[转贴]：建筑界的觉醒

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▓B. J. Novitski着/张瑞麟译
　　建筑师终于领悟出，3D CAD软件是概念设计到营造设计的最佳媒介
　　二十几年来，建筑业界总是把「计算机辅助设计」联想为2D绘图软件。纵使大多数的建筑师最后都引进了该项技术，但是，许多人还是非常不愿意使用，因为那些软件的绘图能力，只能满足他们对于设计与演示文稿的需求之极小部分。
　　当3D模型制作技术已经相当盛行时，许多建筑师都仍然保持着犹豫观望的态度。对于这些人来说，他们总觉得好象缺少了什么，特别是对于市场上一些主流系统的表现更是如此。整个局势直到最近才开始有了显著的转变。主要的原因是主流软件业终于能够与建筑业合作，推出能让建筑师从概念、设计与演示文稿，直达营造商门口的3D软件。
　　花费了那么长的时间才能达到这种境界的主要原因，是因为建筑设计实在是一件极为繁复的流程。它既是艺术，也是科学；既是个人表现，也是团队精神；既是视觉游戏，也是令人精疲力竭的研究工作。
　　要能够支持具有这些特性的流程之软件系统，一定要多才多艺，要能将一切事物以数字方式表现，包括从黏土模型制作到实际制图，到产生建材采购清单。这种系统最后能够实现，是由于有了功能更强大的硬件系统及努力迎合建筑市场需要的软件厂商之配合。CAD开发厂商体认到虽然建筑师的人数不多，但是，他们对于整个营造业提供专业意见和领导地位而衍生出来的市场规模是非常可观的。
　　促使最新一代的产品能够发挥效力的原因，是因为他们整合了设计流程的许多个别功能。在草图设计阶段产生的未精确定义之总体模型，可以随着整个设计发展过程，增加愈来愈详细的数据。完全开发好的模型就成为2D图面的来源，也是最后用在营造现场的图面。
　　如果在兴建过程中，发生任何的变更，这个模型也可以进行修改以反应现况，并且可以继续作为建筑物持有人设施管理之依据。如果没有这种持续的模型开发技术，当新的阶段开始时，前面阶段的数据就会被作废。这种情形，或许正好可以解释，为什么许多建筑师一直对于独立的设计功能自动化后之益处，抱持怀疑态度的原因。
草图设计有理化
　　在草图设计阶段，建筑师是根据几种输入数据着手设计，例如现场平面图、使用空间的要求以及外围情形的照片等。初期阶段的工作内容，通常包括建筑师在捕捉他们有关于空间布局和建筑外观的创意过程之许多素描。
　　这个阶段并不着重所有的设计是否正确，是否经过精密的测量。传统上，建筑师是利用各种可塑性的媒体，例如制作模型的黏土，或者用软心铅笔在较便宜的描图纸上进行草图设计。可以理解的，这也是软件可以介入的一个设计阶段。
　　目前，支持描图的方法有许多种。例如，Nemetschek Systems公司的Allplan软件就有一项自由描图模式，在这里，建筑师可以利用鼠标直接在屏幕上画图，其绘制情形和用铅笔在描图纸上制图的情况非常类似。但是，不像一般的「彩绘」程序，这种草图事后可以转变成等效的直线和正规的弧线，甚至可以成为建筑模型的基本。
　　其它系统支持略图设计的方式，是在屏幕上启动类似黏土模型制作流程，设计师不必考虑规格与精确度的问题。例如，Artifice公司的DesignWorkshop可以让使用者制作3D造形时，还能够一面从透视图中检视它的合成形状。
　　一个3D光标可以让您在三度空间中定位。所有造形都只要以鼠标控制就可以定位与修改，情形就像在平常的2D制图程序中一样。另外一套程序是Virtus ConceptCAD，可以让使用者迅速的完成概念设计，并且立刻可以将纹理加在表面上，而且还能够在空间中「浏览」。
　　auto.des.sys公司的Form.Z软件以制作有机形状闻名。造形可以从复杂的曲线挤出。将一个形状绕着指定的轴旋转，就可以得到旋转的对象。利用布尔运算，这些3D造形相互加减，得到更复杂的形状。
　　个别的点可以进一步的拉扯，而几乎可以产生任何形状。虽然大部分的建筑仍旧是由直线和直线组成的形状构成的，但是，许多建筑师正在尝试这种曲线形状所能提供的表达自由。
