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建築設計數位化BY麥筱凡

一、緒論

電腦的發明及普及，形成一個資訊發達、講求數位化、電腦化的社會。面對科技的進步，新的技術導向產生。在新科技技術的衝擊之下，日常生活中有許多作業程序都被電腦取代，人們利用電腦作業來降低人工造成疏失的可能性。

而建築設計在數位時代中，最為一般人所知的表徵就是建築造型自由曲線的落實。將建築體幾何造型的可能性突破及創新，但是這只是數位建築的一種表象。數位建築是在建築設計的過程中，加入電腦功能的輔助。隨著數位科技的進步及發展，也將電腦輔助的面向由一開始輔助圖面的繪製及模擬，慢慢將輔助的面向擴大。

本文企圖透過數位設計在建築設計中發展的解析，試圖了解數位畫在建築設計的技術面上產生的革新，及在空間的使用上形成的新體驗。

二、名詞定義

所謂建築設計的數位化，可將其分為兩個角度來切入，一及設計者的觀點；二即使用者的觀點。在設計者的觀點中，建築設計與數位化的關聯是在於技術上的運用；在使用者的觀點中，則較關心數位化是如何在空間中結合與應用。以上述兩種不同觀點所發展出來的建築，前者稱為數位建築；後者稱為資訊建築。

1.數位建築

凡是將各種電腦數位媒材，關鍵性的引用在建築設計的過程中(自設計概念、設計發展、細部設計、施工計畫、營造過程等任何一個階段或幾個階段，甚至全部的過程)，並因而在機能、形式、量體、空間或建築理念上有關鍵性的成果的建築，均可廣義的視為數位建築[1]。

2.資訊建築

將最高深的科技，與生活相結合，即以整合虛擬與真實空間的概念，根據「遍佈運算[2]」、「人本互動[3]」、「無形的電腦」三大重點，從人性化的角度，將資訊科技導入建築空間中。在互動式空間設計過程中，將使數位資訊轉化為建築設計的素材。

三、設計者觀點的數位化

透過上節對數位建築的定義中可概略了解，廣義的來說在設計過程中，透過電腦數位技術的引用，即電腦功能的輔助。在目前普遍較為人知，也較為大眾所廣泛使用的電腦輔助功能有下列四項：

1.電腦製圖，由原本人工操作的手繪圖面，轉向藉由電腦做為工具來繪製一系列的圖面，包括平面圖、立面圖、施工圖…等。人工繪製的圖面迅速的電腦所繪製的圖面所取代，主要的原因歸納為如下，作業時圖面更改的動作便利化、圖面資訊化的作業簡便、圖面資料保存容易(較不易發生遺失的狀況[4])。

2.虛擬實境，可依其資料形式而概分為幾何體式虛擬實境及影像式虛擬實境兩種。前者是將3D幾何體直接轉換成虛擬實境格式，以利互動觀看或指定屬性，且可利用滑鼠控制作360度立體轉向，觀看者可穿越其中。後者則是利用相片模擬環場景象或360度景象之虛擬實境的技術。基本上是屬於一種相片品質的虛擬環境，將3D模型拍攝成相片再利用影像處理的後製方法，輸出成影像格式。不過通常會依據設計案本身的需求來選擇虛擬實境處理方式，以目前業界的發展狀況來看多會建構3D模型虛擬建物，將其出圖成平面影像檔，再視需求輔以平面影像合成的技術。

3.自由曲線的落實，建築體的造型不再受到簡單幾何體的限制，傳統結構的解構。過去往往受到人工在製圖、施工上的限制，導致許多設計的想法展轉發展至現場施作階段時已蕩然無存。藉由電腦的輔助可將設計想法真實的轉譯到施工現場的方式，最為大眾熟知的設計師為法蘭克‧蓋瑞(Frank O. Gehry)及彼得‧艾森曼(Peter Eisenman)。除了自由連續的形體外，在結構方面也解放了傳統方格柱系統的觀念，利用電腦的運算功能建構結構系統。

4.預測與評估建築效能，建築效能包括結構穩定性、音響品質、自然光源、熱環境、通風及室內空氣品質等項目，隨生活品質的提高，舒適度對於自然環境的關心成為發展高密度居住環境的重要評估準則[5]。但是這些評估分析往往是需要投入大量的人力，故藉由電腦透過一連串資料的搜集、處理、分析及視覺化來提高建築設計的效率及可靠性。

但上述的輔助功能其實應該說是輔助繪圖系統，與「輔助設計」仍然有一段距離。實際上在學術研究中，很多學者仍致力於開發研究相關的運算機制，以期能夠在設計過程中，真正有系統的利用電腦輔助設計的思考及發展，不僅僅只是附註繪圖系統而已。目前相關研究的發展成果：

1.牆線表示法(Wall Representations，圖1，2)，可用於設計衍生，也能當作基礎表示法，此外亦是種子研究案之平面配置模組的核心運算機制。牆線表現法不僅可紀錄矩形分割中基本的相鄰關係及矩形之間的空間關係，亦可表示鬆散式的矩形組合，以呈現某些無法單純由矩形分割表達的空間關係形式。

