具有的基本特征，概括不同与以往设计的数学形式以及操作过程。虽然参数化技术与数字建造技术将会发展成为未来设计的必然趋势，但是作为一种在室内设计中初露端倪的设计方式，本身在继承和发扬自身优势的同时，还是存在诸如技术难度较大难以普及与理念被扭曲现在还不被室内设计界完全接收等一系列问题。关键词：数字技术，参数化设计，室内设计，脚本，数学nDigitaltechnologyisnotastrangewordwhichoriginatedfromthethirdindustrialrevolution．Owingtotechnologies，traditionalindustrybecamemoremechanized，automatedandcost—effectiveness．Digitaltechnologieschangedtheoperationmodeoftheworld．Mosttypicalapplicationofdigitaltechnologyiscomputertechnologywhichhaspenetratedintomanyareas．When3Dprintingtechnologycameout，intervalbetweenproductdesignandmanufactureis”print”button．3DprintingwillleadthethirdindustrialrevolutionandbreaktheinternationalOEMindustrychainfrommassproductiontopersonalizedproduction．Theapplicationofdigitaltechnologyinthedesignhappensinrecentdecades．Theseyears，designersworkingfrommanualdrawingtofastcomputergraphics：fromoriginalclassiclinearirreversibleprocesstoparametriccontrolledwithefficiency．Digital—technologyisplayingadecisiveroleinchangesabove!Withtheinnovationoftechnologyandefficiencyneed，seamlessconnectionbetweenindoorconstructionanddesignbecomeaninevitabletrend．Soitisnecessarytodevelopdesignbasedonoverallconstructionandinteriordesign．Thisthesisbasedonactualparticipatedprojects，ncombinedofresearchandsummarization．Isummarizedthecontemporarynonlineardesignininteriordesignviewtoparametricperspective，andthroughtheresearchonindoorexamplesshow，parametricdesignforsomedevelopmentbroughtaboutinteriordesignandsomeproblemsatpresenttheexistenceofthe．Themaincontentofthepaperinvolvesthedevelopmentandapplicationofparametric，willalsocloselylinkedwiththeparametricdesignofdigitalconstructionofprocessingtechnology，andtheoverallrelationshipbetweendesignandconstructionkey!Duetothedevelopmentofparametrictechnologyforbuildingtechnologyhasmadenewdemands，thedigitalbuildingtechnologyandinteriordesignhasactivecombination，andeachlinkinthedesignaresummarizedintheformofparameters，SOastoreduceunnecessaryinformationcrackstranslationprocessfromdesigntoconstruction．Secondly，thedigitaltechnologyisexpandingtheroadwithuniquemerits．Parametricdesignwillcreateanewworkmodeforfuturedesigners．Accordingtotheresearchandapplyofparametrictechnologyapplicationininteriordesign，Idetailedthebasicfeatureofparametrictechnologyandsummarizeddifferentfromthepreviousdesigninmathematicalform．Althoughthenparametrictechnologyanddigitaltechnologywillbecometheinevitabletrendofthefuturedesign，butasanewdesignstyle，itstillhasseriesdifficultiesintechnicalpopularity，misunderstandideasetc．KeyWords：Digitaltechnology，parametricdesign，interiordesign，script，mathematicsVn目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1数字化技术概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1．1数字化技术的起源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1．2数字化技术的发展过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21．1．3“参数"与参数化设计的含义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31．1．4参数化设计未来的发展方向⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41．2数字技术在设计与建造之间的新关系与研究角度⋯⋯⋯⋯⋯．51．3论文研究对象及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6第二章数字化设计与建造的技术平台⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．82．1数字技术软件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．1．1传统数字技术软件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．82．1．2参数化技术软件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．82．2Script脚本编程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．3BIM建筑信息模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1l2．4数字技术在制造业中的使用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．4．1数控机床技术(CNC)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．4．2快速成形技术(RP)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯143．1数学对于参数化设计的重要性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．15n3．2参数化编程的作用与操作过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．3参数与参数之间的关联设定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．3．1功能与结构逻辑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．3．2几何形体逻辑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯203．3．3材料应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．3．4环境参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯243．3．5对人的心理影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25第四章数字化设计与制造在项目中应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．274．1数字化制造概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯274．2数字化拼装逻辑方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．3枫林红了酒楼方案实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324．3．1方案初期构思⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．3．2“真”与“假”的逻辑世界⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯344．3．3数字化三维加减法进行加工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯384．4湖南省书画院方案实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．404。4．1方案初期构思⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．4．2三角函数在方案中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4l4．4．3施工数据读取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯444．5东方红餐厅方案实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯464．5．1方案初期探索⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯474．5．2Image图形像素采样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯484．5．3数字化二维切割法加工造型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50第五章总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．525．1现实意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52n5，1．1参数化对于设计的创新拓展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯525．1．2参数化在室内设计中的局限性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯535．2结语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯54参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．55附录A在学期间发表的论文与研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．57附录B专业名词解释⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。