参数化建筑造型技术在仿生景观雕塑中的应用——以作品《洞》为例

文／张 滨 大连理工大学建筑与艺术学院 教 授当代艺术研究所 所 长

林寅含 大连理工大学建筑与艺术学院 硕士研究生

1 参数化设计与雕塑

1.1 参数化设计概念与发展

参数，本意为可参考的数据，后泛指为一种可控制，并使其根据其变化而发生变动的其他量。在对某一问题进行研究的过程中，会存在多个变化的元素，其相互之间存在着不同的联系，会由一方的变化导致另一方同步发生改变，即自变量与因变量。在这个过程中，引入第三方的元素，称为参变量，即参数。

参数化设计的概念是利用参数编辑与运算，进而引导整个设计创作的过程。利用参数不同的编辑与组合，使得需要设计的主体发生造型上的变动，从而达到不同的设计效果，实现参数自动化设计。这也要求参数化设计师需要拥有强大的逻辑思维能力，能够利用参数化工具及技术完成其设计的构思。

参数化设计发展前期，多应用于工业产品设计领域。参数化设计所能达到的精准度，以及参数化设计构建的曲面造型，是工业产品设计师热衷于使用参数化设计最为关键的点。直至21 世纪初期，扎哈·哈迪德的“参数化主义”建筑横空出世，参数化设计逐步走进了建筑设计师的眼中，利用参数化进行的建筑设计开始兴起。再到后期，参数化设计也被投入到了景观设计当中，其造型也受到了参数化的很大影响。本文所探讨的利用参数化建筑造型技术进行的仿生景观雕塑创作问题就包含其中。

1.2 参数化建筑设计语言介入雕塑创作

城市景观雕塑代表城市的文化与精神象征，其形态及样式是景观雕塑创作者应该优先考虑的事项。观者对于城市景观雕塑的视觉感受，能最为直观地反映出整体雕塑的吸引程度及城市影响力，因此景观雕塑的形态及样式对于作品本身的感染力展现十分重要。在数字化发展如此迅速的当下，艺术领域也受到了数字化洪流的影响，艺术创作者转换自己的思路，结合数字化进行艺术创作。

参数化建筑设计语言即为数字化建筑设计的一种工具，是数字化参数技术和传统建筑设计进行学科间交叉的衍生产物。参数化建筑设计语言介入的仿生景观雕塑创作，即利用参数逻辑计算，以及相应的计算机辅助设计技术，结合Rhino 等三维建模软件进行创作的方式。参数化建筑设计语言介入的仿生雕塑创作与传统的雕塑创作有很大区别。从技术上来说，传统雕塑会利用雕刻刀等雕刻工具，结合手工人力进行创作，而参数化建筑设计语言介入的仿生雕塑创作利用计算机技术进行虚拟模型的造型创作。从材料上来说，传统雕塑利用的是石料、陶土、木材等自然材料，而参数化建筑设计语言介入的仿生雕塑创作在前者基础上，会更多使用诸如3D 打印材料等高分子材料，将计算机生成的造型进行打印，完成后续铸型的过程。

谈论参数化建筑设计语言介入的仿生景观雕塑创作的优劣，其根本在于参数化模型的建立。通过参数设置，进而构建三维空间的几何模型，并对其空间尺度、整体形态等方面进行整合，以模型展示参数化的思维逻辑与设计创意。传统的设计流程，是先进行二维平面线稿的绘制，然后通过三维软件的建模与渲染，配合后期图片的精修，完成整个设计。与传统流程相比，通过引入参数化建筑设计语言，可以更加精准地生成异形曲面模型，且模型的修改容易操作，可控性极高，在模型文件的转换上也更为稳定，一定程度上解决了方案创作过程中的种种技术问题。

2 生物形态与仿生景观雕塑

所谓形态仿生，即提取生物体的形态特征，通过仿照其形状姿态，结合一定的变形，综合运用于艺术造型的生成当中，是当今艺术创作中使用较为广泛的一种手段。形态仿生并不是单一的复制与粘贴，而是要提取生物形态中的特点，并与需要设计创作的事物相结合而完成的过程。以景观雕塑的创作举例，选定某一生物为仿照的对象，对其个体的形态特点进行归纳总结，包括不同种类在颜色、体态、外观等方面的差异。总结之后对其进行筛选分析，并结合创作者自身构思的景观雕塑样式综合考量，完成初期景观雕塑形态的设计。

