本刊原创,谢绝转载
内容合作请查看文末联系方式
2018年,有幸与京沪两地的几位媒体同行受瑞士驻华大使馆的邀请同赴瑞士,进行为期一周的可持续建筑考察之旅。作为一个国土面积小但却拥有四个分区、四种语言的国家,瑞士于我而言相当陌生,但短促的几天行程可谓昭聋发聩。且不谈古典建筑,目及四方总能发现给人触动的各式新建筑,其量之大,频率之高,形态之美,不谓不赞叹。而此行中感触最深的更在于对建筑科技发展实质的反思。
除古典建筑以外,各类新建筑作品在瑞士随处可见,设计及建设质量之高令人印象深刻。图为瑞士Ingenbohl附近民居。(摄影/崔国)
本世纪以降,计算机技术正在大面积地改写着建筑实践,计算机辅助设计(Computer-aided Design)和运算化设计(Computational Design)持续地更新着建筑基地分析、设计和建造的方法,增加着可提供的设计产品种类,拓宽着建筑师这一职业的工作领域。无论是小尺度空间的交互设-计,还是对区域性的地理和气候条件进行模拟导向的设计,设计的运算化(Design Computation)在设计思维和实践操作层面都提供了更多的设计可能和更高的精确性。然而,在建筑技术演化与革新的过程中,一个触及根本的问题不断被问及——技术带来的核心效益是什么?运算化是否会愈发限制设计思考,乃至使设计师的设计意识由主动变为被动,让设计从一种人类的创造行为变成一种技术导向的机械行为?
如果人类建造行为的意义,归根到底是通过建筑这一有形之物,去创造一种特定的人与人之间,人与自然环境之间,或是人与时空之间的无形关系,那么设计的运算化大概和建筑绘图、工作模型或是其他任何一种设计工具一样,它的运用成熟应是意味着它对设计意识或设计者主观意图的限制减少,以及对设计方法的解放。正如在绘图上,三维透视制图技法的出现使得建筑审美得以从对立面比例与细节的过度关注中解放,游线和时间图解的普及使得设计思维不再那么多地受到物质形式的限制,运算化设计技术的发展也使设计的关注点从科技审美、意识形态表达等成果导向命题中解放,转而着眼于其在设计全过程中的实用性。
建筑的参数化设计成为一种风潮,也较多地表现在了建筑外表皮的设计上。
例如在世纪初,运算化设计的应用性基本限于造型方法上,一时形成了建模技术主导建筑审美和设计意图的热潮,甚至产生了以曲线算法衡量设计美丑的业内标准。而随着运算化设计在数据收集、模拟分析、解决方案和施工技术的优化上各项技术的研发深入,例如对基地条件、材料、建构方法的综合利用,或是对建成空间的性能(Performance)模拟,设计者得以更为复合、精确地预测并塑造建成空间与人、与环境的互动关系——亦即将运算化设计技术作为一项更合手的、更有效的全过程工具,使设计的关注点重新回归到了对建筑学本体问题的讨论中,通过建造空间创造关系和意义。
京都庭院的点云描摹(图片来源/ILA ETH)
文章介绍的三个案例,分别从设计前期的环境信息收集、设计过程中的方案辅助生成,以及结合工程与工艺缔造空间这三个方面,介绍了几项瑞士近期的建筑技术研究与实践。与其将之当成建筑前沿科技(State-of-the-art)的罗列,不如将之看作建筑设计的运算化发展历程上一些或大或小的推进性尝试。这些案例提供了一个反思的契机,让我们重新思考在推进建筑技术发展中所追求的核心价值。
重新认识环境 摘描京都庭园
■ 景观视像化及模拟实验室(Landscape Visualization and Modeling Lab,LVML)
