才疏學淺提出這個問題 有什麼不恰當的希望各位大神輕噴 在準備作品集的過程中發現好多作品的建築都是參數化設計並且大多都是偏向於異形建築 我本人不是很喜歡這種建築形式感覺太過花哨太多的流線型沒有起到功能不禁想到難道複雜的建築就是好的嗎?擔心在準備作品集中自己的作品沒有參數化設計的建築會得不到國外學校的肯定


首先我們看這是參數化設計嗎?

顯然不是通常提到參數化後想到zaha做的建築那種刻板印象

在準備作品集的過程中發現好多作品的建築都是參數化設計並且大多都是偏向於異形建築 我本人不是很喜歡這種建築形式感覺太過花哨太多的流線型沒有起到功能不禁想到難道複雜的建築就是好的嗎?擔心在準備作品集中自己的作品沒有參數化設計的建築會得不到國外學校的肯定

絕大多數從業人員都分不清什麼參數化、非線性甚至混為一談,其實參數化這個詞都有待商榷,這個關係你可以理解成參數化工具可以輔助曲面造型設計和後續曲面造型建造,但絕不只是做曲面表皮,你認為太多流線型沒有起到功能,但這個功能並不是因為參數化而花里胡哨,而是設計師本身的設計方式決定的

其實參數化設計,這樣說本來就很模糊,其實有兩種爭議

1:運用參數化工具的都叫參數化設計

2:另外一種如帕特里克·舒馬赫認為這是一種思路或者說主義

很多答案也給了一個定義,說這是將設計梳理成一個理性的邏輯,用各種數據來控制設計中某一環節的變數,這些數據變數可以是風,日照,各種法規等等

其實你更應該先搞清楚,參數化為了解決什麼問題,這個問題甚至是學了幾年這方面的同學依舊疑惑的,甚至反思我為什麼要做參數化

很多學生一開始看到參數化,哇好酷炫!我也要做這麼酷炫的設計!國外都要這樣的作品集才能留學!對於這種想要做酷炫效果的學生,你不用參數化,找個影視動畫的軟體都能捏出來,問題是你捏出來造型了,後續交給誰建出來?

空有一張效果圖,這除了表現沒什麼意義,這時候就需要參數化軟體把你捏的曲面用拓撲擬合面板,然後這些面板都是曲面,再次要展開成平面,送到加工廠切割以及折彎,最後還有鈑金和構建的方式,然後你還得固定到龍骨上,甚至是龍骨後期交給結構做有限元等等

以上是做幕牆的方式,我們之所以看到建築目前運用參數化都是表皮和異形,首先:因為你只看到了這種表象形成了刻板印象,背後這些結構和加工你並不一定能看到。其次:能做造型的比比皆是,而且大多數是比較小的建構,甚至都不是一個完整的項目,只有圖面表達,短期學習參數化工具並不能完成一個非常深入的設計

運用參數化軟體是依據設計師本身的設計邏輯決定的,你想做曲面就完成曲面設計的思路,如果想做傳統設計也依舊可以用參數化軟體來做,比如一開始的案例

乾貨系列3.插件發布?

mp.weixin.qq.com圖標

這個就是用參數化工具解決古建節點的建造思路,用營造法式中的數據和規定結合軟體生成古建

還有比如輝哥以前做的高層

https://www.bilibili.com/video/av2511124?from=searchseid=16196594992775096906?

www.bilibili.com

厲害的是這個動畫他是用GH做的

所以,運用參數化軟體依據設計師的邏輯可以完成諸如:

1、造型邏輯(萌新入坑)

2、關於環境,人文,法規等可視化分析(這點想出國的學生最想學了)

3、關於施工節點的安裝和定位

4、材料展開、加工等等

5、初級的結構(複雜情況依舊需要結構專業再次深入)

6、動畫

注意以上只是諸如此類,並不是局限,我是從事橋樑和景觀方面,基本上我做的所有的項目都會用到參數化的方式,甚至畫個欄杆,畫個鋪磚,燈光布置等等,只要我能想到都可以用工具實現這樣的邏輯,包括最終的二維圖紙,所以你提問看到的做個異形建築或者表皮,那些只是參數化的表象,學生只能這麼玩

那麼參數化工具有哪些?