58后记⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。61V¨ln数字技术对室内设计的运用与研究第一章绪论1．1数字化技术概述数字化技术是当今社会许多领域都广泛采用的-t'-J新的科学技术!数字技术源自与第三次工业革命，它的出现要归功于一项新的发明创造，这项发明改变了20世纪末到21世纪初人类的生活，它就是计算机技术!数字化技术能够被人们逐渐的了解与使用，也要归功于计算机技术在当今已经成为人们生活中不可或缺的一部分!早期的数字化技术多用于工业设计与制造业，大约20年前建筑业所使用的数字化设计平台还停留在诸如CAD、3Dmax与Photoshop这样的基础软件中，然而不到10年的光景，建筑业就在数字化技术的渗透下从外在工具性的辅助设计手段，到内在本体性的设计系统要素，其设计手段和工作方式都发生了质的变化!今天我们所能够看到的如水立方、鸟巢再到扎哈事务所设计的小型家具与大型建筑充斥着城市的角落，这些错综复杂的流线造型似乎都在从新定位当下的建筑业，然而这些出现在建筑业中看似复杂的现象背后，还是存在着各自的特征，是可以进行分类的，参数化设计便是数字技术的具体体现之一，参数化设计是数字技术辅助设计发展和应用到一定程度后，对于集成化生产和自动化程度提出更高要求中孕育出来的，从诞生之日起就大量应用与工业产品设计中，参数化设计的应用历程虽然久远，但是它与建筑业的结合只是在世纪末的数字技术推动下才开始的，并且对建筑业产生了积极的影响。本文着重从参数化设计的视角对建筑业中室内设计极其制造进行研究与分析。若如特殊强调，本文中的参数化设计特指在建筑业中的非线性参数化设计11．1．1数字化技术的起源数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。当计算机技术被人们开发并且广泛应用的那一天，数字化技术就正式的登上了历史的舞台，它的出现使整个社会的运作模式彻底的改变，早期的数字化技术多应用在原子能、航天航空工业、电子计算机与可再生能源中，包括人工合成材料、分子生物学、遗传工程、n全日制科学学位硕士太阳能、风能等高新科技中。它的出现极大的推动了社会生产力的发展，促进了社会经济结构与社会生活结构的变化，也推动了国际经济结构的调整!正如上文所说数字化技术在早期多应用与其他科技行业中，与建筑业的相识是世纪末的事了，大约在30年前，当人工智能和计算机辅助设计的概念和方法开始大举进入建筑行业时，算法语言与形态设计的关系对于建筑业而言还是一样非常新鲜的事物，行业内部对它的理解也是懵懂迷茫的。世纪之交以来，计算机辅助设计的能力已经将建筑业的发展推向了一个全新的时代，也是我们当下常说的数字化建筑设计的时代。1．1．2数字化技术的发展过程数字化技术正如我们之前所说它是由计算机诞生而产生的附属产品，最开始的应用范围只局限与几个主流的专业领域，而出现在设计行业中也是20年前的事情了!早期我们所熟知的Photoshop和CAD就是数字化技术再设计中的早期应用，他们的出现使得设计师的工作状态由原始的手工图纸化表现，变为了精确的计算机图形表现，让设计师拜托了传统手绘作图的低效率，然而这样的数字化技术还不足以说明数字技术对于设计的重要性，究其原因早期的数字化技术还只是作为一种辅助设计师而存在的基础工具，并没有从真正意义上与设计师的思维发生互动，它们还只是在日常的设计方案中帮助设计师提高工作效率而己；当10年钱参数化设计第一次出现在工业产品设计时，数控化机床等一系列的数字化技术才得以为设计师提供真正的思维互动，它们的出现使得设计变得更加效率的同时，也为设计师们提供了另外一种设计可能，那就是非线性设计!我们知道早期的设计流程是确定方案品面之后在一步步按照设计的流程将设计完善，但是这种设计方式存在一个致命的弊端，那就是这种设计方式是不可逆的!其中任何一个环节需要重新定义或者修改，那么将可能使得整个设计重新开始，也就是设计师常说的换套方案，这样做不但浪费了时间，而且也使得效率降低。于是建筑业的设计师们就在寻找一种新的技术能够弥补这样的弊端，参数化设计也就是顺理成章的进入了建筑业，之所以叫做非线性设计就是因为它可以拜托传统的设计方式，当你修改其中任何一个设计环节时，它们都可以按照一种逻辑方式发生联动的变化!因为参数的设置是需要一种严谨的逻辑关系才能够得以完成!这么做的优势不言而喻，他不但极大的简化了工作的效率，而且使得设计师可以根据参n数字技术对室内设计的运用与研究数变化的结果得到自己所需要的最合理设计结果!1．1．3∥参数刀与参数化设计的含义参数这一名词对于设计师来说可能并不熟悉，确切的定义它是一个数学名词，指代的是一种逻辑结构中的数学关系，这种逻辑关系需要依靠各部分不同的参数作为纽带，从而产生一个完整的逻辑关系，使得计算机能够按照设计师的想法稳步的推进下去!参数一词源于数学，但却广泛应用到了其他领域，如今的建筑业就是其中之一，在技术的范畴中参数专指定义了系统中函数特定的“量”!它描述的是系统中各个组件的关系和运作方式，参数与数学中的另一类概念有本质上的区别，参数是随着逻辑关系改变而发生变动的量，也就意味着它是可变的量，变化取决于设计师对于方案和造型的要求而改动参数的数据。还有和参数相对的量叫做常量，也就是不变量，计算机由于自身的更新换代，CPU的处理速度不断升级，运算速度和早期的计算机已经不可同日而语，同样的CPU也是作为计算机的一种重要参数而存在的，因为计算机的CPU是不断在变化的和升级的，当然可以看作是一种可变的量。同样的如果把室内设计看作是一个参数的动态系统，在这个系统中就存在着许多不同参数的输入，且这些参数相互之间紧密联系，影响着整个设计的最终效果!所以，参数间组成的动态系统就可以用动态开放的数据关联起来对整个设计方案进行描述。当参数间建立的运算逻辑成立时，就能够发现运算结果表现出的设计方案是否存在不可行的问题，同时也能够非常效率的解决方案中的一些复杂问题。数字技术的发展使我们能够借助参数间严谨的逻辑提早发现设计早期产生的不可行问题!也正是由于数字化技术的平台，使我们能够更加接近方案的真实性与可行性。也正是由于数字化技术的发展，诞生了一种新的设计方式和设计者的工作模式，我们都知道以往的设计方式都是一个不变的流程，从开始丈量面积空间到确定平面布置，再到之后方案的深化最终敲定方案。这是建筑业几十年来不变的设计方式，换句话说就是这种方式存在着不可逆的原则，当方案内部出现重大失误和方案本身存在着是否合理等问题时，想要再次修改方案就必须要付出相当大的带价!可以说相当耗费人力物力，只到参数化设计进入建筑业时，这样的设计流程才有所改观，如今被建筑师和室内设计师们津津乐道的非线性设计，其实就n全日制科学学位硕士是打破这一设计流程的最有利例证。非线性设计可能真正的含义并不被设计师们所了解，它的真实起源应当归结为数学中的一门分科，叫做线性代数，这门学科所详细研究的是向量代数在空间中的表示方式，也就是说空间中的任何形体可以用向量这一概念将其归纳，与曲率和曲面不同的是，它的空间构成方式都是由向量所指代的直线所完成的，因此被形象的称之为线性代数学，如今我们所看到的奇思妙想般的建筑与室内设计都要归功于此，这些看似是由曲面构成的空间造型，其实最终都是通过线性代数计算完成的，所以就有人将它们称之为非线性，然而真像并非如此!至于另一种说法就是将非线性设计概括为设计流程中的设计方式，不同于以往设计模式，它的设计过程是可逆的，也就是说当设计师们的方案最终确定时，如果出现重大失误或者是合理性的问题，就可以使用参数化将其调整，这样做可以相当节省时间和物力，这也是为什么这些年来在室内设计与建筑中参数化备受推崇的原因之一。所以说参数化设计的本质并不是简单的一种工具，而非线性也并非只是设计风格这般简单，它们之间有着必然联系却不是绝对关系，参数化的出现也为设计师在确定方案中提供了解决问题的方法和思路。1．1．4参数化设计未来的发展方向我们在之前提及了参数与参数化的含义，以及参数化的发展过程和起源，那么参数化未来的发展方向如何呢?参数化自身就是一个复杂的运算逻辑系统，它的应用包括了数学、物理以及我们专业方方面面的知识，是一个庞大的科学系统，再这样的背景下，对于中国的建筑业从业者就是一个新的挑战，在过去几十年的发展中中国已经成为在国际舞台上地位日益重要的国家，无论是当今的建筑设计界还是才开始接触参数化的室内设计行业，都对建筑业进行着一场前所未有的变革。在数字技术的带动下，建筑业正在发生着一场不可逆转的转变，这种转变就是本文的主要论点——数字技术革命，对于参数化在建筑业的实践与教育中大规模的技术整合都为设计师的认知带来了巨大的挑战，理解与探索的巨大压力都迫使我们这一代人去了解隐藏在参数化背后的运算含义和理论知识，在文化以及社会方面它同样也具有相当重要的地位。在这样的行业大转型面前，行业从业者无论时建筑设计师还是室内设计师都需要直面计算机参数智能化内涵的一系列问题，数字技术，不单单时对建筑师和室内设计师空间概念的改变，原有的设计空间都是四平八稳的直线，这并不是设计的全部，也不是一个有追求的设计师4n数字技术对室内设计的运用与研究所希望看到的，参数化作为一种新的设计使用工具，不单单只是设计这么简单，他更是对制造方法、产品运输、组装和建设方法的颠覆!数字化加工工艺所产生的影像意味着：可以计算出的直接结果就可以转变为可实现性。在国外建筑领域尚且属于新事物的参数化设计，对于参数化设计最出名的建筑事务所当属扎哈．哈迪德事务所(ZahaHardidArchitects)、UNStudio、KPF、AAEmtech等。而在国内所被人们熟知的要属马岩松先生带领的MAD、以及XWGstudio等对参数化设计的探索和实践正在引起国内专业人士的关注。其中扎哈的广州歌剧院和长沙梅溪湖艺术中心都是别具一格的参数化设计，而马岩松先生的中钢国际和梦露大厦也带给了我们参数化全新的美感。确切的说，参数化在国外的发展已经经历了实践与教育相结合，在发展成图1．1莫比乌斯曲面图1．2曲线干扰生成(资料来源：作者l刍摄)(资料来源：作者自摄)一整套严谨深入的研究过程，这可能和国外长期重视技术创新和技术实践相结合的理念有关。相比之下，国内的发展着显得缓慢的多，虽然也日益受到关注，但是应用的范围还是有限，因为国内长期强调设计师的理念、空间思维等。另一方面，国内现在高速发展的经济建设，使得建筑行业从业者通常表现的非常矛盾。既要适应国内外不断变化、不断更新的设计技术；又要不断提高自身素养表现出新颖的设计思想，还需要在设计的进程中从容应对。综上所述，很难兼顾设计技术的长远提高，更不用谈及设计的整体化和对设计新技术的研究与应用了。加之传统的设计思路和大环境的压力，使得这一新兴的设计技术被冷落在各大设计院校中。所以，只有当技术和制造行业都相对成熟的时刻这样的技术才能得到普及，相信在不远的将来，参数化会成为设计师日常的工作方式。1．2数字技术在设计与建造之间的新关系与研究角度5n全日制科学学位硕士新世纪的到来，数字技术的飞速发展，带动了一个与设计行业息息相关的行业的发展，这就是建造业，也叫做制造业，数字技术诞生那一天，就进入了建造行业。而如今设计与建造之间已经呈现出一种新的整体关系，要求设计与建造紧密配合、从设计到建造完整的联系到一个过程中。由于参数化等高端设计方式的出现，对于是否能够真实落地提出了一个物化设计的新过程。另外，由于技术的更新给设计过程带来了加工工艺和制造思路的不断创新。如今的设计可以用参数来确定是否具备物质化方案的可能，建造中可能碰到的困难。回顾以往设计与建造之间总是分开进行，并不是设计师在施工图纸上表达出的建造方式在实际的施工过程中就能够不出任何以外的安全落地，探寻设计与建造之间整体性的问题，在设计界一直都争论不断，很少能够有人将它们两者完美的统一在一起。因此，从设计之初到建造物化来探讨它们两者的整体性更加符合这个时代的基本诉求。论文除了详细解释参数化的应用之外，还将深入思考建造与设计并行的过程，从设计到建造整体的物化过程出发进行研究。讲述参数化技术的应用逻辑，就不能不考虑时代的制造工艺是否能够实现，以及是否能够对设计师有互动作用。正是由于数字加工技术的进步，才使得参数化设计在空间中有了物质的基础。因此，有必要对于设计的思维过程到如何在空间中实现进行详细的研究。1．3论文研究对客及方法要明白数字技术对于建筑业中室内设计又怎样的帮助和影响，就必须要要详细说明什么时参数化设计、对于参数化如何使用等一整套知识，还需要诠释数字化技术对于室内设计具有怎样的推动作用，重点讲述设计与建造之间的联系。具体的研究对象和方法有如下三个方面：一是对于现行的参数化设计进行总结、研究。并尝试从参数化设计的视角看待室内设计中非线性设计的应用，依次从设计过程、制造工艺、参数编程、数字化加工等具体方面详细阐述。二是对于当下国内外具有代表性的建筑事务所作品进行研究，站在实践的角度来解析参数化设计作为未来主流设计，对于现在设计行业的阶段性贡献，具体方式时使用参数化软件对于有代表性的建筑进行分析，表现其设计之初使用参数化的流程。6n数字技术对室内设计的运用与研究三是论述上述研究方向的同时，展示自己所参与的室内设计实践案例。用自己的亲身经历论述参数化对于室内设计的作用和未来将会出现的发展方向，从研究中论述参数化对于设计的优势和自身的缺陷与不足，以及对于一个设计师未来素质的提升。如无特殊强调或说明，本论文重点在于论述数字技术对于设计方案的实践帮助以及推动作用，而非强调非线性空间的造型美感研究以及表现艺术，本论文不涉及涵盖目前参数化设计对于建筑学中表现艺术的判读。