隶属于苏黎世联邦理工学院的景观建筑学研究所(Institute of Landscape Architecture),于2009年由学校的景观建筑学教授Christophe Girot和景观及城市系统规划学(Planning Landscape and Urban Systems)教授Adrienne Grêt-Regamey创立。实验室由三部分组成,分别是视像化模拟实验室(Visualization and Modeling Lab, VML)、视听实验室(Audio Visual Lab, AVL)和实地实验室(Field Lab, FL)。视像化模拟实验室主要采用点云技术(Point Cloud),即通过三维扫描仪采集空间点位的三维座标、色彩资讯、物体反射面强度等信息,以面重建(Surface Reconstruction)的方式,构建多边形网格(Polygon Mesh)模型、NURBS曲线模型,或CAD模型;视听实验室对景观的视听体验进行采集和环绕式模拟;实地实验室则主要针对实际场地提供获取极度精准数据的仪器及匹配采集方法。
点云模造技术。(图片来源/维基百科)
“扫描测量—视觉化抽象—建模”点云技术的空间认知过程(图片来源/ILA ETH)
摘描京都庭园(Sampling Kyoto Gardens)是苏黎世联邦理工学院(ETH)景观视像化及模拟实验室(LVML)研究中一个较小尺度的研究项目。它通过点云技术和声音采集,对京都一处庭园建筑进行了数字化的空间和视听体验还原。LVML的研究作品横跨多个尺度,从伦琴广场(Decomposing R?ntgenplatz),到阿尔卑斯山脉地景(Alpine Landscape);从京都庭园,到新加坡城市气候(Singapore Hot... Singapore Cool)……这些研究项目运用点云技术先后研究了街区邻里的复杂组成、自然地貌与人工基建的关系、建筑空间的历史文化性,以及城市绿色基建的气候效应等数个话题。
不同类型的空间扫描项目。(图片来源/ILA ETH)
不同于基于GIS的三维建模过程中会丢掉和简化大量数据,仅构建大致的形态和轮廓的做法,LVML带着“自然本身即是一种造物”(Nature as a Fabrication)的世界观,对景观的实貌有着一种近乎极致的执着。点云技术中的“云”意味着使用大量带有信息的点位去对物体表面进行描摹,对现实景观进行超精确的全覆盖。在对阿尔卑斯山脉的扫描中,精细到了正在落下的雨滴;在对京都庭院的描摹中,则细致到园中植物的一枝一叶。
空间描摹是将设备放置于空间中,完成对空间信息的扫描收集。(图片来源/ILA ETH)
LVML用点云技术对景观的描绘像是带着一种哲思去理解自然。大至整座山脉的形貌,微至一片叶子叶脉的走向,两者在描摹时所需的信息量孰多孰少,在我们对环境的认知构成中的作用孰轻孰重,其实并非可以做出轻易判断——这几乎像是在以一种略带笨拙的机器视角,诉说着自然造物的精妙度并非以尺度衡量。在技术上对点位的无所筛选,其实试图呈现的是一种具自陈道的、尽可能少有人为筛选痕迹的对景观原貌的重现。
在对阿尔卑斯山脉地景的大尺度范围描摹中,扫描精度却能够达到记录下落的雨滴(图片来源/ILA ETH)
而在摘描京都庭园中,这种描绘更是达到极致。LVML选取京都庭园这一具有代表性的、历史人文感深厚的空间,旨在讨论全球化语境下空间的共性与区别(Commonalities and Divides)。在Girot教授的自述中,景观建筑学关注的是地方的独一特性,而在每一个文化语境中,人和自然都形成了区别于其它文化的一种相互关系。那么点云技术的精准描摹如何帮助获取这样抽象的、文化性的环境认知呢?京都庭园建筑的空间体验,即我们在设计中常说的场所感,往往来自于一些身体五觉的体验,比如手推纸门时重木滑动的声音、穿行时脚踏木板的哒哒声与由远至近的潺潺水声贴合、风吹过的时候望见庭院里的枫叶层层涌动,随之零星的风铃声泛起,等等。LVML以点云空间建模技术和围绕行走动线的声音收集方法捕捉了这样的体感,把场所感转化成数据,对于曾经在京都庭园游走过或是静坐沉思过的人,尽管隔着电脑荧幕,这种重现的场所感仍带来了一种勾起人回忆的动人感觉。