我們一般說參數化無非就會想到rhino的grasshopper,grasshopper的初衷實際是完善rhino中功能局限的記錄建構歷史,GH是節點式的參數化工具,以往的工業軟體參數化都是這樣的

UG

solidworks2004

中間每一步都是可以隨時編輯修改的,這就是參數化,而不是建完模型,修改只能縮放或者刪了重來

類似GH這種節點式的參數化運用也相當廣泛,比如各種材質節點編輯器

又或者是Houdini做影視特效

比如修照片的capture one 或者lightroom

還有revit等等各種bim軟體都是參數化軟體

可以說完善點的軟體都是參數化軟體。。。你用這些軟體做的都是參數化設計。。。(不知道建築圈以前對參數化這個詞那麼興奮和抵觸是怎麼回事,有點像粉絲對噴)

其實建築這個領域做參數化的每個人也都不太一樣,沒有具體一個範圍,都是在做跨界,有像徐衛國,於雷等做機械臂自動化、3D列印各種加工的,有東南的李飆好像是做各種分析,也有李寧那種做仿生的,AA也是這樣,做什麼的都有,上半年參加清華承辦的CAADRIA,當然不是說之前的夏令營,後面各個學校的論文和講座,內容豐富的更加沒法用參數化三個字來定義

幾個月前還見群里大佬互懟,央美的王文棟老師寫了這篇文章

3分鐘包你成為參數化設計專家!師生對話新套路?

mp.weixin.qq.com圖標

然後群里就見另一大佬雷哥說我們做的是數字化!參數化定義太狹隘了!

也確實,現在各種領域技術手段相互跨界下,參數化的定義確實不夠廣泛,台灣貌似叫數位設計,其實無所謂什麼叫法,我想說對於設計來說,無論你做什麼設計,傳統還是非線性,或者解構或者現代,數字技術都有效的完成設計師的想法以及隨時修改設計相關參數,而不需要推倒用手工的方式重來,並且還能將數據交給後續以及其他專業繼續深入,所以:都8012年末了,不要再拿曲面和異形建築說:這是參數化!

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更新,其實對參數化是異型建築的刻板印象還有個原因,我們一直在試圖觸及這個領域的天花板,想了解他的極限在哪裡,隨著行業越來越成熟,數字化的研究方向越來越開闊,可以科學理性的分析環境,可以合理的建立數學模型,可以建立商業評估,可以做自動化加工,可以做感應互動交流,拓展了建築領域的可能性

那麼參數化是不是未來的趨勢,我想應該是未來的基礎,並不是主義和風格,而是理性設計的合理方式


前面幾位的回答已經很好的,很高興越來越多的人認識到這個問題的本質,這是行業擺脫落後生產能力狀態的關鍵所在,而我最初考慮這個問題的時候,那已經是十幾年前了,那時候我的同學 @劉魯已經在做演算法直接生成古建築的工作,我從他那裡第一次知道可以這樣去設計房子,而如今他在追光動畫做數字流程管理,比我們建築設計高大上多了。

結合這幾年的心得,我想再簡要概括一下幾個關鍵要點及其邏輯關係。


一、名稱辨析:

參數化本身用詞不準確,應當為數字化/演算法化/公式化/函數化/智能化,我個人更傾向於演算法化,全稱為「數字演算法化」設計。

  1. 數字化是這個時代的大趨勢和時代特徵。
  2. 但數字化也分為不同的方法。單純記錄像素點陣的數字化方式,比如照片和視頻的常用方式,只簡單記錄每個像素的信息,並不包含圖像內部的生成邏輯,姑且稱為點陣模型。這是一種低效率的模型。而通過解析幾何方法對圖形進行記錄,則大大提高了記錄效率,並且表達了圖形內部的數學關係,這通常叫矢量模型,是更加高效和本質的。
  3. 如果說數字化,那麼現在電腦軟體設計的建築都是數字化的,但主要是點陣模型。而參數化一詞的來源,實際上是用演算法(包含很多計算公式)將建築模型做成矢量模型,並且其中參數可以隨時調整,並自動得到新的模型,屬於可動態調整矢量模型
  4. 確實這種新方法與點陣模型的區別是有可變參數,所以被一部分人稱為參數化。但參數只是演算法的一部分,因此是不準確的。而更接近的詞我覺得函數function,但跟建築學愛用的功能(也是function)衝突。而parameter參數,只是函數的變數。
  5. 顯然,函數本身的演算法結構才是關鍵,演算法才是這種設計方法和過去的設計方法的區別。但細究的話,其實正常的建築設計也包含演算法,但是由人工完成的。而這裡所說的演算法是要進行數字化,錄入電腦寫成腳本的,所以完成的稱呼應當是「數字演算法化」設計。如果以後人工智慧有突破,可以電腦來寫演算法,那麼就可以升級為「人工智慧」設計

