数字建筑的解析

周剑 徐倩 盛瑨

（周剑：南京艺术学院传媒学院，讲师，硕士。研究方向：数字媒体。徐倩：南京艺术学院传媒学院，讲师，硕士。研究方向：数字媒体。盛瑨：南京艺术学院传媒学院，副教授，硕士。研究方向：数字媒体。）

建筑与其他任何专业一样，在人类社会的大背景下始终受到文化、技术、美学等的影响。在近代工业革命以来，建筑形式创作在技术迅速发展的前提下有了更多创作的自由。而进入计算机时代后，计算机辅助建筑设计随之在世界各地对传统建筑设计创作产生了强烈的影响，近年越来越多的“数字建筑”给人们带来巨大的形式视觉冲击。“数字建筑”的一词也渐渐进入了人们的生活，更进入了大学教育与建筑行业。对数字建筑进行全面的界定，多层次的理解和诠释，对建筑教育以及建筑行业都有着重大的意义。

一、数字技术与建筑行业的碰撞

数字技术是一种既宽泛又具体的概念。其本质特征都以数字信号这种高度一致的方式运算处理复杂的多维信息。数字技术的大规模普及应用，必将导致人类社会生产力的巨大变革，也切切实实地在不同程度上改变了人们的社会生活。

在如此数字时代的大背景下，建筑也不例外的与数字技术发生着碰撞，而且这种碰撞是持续的、递进的。从1963年电脑开始具备画图能力，到1990年起，电脑在数码影像处理与合成技术日渐成熟，再加上电脑仿真与动画能力发展也趋健全，电脑渐渐地在许多设计学科中不再只是被视为“工具”，而是进一步成为思考与呈现设计理念与操作方式的“媒体”。随着电脑在自由形体的塑造与制作上渐趋成熟，再加上虚拟实境技术的成熟，愈来愈多以前想象不到的建筑或空间可被建构，甚至有些在基地上被建造起来。数字技术对建筑的影响越来越大，从起初的单一影响发展成了全方位的影响。在如此迅猛的发展中诞生了许多的专有名词，其中也包括“数字建筑”。数字建筑的发展将推动着建筑历史的发展，甚至将是一场建筑的革命。

二、数字建筑的设计层面

（一）建筑方案的构思与设计

建筑设计是一个思考的过程，只依靠大脑思考的传统方式具有局限性，面对复杂的形态很难把控。而数字技术手段正是给设计师提供了一个便捷直观的可视化设计条件，开放了建筑师的思维。能够很好地进行视觉分析、造型分析和体量分析。给建筑师带来边构思边表现的体验，便于交流与沟通。还可以在任何阶段生成逼真的三维表现图，将设计与表现一体化实现。

建筑形态的可能性一直是限制建筑发展的重要因素。然而，以新技术为主要契机的数字建筑能够直观有效的反映出建筑师的构思与设计，放大了设计的可能性，对于再复杂的建筑体都能够快速精确的进行图纸表达，并且能够建成一个实体的作品。

（二）建筑方案的分析

建筑实践与科技发展具有密不可分的关系，工程分析是实现建筑实体重要的环节。除了将前期方案参数化利于施工之外，还要对建筑环境进行各种物理分析。这一系列的分析与计算如果按照传统的分析方法则是一个繁杂又缺乏精准度的过程。随着数字技术的发展，计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）作为一项跨学科的数值模拟分析技术，已经在工程上达到了实用化阶段。能够解决以往无法想象的复杂问题，能够使大量繁杂的工程分析问题简单化，使复杂问题层次化，提高了效率。

设计师可以通过专业软件进行建筑声学与环境噪声分析。其中有些主要用于空间建筑声学模拟。有些主要用于扩声系统的声场模拟，而且软件还自带了十分丰富的扬声器数据库，能够直观的分析出空间的声学效果。用于采光与日照分析的软件，能够在虚拟环境中分析可见光，精确计算亮度和辐射率，模拟自然光和电光源。并能够分析出美学、视觉舒适度。甚至某些照明厂家在生产产品的同时创建其数据文件，以便与分析软件配套并直接调用。另外还有些通过计算机软件来预测建筑环境的能耗情况，甚至是生态分析。