空间描摹包含了扫描过程当时全部可及的视觉以及听觉信息。(视频来源/ILA ETH)
在做设计时我们常常感到,蕴含于物质环境中的文化作为一种非有形的“流”,身处其外的人往往是难以把握的。无论是通过文献分析、类型图解,还是建筑叙事等方法去解读环境,往往受限于设计者本身的观念、学识等诸多因素,而使这一解读过程不可避免地留有筛选痕迹,甚至某些时候会非常明显。因此,很难精确地去捕捉与重现环境信息,而基于此去转译和演化出新的内涵则更为困难也难免失效。因此,即使是在全球化语境之下,我们仍能感觉到设计是有语言隔阂的。京都庭园的建成环境是一种渊远文化“流”的物质化凝固态,而LVML进行这样精确的扫描、筛选(Sampling)是为了不加筛选地记录,让物质重新变成了“流”,变成了其他人能以数据形式加以利用、在设计中能以原真方式去重现和转化的素材,这在将来会不会对设计语言隔阂这一难题提供一些解答,或许是值得思考的。
LVML对空间信息的获取是一种接近现实的真实状态。(图片来源/ILA ETH)
同时,随着大数据理念、VR技术等的兴起,我们在建成环境分析和建筑设计上的应用已有一些新的尝试,但实际上仍然停留在非常初级的阶段。在LVML的摘描京都庭园研究里,我们看到运算设计技术通过庞大的数据带来的环境体验,是和平常我们使用的人工建模的方式完全不同的。在人类直接接触环境的行为中,大脑接收五觉神经所传递的信息时,就已经对信息进行了过滤,大脑捕捉的是表征而非实相,例如在视觉上我们所看到的世界是一个间接的大脑成像,充满盲点和色彩、大小、远近的错觉。而这种过滤过的信息再经由技术有限的建模手段还原出来,实际上已历经了二次信息折损。但就像高清摄影技术使我们看到了肉眼看不到的细节,而我们尚未将这项技术用好一样,对于LVML用点云技术扫描环境、构建庞大甚或超出人类大脑处理能力的环境大数据所呈现出的这种“真”和“全”,其实我们目前也仍处在一个略显无措的阶段,其中自然也不乏有人质疑这项研究的意义。
空间的描摹不仅可以在小的园林实现,同样可以在城区、山川中完成。图为新加坡城市绿色走廊的描摹,并基于此改进了此绿色走廊的空间设计。(图片来源/ILA ETH)
然而,一方面,城市空间的设计日益精细化,设计的要求不再简单地囿于容纳与满足基本的生理需求,而是包含了感官、情绪、精神等更高诉求的叠加,尽管现下我们尚未知晓这些精细完整的环境扫描能如何具体地应用到设计中,但它已是重要的一步。而另一面,基于生活的日常感知我们也能体会到,相较于抽象和分析总结,有时我们只有在繁琐重复、巨细无遗、不加筛选的行为里,才能品到那些被自身长久忽略的原真实质,或许科技的意图亦应如是。
文/宋雅婷+崔国
内容合作联络 cgcuiguo@urbanchina.com.cn
如果您对文章有什么看法和意见,或者新奇有趣的话题问题想要吐槽,欢迎留言或在后台回复,我们会定期反馈并集结成文字。也欢迎来稿分享你的思考:00urbanchina@urbanchina.com.cn。
保存二维码
打开手淘
(12.12 前有效)
微博 | @城市中国
豆瓣 | site.douban.com/urbanchina/
官网 | www.urbanchina.com.cn/
电话 | 021-65982080(8027)
邮箱 | 00urbanchina@urbanchina.com.cn