二、數字演算法化設計的幾種情況

大體來說,有以下四級遞進的關係:

純人工---數字化---演算法化(矢量化/參數化)---人工智慧

  1. 過去的建築設計是完全人工完成的,純人工。
  2. 現在建築設計通常由人完成演算法(建築方案的生成邏輯就是演算法),也由人根據演算法完成建築實體(形體材料設備節點構造等)設計,再將實體信息錄入電腦,形成點陣模型,也是一種初級的數字化。
  3. 參數化則是人完成演算法,再將演算法錄入電腦,電腦自動生成建築矢量模型,可隨時調整參數,因而是演算法化(參數化)設計。
  4. 未來則可能是,人只提出需求,電腦根據需求完成演算法,電腦生成建築矢量模型,電腦自動隨時調整參數,那就是人工智慧設計。

三、演算法/參數化設計是建築學在數字化時代的主要形式

對任何產品的設計與製造,均有以下一般過程:

1客戶需求-2確定演算法-3推演設計結果-4設計結果表達-5機器加工-6銷售-7運營維護升級-8報廢再循環

(或簡化為 「營銷-設計-施工-售後」)

如今的行業現狀,其實每個階段都有一定的數字演算法化存在,但都不多。真正的春天還有待智能化設計與自動化建造的普及,但工廠化和產品化已經部分解決了這個問題,所以現在可算早春。

  1. 客戶需求有很多難以數字化的,比如「五十年不落後」「高端大氣上檔次」「領導滿意」這些神奇的需求。但也有相當部分可數字化,比如容積率面積間距等指標、日照、結構計算指標、材料價格成本控制等。這是設計數字化的前提。
  2. 根據需求和外部條件,選擇或研發相應的演算法,也就是俗稱設計方法和邏輯,設計策略這些方法層面的東西。這就是建築設計的本體。到底產品要怎麼設計,設計成什麼樣,為什麼這麼設計。不過如此。方法策略錯了,設計必然完蛋。
  3. 有了演算法,代入外部條件,就可以得到設計結果。然後用需求去驗證設計結果,如果不行,就調整演算法,直到獲得滿意的結果,這叫妥協。如果證明任何演算法都無法獲得滿意結果,有時候還得要求客戶改變需求或外部條件,這也是妥協。

  4. 有了設計結果,再去畫圖。過去是繪圖員描圖,後來是cad軟體畫圖和建模導圖,而現在比較多的參數化則是用演算法去自動生成設計結果。但這個演算法往往只是針對設計結果進行幾何轉代數的解析幾何工作。rhino+GH在幾何形體演算法上很好用,但未見加入結構材料物理性能價格信息。而以revit為代表BIM軟體則提供了材料物理性能以及造價等更多的數字信息,也提供演算法腳本定製,但在演算法實現上不那麼直觀易用。這些軟體都不解決演算法本身的問題,只是提供演算法和模型的記錄運算工具。反而是PKPM這些結構軟體以及各種節能、日照、造價軟體,在各自領域內直接提供演算法、信息等所有要素,但覆蓋領域有限。各專業的協調統籌,目前看來很難演算法化處理。
  5. 全自動製造目前仍然不可能,即使是很多高度自動化的工業門類。但建築的自動化也太低了,只有幕牆、鋼結構、木結構等專項有成規模的自動化加工。 佔大頭的混凝土、現場安裝、地基岩土等, 尤其是現場大體量自動化建築施工,目前只有小規模的實驗,遠達不到印表機那樣的理想,未見大規模進化的可能。

    實際情況是多種複雜的施工機械和人工操作相結合,例如盾構機,或者數控機床加工零件,現場人工組裝。

  6. 銷售運營維護直到報廢,在有些產業是可以全程數字化自動化操作的,比如飛機衛星導彈。。。但對建築來說,僅僅能做到結構、交通、水電基礎設施的監控預警等部分,目前大都歸屬智慧城市的範疇,以為建築專業為主。真正建築本體的自動化,大概需要等待建築的機動載具化,那就是太空時代的事情了。