7n全日制科学学位硕士第二章数字化设计与建造的技术平台假如说一个人需要有皮和骨才算是一个完整的人，那么数字技术就是设计的骨骼，没有那个设计师是不需要数字技术帮助就可以完成一整套设计方案的。在这个时代，设计和技术时紧密相连的一个整体。如果说参数化设计的基础理论是其发展的基石，那么设计与建造的技术平台才是它们得以存在的关键因素和核心工具。数字化设计与制造所需要的平台在本文中主要指代电脑软件技术和数字化制造技术。而电脑软件则重点指电脑程序通过人的指示建立成一套完整逻辑输入参数进行操作的软件。当然软件本身并不是最重要的，本论文也不是软件教科书，重点在于分析它们的使用方法是如何对于设计产生积极作用的。当下，最流行的参数化软件分为两大块，一类是直接的图形操作界面，比较直观，如Grasshopper；第二类则是设计软件本身自带的编程插件，需要有专业的编程基础才可以进行操作，缺点则是比较抽象不容易理解，如Rhino本身有的python和VB两大脚本。虽然操作界面不尽相同，却都是编程语言，它们都需要参数的支配才可以完成设计。除此之外，此章还介绍了BIM和最近流行的ARQ软件，讲述了它们的优势以及再设计工作中提供的帮助。最后简要概述了与设计相关联的数字化制造的手段。2．1数字技术软件2．1．1传统数字技术软件大概在20年前，电脑技术刚刚进入设计领域的时候，所使用的软件还是作为辅助设计而存在的CAD软件，它的出现虽然帮助设计师拜托了手工绘图带来的繁琐，但是终究只是辅助设计而存在的。在之后随即出现了3Dmax和PS这样的辅助设计软件，作为早期设计来说他们的确为设计带来了不小的改变，能够制作逼真的效果图，能够为设计师排版和制作前期提案。只是这些软件始终没有和设计师的思维联系到一起，它们还都只是停留在表面的为设计师的想法工作，而不是我们现在常说的交互式设计方式。随着时代的发展这样的状况有了改变，随后出现的参数化打破了传统设计软件带来的局限性。并且为我们现在设计的创新打下了坚实的基础。8n数字技术对室内设计的运用与研究之前我们提到了参数化设计软件分为两个部分第一个部分就是图形化的编程软件，无论时哪一种参数化设计，它的执行过程都依赖与我们人脑的思维逻辑和程序。而参数就是程序的最根本组成部分，使用它的好处是不言而喻的，原因之一就是人脑的记忆数量和电脑相比不可同日而语，在一个运算速度和可产生的结果也不是人脑能够比拟的。上千上万的图形组合在一起，可想而知人脑或者手绘是没有办法短时间内完成这样的设计思维的。当下，我们最常见的参数化设计软件主要有基于Rhino平台开发的Grasshopper，还有就是Microstation基础上开发的GenerativeComponents时现在典型的参数化软件代表。Grasshopper是一种图形化的操作界面，这样做有一个巨大的好处，以图形化的界面展示可以快速的让不懂得编程的设计师入手，因为人类对于图像的理解与敏感程度要远远高于枯燥的数字和代码，这样也使得设计师在与自己创建的设计过程中能够很好的发挥互动，开拓我们的思维。更深层次的原因是因为他是即时化的参数化设计平台，所谓即时化就是说在设计师创建设计的过程中，每一步都是可以马上体现出来的；不同与脚本代码，它们不仅仅需要专业的知识，更需要懂得编程的设计师在编辑完程序之后才能够预览我们所想象的空间或者造型。相比Grasshopper这样十分直观的操作界面可以让设计师在每一步都为自己的设计作参考不同。而Gc软件的核心则是一种有逻辑顺序感的推导步骤，它所呈现的是一种数据链特征的树状结构，同GH一样GC也具有满足方案从起始到结束中任何阶段的修改。一下是Gc与GH的操作界面，它们都是由参数之间关联组成的逻辑，计算机只需要按照设计师预先设计好的逻辑进行预算就可以得到需要的图形。r一一一?门呸Zr口rrnn—1—ZEE仃1，，lIITr———●●■——●●—————嗣嘲Po900oooo西ooo口●口誊q‘旧圜o)一二=二予_o“肘L≈t』·口。口口o’I-m一·器·4p‘◇9：’oo—√＼黟厂_图2．1Grasshopper操作界面(资料来源：作者自摄)n全日制科学学位硕士2．2Script脚本编程相比之前的Grasshopper图形化编程软件而言，脚本编程需要我们有更加丰富的专业知识和对于代码语法的详细理解，脚本是最早期的参数化设计平台，所有软件也都是依据脚本而存在的，因为软件内部都有各自不同的执行代码，它也是一种正真的计算机语言，与现在流行的图形化编程软件不同的是，它对与参数的控制与构建要求更为严格，但是这样做有一个优势，设计者的思维能够被更加明确的执行，也使得整个程序的逻辑能够被更加精确的把握。因为代码是不允许出错的，同时执行的行数越多也就意味着修改的难度越大。对于编程者的逻辑关系要求比图形编程要严格的多。想要读懂代码，就如同你在和计算机说话，前提是必须能够让计算机听懂你在说什么，代码就好比我们日常所使用的文字一样，是我们人与人之间沟通的媒介。而与计算机沟通的媒介就是代码，也就是计算机所使用的文字。脚本代码有很多种，常用的大致可分为Python，VBseript，Java等等。它们都有各自不同的语法，但是循环语句都大致相同并且十分常用，图2．2就是使用vB脚本编辑的程序代码，用以模拟圆生长的过程，通过等差数列、弧度、平面位置以及分裂数量等参数来实现圆的生长。虽然脚本技术比较图形化的Grasshopper而言更加复杂难懂，但是二者都是属于参数化设计的重要工具。它们的主要特征就是通过参数的调控达到预期效果，越是复杂多变的图形就越是参数化软件的拿手好戏。optlonWxpllciC‘Scrip七wrlttenby。ScriPccopyr19htedby<1nsertcompanyname>。Scrlp乞ver8ionTuesday，AUguSt06，20136：38：07P置CallHaln(1SubMalnIlDi∞Plane，radium，1Planelrhlno．UorldXYPlaneradlus=rhlno．GetRealC”工nputanumberl)For1-口To20Step2工士Ctadlus+i)<=60ThenRhino．AddCiEclepiane，radius+iE1serhino．print”Thecirclelsverybigi”End1士NextEndSub图2．2Ⅶ脚本编程界面(资料来源t作者自摄)n数字技术对室内设计的运用与研究2．3BIM建筑信息模型参数化的重点在于对设计的思维如何在三维软件中得以实现，而整合设计所带入的大量信息就不是参数化软件单独所能完成的了，设计与建造需要有效的结合才算是正真的设计完工。对于重点在于参数的输入与输出完成设计理念的参数化设计就需要一个好帮手，才能够实现将设计过程与预期建造加工相关联起来，∞BIM中文含义是建筑信息模型，它同样是以三维数字化软件为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，同时也支持建筑工程中继承管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高工作效率并且极大减少风险。建筑信息模型是通过数字信息来仿真模拟建筑物所具有的真实信息，是用数字化的建筑元件表现真实世界中用来建造建筑物的构件。BI∥不仅仅是几何形状描述的视觉信息，同时还包含了大量的非几何信息，如建筑构建的材料、重量、价格等。甚至有些软件能够做到建筑使用周期终结的全过程信息，包括了兴建过程及营运环境。图2．3Bill功能显示(资料来源lChtn柚111．c瞳)。李建成．PDM与建筑设计信息管理平台【J]．建筑设计管理：207—07～15圆傅筱．从二维走向三维的信息化建筑设计【J]．世界建筑：2006—09—1811n全日制科学学位硕士当下最为流行的BIM软件当属Revit，主要的用户也多为建筑师，在Revit软件内部进行参数化就如同构建①组合设计，这样的信息模型实际上是由数不清的虚拟构件组合而成。其中最大的好处就在于，Revit本身抛弃了一般3D建模的繁琐步骤，如挤出、扭转等。在它的内部数据库中已经对于需要构建的物体设置了相应的属性，可见需要的构建随意调用，同时还可以驱动构件按照要求发生形变，从而满足设计的需要。当然这些构件也不单单只有视觉表现，它们可以在电脑上显示例如材料的防火系数、造价、承重等各种属性。当这些属性相互关联时就形成了关联性设计。当设计师需要更换设计中某样材料时，模型中的信息将会自动更新，并且会发生连带的变化，这种设计方式不但改变了设计的效率，同时也解决了在设计中图纸与工地之间不对应的问题，其现实作用不容忽略12．4数字技术在制造业中的使用数字技术在制造业中使用通常时将设计的产品通过由计算机控制加工的制造过程，通过将设计的模型信息导入控制机床的计算机进行处理，使得制造的过程更加精准，从而提升产品的质量和工艺，降低制造产品所需要的人工成本。数字制造技术是参数化技术在制造业中的延伸，它为设计师后续的设计实施提供了物质基础，也为复杂的造型变为现实提供了可供参考的可能。所以作为设计后续过程中最重要的～环，我们需要对它有一个基础的认识。从数字设计到数字制造，这是一个时代发展的必然趋势。2．4．1数控机床技术(CNC)ComputerNumericalControl意思是计算机数字控制，也是CNC所代表的含义，我们通常叫它数控机床，它是一种通过电脑程序控制的自动化生产机床。这就意味着参数化设计的程序能够很好的与这种制造系统进行交互，为机床提供制造设计元件的精确数据。数控机床与传统的机床相比，它的加工精度更高，可以为参数化设计中的复杂零件提供制造可能，早在1995年美国麻省理工学院研制出的第一台数控机床时，它就被应用于汽车、航空工业和军事工业中。经过十多年的发展，数控技术已经有了长足的进步。在当下，这种制造技术已经率先应用到了室内设计的相关行业建筑设计中，因为对于复杂形态的迫切需要，对于制造精度的严格要求，使得这门技术走进了室内设计的造型加工中，同时帮助设计。傅筱．从二维走向三维的信息化建筑设计[J]．世界建筑：2006—09—1812n数字技术对室内设计的运用与研究师对室内造型设计进行研究。由不同功能要求而提供的数控机床种类也不一样，这其中有CNC激光切割技术、CNC弯曲控制技术、以及多轴联动等等。这些机床主要依据需要的加工、控制原理、功能和组成进行分类。首先CNC激光切割技术就主要应用于板材的加工，特别适合造型复杂的平面单元。而CNC弯曲技术更加适合加工那些具有良好韧性的塑性材料。至于多轴联动机床就囊括了上两种机床的所有功能，其内部结构的精密程度和所包含的科学技术都是最高的，具有代表性的要属五轴联动机床，可以对精度要求高的复杂双曲面进行精细的加工。图2．4CNC加工的造型(资料来源：Grasshopper3D．cca)图2．6CNC加工的单元构件(资料来源：Grasshopper3D．coa)13n全曰制科学学位硕士2．4．2快速成形技术(RP)快速成形技术又叫做快速原型技术，是一种由计算机数控、激光与材料技术与一体的先进制造技术。快速成形这一名词对于现代社会来说无疑具有重要的意义，其具备的工艺特点在当代已经产生了巨大效应，快速成形技术所使用的方法有点类似于将一个蛋糕分为若干层，然后在逐层叠加只到最终成形，也就是常说专业术语离散、堆积成形。其工作原理与顺序可以分为：切片、扫描、进给、后处理四个步骤，快速原型技术所具备的优势第一点无疑是快，不然也不会叫做快速原型技术，从设计的三维虚拟模型到最终成品只需要几个小时到几十个小时，加工所需时间短，可以节约的加工周期大约为70％以上；第二就是它的低成本，更加实用与小零件的批量加工和生产；并且对于材料的要求不限，无论那种材料RP都可以进行加工和生产；再加之它的高集成化和在加工过程无噪声、振动和废料，使得在近些年的应用非常广泛。我们生活中常说的3D打印技术就是快速原型技术的一种，现在已经广泛应用在了设计行业当中。图2．6快速成形技术的成果(资料来源：Grasshopper3D．con)n数字技术对室内设计的运用与研究第三章参数化设计的逻辑方式3．1数学对于参数化设计的重要性数学是-N相当古老的学问，对于大多数专业来说都或多或少的应用到了数学知识，在本章特别强调数学知识是因为它对与参数化设计来说太过重要的原因，如果没有数学基础是不可能学会参数化设计的逻辑，更谈不上在设计上创新和高效工作。对于一个参数化设计来说，它的第一要点就是逻辑，逻辑的过程会被一串代码或者是一堆图形化的电池所取代，它们组成了程序，程序是控制整个设计的关键，而如何创建这样的逻辑，建立这样的程序，关键还需要看设计师的数学功底扎不扎实。在过去的历史中，数学一直都和建筑学有着重要的联系，从古希腊的维特鲁维(Vitruvius)，到文艺复兴时期的建筑师和理论家——比如莱昂．巴蒂斯塔．阿尔伯蒂(LeonBattistaAlberti)或者奥纳多．达．芬奇(LeonardodaVinci)它们都首先是数学家。亦或是在当代，像扎哈．哈迪德或者是圣地亚哥．卡拉特拉瓦这样出名的建筑师也同样是数学家。这种学科间的关联从未遗落过。也许有人会这样认为，复杂的数学对于设计本身来说视乎是没有必要的，有可能是数学太过于抽象，与实际的对接也存在诸多问题，所以无法明显的说明它对与一个设计师职业生涯的重要。但是还是那句话，没有数学就没有参数化设计，也谈不到现在千变万化的造型，因为它们的出现背后都是强大的运算逻辑在做支撑。3．