　　其它知名产品，如Graphisoft公司的ArchiCAD，虽然没有那么直接的功能聚集各式模型，但是可以利用其它的技巧得到相似的结果。例如，设于旧金山的Studios Architecture公司的布莱德雷．斯卡格以ArchiCAD使用者的经验解释：「到要把它变成真正的建筑物时，您就将混凝土地基还原成正常的深度，然后将所有的墙壁加在上面。所以，用作略图主体研究的同一套模型，最后也可以作成营造时使用的档」。
在3D环境下检视略图模型
　　这些系统与一般的彩绘或绘图程序在功能上的最大差别，是它们的略图模型可以在3D环境下检视和研究。这是非常重要的，因为建筑本质上就是三度空间的表现。大部分没有受过专业训练的人，要「了解」2D图面是很困难的，例如平面图、剖面图和正视图，以及将它们想象成真实的影像。
　　对建筑师来说，这是必须考虑的问题，因为在设计流程的初期阶段，将他们的构想与客户沟通，以作为输入和审核的依据，对他们是很重要的。向客户展示真实但不是详细的透视图，可以避免日后的误会，因此可以节省时间、金钱，而不致于造成遗憾。
　　ArchiCAD在这方面特别有帮助。这是第一套具有自动产生QuickTime VR电影的系统－一种全景影像，可以让观赏者简单的利用鼠标点选方式，仿真他们在空间所见的360度景象。斯卡格认为让客户了解空间的景象，是极有价值的作法。而制作这种画面并不需要花太多的时间或预算，他说：「从某方面来说，这是依产品来设计项目计划」。
　　Studios Architecture公司的许多客户是高科技公司，对于这项技术的接受度特别高。参加设计审查时，他们只要利用最新版的QuickTime VR浏览该建筑商的网站。斯卡格表示，Form.Z现在已经有QuickTime VR制作功能，可以在隐藏线视景中显示空间。这在设计的初期是非常重要的，因为在这个阶段要决定空间的架构，而颜色和纹理很可能会误导客户。
　　这些系统中，有许多也可以精确的显示光线特性的着色功能。对于视觉效果来说，在设计的初期非常重要，如果最初对于总体造形有适当的决定，要修改建筑物来调节日光和太阳能源会很容易。否则，到后期才来变更这些造形时，会变得更困难而且成本更高。
　　当新泽西州普林斯顿的Hillier Group为Sprint公司在堪萨斯市设计新的22栋办公中心时，建筑师希望每一栋建筑之间的空间，要形成许多庭院。那时候，客户很担心这些建筑会将庭院的光线遮住，而使得这些庭院在整年的大部分时间里，都显得昏暗而没有吸引力。
　　建筑师利用MicroGDS软件设计了一套简单的办公中心总体模型，然后制作了一系列的动画影像，说明一年之内的每一天之中的各种时候，建筑物阴影分布的情形。他们可以证明这些庭院的确将会成为阳光充足且令人愉快的场所。
　　要以人工方式计算太阳的位置，以及绘制有时候与直觉法相反的太阳几何形状与建筑几何形状互动情形，是极为困难的事。在计算机系统能够处理这种工作以前，建筑师通常是制作实际的模型进行测试，同时还要拍摄户外的景象。
　　这些系统在设计初期要能够操作简便，是非常重要的因素。当设计师集中注意力在创意的造形建筑时，如果还要思考如何操作计算机，那将会使他们无法集中精神。到了设计流程的后段，是属于比较「科学」的部分，建筑师就比较能够忍受更复杂的流程。可是，在初期的阶段，他们多半都专注于内在的沟通，例如手和眼睛之间的协调，或者是在计算机辅助设计的话，就是光标与眼睛之间的协调。
　　前面提到的许多软件，实际上有很多是由建筑师设计的，这些人了解绘图并不适合略图设计，而且对于软件易用性的问题也特别敏感。
设计开发
　　建筑师将建筑基本造形设计完成并且显示之后，送交客户了解与审核，就正式展开设计开发作业。在这个阶段，要选定建筑系统，决定材质，以及详细考虑建筑物的正面装饰。
　　以往，这一部分正是绘图程序取代铅笔描图的工作。但是，现在这些工作已经都能够在3D模型的环境下进行。如果建筑物是传统的，而且采用的是熟悉的系统与材质，那么，建筑师可能并不需要使用3D模型。但是，造形愈复杂，使用模型制作技术的成效就愈大。