簡而言之,一般的建築設計通常只包含前4項,從第5項「機器加工」開始就是施工、運營和售後的範疇。但真正的演算法化設計至少要管到自動化機器加工這部分。

對於近期的社會發展,能夠實現4的建築信息化,就已經能給智慧城市做很多輔助工作。

對中期來說,逐步提高5的生產自動化智能化水平,也是工業4.0或者物聯網所需要的。

而遠期,則要努力做到678的全流程自動化智能化,甚至實現建築物硬體層面的自動化升級維護和運動,那是多麼科幻的未來。


四、數字演算法化設計的核心

  1. 目前來說,行業主流的建築設計工作,其中數字化的部分僅僅局限在設計結果表達,也就是已經決定建築形體的樣貌,軟體只是用來表達形體,多數還是手工輸入。
  2. 部分參數化項目,能用演算法表達已有形體或略加優化,這是最多見的參數化。 我們知道曾經蓋里是用人工完成建築功能和空間組織,再以個人口味加偶然性,完成外表皮的形體設計,然後進一步以軟體工具對形體進行表達,進而進行表皮幕牆的自動加工。但這僅僅是解析幾何的工作。
  3. 也有一部分參數化設計,能夠將客戶需求和外部條件融入數學建模,讓自動化的演算法部分參與到建築形體的推演中,這是比較好的嘗試。比如根據日照和節能參數,去調整表皮的通透性和開口。根據風洞數據,去調整形體的曲線。
  4. 但理想的演算法化設計,是要讓軟體的數字演算法成為建築設計(而不只是形體或表皮)生成的主體,而不是像BIG那樣假模假樣的弄一個體型推演,再讓數字演算法生成個假模假樣的表皮,最後設計核心還是大師草圖。

演算法化/參數化的核心,仍然是建築設計本身的數學模型如何建立

也就是說,要真正明確建築設計的內在邏輯,並且將其量化,進而形成函數,實現自動化/半自動化。

這一部分,是建築設計師的本職工作。

寫程序的能力,只是把演算法翻譯成計算機語言的能力。

而設計本身的規律是什麼,方法是什麼,如何表達為演算法,則是設計師要做的事情。

就像兵工廠和士兵的關係。程序員就像兵工廠,根據士兵的需求造出武器。而士兵需要在戰場上操作武器,靈活機動的消滅敵人(也就是客戶……的需求)

也就是產品經理和程序員的關係啦。

這當然是很難的。

早在亞歷山大的《模式語言》里,就在做類似的嘗試。而僅僅是自然語言的識別,就困擾了科技界幾十年,自動駕駛還遠未到L5,要想將神奇的甲方需求、公眾審美、政府法規,一舉變成一套演算法,難比登天。

但我們也明確的知道,建築設計不是玄學,每個成熟的建築師,都有自己成熟穩定的設計方法,其中很多還簡單快捷,行之有效。

為什麼就不能給出明確的演算法呢?

我想不是不能給出演算法,而是這個演算法難於描述,所謂只可意會不可言傳,很多思維是難於用自然語言表達的。更何況數字化語言。

這確是實情,也是主要障礙。

但不要忘了,我們的目標並不是實現完全的數字演算法自動化。

我們的目標僅僅是部分自動化而已,代替那些低端、重複的機械勞動。

難於自動化的部分,就人工操作好了。就好像汽車流水線也是有工人的嘛。

只是我們要不斷的提升自動化水平,成熟一部分,取代一部分,讓設計師把精力集中在真正有創造力的部分。

曾經,我們大一的一門大課,就是《畫法幾何》,主要教大家如何繪製投影圖和透視圖,一個簡單的幾何體,要計算繪製很久,才能得到一幅粗糙的線條透視圖。這門由文藝復興的畫家們發明的技術,如今完全由軟體取代了。我們只要輸入建築尺寸,電腦就可以輸出絕對準確的三維透視圖,即時顯示,自由互動。

而如今,結構計算,節能計算,日照計算,面積計算,都已經完全由軟體進行了。

而實際情況,根本談不上什麼演算法的難度。

就我觀察來說,但多數情況下的多數建築,並沒有神奇的玄妙演算法,很多設計師僅僅是因為自己基本功不過關,連基本的功能使用、施工過程、客戶需求都弄不清楚,甚至沒有基本的責任心,才做不好設計,而不是因為設計演算法難以表達。