2参数化编程的作用与操作过程对于参数化设计而言，数学无疑是起到的基础作用，而参数化设计需要做的第一步就是编辑程序，找到设计物体创建的逻辑，这是作为参数化最核心的开始，这种设计思维方式与过去的传统设计不同，对于设计师而言参数化要求他把整个设计流程当作是一个自我创建的复杂系统，当程序运行设计师的思维时，会对于整个设计过程中添加的各项制约条件进行识别，从而产生出设计师所需要的结果，这是一种互动式的设计方式，而不是简单的依靠设计师的第六感从头到尾的完成一次设计。当设计师理顺设计的逻辑思路后，需要做的就是将想好的逻辑关系转换成计算机识别的语言，通过参数的输入与输出，读取设计的想法和其中多种限制条n全日制科学学位硕士件并产生其结果。在此逻辑运算的过程中，参数化软件会根据设计者当初设定好的限制条件对运算的结果进行有效的控制，建立一套完整的逻辑系统从而产生可供设计师预览的三维模型。而逻辑限制条件可以时多样化的，它们可能时设计过程需要考虑的多方面因素，哪比如空间的功能划分、结构、造价、环境日照气候等因素。这些逻辑参数通过设计者的编程转换为计算机可以识别的代码。当逻辑运算完成后，所产生的三维模型就可以通过虚拟的图形方式让设计师提前预览，同时也可以通过资源共享的方式，转换为其他参数化软件需要的格式。综上所诉，本节所讲的逻辑关系系统就是参数之间的运算法则，它们之间有相互继承的原则，比如空间高度的生长、形体渐变等等。由于逻辑运算所产生的结果是通过严格的思维推导而出，因此具有很强的客观性。它们不依据设计者个人的情感和审美所决定，而是取决与参数间相互制约和推导的逻辑。当然这样的逻辑运算结果在指定的初期还是由人的主观思维方式所决定，逻辑运算法则也使得精确量化设计的各种要求变为了可能。而在设定参数初期，设计者需要考虑的因素就是让各个输入的参数能够按照设计者规定的逻辑方式有效互动，以便与后期对于设计各阶段中产生的结果进行修改。这样做的优势无疑是相当明显的，与传统的设计方式相比，使得设计变得可逆，不会再让设计师为了修改方案的形式而变得头疼，也不需要从头在开始考虑设计中由于改动而发生的变化。在这样参数逻辑中，即便修改最开始的原型方案，也不会让设计师觉得棘手。因为只要不修改整个逻辑过程，或者是程序中运算的重点部分，这些改动都会智能化继续衍生到最终的结果上，在过去这种修改被称作历史记录，而如今我们叫它参数化，对于设计最根本的转变就在于它能够将设计师的修改一致自动运算到最后的细节设计。当然参数化的优势还不止这些，除了能够对设计方案进行高效率的修改，逻辑运算中最重要的地方还是它对于形体的自动生成性，这里面包含了上万种可能，也就是设计界常用的专业术语形态多解。在设计的过程中，每一次对于设计产生的运算结果，都需要设计师做出决定，这就为设计师提供了多种选择的可能，这就让最后的方案深化比传统的设计只能选择其～要更加高效也能够让方案不停的继续深化。此外，面对设计中出现的大量信息和问题，人脑没有办法高效的处理，再。尹志伟．非线性建筑的参数化设计及其建造研究【C】．清华大学硕士论文：2009—06—0116n数字技术对室内设计的运用与研究加之修改方案而带来的联动变化，使得设计工作可能陷入停滞，如果运用参数化编程，就可以将这些海量的信息和变化进行整合，从而完成过去几个星期或者几个月才能够完成的工作量。这为设计的优化和高效注入了强劲的动力。在设计的每一个阶段，参数化所要完成的任务都是不一样的，在设计的初级阶段，主要是根据设计任务，制定可行的解决措施，并选择在这方面高效的参数化软件平台，对于产生的模型通过参数的调整最终生成出多种可供选着的方案。深入之后，根据业主与工地的反映信息，对参数模型做适当的调整，在对产生结果做可行性评估。当确定最终形体后，在可是做局部细节的深化和调整，最终进入施工图深化阶段，使用参数化模型的良好兼容性与施工图软件进行资源共享，导出所有需要的细部尺寸，协同设计方完成最终的设计阶段。3．3参数与参数之间的关联设定参数化设计所要解决的是设计中存在的各种协调性问题。当设计师面对设计中存在的复杂问题时，可以通过参数间的协调互动产生需要的效果。详细的解释就是，只要涉及到与设计相关的各种可能性，都可以将它们设定成为需要的参数，例如室内设计中的空间功能、形体样式、结构分析等，在创建程序逻辑时，可以选择其中的某几个重要逻辑关系，创建整体的参数关联性。以下讲述的各种再设计中存在的因素，都不是单独的参数逻辑，它们之间必须相互作用和有效衔接才可能为设计产生最终合理的结果。3．3．1功能与结构逻辑在室内设计中空间的功能性是设计的第一要务，参数化的出现能够有效的对设计中不同的功能特点进行区分，从而高效的解决室内设计中复杂的功能分区。对于室内中不同的空间区域，比如对于人流、使用功能要求较高的空间，可以通过参数散布点阵在空间模拟人流来代表这种特殊的属性，通过逻辑的运算可以得到在空间中合理的人流分布和走向，从而决定空间人流走向的划分。当然这样的空能还不仅只限于人流走向，对于室内空间的高度、区域面积的大小如何分布都可以进行有效的处理。由于参数之间的互动性和可继承性，参数之间的设定就呈现出一种连贯的动态效果。由于实际工作中的不确定性，功能的划分本身就具有一定的难度。n全日制科学学位硕士ZO·I'*HIE"4(OffiK．e)Zon口，cofnce)Zone2(office)●一礴(^磐戗)Zone1(Retail)■一Hf膏韭，■"FunctionGeneroteVstrike(ByvoldblRl，ByvaldUAl,驰l堋B州瑚4．州曲Z唰dblAng把Byval肿驯OImdblLl,dblA2,dbIB，dblLS,dblR2tdblL2．dblSL3,dblA4,dblAS,dbg．6dbfl．1=dblRl．dblL4tibiA2=180．dblA3-dblAldbllJ：SinfdbL昭．p旅SO)*dblr4／Sm(dbtA2．p帕8删dblLS=Sin(dblAl*pt沮80)"dblL3／S』n(dblA3*pi／JSO)曲豫2=ribIRZ-dblL3dblL2=dblLS+dblR2笛OumutsdblSL3=(dblR】。dblAl．p以80+dblR2‘dblA2．p以踟州_虻钌’刁se口me打落dblA4=3‘(d蜷L3‘180／dble2／pi)曲lAs=9§拉·dblA4dblL6--4edblSt3*Sir,l(dblAS*pitq80)／Sin(dblA4*pi／180)DimarrPointO,orrPointl，orrPoint2,arrPoin蝇arrPointAarrPoin迥arrPokltC,errPointo,orrPointEarrPointO=Artoy(-(dblL5+dblR2)’cosfeo"pil’80),·『dJ眦s．d鲫q氇哪印。两口脚蠡出田otrPointJ=ArroyrO,O,dbIZ)keypointarmyorrPoint2=Arroy(dbiL4,0,dbIZ)keypointarrayOelinetheWPlD圣fi能theWP2orrPoint3=Arroy(o{dbtL3’Cos(dblA】．p拍80)-dblL4),dblt3*$in(dblAl*pi／1801,dblZ)’OeJinetheWP3keypoIntarmyarrPointA=Arroy(-(dblR!-dblL4l，8，db目arrPointB=Arroy(-(dblRJ*Cos(dblAl"pi／]80)-dblL4),dbtRl"Sin(dblAl’鲫瑚叽曲田arrPointD=Array(·(dbiLS+dblL6)‘Cos(60*pi／JeO),·删ls+曲址6J锄『6D．P犯羽且曲fz7图3．1上海中心大厦使用脚本划分功能区(资料来源t同济设计研究院)n数字技术对室内设计的运用与研究从我收集到的这些图中，我们可以得出一些很重要的信息，第一我们知道了它共分为9层，每层的楼数和高度都不相同，虽然没写，但是图中已经有了，可以自己去数数，这是最方便的办法了，总高度为632米加上这些层数和楼层数量，大概可以分析出每一个区域的楼层高度为多少；第二，这些楼层中是成等差旋转向上逐渐缩小的，旋转了多少度左边的一张图给了每一个旋转度数下的形状，根据同济设计院的写的脚本代码得出了总共是转了120。，从下到上以此递减的缩小的总数是第一层的55％，都是上面这个脚本告诉我的，当然你必须看得懂这些脚本的含义。如下图片都是我自己做分析创建的模型：图3．2上海中心大厦结构与功能分区(瓷料来源t作者自绘)以上图片是我用颜色区分过后的不同模型单元，左侧是避难层与楼层可以看出与图3．1的9层区域划分十分接近，超高层有一个严格规定，就是必须设置避难层，凡是超过100米高的建筑都必须设置避难层，中间是外表皮模型，因为楼顶是一个特殊造型，所以需要分开处理制作；右侧是大楼的玻璃网架，和3．1表示的网架基本没有区别，详细的划分的轴线，一共是30个，所以网架是30个小单元，这是3个基本单元构建，在往下看就是核心筒和GH创建到Rhino中的虚拟模型，可以观察到核心筒也是按照9层区块，以此递减下去的。n全日制科学学位硕士图3．3上海中心大厦结构与功能分区(资料来源：作者自绘)3．3．2几何形体逻辑在一个日新月异的时代，人类的知识和审美已经发展到了一个崭新的阶段，我们所能够看到与认知的事物已经和原来的世界大不相同，对于微观生物和仿生学的研究，使我们了解到了生物形体的美妙。作为单一几何体的重复叠加，造就了让人眼花缭乱的形态感受。分析这些复杂的形体我们会发现在其背后，都有着某种内在的逻辑关系和联系，它们井然有序的组合在一起。作为探索形体背后的逻辑关系，设计师所需要做的就是将这种关系的产生与原理应用到我们的设计中去，因为它是如此的美丽，以至于让人目不暇接，因此也就有了参数化设计当中的几何形体逻辑。正如上述观点所示，研究几何形体逻辑，我们可以着重从两个方面入手。第一就是来自微观生物学和仿生学的启示。它们的内部生成原理都启示着我们生物之所以如此生长，其一来自与它们的遗传基因(DNA)的影响；其二是受受外力的推动，为了适应残酷的生存环境，它们必须与外界环境形成有效的协调，只有这样才能够生存下去。受内外因的制约促使生物自身进行在组织和在调节。这样的原理如今被应用到了设计领域，无疑是一种巨大的创新，它为设计带来了久违的活力。第二个研究方向就是从数学的角度研究几何形体之间存在的逻辑性，因其数学本身是对事物最基本的探索，如泰森多边形和形体渐变都是数学对于生物形n数字技术对室内设计的运用与研究体内部组织关系最原始的表达。对于这样的研究不但开拓了设计师本身的思维，也使得我们在视觉艺术上颇具想象力。图3．3仿生等姊E|纠蚍中的研究(蚤料来源lGrasshopper31)．cca)对于参数化仿生学的研究在全世界的设计行业中已经出现了，并且有不少在建和已建成的实物。最具有代表性的当属于英国的Emtech我们通常叫它涌现技术组，在涌现技术中最典型的是细胞分裂，这种研究现在也被应用到国内各大知名建筑院校，研究与教学的主要方向也是趋向于掌握生物本身多样性和形态多变的原理，通过几何学中的拓扑学分支定义形态的可建性和可行性，比如生物细胞的分裂，从少到多从简单到繁琐长出一整个空间的面，在用拓扑定义是否能够转为曲面，它们之间的连续性是否保持不被破坏，最后根据运算结果确定使用何种材料能够保证其原始形态和受力情况。形体的研究在应用数学的基础上，已经得到了很多启示，例如对于斐波那契曲线的研究就可以应用与室内空间的设计，尤其是展览馆的室内规划就具有相当好的效果!n全日制科学学位硕士鉴瞳瑟篓釜唆-1唾承巷害路气．‰图3．3斐波那契曲线研究(资料来源s作者自绘)3．3．3材料应用再设计的深化环节中，材料的应用是设计的物质与精神的表达方式。对于室内设计来说材料的使用千差万别，对于一个空间使用何种材料，就决定着在此种材料下空间所带给人们的感受力。材料的使用对于一个设计师来说是至关重要的，它决定设计师以何种审美态度表达自己心中的理想空间。在参数化设计当中，材料是作为参数体系中重要的一环而存在的，尽管在大多数的情况下，参数对与材料的使用不具备准确的数学表达式。但是在生成空间形体的过程当中，结合空间特殊的功能要求，还是可以将材料所具有的属性转译成计算机所需要的参数，利用参数化设计自身的优势，创建出多种不同的空间效果。在世界各大院校中，对材料的研究表现出浓厚兴趣的团体不占少数。哈佛大学研究生院的专注与研究智能控制的研磨水柱切割机，通过电脑的控制对多种石材进行精确的加工。对于新的加工方式的追寻不至于此，他们同样对于在加工方式下的材料能够展示何种效果表现出了强烈兴趣，由于对使用材料的加工手段和营造知识的限制，很多区域内对于材料的加工方式都有所不同，有直线加工或者曲线加工等几种方式，也有对于石材进行精密加工而产生的蜂窝状结构。最重要的是，通过参数的定义可以知晓材料的韧性和加工时所产生的形变。对这些数据信息进行研究就能够知道具体使用何种材料最为合理。在Rhino中就有专门平定物体材料刚性的参数，例如将一种材料的形体进行展平处理，会对该材料展平之后所产生的形变进行分析，在形变最大处分析出材料的可弯曲程度，以便设计师提早发现是否使用这种材料。n数字技术对室内设计的运用与研究图3．4材料展平后参数读取(资料来源t作者自绘)图3．4中中部红色区域，英文显示为compression，也就是挤压区域，而显示为绿色面积的区域，也就是材料将会被拉伸的区域，英文显示为stretching这是参数通过造型的需要评估出的最低适应标准。