　　近几年来，软件系统如何协助这些工作流程，已经获得很大的进步。许多已经上市的系统，都可以提供各式各样的设计辅助功能。其中非常有用的一个例子，就是参数式楼梯产生程序。
　　建筑师只要指定楼梯的位置、一般形状和大小，计算机就可以自动制作符合程序代码的楼梯。如此可以节省煞费苦心计算和绘图所需要的时间。类似的计算程序可以用在屋顶造形、正视图核心、可进入的起居间及停车场等等。这些功能让建筑师可以自由的尝试和评估各种可行性。
　　在略图设计阶段的整个过程当中，最重要的是建筑师要能够一直看到设计中的建筑物。有时候，单靠2D图面根本不可能研究问题。例如，一套铸模可以从它的剖面与正面来设计，但是，这套铸模如何处理转角的问题，还是以3D模型才能看得最清楚。
　　Design Management Corporation（设于麻州纳提克市）的负责人克里斯廷．希尔发现，为客户准备的3D可视化结果，也帮助设计师自己更了解空间。该公司是内部装潢专业公司，采用DataCAD LLC公司的DataCAD。
　　希尔举例说：「当您重新设计居住空间的入口时，多半都是以从外往内看的方式设计。您忘了在离开该空间时，仔细看看入口处的样子。或者，如果您正在计划一个空间的图片时，可能无法发现相互冲突的东西」。
　　视觉化除了可以指示建筑师之外，对于客户透过透视影像评估设计，也是很有帮助的。希尔表示，对系统家俱设计是非常有价值的。她说：「我们利用3D来决定隔板的高度，以了解人们如何能互相看见与彼此互动」。设计愈详细，可视化就愈逼真。当材质形式、颜色和纹理都加到模型上时，经过着色处理就可以把这个空间变成像照片一样了。
　　这种可视化能力经过了很长时间的努力，才达到合理化设计开发的流程。任职于设在休斯顿的Kirksey And Partners Architects公司的戴维．拉鲁几乎完全依赖Allplan软件内的可视化工具。
　　他发现这些工具在设计开发流程中，可以发挥强大的功能，让他单手就能完成二十层楼的办公大楼之设计工作。他估计在设计开发阶段，制作虚拟建筑物所花的时间，大约是使用传统的CAD所需要的时间之三分之一。
　　他说：「我在屏幕上设定了几个视景埠，例如，我在正视图或剖面图工作的时候，可以看到平面图自动改变的画面。因为我并不是只在图面上作业，实际上我是在项目模型上工作。当我移动一个对象时，Allplan也会在其它的图面中移动它们，因此，发生错误的机会很小」。
　　这个与旧式的绘图系统有很大的差别，不论什么时候改变一个零件，所有相关的图面都必须重新绘制。在模型管理方面，Allplan可以制作实时完全着色的导览动画。
展望
　　虽然使建筑师对于CAD感兴趣的许多努力已经获得成效，这个产业中仍有许多工作有待改革。其中最重要的一件事是由几年前成立的「共享性国际联盟组织」为对象导向CAD系统而发展的工业标准。
　　这个由建筑、工程与营造厂商以及许多软件厂商所构成的组织，其目标在于发展产业基本类属，或对象定义，使得建筑模型内的所有图形与非图形数据，在任何CAD系统的表达方式都一致。
　　当经历过定义那些产业基本类属及他们的特性之痛苦过程之后，这个组织体会到说比做容易。于1997年在费城举行的建筑/工程/营造系统展中，有一套原型产品，其建筑模型能忠实的在一系列完全不同的系统之间来回传递，并且可以在每一站接着继续发展。第一版的产业基本类属包括墙壁布置及门、窗安排的程序和对象定义。
　　第二版包括为设施管理者设计的安排－堆栈作图法，以及为楼梯、起居室、屋顶和建筑骨架而设计的建筑设计程序与定义。最新的版本将扩大到现场设计、天花板设计以及设计意念之捕捉等。
　　这一版次的目的，根据共享性国际联盟组织的文件之说法，是要「制订一套流程，让设计师能够掌握目前所欠缺的设计理由、分析、其它可行的设计方式与所作成的决定及没有呈现在最后的营造档内之建筑物发展过程中所产生与运用过的数据」。
　　最后，共享性国际联盟组织的参与者希望整个建筑能完整而精确的定义，作为所有数据之集大成的3D模型，也能够自由的共享。这些发展以及所有CAD程序本身的进步，无疑的将使这项科技的身价看涨，而成为整个建筑设计流程中，极有价值的设计媒介。