學校不好好教,學生不好好學,設計師不認真負責,客戶只想撈快錢。全產業鏈糊裡糊塗層層忽悠,根本不去 研究設計的本體。

純粹的懶/蠢/壞而已。

建築設計中工作量最大的部分,已經具備數字演算法(半)自動化的條件。

少量人工干預,大量演算法生成。

只不過,建築設計行業規模太小,人力便宜,不值得大軟體企業投入而已。

有一點演算法能力的人,都去互聯網公司或者房地產開發了。

嗯,也許如某位經濟學家所預言,不會被人工智慧取代的職業,不是因為難,而是因為價格太低。

與其這樣苟活著,不如乾脆把這個行業斷了吧,安排好演算法,讓電腦和簡單培訓的普通工人去做算了。


五、建築設計演算法化的一些要點

經過這些年對設計本身的研究,我大概的結論是

  1. 建築設計演算法中最重要的,是關於法規、功能和資金部分的演算法。這部分無論是否自動化,都必須進行人工校核,並且需要對客戶與政府部門進行口頭彙報說服的,所以更多的是半自動化輔助設計。規劃和投資層面的體量布局基於指標和法規的多方案比較生成,應該已經可以實現,但因為工作量不大,未必有經濟價值。我猜想小智科技這些企業應該已經實現了。
  2. 最難的,則是美學的演算法。最難猜無非人心。而外貌美不美,偏偏又是人類最關注的,最願意花錢的地方,參見各大購物中心一層。建築的美學特徵涉及形體、空間、立面、材質、細部方方面面,人與人的感知又千差萬別,幾乎不可掌握。但我個人的看法是,既然無法可依,不如留待慢慢攻關咯,以後有機會詳談。
  3. 最容易的,則是對外立面/表皮的設計。已經有大量成熟的演算法和腳本,加強了解和選擇利用就可以了,同時也需要廣大設計師各自不斷生產自己的立面演算法,形成整個行業的演算法庫。這部分又是工作量最大、建設成本也很高的部分,不但應當加強演算法自動化設計,而且很容易跟工廠化對接,做好了,整個行業就解放(失業)了。同樣日後有空詳談。
  4. 最後,繪圖出圖表現這些,不值一說,應該是已經徹底解決的。


作為一個從玩了5年參數化轉到計算機的,發現一個結論,大部分參數化真的玩的6的都轉行了,很多剩下的做參數化只是拿來當個噱頭,都是拿別人已經寫好的演算法,也沒弄懂這個演算法為什麼,光看這個形好看就拿來吹牛逼,所以,拿技術當擋箭牌的另一種玄學吧。參數化那點技術在計算機里就是個大二水平,就是個省事的工具別迷信。

關於是否是未來趨勢,省事的工具肯定被拿來用來節省時間,這是肯定的,但是作為設計理念顯然是搞笑的。就如同畫畫,我沒聽過有鋼筆畫以鋼筆當繪畫理念的。設計就是幫助別人解決問題,解決了就是好的設計,跟工具無關。這是對設計而言。

對個人而言,真的痴迷參數化,就別在這個圈子裡混,很多都是假象。沒事別天天voronoi,有幾個知道這個演算法怎麼來的,它的意義是什麼,百分之99.999的人就覺得好看好玩就用了,當然這沒錯,每個人都是這樣開始的,但請深入一點,學一學,design as research。真正的參數化屬於計算機圖形學領域,感興趣就去學點專業的東西吧。一個mit的朋友給我說過,技術越好,選項越多。年輕的時候多學點技術少學怎麼吹逼裝逼,多虔誠一點,靜下心把東西學紮實,以後可選的路就多了。如果三十多歲了發現自己只能幹某一件事,在我看來這個人生就已經無聊透頂了。

很多建築學學生已經忘記怎麼學習了,撿撿吧,畢業後還要工作將近40年,淘寶普及也才10年,3d列印普及也就最近5年,以經驗主義為核心的建築學還能走多遠?