通常情况下，设计师需要考虑能够满足这种标准的材料，否则设计的造型将可能无法实现。Area：unchangedCompression：average=O．04％，maximum=O．11％(in44％ofthesurface)Stretching：average=O．07％，maximum=O．28％(in35％ofthesurface)这是评估后反馈的数据，而有绿色标记点的位置也就是材料将会变形最强烈的位置，反馈的数据是挤压与拉伸的比率值，挤压和拉伸的数据分别为整个材料面积的44％并W35％，数值和图表很形象的表述了造型对于材料的要求。面对这样的分析可以看出参数对于设计师使用材料的影响是显而易见的，因为每一种材料的基础属性不同，所以在加工方式下所产生的形变也不一样，这就需要专业的参数进行分析，以便与提前给设计师预警。n全日制科学学位硕士3．3．4环境参数现实生活中的物理环境是参数化设计当中最重要的组成部分，虽然这种逻辑结构多用于建筑设计，但在最近几年也逐步像室内设计渗透，在建筑设计中环境参数通常包含这三大类：声学系统、光源照明、日照分析。由于它们是直接物理学分科又同时需要良好的数学基础，所以转译它们的参数会非常直接，在参数化的设计过程中也十分容易理解。参数化设计通常能够有效的帮助设计师通过参数对整个环境因素做出有效的分析。这些参数自身是具有互动性的，这也就意味着这些参数中某一项随着特定时间或要求的变化，会对周围环境做出新的光热声的评定。作为环境参数之一的声音，可表达为规划设计中的建筑间距、不同建筑功能空间远近以及建筑物内部墙体构造处理等。光环境参数可以影像建筑的开窗、遮阳以及照明需求。而热环境主要针对建筑的保温隔层、建筑能耗。这些设计的重要依据已经能被精确的描述为逻辑系统的可识别信息，而参与到设计中去。哪环境表现在这个设计中是材料、结构、人的活动状态的整合表达，同时Eco—tech生态软件的运用也给设计建立了“全面生态数据”(日照、通风、遮阳、光环境等)，不但作为设计的出发点，也给设计结果建立了评价体系和反馈机制。运用“全面生态数据"能够在更微观的尺度上操作设计，通过微观层面的生态解决方案累加其他限制条件和参数控制，达到全局的生态环境响应。在威海景观塔设计中，我们用连续回转的路径联系各功能，人的连续流动性打破了传统观光塔静态的空间组织和基于类型学的功能布置。人群的行为和流动驱动了结构和建筑在城市中独特的环境表现：借鉴了FreiOtto的湿羊毛线的张力实验，结构密度的分布适应于功能活动的分布；建筑突破了传统观光塔“塔”的类型，而以回转的路径联系人的活动，联系建筑与地面，形成动态的城市轮廓线。目前很多大型事务所都非常重视参数化设计在可持续发展方面所起到的积极作用。尤其是对能量的考虑，像如何在立面上根据日照和热量来获得排布饰面板，根据当地日照安置太阳能光电板最有效位置。没有参数化设计的技术，这些环境分析将很难在设计中实在的体现出来。而在传统的设计当中，只能等方案确定后，被动的输入到环境模拟分析软件中，然后根据反馈的结果进行方案形体①徐丰．参数化环境响应一一xwG建筑工作室的设计理念及实践[J]．城市建筑：201卜09—0524n数字技术对室内设计的运用与研究的调整。图3．6环境分析(资料来源lGrasshopper3D．tom)3．3．5对人的心理影响从建筑业诞生的那一天起，它的首要任务就是服务于人的心理和人类的行为方式，相对于传统方式而言，数字技术的出现已经使人与空间的关系变得越来越智能和人性化了。从以往的人与设计的角度出发，它们更加强调空间的形式和材料的使用是否切实的体现了人的需求，而数字化技术则在此基础上显得更加高效。相对于从多的参数而言，人的心理与行为上的需求无疑也是相当重要的一类。通过与其他参数之间的完美互动，完全有可能出现满足人的心理与行为需求的空间艺术。那么看似可能冰冷毫无生气的空间也有可能变得和人交流互动。如果对于参数化有所了解应该会知道它在这方面的代表作品，荷兰NOX其设计建造的D—tower像海洋中的水母一样给人一种全新的空间感，它所使用的材料是聚苯乙烯泡沫塑料，运用数字加工方式切割而得到这样的造型表皮，Ⅲ整体高度约为12米，与传统建造方式不同，它所运用的是新材料与技术的结合一体化成形，材料的造型由底部的支架逐渐延伸到顶部。最重要的惊喜是这栋建筑能够和人产生很好的互动，当人进入空问的内部时，它会随着外部的声音而改变。力振宁．N0x互动时代的洞窟[J]．缤纷家居：2008—07-1j25n全日制科学学位硕士内部照明的颜色，图3．6就是D-tower的外观造型和结构分析图，这种由人类情感和空间交替产生的变化，对于建筑业的设计方式已经提出了一个全新的思考。一一一＼t氍．j乡。、图3．6N0x设计的D-tover(资料来源Inoxarch．c01)n数字技术对室内设计的运用与研究第四章数字化设计与制造在项目中应用4．1数字化制造概述数字化制造对于现在这个高速发展的时代来说已经变得不可或缺，这一概念的技术和理论基础则来自与逐渐成为主流的数字化制造理论。早在工业设计到制造的过程中就已经出现了数字化制造这个概念，它的存在已经有将近半个世纪之久，对于他的制造模式而言，很多人称其为生命周期生产模式。其实数字化制造就是确定参数、在程序中如何表述、直到保存处理和最终控制，它的出现满足了各大厂商和设计师对于产品的生命周期要求，将产品制造中遇到的知识体系进行整合，使得数字化制造具备了对产品的高仿真和深度优化的基础。数字制造利用的是本论文之前所讲述的制造技术，例如通过对产品的虚拟化建模到与计算机网络进行交互，最终将识别的数据库传输给快速原型机床进行加工。其具备的显著特点是可以根据客户的需求信息，以及产品所需要使用的工艺做出有效分析、规划与重组，实现对产品的快速生产和高仿真制造。工业化的数字制造不同于传统的机械加工，因为传统机械制造过于单一，它只负责产品最后的成形过程，而数字加工方式包括了对于设计、加工与后期管理这三方面的信息，且能够将这三者的信息参数有规律的组合在一起。在制造的过程中，数字化控制技术和前面提到的数控机床是这种制造方式的重要特征，对于数字制造而言，数字化设计的信息是制造的起源也是不可忽视的重要环节。对于日新月异的当下，要使得生产者能快速适应客户对于产品的要求，就必须存在一种对于设计到加工整个过程有效管理的系统，这就是之前提到的全生命周期的数字管理系统。对于在工业设计领域存在了半个世纪的数字制造技术已经日趋成熟，但在设计行业中他还是一个新兴角色。通过对数字制造诸多特征的研究，设计师在实践的过程当中逐渐探索出了适合建筑业的数字化制造。当代的数字制造技术已经和上个世纪的生产方式大不相同，对于批量化生产的方式多应用与工业制造不同，建筑业无论建筑设计还是室内设计都是单独的异形构件，没有可继续重复使用的可能，这就要求制造行业对于异形的构件的加工变得更加灵活和富有柔性，数字化的制造方式很好的满足了这一苛刻的要求，它不仅可以加工批量相同的固定产品，而且对于不同造型的产品也可以实现快速的加工。在数字化制造设备面前，批量化生产相同构件和为异形构建单独定做是没有太大区别的，其效率也几’7n全日制科学学位硕士乎一样。所以在当下对于制造复杂造型的需求，也只有数字制造技术可以胜任。无论何种造型，数字制造技术只需要精确的数字化信息，就可以在理论上确定能否实现。对于CNC和快速原型技术而言，数字制造的手段存在着多样性，其使用切割、消减、叠加和冲压塑形等方式是制造技术中常用的手段。在二维平面上加工板材所使用的主要是切割技术，它包含激光和高速水刀等切割方式。消减则是使用多轴联动中的铣刀对实体材料进行消除挖孔的做法。而叠加方式是快速原型技术的基本方式，主要做法是将模型分为若干层，逐层塑性最终组合在一起。冲压塑性多使用模具和高温蒸汽达到使材料变形的目的。对于建筑业而言，由于设计师创造的造型不具备二次生产的可能性，所以将其开模塑性是非常不现实也是很不理智的，在这样的情况下人们发明出了一种新的塑性方式，就是将复杂的造型分解单元化，将它们拆分成若干小的部件之后进行拼装，可以有效的解决复杂造型的施工难度，这种方法在国外已经得到了很多应用的经验，并且建成了不少实例。而在国内由于推广的缓慢，还尚不成熟，因此我们还有很多工作需要去实践。本章所讲述的数字制造技术，首先是基于参数算法，对于找形和实践之间的研究，将会决定日后数字制造技术的发展方向。4．2数字化拼装逻辑方式当一个复杂造型被设计师创造出来之后，就面临着日后如何生产以及在施工现场组装的问题，这是每个设计师都必须面对的不可能逃避。设计师可以采取最原始的方式人为进行组装，其缺点毋庸置疑，效率低下并且在组装的过程中问题繁多容易出错；如果说不用这种方式，还有什么更加可靠、更加高效的方式可以满足当下这样层出不穷的新颖造型呢?答案是肯定的，数字化制造方式不仅仅为设计师提供了制造方法，而且也为设计师日后的组装问题提供了一整套的解决方式。试想一下一个高将近lO米，宽60米的建筑外立面造型，如果不使用拼装的方式，直接一次塑形是没有那个制造商能够做到的!对于建筑业来说，它与数字化制造早期服务的工业设计行业有本质上的不同，最重要的不同表现为两点，第一是工业制造行业所使用的造型都是体量偏小的物件，比如汽车外形、发动机叶轮、吊装部件等等，它们虽然对于制造精度的要求极高，但是对于体量的要求却不可能像建筑业的构建那样如此庞大，这就从某个方面使得它们的加工难度相对于建筑构件来说要小得多，可以实现一次开模塑形；第二点也是最重要的一点，n数字技术对室内设计的运用与研究就是工业设计中的造型是存在可重复利用的，也就是说当一辆汽车的模具被生产出来的时候，它可以被反复加工利用生产成百上千台与之相同的汽车，然而建筑业是不存在这样的可能的，一个是难度太大，在一个就是造型的设计不存在第二个，如果有那就是抄袭了，没有那个设计师会愿意被扣上这样的帽子!上述这两点就需要从事建筑业的设计师寻找到一种新的加工方式来满足复杂的建筑构件需求，那么就不得不说数字化拼装的方式是如何满足当下建筑业需求的，数字化拼装方式其实是一种早期人类在解决复杂问题时所使用的智慧，这种智慧在数学中表现的尤为明显，当我们遇到一个复杂难懂的问题时，人们首先采用的方法就是将复杂的问题简单化，也就是将这个问题分成若干个小的问题逐一解决，最终完成复杂的问题。由此可见人类解决问题的方式虽然内部运作的内容有所不同，但是方法都大同小异。数字化拼装也是如此，它是将设计师创造的复杂造型分为若干小的部件进行逐一加工编号，将它们在大造型上的位置确定之后进行拼装，由这些分割过得小造型最终完成大的造型。所以说设计构建被数字化加工方式生产出来之后，就可以通过数字定位技术来确定每个单元构件的精确位置，在将这些构件确定到相应的位置上，最终进行拼装固定。当今流行的拼装技术有电子测量和激光红外定位，它们都是用来确定单元构件在建造过程中的位置。经过上述简要的介绍，下面将通过～个具体的实例来讲解数字化拼装技术是如何来帮助设计师完成后期的拼装过程，首先需要介绍当下对于建筑业镶板造型最流行的一个参数化插件，它的名字叫PanelingTools，这是一个美国Rhino公司的女程序师编写的插件，她在建筑业工作过lO年，很明白从事建筑业的设计师最需要的是什么，这个插件最值得注意的是，它使用了当今对于建筑最为常用的数学分科拓扑学，拓扑学不是一个简单地几何形体学问，它研究的是几何形体之间的结构点和边线的连续性，换句话说就是拓扑学并不关心物体的形状、大小、是否漂亮，而是对于它们之间是否存在连续的拓扑关系感兴趣，也可以用专业的术语讲就是它们是否出于同胚拓扑，用语言来解释拓扑学是没有办法解释清楚地，因为这个世界上的学问不是都能用语言简单表述的，用一个小实例就可以清楚地解释拓扑学到底是什么，我们来看下面3个几何体之间的关系，它们分别是一个正方体和两个球体，中间的这个球体和右边的球体虽然都是球体却是有着n全曰制科学学位硕士L．一一图4．1几何锌辐j扑关系解析(瓷料来源：作者自绘)本质的区别，之前已经强调拓扑学不关心几何体的形状，它们只关心物体之间是否存在连续的拓扑关系，如果我说中间的球体和左边的正方体拓扑关系一致，相信很多人不能理解，如果你仔细看看两个物体的结构线就会发现，它们的结构线除了一个是直的，一个是弧的但是连续性却是一致的，而右边的球体结构线和中间的球体完全不同，所以基本不存在拓扑关系，而是两个不相干的物体，除了样子长得一样。为何要在数字化拼装逻辑里讲解拓扑学，相信设计师都会问，因为拼装的逻辑方式使用的就是拓扑学的基本关系，要将一个复杂的造型物体分成若干小份，就需要拓扑学的帮助才能完成，因为不同拓扑关系的几何体所划分的结构线是完全不同的，什么样的单元构件最适合拼装呢?当然是基本形状都一致的单元形最容易拼装，正方形和三角形所产生的结构线就完全不同，这些都依据设计师对于造型的要求而定。下面来看看参数化技术如何帮助建筑大师扎哈完成英国在保险大楼的外立面拼装，这栋建筑的外观就像一个子弹，外立面被众多菱形单元玻璃构件覆盖，在最后的拼装中借助参数帮助定位才最终得以实现，首先我们需要对大楼的外观经行一次重新拓扑，得到一个完整的面，如图4．2所示，将这个像子弹头的面创建出来后，就需要对其进行划分，得到若干小份的面同时保持它的拓扑关系，我们都知道空间的构成法则是有点创建线、在由线创建面、最终由面成体，那么划分小单元构件的做法和空间的构成法则基本一致，基础的构成要素就是点，所以先要找到划分物体的点，这个过程由参数化帮助我们完成，如图4．3就是参数化依据设计师的要求创建的点阵和内部钢架结构，钢结构是依据点阵的位置自动生n数字技术对室内设计的运用与研究图4．