三、数字建筑的表现层面

（一）建筑空间表现

建筑空间表现是数字建筑很重要的一部分，也是数字建筑最早的呈现方式，是通过数字虚拟的方式将建筑方案真实直观的效果展示出来。跟建筑早期的是手绘和模型表现方式相比，能够更加准确的反映出建筑的真实效果。并能够随时进行修改，任意选择角度、环境及光照效果进行透视表现。随着计算机软硬件的发展，数字建筑的表现层面已从静态的效果图发展成了动态的建筑动画。通过动画的手法，影视的语言，更加全面生动地展现空间的设计理念和作品信息。在设计项目的汇报、楼盘项目的营销、城市发展的宣传、开发项目的展演等方面都有着非常重要的作用。

（二）历史遗迹恢复

数字建筑表现层面应用的另一个领域则是历史遗迹的保护和恢复。数字建筑能够通过创建虚拟的建筑形态真实的再现历史遗迹的原有面貌，并且能够直观细致的表达出其所有的特质。通过立体影像数据采集手段，获得文物的3D模型数据库，将数据与资料导入相应软件进行整合和修复，可以输出静态图片格式或动画模式，甚至是虚拟的互动模式。

（三）建筑空间特效

建筑空间特效更多的是一种虚拟建筑的表现，主要应用于影视作品和建筑特殊演示中。通过数字建筑可以在影视作品中塑造出任意形态的虚拟空间、营造特殊气氛、完成各种特效动作等作用。这种数字传播方式已为影视领域带来了丰硕的回报。

四、数字建筑概念的界定

综上所述，数字建筑并不是单一的概念，而是包含了多个层面，从设计层面到表现层面，甚至到目前正在研究和发展的数字智能化层面。它是数字技术与建筑空间结合的产物，是社会大背景发展的结果。其实就建筑设计而言，数字建筑是建筑发展的必然阶段，是随着人类发展的共同前进的步伐。不能将数字建筑与传统建筑完全孤立开，它们是建筑发展的不同阶段。只是当前由于数字技术的高度介入，有一批建筑借助数字技术从原有的传统理论和局限中突破而出，构建了有别于传统建筑理论下的特殊形态。这些形态打破了原有建筑的形态规律，从规律中解放了出来。由于这种明显的形态差异，这些建筑都被很多人下意识地将它们归纳为另一种概念的建筑。其实它们的区别只是在于建筑整个构建中数字技术介入的程度。

然而，建筑一旦与数字结缘，它的层面则变得更加广阔。如上文所述，数字建筑的表现层面在很多领域都被广泛的利用，而且起着至关重要的作用。由于数字技术的介入，建筑空间的表现变得真实、利于修改、完全虚拟化。因此，对于遗迹恢复，影视作品，宣传，虚拟互动等领域大量使用。

因此，在功能、形式、体量、空间、建筑理念以及表现上有关键性成果的建筑，均可广义地视为数子建筑。这种建筑具有强烈的数字痕迹，在建筑行为中数字技术得到应用，而且这种应用在整个过程中必须是关键性的。数字建筑是整个社会共有的，并不是某个行业所独有，它是社会发展的必然产物。随着数字技术的发展，数字建筑也将得到快速的前进。

［1］彼得 绍拉帕耶（吴晓、虞刚）.当代建筑与数字化设计［M］.中国建筑工业出版社，2007.

［2］李建成，卫兆骥，王诂等.数字化建筑设计概论［M］.中国建筑工业出版社，2007.

［3］刘育东.数码建筑——谈建筑的数码性［J］.新建筑，2001.

［4］宋云峰.数码·建筑——数字技术对当代建筑的影响［J］.建筑，2003.