抱歉來晚了,但也認真答一下,希望能給後來搜到此文的讀者一些幫助。

首先說我的答案 「是,而且毫無懸念」

但如果您對這個問題感興趣,很大可能您所理解的參數化和我這邊的闡述不盡相同,所以接下來請允許我解釋一下我所說「是」的這個「參數化」的意思:


參數化設計,這個詞在國內的建築圈子其實是很大程度上被曲解了的(曾經)。從詞義上講「參數化」本身是一個動詞,意思是把某樣東西用「參數」來表示的意思。當然,「參數化建築」其實是一個偏正短語,意思是「參數化的建築」,或者「用參數化的方法設計/建造的建築。」而我們的討論是「參數化設計」,也就是「有參數化工具參與了的建築設計」

之所以,參數化這三個字,會和炫酷狂拽的曲線和視覺刺激的風格聯繫起來(或者說一度基本等於是同義詞了),其原因,相當大的一方面是因為這類建築的出現,讓一些人產生了類似「這種東西是怎麼做出來的」的問題。而這個問題的答案,多半就是「用參數化設計工具做出來的」。於是漸漸的「參數化」竟然變成了一種風格的代名詞,甚至某些時候我們還會把手動做出這種風格的設計戲稱為「手參」(手動參數化)

這無疑是一種有失偏頗的狀態,好在近幾年,在各路大牛的努力下,這種狀態已經相當大程度上得以改善了。

那麼說對於「參數化」這個詞真正理性自洽的解讀到底有沒有呢?有些人其實會告訴你至今沒有一個準確定義,但我斗膽提一句,其實這個定義是有的,只不過如要真正自洽,它跨度會太大,起點也會太低,以至於絕大多數人太浮躁以至於無法看到它。但這一題目要展開來講真的是篇幅超長,下面附上我去年寫的一篇公眾號小文,希望可以對您有所幫助。(那曾經是一個專欄,但這一期主要講了其中最核心的基本概念:「參數化」。從這一基礎向外推論,將會得出一個非常自洽而且美好的知識體系,各種有關參數化工具的概念都可以有自己的一個恰當的位置。)

極簡關鍵詞:

「參數化」=「數字化描述」+「聯繫」。


「參數化、非線性、演算法設計、空間句法、計算流體力學、遺傳演算法、退火演算法、深度學習…」

在數字化技術蓬勃發展的今天,諸多容易讓人不明覺歷的概念和工具開始充斥在設計領域。可是它們究竟是什麼,之間有什麼聯繫,是否可以互相結合產出新的可能,卻鮮有真正清醒之人。

圖1,一款用參數化建模方式設計的長椅(來自網路,侵刪)

筆者是一個技術親和體質的重度邏輯控,從2011年接觸了第一款參數化建模工具開始,就一直對數字化設計的更大全貌懷有諸多的好奇、疑問甚至質疑。探索和研究也從未停頓,本系列文章將致力於梳理當下常見的有關數字化建築設計的概念群組,努力使其形成聯繫並構造出體系。在系列的終點,你將會看到一座明晰的概念框架,當今存在的有關數字化設計的各種概念都可以在其中找到準確的位置。

圖2,3,筆者學生時代作品

0號概念:「參數化」

這是我們整個體系中最根基的概念,相信也是很多朋友並不完全清晰的名詞之一。所以首先我們需要澄清一下「參數化」這個定義。相信我,這次你會真正弄懂。

圖4,筆者學生時代作品

「Parameterization」(參數化)這個詞去掉了一系列的詞綴之後,是「Parameter」(參數)。「參數,也叫變數。」換句話說,所謂「參數化」就把一個事物或者問題用參數來表示的行為。還是抽象?那換個詞,其實在我們的領域中,「數字化」這個詞會更加容易理解。我們可以把各種各樣的東西「數字化」掉。舉個例子,如果我們把針管筆和丁字尺所繪製的一張墨線圖紙給「數字化」了,結果便是CAD圖。

圖5,薩伏伊別墅的CAD立面(來自網路,侵刪)

詳細解釋一下:墨線圖紙上有大量的線元素,而我們可以非常方便地用兩個點來定義一條直線,進一步,每個點又可以用一組數字的坐標來定義,比如(0,0)就是坐標原點A,而(20,10)便是點B。當我們把A和B連接起來之後,就得到了一條精確的直線。至此,我們找到了用數字來描述點,進而描述一條線的方式。曲線則有它自己的定義方式,但歸根結底,也還是用一系列數字來定義它。

圖6,一條被用兩個點的坐標參數化的線

在CAD圖裡每一條線都是由起點,終點的兩個點的坐標所定義的,這裡的起點,終點的坐標,便是這條線的參數。如果墨線圖裡的每一條線都被我們翻譯成了一組組點的坐標,那麼一張針管筆繪製的圖紙,就被我們「參數化」成了一張「數字圖紙」,也就是一個CAD文件。究其本質,依然是用數字化的方式,來重新描述了這樣一張圖。

可見,所謂「參數化」並不是什麼抽象難以理解的東西,只不過是用數字的方式來描述一個東西而已。那麼我們為什麼要做參數化呢? 這個更簡單,因為電腦只能理解和處理用數字來描述的東西。只有把墨線圖數字化了之後,我們才能利用電腦強大的計算能力來處理這張圖。


接下來的問題就是,參數化到底有什麼切實的好處呢?