2英国在保险大楼(资料来源t作者自摄)图4．3英国在保险大楼解析(资料来源：作者自绘)成的，得到这些基本数据后，拼装单元构件就可以使用参数化开始模拟了，参数会根据拼装点的具体坐标信息开始逐一拼装，直到将所有的单元构件都覆盖在钢结构上，最终完成英国在保险大楼的外立面，这个过程很充分的体现了数字化拼装方式的逻辑过程，也就是开篇提到的将整体化简，在逐一定位划分成单元件完成整个造型，当然在最后重要的一步就是将拼装单元的具体定位数据读取出来，导入Excel做成表格交给施工方。n全日制科学学位硕士L》_}一0●m卜：”强爿．．I：：|．l_1m⋯，I图4．4英国在保险大楼拼装数据解析(资料来源：作者自绘)通过对上图4．3的观察可以发现，参数系统为分形点编辑了有规律的编号，这些编号代表每个分形点的具体位置信息，将它们归纳成数学中的x，Y，z三个坐标，导出的数据就按照这种方式对单元件的位置进行归纳。这个实例不但说明了数字化拼装的逻辑，也将参数信息对于拼装的重要性做了充分的证明，可以看出数字化拼装方式能够解决实际问题的能力。所以我们对于数字化拼装的逻辑要有一个新的认识，只有这样才能够更好的指导未来的设计，完成高效与精确的工作。当然这只是数字化拼装方式的一个简单实例，在实际的建造过程中需要牵涉到的具体问题会更加繁琐，需要依据项目的具体要求在综合使用拼装的多种方法。随着时代的变化，我们这一代从事设计行业的人，正在经历着一个从大规模批量化生产向大批量定制化生产转型的时期，在建筑业造型多样化与个性化的今天，甲方所担心批量定制所产生的巨额成本，将会随着数字化拼装技术的出现而消失，曾近以参数化形式过于夸张、造价成本高昂为理由的观点也会随着这项技术的完善成为历史的过去而被人们所遗忘。4．3枫林红了酒楼方案实例此项目位于长沙市中南林科技大学，处在长沙雨花区的中心位置，整个方案面积为2200平方米，整体使用了异形作为室内空间装饰的主要内容，主题设计依据树叶的纹理作为装饰主要格调。可以看到图4．5中的造型墙体所使用的就是曲面的格栅造型，类似于叶脉纹理的抽象几何形，这样的排布对于施工来说是具有一定难度的，因为整个造型都是曲面，所以定位就存在一个精确问题，使用上诉所讲的数字化拼装逻辑就可以很有效的解决这一难题，但是在使用拼装的过程之前是需要通过逻辑运算将上图中的造型模拟出来，才能够使用拼装软件对其n数字技术对室内设计的运用与研究精确定位，所以首先需要解释造型的推导过程以及如何使用参数化技术制作可供数字化机床加工的三维模型，最终使用了何种数字制造的方式进行加工。图4．6桐琳红了造型增黼(资料来源。作者自摄)4．3．1方案初期构思从这个方案开始，工作室就一直在构思如何将方案有利的深化，之前我们找到了许多形体，如海洋波浪，山脉纹理、树叶脉络等等，不记得想了多少构思最后确定了以树叶脉络为最主要的方案核心，从中展开直到最后实现整体方案的设计创意，在这其中有曲线的波浪纹理，平面花瓣的连续堆积等等。最终组成了我们所需要的创意构思!回顾这些作品让人有一种发质内心的感慨，看到图中的环形格栅板造型就是这一节所要讲述的重要实例内容，它的造型有众多弯曲的金属格栅板拼装而成!可以看到这样连续的格栅板造型对于设计的实践来说是十分麻烦的，如果要将它们表现在三维的电脑中单靠建模是一个十分艰巨的工程，如果你使用参数化程序就不会有这样的麻烦了，平时可能对我们来说需要几个小时甚至几天才能完成的造型，在参数化面前可能就是半个小时或者更少。而当我们需要实现某种特定的造型时，这种设计方式就变得尤为重要，因为设计师对于难度大的造型不n全目制科学学位硕士知道该使用何种方式去实现!正如图中我们所看到金属格栅板造型墙的推导过程，是论文第三章所讲述的几何形体逻辑中使用的仿生学，这种自然元素的纹理给我们团队制定方案很大的启发，依照上图中第一个自然元素中叶脉的纹理，对造型墙的整个单元形进行划分，得出了等间距的格栅排列，在通过主干的自然走向，分配出造型墙4个单元层次的大体走势，每一层都交错排列产生更加丰富的层次感，通过图中底部的推导过程可以看出造型墙4个层次的排列逻辑。综上所述得出方案所需要的造型。有了推导出的造型就需要用参数化技术将其模拟，得出精确的数据，这就需要程序的帮助，那么接下来就需要详细的介绍参数化程序是如何精确运算，从而得到这4层格栅板造型。圈图4．6造型墙推导过程图例(资料来源：作者自绘)4．3．2“真”与“假”的逻辑世界人类日常所使用的沟通媒介是我们的语言，但是这种自然语言却极易产生分歧。容易让人误解，一句“或者”或是“可能”，都会给阅读的读者产生多重誓一?一『2溺沥缓。蔫●缸■P．●●F●一。泷n数字技术对室内设计的运用与研究理解，然而对于计算机来说，没有或者可能这样的中间概念，计算机语言需要逻辑明确，思维连贯不能有模凌两可的情况出现，不然就会造成人们常说的程序BUG，这就是为何逻辑对于设计师的编程来说至关重要的原因，计算机说话言简意赅，并无哕嗦重复的话语，需要能够让计算机读懂我们想要表述的含义就必须掌握清晰的逻辑关系，并且清楚转译给计算机让它执行，因为计算机没有人类这么丰富的情感，没有所谓的喜怒哀乐，它只会按照你设定的逻辑去处理设计师编写的程序。如果你对一台计算机说：“拜托，别出错啊，阿门!”无论你如何虔诚的祈祷，逻辑不对的程序还是会运算错误，因为计算机可不是教徒，也没有什么信仰!在众多的程序逻辑中，“真”与“假”的逻辑关系最为常用，英文写作Ture和False，它们不是生活中常说的真与假的字面意思，而是计算机用于区分数据和几何形体之间的方式，比如对于数据的分配就会按照真或假进行区分，区分方式取决于真假逻辑的设定方式，如果是真真假假的方式，那么计算机就会将带有8种不同数据的列表区分成两份，前两位数据为真，后两位数据为假，依据此循环区分两次得到两类带有4种数据的列表，当然真实的设计中数据是非常庞大的，几何形体也是非常繁多的，区分的数据不会像上述例子这样简单，但是整体的思维方式却是一致的。专业的程序员将这种区分数据和几何形体的方式称之为布尔逻辑运算，布尔逻辑运算的方式可以总结为六种不同的方式，它们分别是逻图4．7造型墙轮．廉提取(资料来源：作者自绘)35n全日制科学学位硕士辑非、逻辑与、逻辑或、异或、相等与蕴含六种，为什么在这个方案中讲述这样的逻辑方式，其实这个方案最引人注目的造型墙就是使用布尔逻辑运算的方式将其制作出来的，如果没有真与假的帮助，这样复杂的模型想要在30分钟之内完成基本是不可能的，真是由于逻辑运算强大的效率才使得设计师能够更好地表达自己想要的造型艺术。下面来看看真假逻辑是如何帮助我们这个团队完成这个造型的。首先在程序创建之初，就需要将造型墙的4个部分分别进行描述，导入参数化系统，才可以开始做后续的运算。因为参数化毕竟是一种逻辑运算方式，并不具备创意造型的能力，起始的平面造型还是需要设计师本人手绘完成，其实这也是参数化设计与人脑设计的本质区别，如图4．7中得到的4层造型轮廓就分别用不同的颜色表示。图4．8寇【月麟步霸I黼(资料来源：作者自绘)36n数字技术对室内设计的运用与研究在前期准备工作完成之后，程序所要做的第一步就是将每层轮廓曲线的长度进行计算转化为直线，这样做的目的是为了之后能够更好的划分格栅单元，因为曲线划分的单元点不会是等距的，这会为之后做精确数据统计带来很大不便，所以这一步是必须也是很有必要的。我们所选的格栅板是40mm的间距，30mm的厚度，把这个逻辑输入参数系统让计算机经行运算就可以得到每层有多少个格栅，之后依据格栅的数量开始进行连接，这里就需要布尔逻辑的帮助了，整个程序作了4次布尔数据分配才得到4．7右侧的平面格栅造型，第一次分配数据将格栅板的厚度确定，第二次分配格栅板造型的间距点，分两次划分得到图4．8中间部分，第三次布尔运算将之前划分好的数据进行整合，使它们按照之前划分好的逻辑顺序排列，最后进行连接并且挤出得到方案需要的造型。整个造型实现的过程其实就是一次布尔运算的逻辑分配过程，只有理解布尔逻辑分配的原理才能够有效的对设计造型做合理的程序编辑。整个程序如下图4．9所示，整个程序的逻《黛幕《潘童罐蔹￡|：：：『鸶幽}—一。_一委塞疆j图4．9程序图详解(资料来源t作者自绘)辑分为三个大部分；第一部分产生于造型曲线等长的直线，划分精确的格栅点；第二部分通过布尔运算逻辑对造型的顺序进行分配；最后得出造型产生实体三维模型，并用颜色进行区分。在程序运算完毕之后，我们可以通过Rhino自身就有的参数运算工具曲面流动，完美的复原出这个方案的造型墙体，并且对后续的施工图进行精确地导出极大的缩短了设计师的工作时间，提高了效率。以下就是最终完成的三维实体模型和导出的施工图，可以看出参数化技术对于设计的帮助还是相当大的。n全日制科学学位硕士图4．10最终三维模型与导出施工图(资料来源：作者自绘)4．3．3数字化三维加减法进行加工利用程序将三维模型创造出来之后，所有的设计就面临同一个问题，如何制作成实物，应该采用何种加工方式最为直接简便，对于上述方案中的造型采用传统方式肯定是不科学的，且不说效率如何，最后施工的精度也会产生很大的疑问。直接一次性生产成品更是不现实也不可能做到的，所以在本章开篇就讲解了数字化制造的方式以及数字化拼装的逻辑过程。有了这种更加先进更加科学的制造方法，很多看似复杂夸张的模型都有被物质化的可能性。在当下的制造业中，非常流行的制造方式是通过CNC数控机床或者RP快速原型技术生产造型中的单元配件，这样的制造方式在专业的制造行业称之为数字化三维加减法，其加工方式分为两个部分，一种是三维加法，也就是在当今常用的(RP)快速原型技术，这种技术被人们熟知的要属3D打印技术，它是快速原型技术的一种，可以通过多种材料进行加工制造模型。制造的方式主要可概括为分层制造、固体自由形式制造、快速原型等，这种制造方式会将原有的造型分成有序的层次，按照编号将数字模型切成若干份二维薄层，再转译为计算机能够读取的信息进行加工，逐层制造最后叠加在一起形成我们所需要的复杂实体。依照目前所使用的工艺和材料，三维加法制造可分为几个不同的种类，如熔融沉积制模法、立体印刷成形法、选域激光烧结法、三维打印法等等。而三维减法则是CNC数控机床技术的统称，这种制造方式主要是利用数控机床的多轴铣削工具对设计师选取的材料进行加工，加工方式与加法不同，它是以消减剔除为主要手段，对设计师需要的造型进行挖孔切割从而产生模型。减法加工方式需要数控铣床有一个专门的数据读取系统对数字模型的信息进行识别。n数字技术对室内设计的运用与研究随着技术的更新，现在的数控铣削技术已经被利用到了新的制造工业中，可以对需要的模型进行非现场操作，之后再运往现场对模型进行混泥土灌注，从而制造出复杂的曲面模型。图4．11三滑自裁去翩睫炮(资料来源lPerfomativeArchitecture—BeyondInstrmaentality)时代的发展也使得三维加减法制造技术不断趋于成熟，从开始的小个别简单化生产，到现在的批量化复杂化单元加工，这门重要的技术已经构建了一个现实与虚拟双重世界互动的纽带，设计师可以将自己的奇思妙想付诸实践，这种由虚拟模型转变为现实物件的制造方式可以再数据的互动中提升设计的操作效率，使得设计的构件属性和空间形态可以通过精确地数据在机床上实现，也为建筑业在空间的表达上提供了更加广阔的自由。图4．12三维加法制造的模型(资料来源：Grasshopper3d．corn)n全日制科学学位硕士4．4湖南省书画院方案实例这是我研究生三年来跟随导师制作的方案中唯一一个因为甲方资金问题而被搁置的方案，这也从一个侧面反映出了设计师的无奈。此方案位于湖南省长沙市迎宾路，项目总面积3200平米，是一个大众展厅室内项目，其中最吸引人的创意就是在这个项目中加入了旋转楼梯的造型，楼梯与室内3层连接是市民参观书画的必过通道，对于一个室内设计来说这是第一个能够吸引游客记住的关键点，所以对于它的设计也破费了心思，整个楼梯的设计遵循了数学中重要的法则三角函数学，只有这门数学分科可以帮助我们团队高效的完成概念设计，早在几年前我自己就手工只做过类似这种造型的楼梯，使用的软件是3Dmax，虽然模型能够被顺利的创建出来，但是最后建模归建模，它和后期施工丝毫扯不上太多关系，整个模型也只能作为效果图表现的模型使用，不具备指导施工图纸的作用，由于参数化的出现很好的解决了这一尴尬的现实问题，使得三维建模和后期施工图纸有了很好的衔接和互动，这也为设计师后期方案深化提供了有利武器，整个造型设计就像一个飘逸的彩带，为展厅注入了新的生气和活力。图4．13省书画院楼梯效果(资料来源t作者自绘)n数字技术对室内设计的运用与研究4．4．1方案初期构思早先书画院的楼梯是普通的直面造型，于是在构思的初期就遇到了这样一个问题，是否在保留原设计的基础上添加造型，还是重新开始在想一套方案，参叠掘奠硝■导过■p圆．·■————一、—I-■■—●翁一圈4．14省书面院安捧推导过程(资黼t作者自绘)考了许多国外优秀的设计案例，最终决定使用难度较大的曲面造型制作一个类似于彩带的楼梯形状，具体的推导如图4．14所示。经过推导过程不难看出它是由多个旋转的条状造型拼接而成，整体的台阶数和楼梯走势是一个函数关系的运算而得到的，如果说没有三角函数的帮助，制作这样的造型会是十分麻烦的事情。那么如何进入程序利用三角函数来编辑这样的楼梯呢?4．4．2三角函数在方案中的应用三角函数是数学中相对古老的一门学问，从人类开始建造房屋时，就已经在使用关于它的知识了，确切的说三角函数应该叫做圆函数，它的三个比值关系都是基于解释圆的产生而创建的!