图1 《洞》仿生雕塑A 立面图（图片来源：作者自绘）

图2 《洞》仿生雕塑A 场景效果图（图片来源：作者自绘）

图3 《洞》仿生雕塑B 立面图（图片来源：作者自绘）

图4 《洞》仿生雕塑B 场景效果图（图片来源：作者自绘）

选择形态仿生进行的艺术创作，对仿生媒介的选择要进行深度思考。大自然中的生物形态千奇百怪，每一个生物个体，都顺应其生长的环境生存，其生物个体的形态也在随着生存的过程而不断发生演变。所以在选择仿生媒介时，应对选择生物个体的生物形态演变过程及生长规律进行调查，在利用其形态特征进行创作时可以达到更好的效果。

形态仿生引导下的艺术创作，在保证整体造型美感的同时，也要对生物、对自然报以尊重，不能违背生物本身形态的规律，过度追求艺术造型而忽视自然的根本属性。利用生物形态进行的艺术创作，整体作品应具备稳定而和谐的状态，即人与自然和谐、生物形态与艺术形态和谐。只有这样，利用生物形态进行的艺术创作作品，才能在表达生物个体形态、表达自然属性的基础上，通过艺术和自然的美感，向观者传达其作品的精神内涵，展现作品更高层次的价值。

形态仿生在景观雕塑领域的创作中也逐渐被利用起来，是一种适应当下跨学科交叉发展的创新式创作方法。但在当下利用生物形态进行的景观雕塑创作过程中，仍存在着不小的挑战。一方面，创作过程中需要诸如生物、化学等其他学科的学者或技术的支持，同时艺术创作者自身也要掌握一定跨学科领域的相关知识；另一方面，形态仿生的创作成本较高，在技术、材料等方面需要较多的资金，过程需要资金的扶持。这些也是形态仿生艺术创作面临的问题，有待后续的研究者进行解决。

3 概念设计案例分析——《洞》

本章节以笔者的创作为例，以设计实践深入探讨参数化建筑造型技术在仿生景观雕塑中的应用。方案名称为《洞》，起名来源于整体孔洞状的造型。方案整体以“技术融合·艺术新生”为主题，依托于对参数化建筑建模平台的使用，用现代化的雕塑及其造型元素进行城市空间的处理，在凸显现代感的同时，能够提升整体感，更易于展现新旧碰撞的表现效果。遵循极简主义风格的色彩搭配，主要采用材质的原色进行布置，纯色与自然元素、玻璃等材质元素形成过去与现在的碰撞，在艺术创作与生物形态互为融合的空间中，营造宏伟中夹杂柔和情感的设计语境，少即是多，浩荡穿越喧嚣，纯粹亦通透。清晰明了的城市空间轮廓与雕塑浑然一体，满足受众审美与功能需求的前提下，将艺术与生活相融合，在为整体空间增添一丝灵动的同时，完善了城市雕塑空间的品位。

在本次方案的制作过程中，造型是利用了海洋生物中珊瑚类海洋生物孔洞状的生物形态结果，并结合利用Rhino+Grasshopper 平台，采取了细小曲面的衍生变形建模设计，通过在设定的电池组中，变换其数学表达式，进而得到不同的细小曲面造型，并结合Weaverbird 插件进行雕塑的表皮构造，完成方案的成品（图1—图4）。

Grasshopper 不但促进设计师的灵感思维，而且在数据逻辑以及异形曲面的建模上都使园林景观产生革命性的变化。以笔者利用参数化建筑造型技术进行的仿生景观雕塑实践为例，把Grasshopper 建筑参数化平台运用在仿生建筑的设计部分中。通过Grasshopper 建筑参数平台的引入，使得仿生建筑的设计过程更加创新化、科学化。在方案的建模工作中，雕塑所在场景部分使用了SketchUp 软件进行构建。笔者在使用过程中进行了一定的对比分析，与SketchUp进行对比分析，Rhino 的曲线建模功能远远超越SketchUp，在建筑设计中经常使用Rhino 进行异形曲面的构建，以达到建筑设计师需要的特殊造型。本案使用的Rhino+Grasshopper 参数化建筑造型技术基本可以替代SketchUp，完成相应的设计与造型。通过对Rhino+Grasshopper 与SketchUp 等其他三维建模软件的对比，它们之间存在一定的利与弊。随着技术的不断进步，参数化建筑造型技术在仿生景观雕塑中的应用会逐渐成为设计领域与艺术领域的创新论点。

结语

当今时代是数字化的时代，艺术创作也要顺应时代的潮流而改变，这也使得诸如参数化建筑造型技术之类的跨学科技术手段，逐渐得到良性的发展，被艺术工作者在创作中逐渐使用。对于本文所探讨的仿生景观雕塑领域，参数化建筑造型技术对其造型方面是有拓展作用的。但利用参数化建筑造型技术进行的仿生景观雕塑设计创作还较少，缺乏艺术家的实践与相关的理论支撑，还需要更多的实践来补充这方面的空白，笔者在日后的研究当中会继续深入研究本方面的应用，继续探索参数化建筑造型技术在仿生景观雕塑中的合理应用。