一個詞來回答這個問題:省時間

想想我們在cad里畫線的效率,和用針管筆丁字尺作圖的速度對比,更不用說拿著刀片切圖改圖,然後切漏了還得全重新畫一張的情況。。。

除了不需要拿著刀片切圖之外,參數化還有一個真正劃時代省時間的好處,就是「建立聯繫」。舉個例子,當人們發現可以把牆的位置和門窗的位置建立起聯繫,然後在門窗遇到牆的時候自動把牆修剪一下的時候,「天正」這種神器就出現了。再後來呢,如果我們把層高,門窗尺寸,樓板形狀厚度,材料和造價,甚至結構,水電的相關信息都聯繫起來之後,BIM的概念就變得呼之欲出了。(BIM:建築信息模型---Building Information Modeling或者建築信息管理--Building Information Management)我們都知道在BIM軟體中最基本的好處是我們只需要修改一個數字來改變建築的層高,接下來的樑柱高度,門窗位置等等的一切其他東西都會跟隨著更新,附帶自動生成的平立剖面圖,門窗表,造價等等的信息也會隨之改變,並且你的修改是否會對水電等其他專業的配套設計造成修改需求也會一併檢測到。還記得上面提到的「參數」嗎?我們改的層高這個數字,就是用數字化的方式描述好的一棟樓的一個小小的的「參數」。

這,便是扣在了「省時間」這個詞上。

圖7,把設計的各種方面參數化並且聯繫起來的BIM(來自網路,侵刪)

這些時間省下來之後,帶來的就是更快的方案迭代速度,改一次設計的成本降低了,自然就可以多改幾次,那麼方案當然可能被改的更好~

還有一種更加廣為人知的省時間應用,就是生成「炫酷狂拽吊炸天」的形體。這裡有一個細節需要說明一下,用參數化工具形成的形體理論上來說都是可以用徒手繪製出來的,只不過是仰仗於計算機的快速計算能力,極大降低了這種形體生成的成本。加之這種方式生成的形體很多時候會讓結果超出人類的形象力極限,可以提供強烈的視覺刺激。所以才催生了諸多的這類視覺系作品。這不能不說是一個由工具引發的設計可能性質變,但這也是「參數化」最廣為流傳的誤讀之一,因為這種設計更加容易吸引到注意力,而當人們問起這是如何做出來的時候,回答往往會牽扯上「參數化」這三個字。於是漸漸地,人們開始把「參數化」和「炫酷狂拽吊炸天的視覺刺激」等效了起來。

圖8,用參數化工具製作的複雜形體(來自網路,侵刪)

真實情況則是,這種視覺刺激只是參數化的一種應用罷了。而且還是非常容易誤入歧途的一種應用。因為這種形體會很容易讓設計者產生滿足感,更是容易沉醉其中把玩裹足不前,最終清醒的時刻,發現把玩形體已經開始無趣,於是扔掉了這種工具,往往也開始對「參數化」這個概念產生了反面的認識。更尷尬的一點是,如果你對比一下圖8和圖9兩個設計,你會覺得圖9比圖8要牛,因為其中有更多的考究和變化的美感存在。這正是因為圖9的曲面是在軟體裏手動塑形的,而圖8顯然是一系列的數學幾何演算法自動生成的形體。(當然,基於我們前面的論述,圖9設計過程中所採用的軟體依然是參數化的,但顯然並沒有套入更多的操縱幾何體的邏輯和數學思想,而只是用到了nurbs演算法來定義曲線和曲面,剩下的塑形工作絕大多數都是由人類直接操作控制點,最終得到最後的形體。)

圖9,手動塑形的複雜形體(來自網路,侵刪)