2.種子系統(圖3)，由許多「模組」組成。每個模組各是一個完整的設計輔助系統，能獨立運作，更可結合運用，於設計發展初期輔助設計者迅速研擬替選方案。其模組開發並非認定問題解決模型是惟一的設計方法，而是認為以問題解決的觀點來討論設計。其運作方式是透過不斷衍生或變更設計單元，以滿足設計問題的需求定義。在將設計需求及條件輸入模組資料中後，模組還能輔助設計需求或條件的管理，並且一旦有明確定義的設計需求與條件，便可產生滿足這些設計需求及條件的可行方案。

3.衍生式設計輔助系統，主要功能在於透過各種生產機制，來協助設計者快速產生並評估替選方案。不僅結合設計問題的描述、自動生產機制的開發，更著眼於設計問題的複雜性，企圖提供較多元的設計輔助。例如，輔助平面規劃的ABLOOS系統，能適用於各種尺度的問題，又如，支援3D量體組構的GENESIS系統…。

四、使用者觀點的數位化

將互動式資訊裝置導入建築設計中，使人在建築空間中與數位資訊做互動，即為「整合虛擬實境與真實的資訊建築」，運用不同的資訊運算器具來整合虛擬空間與真實環境，建構一個智慧型的「互動式空間」，企圖藉各式各樣的資訊運算器具，使運算的位元與人們的生活緊密結合[6]。

數位化中虛擬實境的功能還可與外在實質環境(空間)結合，而呈現互動的形式。在資訊建築中，最常見的資訊裝置有：

1.互動式桌面(Interactive Table，圖4)，其設計概念為打破原有桌上型電腦的工作型態，將數位依訊直接投射在一般的桌面上，輔以觸控式裝置，比起桌上型個人電腦而言，互動式桌面允許二到五人同時分享數位資訊，不但可增加相互交流學習的機會，也增加空間配置的靈活度。

2.可觸知的媒體(Tangible Media)，其設計概念的重點在於將虛擬實境『實體化』(embodiment)，將3D電腦模型搬到真實空間，利用觸控板任意切取、觀看不同空間剖面。

3.資訊走廊(Information Corridor，圖5)，將可觸知媒體的觀念運用在資訊走廊上。透過『空間及媒體』的觀念，人可以在空間中指揮數位媒體的播放，空間成為人與資訊間互動的介面，以自然觸控的方式在空間中處理資訊。

4.數位博物館(Digital Museum，圖6)，結合真實與虛擬的「資訊角落」，當資訊空間顯示數位動畫作品時，資訊角落是展示的一部份；資訊角落是展示的一部份；當參觀者想深入了解展示品的相關資訊時，資訊角落提供諮詢與解答；當牆面成為留言板時，資訊角落變成討論區，互動牆面的數位資訊，直接與一序列的參觀者做同步或非同步的互動。不但使人與空間自然互動，同時各資訊也透過網路做串聯，使不同時空的參觀者彼此間產生互動。

五、結論

數位化已在各個領域被廣泛的運用，電腦則成為數位化必須使用的工具。在建築設計的領域中，電腦早已成為不可缺乏的工具。從早期電腦做為製圖工具發展至今，從對建築進行虛擬表達，發展到輔助設計，互動式的資訊整合操作，成果之豐碩，但許多成果卻仍僅止於研究發展階段，雖然技術趨於成熟但仍然尚未到達廣泛運用的階段。數位化在建築設計中藉由設計者及使用者兩向度的切入，形成數位建築、資訊建築兩種不同的概念發展及成果，唯有兩者並行、相互結合，才是完整的數位化。

　
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[1] 詳見劉育東，《數位建築？談建築的數位性》，建築師雜誌，2001-03月，p.62~7。

[2] 1991年，全錄帕拉奧圖研究中心的電腦實驗室主持人馬克‧威瑟提出「遍佈運算」的願景，強調新的運算方式應打破電腦的「方盒子」，而與人的生活緊密結合。

[3] 「人本運算」的概念，以美國麻省理工學院電腦科學實驗室前主任邁可‧德托羅斯所領導的，「活氧」(O2)計畫，最具代表性，其所提出自然交談、自動化、個性化資訊存取、協同工作、量身打造的五大方針，將人性化的資訊科技整合到生活中。

[4] 電腦雖便於保存卻也可能出現中毒…等無法預期的狀況而遺失資料。不過只要適時的求助於專業人員，遺失的資料仍然可以復原。

[5] 詳見鄒經宇，《科學性設計運算─電腦流體動態模擬輔助建築設計之應用》，數位建築發展，p.167。

[6] 詳見鄭泰昇，《資訊建築─實質與虛擬空間的整合設計》，數位建築發展，p.115。

參考書目

邱茂林，2001，CAAD TALKS1數位建築發展，田園出版

邱茂林，2001，CAAD TALKS2設計運算向度，田園出版

林志峰，1999，型構數位建築，田園出版

	建築設計數位化BY麥筱凡