三角函数的三个比值关系分别为角的对边比斜边、角的领边比斜边与角的对边比领边，写作数学关系式Sina，Cosa，Tana，那么为什么会在设计方案中牵扯到数学概念?相信很多设计师都会询问这样的问题，而且多数从事室内设计行业的人是不愿意接触抽象的数学概念的。但是在这个方案中三角函数确实起到了至关重要的作用，没有它的帮助这个方案诸多问题解决起来将会变得非常棘手，比如方案中的楼梯如何定位节点，台阶的步数划41譬毫n全日制科学学位硕士分多少算合理等等。观察方案中楼梯的造型不难发现，它其实就是一个三角函数的公式，按照数学的定义在单位圆中，半径与圆的周长任意交点都可以归纳为如下坐标方式(CosX，SinY)，因为单位圆的半径为一，所以无论是对边还是领边与半径的比值都是它们在坐标轴上的X与Y轴的坐标。有了这样的概念我们就可以很好的理解圆是如何产生的，为我们后期将楼梯的实现打下理论的基础。如图所示，正因为半径的单位是一，所以才有了Cos和Sin被用来作为圆半径上的任意图4．18三角函数单位坐标解释(资料来源t作者自绘)坐标系，不要小看了这一推导的结果，我们知道圆是有周期的，如果我们将圆的周期定为三，那么就意味着从圆的起点开始围绕圆的轨迹做了三次运动，如果再将运动轨迹上的所有坐标点添加等差数列式的Z坐标，那么一个楼梯的轮廓就可以产生了，依照此法可以对圆上的坐标点进行等距划分，这样做的目的是为了后续施工中能够定位台阶的位置和数目。那么有了这样的理论基础就可以开始制作方案中需要的楼梯造型了，在创建程序的第一步需要对圆的整个周期进行定义，从方案的实际情况出发，整个方案分为3层，那么也就意味着楼梯的圈数必须满足2次才可以和3层楼进行对接，转换成参数也就是4兀，这里的Ⅱ不是指代圆周率，而是与角度相对应的另一种制度，称之为弧度制。我们都清楚圆旋转一周的角度是360度，但是这样的计数方式是不能被计算机所接受的，主要原因有两点，第一是角度并非实数，无法再数轴上进行表示，这是每一个数学家都深知的问题，为了解决这一问题，数学家采取了一种新的表示方法，将角度与实数之间建立一种合适的转换关系，于是产生了弧度制；第二是因为角度并非参数，无法被计算机程序默认，必须将其转换为可供识别的实数。采用弧度参数产生的推导过程如下图所示，首先通过单位圆42Y碌、＼殳h陟，厂＼n数字技术对室内设计的运用与研究···◆．j---◆<荔刎：嚣酬嚣图4．16程：序创建榴潲斓蝴序图(资黼。作者自绘)的定义等分结构点，调整方案所需要的造型高度和台阶数目，得到两侧结构点之后，让它们产生连线，并以此顺序自动生长出台阶数目、左右两侧扶手基础形状，最终得到方案所需要的基础形，整个程序的逻辑就是以此三角函数的逻辑运算过程，在之后团队为左右两侧的扶手想过许多装饰造型，起初使用逻辑编写的圆形渐变装饰虽然最后没有采用，但是三角函数所创建的大形和对施工数据的精确计虬遄n全日制科学学位硕士算却一直沿用到了方案结束。也由此可以总结出严谨的思维逻辑是经得住考验的。程序图与最终创建的模型如下：-Ej蠲P■【j∥‘一强禧醺蓠一‘2_瑚r、、{哪、未璺爱二要罂二～．裔～～—叠霭r图4．17程序图与最终效果(资料来源：作者自绘)4．4．3施工数据的读取之前小节中已经讲述了三角函数对于设计的帮助和如何使用，也强调了它对于设计最终的施工数据的读取具有积极地作用，一个方案最终能否实现，关键还是在于数据的精确程度和结构的合理性，参数化设计在之前的章节中就已经详n数字技术对室内设计的运用与研究细的论述过它对于施工的帮助，如果说一门技术只能作为设计方案初期的创意而被使用，无疑是种巨大的遗憾。因为对于建筑业的设计者来说，每一个项目都牵扯到了安全问题域实际的操作问题，不能够用出彩的创意和图纸来说明这样的设计就是能够在现实世界中被实现的。只有被量化过的数据才能够清晰有效地证明设计师的创意是否能够在现实世界中得到实现。也正是由于参数化具备这样的特点，才使得它能够与传统的设计技术有本质上的区别。在这个方案中，楼梯的施工数据时整个方案的关键，因为它是整套方案中造型最为复杂的一项，对它的精确计算，才能够保证整套方案可以顺利实施。如下图所示，参数将每一个台阶的结构点进行了有顺序的编号，并且精确的计算出了每个结构点的具体位置，采用坐标记录法将它们归纳到同一类列表中，这样的做法已经很有效的解决了复杂楼图4．18舡节点编号与数据读取(资料来源：作者自绘)45n全日制科学学位硕士梯造型的绘图难度，数据都已精确到了小数点千位之后，对于现实的施工来说是不需要如此精确的数据的，对于室内设计误差在10毫米之内都是可以有效解决的问题。所以说这套方案也在另一个侧面有利的证明了数字化技术对于整套设计方案而言已经越来越具有重要的现实意义。4．5东方红餐厅方案实例这是我在研究生阶段所做的最后一个项目实践，它位于北京市朝阳区的中心地段，设计是在2013年底完工并交付甲方，施工现在还在进行中。整套方案面积4567平米，是我三年来接触过的最大型室内餐饮案例，由于方案中涉及的参数化造型众多，在论文中就不一一列举了，只将最具有代表性和创意思维的参数化应用作为方案的核心内容详细介绍，与前两例方案不同的是，此方案中的参数化应用多了些与设计师互动交流的内容，对于设计师的思维方式也起到了创新的作用，并不像前两例那样只有严谨的逻辑思维，而没有对于设计师的思维起到互动作用，这也是此方案中最大的亮点内容。图4．19包厢造型墙效果(资料来源：作者自绘)通过上图的效果我们可以看出，此方案使用了另一种数字化制造的加工方式二维切割法。整个造型墙是由许多单独的平面构件拼装而成，通过这种密集的拼装构成一种抽象的图形表达方式，给人的感受是非常新鲜的，整个图形也是毛主席的诗词和本人画像，也正好切入方案的主题。整个造型切板120块，每块切板之间间距为20mm，高度4200mm，宽度7220mm是所有餐饮包厢中最大的一个。46n数字技术对室内设计的运用与研究4．5．1方案初期探索对于方案的前期探索整个团队花费了大量工作，挑选了很多不同的素材来考虑如何表现整个餐饮的主题东方红这三个字，所有的选材都围绕着毛主席与革命工农兵的概念。从第一张选图到最后一张由AI亲自制作的图形素材，都体现出了设计的思考和推敲过程，可以看到图4．20中的推敲过程，起初我是使用原点整列的方式制作了毛主席的头像，但是这种表现方式过于单调，而且和设计方案的整个尺度很不搭调，最后没有采纳；而中间的图形素材虽然满足了方案的尺图4．20包厢造型墙题材选择过程(资料来源：作者自绘)47n全日制科学学位硕士度要求但是却不是最合适的造型，所以最终我们选择了最后一种图形素材，使用毛主席的诗词和本人图像。虽然图形选择好了，可是最终需要创建的模型可不是如上图这样简单地图像，想要得到更加新型有趣味的造型，就需要使用参数化中的一类工具，图形像素是参数化基于自身对于黑白图片中像素的采样分析，而自动分配到比例合适的点阵中去的一门新技术方式。它可以为设计师实现图像的抽象化提供有利的帮助，不是所有的图形具象之后才会具有设计感，有的时候抽象的表现方式也同样具有魅力，咋看之下并不清楚明白的图形，当再次隔远看去也许会是一种惊讶的感受。所以，基于这样的想法团队选择了将图像分解立体化的方式来完成墙体的造型。4．5．2Image图形像素采样对于这个方案参数化所起到的作用远非前两个实例所能比较，最重要的是它对于设计师思维的互动作用，如果说前两例方案过于理性，那么这一例将会是稍微偏向于感性的参数化实例操作。在之前需要有图纸作为依托，才能进行后续的编程操作，这也就意味着前期工作不需要思考太多的逻辑过程，而是需要设计师开动自己的思维，想出足够好的创意才能够得到足够好的造型效果。其次这种雾鬻．缫图4．2l包用造型墙尺寸撕图(资料来源。作者自绘)做法会给设计师的方案思考提供启示，原本想象不到的方式现在也呈现在眼前，在没有见过此种方式之前，可能大部分的设计师还是想象不到，图形还可以转化n数字技术对室内设计的运用与研究为这样的造型表现在室内的空间中。那么下面就来分析参数化程序师如何做到上图中将平面图形转化为三维造型从而进行抽象化处理，通过以下程序步骤解释图形的产生过程，首先需要对实际方案中墙体的尺寸经行计算，在程序创建的初期生成一个和墙体比例相等的矩形面；之后就需要对这个矩形面进行点数的划分，按照行列比例，行数点阵的数量可以自由设置，只要最终产生的图形能够满足设计师对造型清晰度的要求，而列数不可以自由设置，因为它关系到整个墙体的尺寸关系，7200mm宽的墙体能够放入多少单元构件为40mm厚的板材需要经行精确计算得出，最终结果是120块板材；点阵创建好之后，进入关键的一步调入图像对点阵进行分析干扰，这里需要解释的是计算机读取图形的方式是按照像素信息进行区分，每一种不同的颜色像素都在计算机的内部设有固定参数，这也是为什么之前团队参考挑选的图片都是黑白两色的原因之一，因为黑白两色的参数最为简单，也最容易出现清晰的效果，而不是说计算机不能够读取彩色图片的信息，只不过彩色图片参数复杂会导致最终的造型模糊不清。而黑白像素的数值在计算机的编码中只存在0到1之间的数值，对于程序的重新映射与归纳是非常方便的。归纳完数值之后，通过对点阵的干扰，得到方案中需要的造型信息，之后将被干扰点进行空间中的移动，实现二维转三维的变化。最终连线成面得出需要的造型效果。图4．22包厢造型墙程序逻辑分析(资料来源：作者自绘)49懑n全日制科学学位硕士这种和设计师之间存在互动的设计方式是传统技术所不具备的，它既有趣也极大的开拓了设计师自身的思维方式，能够让我们在探索空间造型的道路上找到新的表现方式。这种通过对原始图像的像素进行采样，干扰点进而生成三维曲面的方式在当今的室内设计中已经越来越常用，也不再是只属于某几个建筑事务所的专利设计。也许在不久的未来，会出现更加令人惊讶的造型手段，但这一切都要归功于技术的进步和设计者对于效率与设计质量要求的提高。也正是这一进步，从背后反映出参数化技术不仅仅是一种高效的设计手段，它同时也是和设计师存在交互的思维平台。鸶蜇◆谶一“。一一型。漕矿———?钮掣。碧已：管二，。图4．23包厢弛谣蚰I程序图(资料来源。作者自绘)4．5．3数字化二维切割法加工造型在4．3一节中对数字化三维加工方式做了简要的介绍，那么在这一节中主要介绍另一种数字加工方式，使用它来完成方案中的造型墙单元构件，这种方式叫做二维切割法。数字化二维切割技术是现在生产室内设计构建中常用的一种制造方式。依据使用材料和造型的复杂程度，以此可以分出很多不同类型的切割方式，常用的如水刀切割、激光切割等，它们最终的生产目的是将整个造型分为若干小分进行平面化的切割方式，通常可以解释为在机床上使用移动二维轴或者是可移动的机床来对平面材料进行切割的加工方式。细分之下，水刀就是使用高压水柱对设计的零部件进行快速的切割，当然水柱内含有固态的小颗粒会使得切割更加高效和流畅。而激光切割所使用的通过高强度电能制造的激光束对材料的部位进行高热度燃烧达到切割的效果。相比之下这两种切割技术所服务的对象也不相同，由于切割方式的不同，对于材料的要求也就有所区别。水刀切割可以服务的对象广大，对于材料的厚度没有十分苛刻的要求，而激光则不同，它对与材料的厚度有严格要求，过厚无法切断，而且材料必须具有一定的吸热性。与nn数字技术对室内设计的运用与研究设计中的造型构件与网格面、三角面以及展平的曲面构件通常都会使用到二维切割技术。这些加工构件通常都是从繁琐的形体中释放出来的单元形，在加工完毕之后还需要在工地进行一边组装过程。在室内设计中这样的做法已经十分普遍，这些造型都是通过逐个的二维单元剖面组成，最终形成一个造型的支撑骨架。造型切片有专门的精雕机床软件可供生成。如图4．24所示的家具就是比利时一位家具设计师设计的产品，整个产品没有使用多余的金属固定件，而是全部由单一木板材切割组装而成。通过这样重复的造型堆积最终形成了一种整体的造型曲线，同时也表达出了一种超越材料本身的设计形式美。在如图4．25中所示的室外装置，这是由伦敦一家建筑公司生产的参赛作品，名为KREODPavilion它也是由若干小单元组装而成的。对于将多边形或者双曲面转换为可供安装的局部零件，数字化有一套自己的细分技术，原理是将整个曲面或者多边形分解成规则三角形，因为三角形都是平面，三点共面是一个经典的数学原理，依据这个原理我们可以将任意曲面转换为方便安装的多个三角面，虽然这样的分解严格来说已经不是真正的曲面，但是对于施工与安装确是一个巨大的进步。加上参数化智能的优势可以将数量众多的三角面编号处理，对于二维切割来说是件非常方便的事，最终我们可以依据我们事前编辑好的编号进行安装得到图中想要的效果。图4．24二维切割实伪家具图(资科来源：Grasshopper3d．ca)4．26KREODPavilion(赍辩来源：EvoluteTools且Imer_R01)图4．26二维切割作业机床(瓷料来源：RvoluteTools_Primer_R01)n全日制科学学位硕士第五章总结5．1现实意义随着时代的进步和人们对于设计审美品味的提高，都从一个侧面反映出了时代对于设计效率与质量的要求。首先，数字化技术研究与从事的应用就是从解析繁琐的造型为出发点，以对设计师在设计过程中的互动为着眼点，从而在很大程度上拓展了当今设计领域的造型方式。参数化设计的手段在项目的推行过程中也尝试探索一种新的设计模式，虽然在当下参数化设计还是被很多人认为是新兴前卫的代名词，但是相信在不久的将来它会是主流的设计方式；其次随着计算机技术的不断发展，人们对于它的依赖性逐渐增加，使得参数化设计与传统的设计方式逐渐区分的越来越清楚，尤其在设计的后续阶段，方案中的可实践性明显增多。