筆者在本科畢業時期自覺生成這種形體對設計本身的提升只在於視覺,並無意思,於是走向了刻意避免這種視覺刺激出現在設計中的極端路線。同時也是在那時候開始尋找除了視覺刺激之外,參數化工具究竟如何能夠真正地讓設計變得更好的可能。現在我可以肯定地告訴各位,這種不為了純粹視覺刺激,而是切實讓設計變得更好的參數化路線是存在的,甚至並非只是上文提到的節省時間而已。而且相關的工具也早已出現,或許就藏在你每天使用的軟體裡面。我們後面的文章會逐漸一一介紹。

作者18年9月註:近幾年大火的深度學習和神經網路自然也算是一種數字化工具,而他們在建築行業內的應用也是有目共睹的(比如小酷)。但畢竟訓練一個AI需要大量的樣本,憑一個人的力量其實暫時還比較困難,所以後面我們要介紹的方法並非是AI,而是利用遺傳或者退火演算法去優化設計。這一方式其實目前也已經不再是奇淫技巧而早已普及,但如感興趣也歡迎聯繫答主。我會試圖幫你最快速理解透徹。

圖10,筆者學生「反炫酷曲線形體」時期設計

圖11,筆者學生時代作品中用遺傳演算法優化的遮陽百葉

小總結:所謂「參數化」就是用數字化的方式來描述一個東西,並且使其各個元素之間產生聯繫,以此收穫提高效率,節省時間的好處。還有一種相對飄渺一點的好處——用來生成「炫酷狂拽吊炸天」的形體。

系列開篇文至此,希望你已經對「參數化」這個概念更清晰了一些。但單純的「參數化」雖然極大地節省了設計時間,降低了方案迭代的成本,卻並沒有突破性改變設計本身的能力。下篇文章我們會開始構建整體概念框架,分析人類做設計的典型過程,並提供相應的數字化工具,嘗試論證數字化工具代替人做設計的可能性。敬請期待。

註:具體後文請見專欄

建築視角下的參數化工具族譜與系統概論?

zhuanlan.zhihu.com圖標

No.1 首先,是必然趨勢:

因為它極大幅度地提高了設計及製圖的工作效率。這是一個很底層的、也不可逆的因素,它將因為提高了社會平均生產力從而推動行業向下一階段發展。

No.2 千萬不要認為參數化是搞異形:

只是絕大部分異形建築都需要用到參數化的技術去實現而已。參數化設計的本質是「工具」,而決定用這個工具做什麼樣方案的是設計師。所以其實很多人都不喜歡花哨的東西,但很多人都不拒接掌握參數化設計的技術。

No.3 如何正確認識參數化:

簡單講,如果CAD出現算是計算機輔助製圖,那麼參數化則是用更高級的演算法輔助設計。這是人類各行業發展至今不斷借用計算機技術的一種體現。但凡你在設計任務中有遇到大量的計算和程序化的指令操作都可以用參數化的手段快速、準確地解決。所有也有人因此稱其為「運算化」設計。

No.4 近年來的發展趨勢:

前些年多因為媒體宣傳,大眾對參數化的理解認為是搞異形,甚至有人問:常規建築難道也可以參數化嗎?答案當然是可以的。如今看大部分參數化設計師正在逐步回歸理性,將這門技術應用於工作的日常,加快設計的效率,提高質量。少部分達人在走跨專業路線,開始往交互設計、裝置藝術等方向發展。

No.5 接下來是」智能化「設計的時代:

如果說到這裡,大家仍然懷疑這個趨勢的必然性。那麼接下來的詮釋更簡單易懂:由參數化演算法作為底層基礎框架托起的」智能化「設計體系,將會很快到來,當下建築行業普遍存在70%以上的程序化機械勞作,反覆修改、重複製圖成為當下建築師加班單身的主要誘因,而解決這一矛盾的關鍵點正是參數化技術,它可以通過計算機演算法可以輕鬆代替大量重複思考和體力勞作。我們和下一個時代之間之差一個全新的平台和工具,而這個工具包括NCFZ內的多家公司正在平行研發,並已經取得可觀的成果。

No.6 為什麼要學參數化:

我們目前仍不容易理解為何Python語言成為高等教育考試科目,但我們可以預見到我們的下一代再不懂編程基礎可能會被定義成」文盲「。參數化是一樣的道理,試想一下幾年後,大家都開始智能演算法生成圖紙,還會有哪位建築師仍然想人肉畫圖???


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