这种虚拟转换为物质的方式非但没有限制设计师的思维，反而推动了设计本身朝着高效与智能的趋势发展。这是一个时代的定义，也是发展的大趋势，先进取代落后也是历史发展的必然。5．1．1参数化对于设计的创新拓展在设计领域还没有出现参数化技术的时候，多半的设计师不会想到使用曲面去作为装饰的造型，因为曲面的制作难度远比直面要复杂得多，也更加难以计算与表达。对于大多数的设计而言，很难看到曲面的存在，多数还是以直线造型为主，那么参数化进入建筑业之后，我们可以看到很多新奇又令人惊叹的构造，正如下图中所示，深圳国际机场就是使用参数化来帮助完成的。图5．1深圳机场设计(资料来源：Grasshopper3d．c饵)n数字技术对室内设计的运用与研究它为设计师所提供的也绝不仅仅只是技术上的帮助这样简单，正如前一章中所讲述的，参数化同样会对设计师有思维上的互动，也从另一个方面告诉了设计师原来造型也可以这样去实现。对于设计的创新一直是设计师从业最高追求的目标。传统的室内设计创新主要研究的是空间、材料运用以及对设计的把握等等。虽然，它们一直都是设计中组成创新必不可少的部分。但是在参数化设计的过程中这种创新性有别于传统的设计创新。参数化也并非传统上的依赖以往经验或是方案后期理性分析而得到的结果，而是从造型物体的固有逻辑规律去着眼，它更多的是考虑物体间本质的内在联系，也就是之前所讲述的参数之间的逻辑关系，从而精确的推导出三维模型，并不像人一样具有主观能动性。没有人会说创新不重要，但是对于参数化来说它的重点并非全在创新上，更多的是对于设计效率的推动和对于设计工作者方式的改变。然而参数化的工作方式也不完全体现在对于设计效率的提高，它也有对于设计思维方式的改变，这是与传统计算机技术存在本质区别的地方，也就是说它已经不是单纯的作为设计的辅助工具而存在，更多的是将设计中繁琐复杂的信息系统化和对设计过程的指导作用。5．1．2参数化在室内设计中的局限性也许很多人会说参数化设计太过于理性，以至于它有些呆板生硬，缺乏对人的关怀和情趣。但是对于-I'-J技术来说，它在产生的初期都是作为实现人类思维的工具而存在的。参数化确实具有上诉的缺点，它并不具备太多与设计师主观互动的能力，而是需要设计师自身对于设计美感的优劣进行评价。一个好的造型和好的创意也绝非是参数化所能够单独实现的，说到底它的执行者还是我们人类自身，当设计师对一个设计造型提供逻辑方式时，计算机也只会按照设计师的逻辑去执行，并不会有自己的思考，这固然是参数化技术的一个重要的缺陷。但是回顾我们之前所讲述的众多实例，还是可以说明这门技术的出现对于设计来说起到了多大的推动作用。没有那一个事物是完美的存在与这个世界的。既然有它的优势就必然会有其缺陷，只是我们要合理的做出评价和判断，这种新事物的进入是否对我们设计有巨大的贡献，如果利大于弊当然是应该去接受的。虽然参数化是一种先进的设计手段，同时与传统技术相比也具有无可替代的优势。但是作为--f-j新诞生的科学技术，还是面领着相当多的问题。作为-I'-J53n全日制科学学位硕士先进的科学技术，参数化的首要目标必须是能够高效且保证高质量的创建模型。倘若在方案构思初期创建参数关联模型时，参数化设计工具不能够提供足够高效的情况时，那么工作效率可能甚至低于我们现在普遍使用的传统软件。而且参数化技术本身就是--I"1复杂精确的理科学问，将它应用到普遍偏文科的艺术设计领域还有许多需要简化和适应的过程。5。2结语计算机技术不断更新发展产生了参数化设计，从而也将它应用到了室内设计中，从它进入建筑行业的那一天，就已经带来了一个信息，这门技术会对整个设计行业的工作方式和设计思维带来革命性的变化。当代社会复杂多变的需求，对于设计的要求已经越来越高，参数化设计不但能够很好的适应，还能够带给设计工作者全新的设计体验。不管是建筑设计还是之后才进入的室内设计领域，参数化都会逐渐成为主流的设计方式。在当下已经有越来越多的参数化设计作品得到了设计师的认可和追捧。在不久的将来，设计师必将处在一个凡是设计工作就会提及算法和逻辑的时代，这样也有助于提高设计师的严谨思维逻辑，对设计必然是有好处的。通过对上诉观点和实例的论证，相信不论是谁都能够清楚地知道：参数化技术对于室内设计的帮助和快速的推动作用，这也使得曾经不被设计师所熟知的参数、算法等专业术语逐渐的进入设计领域，也会为后续的设计工作者提出严峻的挑战和对设计工作方式的一次革新。n数字技术对室内设计的运用与研究参考文献[1][加]汤姆．维尔伯斯，刘延川，徐丰编．参数化原型[C]．北京：清华大学出版社，2012：256—257．[2]吴军．数学之美[M]．北京：人民邮电出版社，2012：27-32，37．[3][日]结城浩著，管杰译．程序员的数学[M]．北京：人民邮电出版社，2012：22-23．[4]孙澄宇．数字化建筑设计方法入门[M]．上海：同济大学出版社，2012：57-60．[5]顾景文，石永良，孙澄宇．建筑数字流[C]．上海：同济大学出版社，2010：96-97．[6][美]WesleyJ．Chun，宋吉广译．Python核心编程[M]．北京：人民邮电出版社，2008：306-307．[7]高岩．参数化设计出现的背景——KPF资深合伙人拉尔斯．赫塞尔格伦访谈[J]．世界建筑，2008(05)：22-27．[8]周祖德．数字制造[M]．科学出版社，2004：6．[9]约翰．霍兰，陈禹等译．涌现一从混沌到有序[M]．上海：上海科学技术出版社，2001．11．[10]王广春．快速原型技术及其应用[M]．北京：化学工业出版社，2006：87-126．[11]林宋，田建君．现代数控机床[M]．北京：化学工业出版社，2002：56-67．[12]刘育东．数码建筑[M]．大连：大连理工大学出版社，2002：66-83．[13]张利．从CAAD到Cyberspace信息时代的建筑与建筑设计[M]．南京：东南大学出版社[14]BrankoKolarevic&AliM．Malkawi．PerformativeArchitectureBeyondInstrumentali耖[M／CD]．NewYork：SimultaneouslypublishedintheUK，2005．[15]ZubinKhabazi．GenerativeAlgorithms[M／CD]．London：2012．[16]DavidRutten．YdzinoScriptlOI[M／CD]．2007：27-36．[17]KrisHammerberg．EvoluteTools乃砌盯for肋勘D[M／CD]．2012：66-122．n全日制科学学位硕士[18][英]KennethFalconer，曾文曲译．分形几何数学基础及其应用[M]．北京：人民邮电出版社，2007：97-126．[19]籍成科，郑倬华．杭州奥体博览城主体体育馆设计——参数化设计方法在体育建筑中的应用[J]．建筑技艺：2011(02)：68-73．[20]陈继良，张东升．BIM相关技术在上海中心大厦的应用[J]．建筑技艺：2011(02)：106-107．[21]NegroponteNicholas．著胡泳，范海燕译．数字化生存[M]．海口：海南出版社，1997：66-7．[22]WaldropMitchell．著陈玲译．复杂：诞生于秩序与混沌边缘的科学跚]．背景：三联书店，1997：33-37．[23]李建成．PDM与建筑设计信息管理平台[J]．建筑设计管理：2007：22—23[24]傅筱．从二维走向三维的信息化建筑设计[J】．世界建筑：2006(09)：153-156[25]尹志伟．非线性建筑的参数化设计及其建造研究[C]．清华大学硕士论文：2009：36-37[26]徐丰．参数化环境响应叫WG建筑工作室的设计理念及实践[J]．城市建筑：2011：47-50[27]方振宁．NOX互动时代的洞窟[J]．缤纷家居：2008：36-37n数字技术对室内设计的运用与研究附录A在学期间发表的学术论文与研究成果发表的学术论文[1]任向．参数化对于设计的作用[J]．现代装饰：2013：72-76[2]任向．作品展示[J]．艺术科技：2013：1研究成果[1]2012年12月23号参与的室内项目——枫林红了酒楼获得中国筑巢奖银奖[2]2012年01月03号赴上海同济设计院学习参数化设计[3]拟发表自己的个人书籍《GrasshopperBorderism参数化建模》57n全日制科学学位硕士递归附录B专业名词解释(英语：Recursion)，又译为递回，在数学与计算机科学中，是指在函数的定义中使用函数自身的方法。递归一词还较常用于描述以自相似方法重复事物的过程。例如，当两面镜子相互之间近似平行时，镜中嵌套的图像是以无限递归的形式出现的。也可以理解为自我复制的过程。递归经常被用于解决计算机科学的问题。在一些编程语言，递归是进行循环的一种方法。例如：斐波那契数列是典型的递归案例。分形分形(英语：Fractal)，又称分形，通常被定义为“一个粗糙或零碎的几何形状，可以分成数个部分，且每一部分都(至少近似地)是整体缩小后的形状"，即具有自相似的性质。分形思想的根源可以追溯到公元17世纪，而对分形使用严格的数学处理则始于一个世纪后卡尔·魏尔施特拉斯、格奥尔格·康托尔和费利克斯·豪斯多夫对连续而不可微函数的研究。但是分形(fractal)一词直到1975年才由本华·曼德博创造出，来自拉丁文fractus，有“零碎”、“破裂”之意。一个数学意义上分形的生成是基于一个不断迭代的方程式，即一种基于递归的反馈系统。分形有几种类型，可以分别依据表现出的精确自相似性、半自相似性和统计自相似性来定义。例如：谢尔宾斯基三角形。算法在数学和计算机科学之中，算法(Algorithm)为一个计算的具体步骤，常用于计算、数据处理和自动推理。精确而言，算法是一个表示为有限长列表的有效方法。算法应包含清晰定义的指令用于计算函数。算法中的指令描述的是一个计算，当其运行时能从一个初始状态和初始输入开始，经过一系列有限而清n数字技术对室内设计的运用与研究晰定义的状态最终产生输出并停止于一个终态。一个状态到另一个状态的转移不一定是确定的。随机化算法在内的一些算法，包含了一些随机输入。泰森多边形Voronoi图，又叫泰森多边形或Dirichlet图，它是由一组由连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成。N个在平面上有区别的点，按照最邻近原则划分平面；每个点与它的最近邻区域相关联。Delaunay三角形是由与相邻Voronoi多边形共享一条边的相关点连接而成的三角形。Delaunay三角形的外接圆圆心是与三角形相关的Voronoi多边形的一个顶点。斐波那契数列费波那契数列(意大利语：SuccessionediFibonacci)，又译费波拿契数、斐波那契数列、费氏数列、黄金分割数列。在数学上，费波那契数列是以递归的方法来定义：F0=0Fi=iFn=F-fn一1)+F-{n-2)(n_-->2)用文字来说，就是费波那契数列由0和l开始，之后的费波那契系数就由之前的两数相加。首几个费波那契系数是：0，1，1，2，3，5，8，13，2l，34，55，89，144，233，377，610，987，1597，2584，4181，6765，10946，··················特别指出：0不是第一项，而是第零项。Nurbs曲线NURBS是非均匀有理B样条曲线(Non—UniformRationalB-Splines)的缩写，NURBS由Versprille在其博士学位论文中提出，1991年，国际标准化组织(ISO)颁布的工业产品数据交换标准STEP中，把NURBS作为定义工业产品几何形状的唯一数学方法。1992年，国际标准化组织又将NURBS纳入到规定独立于设备的交互图形编程接口的国际标准PHIGS(程序员层次交互图形系统)中，作S9n全日制科学学位硕士为PHIGSPlus的扩充部分。Bezier、有理Bezier、均匀B样条和非均匀B样条都被统一到NURBS中。NURBS曲线和NURBS曲面在传统的制图领域是不存在的，是为使用计算机进行3D建模而专门建立的。在3D建模的内部空间用曲线和曲面来表现轮廓和外形。它们是用数学表达式构建的，NURBS数学表达式是一种复合体。60n数字技术对室内设计的运用与研究后记时光荏苒，不知不觉地已经在湖南师范大学求学7年，毕业之际，我要感谢在这些年里一直鼓励和支持我的导师周叔昭老师，导师的教诲、点拨、信任、关注、照顾⋯⋯一直是我前进的动力和信心，这些真心实意的希望一直在不经意间伴随着我，催促我要用更多的努力、更多的成绩回报给老师和父母。无论是学习还是做人老师都教会了我很多，我想，这些年里老师们对我的每一点教导和启发和珍贵的财富。我还要感谢我的父母和朋友们，是他们给了我努力的力量，他们的爱无法用言语来表达。再一次向所有帮助过我、支持过我的老师和朋友们说声：谢谢你们161n湖南师范大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：百之弱少7毕年D6月}v侣湖南!I币范大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖南师范大学。同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在⋯⋯年解密后适用本授权书。2、不保密凹。．(请在以上相应方框内打“~／’’)作者签名：10内日期：伽J忤9钼陟．日别唯各闱勿，懈期≯f降易嘲／，蚰