未來建築設計發展在虛擬實境建構BY蔡幸樺
一、前言
數位時代的展開,今日我們生活方式隨著資訊互動、流通、整合的過程,而邁入新紀元。由於,全球資訊網路的建立改變了現今人們溝通媒介,使人與人之溝通互動因數位化來臨,跳掉過去傳統中傳遞時間及工具的限制,溝通是更為快速、簡便的方式。隨著數位化,也使各專業領域的發展在專業技術及操作方式有不同的面貌,以建築領域來說,在建築設計的發展從過去2D平面至3D模型,甚至於未來建築設計之虛擬實境建構,早已成為勢不可擋的趨勢,這一路設計發展的過程中,除了操作方式轉變外,設計思考因設計媒材不同所產生的設計問題也相互有差異,面對未來建築設計在虛擬實境這一方面探討,我們如何透過其設計媒材的不同,使人與人、人與物、物與物之間互動結合更為契合,其為本文想探究的課題。對此,本文分為四個部份漸而討論,從建築設計方式發展概略,進而討論過去與現在設計媒材對其操作上之比較,最後針對在現今建築設計之虛擬實境建構的特點及問題的討論,以探討未來建築設計發展在朝向數位環境建構中設計與媒材的結合。
二、現況建築設計發展
建築設計發展與設計操作所呈現的方式即設計媒材(工具),這兩者彼此是緊緊相扣,有相輔相乘的關係。於過去,設計呈現方式為傳統2D平面繪圖的表現及溝通方式,進階至平面3D透視圖的紙上設計呈現,再借助模型的建立,使設計在操作過程的思考更能掌握其空間感受。隨後,電腦輔助工具的出現,起初它只停滯於設計表現的工具,所著重在多媒體包裝,成為與客戶溝通工具而已。但現今電腦輔助設計工具,就如其名漸而成為新一代設計的操作方式工具。
電腦輔助設計工具不再只是多媒體表現形式,而是逐漸被廣泛應用建築設計領域中成為多媒體表現、跨領域整合、互動模擬及設計思考等設計媒材,如電腦繪圖、3D模型動畫等,其媒材可結合物理環境、結構等建築相關領域操作,並模擬與使用者及環境互動狀況,進而跨到整合都市計畫,如交通、防災、生態環境等領域。因此,建築設計的數位化來臨,促使建築設計朝向新的思考向度發展,除了使空間形式跳脫傳統思維2D的局限外,藉由設計媒材來虛擬環境,使設計者在思考空間中更能增進人與環境的互動。
不過,電腦輔助設計之操作方式,相對使設計呈現的方式在設計表現形式思考上有一定的影響(賴宗德,1996)。因操作媒材不同,在設計思考的過程及呈現的形式也相對迥異,無形中傳統的設計思維需面對其考驗,因認知空間的操作向度不同以往狀況下,如何去轉換或漸進其設計過程思維。

三、2D與3D建築設計操作方式之比較
設計創作方式從傳統繪圖2D至3D電腦輔助設計之操作過程轉換中,電腦輔助設計最初以輔助2D繪圖,使設計產出更具效率,而至3D虛擬模型建立於數位空間,將多媒體表現進階為設計操作方式。2D與3D兩者不同設計媒材也使操作空間設計時,所形成結果有不同的趣味表現。
以2D傳統工具來說,其設計媒材所提供環境特質,使設計者在設計思考需從平面機能至空間形體塑造,需藉由思維不停的反覆摸索來產出。其設計過程中,通常有直覺、跳躍式的思考而生,並具有拼貼的操作方式,最後形成空間形式所表現的內容是形式簡單、內涵複雜,而一路上設計的表現方式是繪圖、觀看、繪圖的溝通。
相對在3D數位工具方面,其提供環境特質是無重力、去物質、視覺化且即時互動的創作環境(張國欽,2000)。對此,設計者在設計過程有別於2D方式,操作設計上其過程需清淅、具邏輯思維,設計是具程序、步驟的邁進。因過程是循序而生,所形成空間形式內涵無形中於過程被簡化,但在形體表現更為繁複、多變。而過程是瀏覽、編輯、瀏覽的資訊表現方式。
從上述發現,2D與3D建築設計操作方式因其環境特質不同,使其設計操作過程中的設計思維也互有差異。若這兩者在操作過程中,其設計思維的方式相互混淆,於後在空間形式的掌握表現上可能突顯出失控或模糊的狀況,因此如何植入設計使其具有深層內涵,先前在設計媒材的應用必需得瞭解兩者不同設計思進行方式,學習兩者在設計操作的知識累積差異性,才能使設計時更能掌控不同設計媒材。
四、未來建築設計之虛擬實境建構
電腦輔助設計中虛擬實境建構,近來這方面之媒材在建築設計應用上快速發展。邱尚孝(1997)針對輔助建築設計的虛擬環境建構中,提到虛擬實境是以其三維的、互動的獨特表現形式來建構一個虛擬環境,它是作為人與電腦溝的媒介,其所依據的模式是人感知環境的方式與自然的動作模式,藉人與環境的互動模型自然引發建築應用上的想像,其應用的概念主要有兩種:其一,作為一種新的操作介面,將設計概念轉換為具體三度空間的表現形式。其二提供傳統建築表現工具所無法虛擬營造 和足尺模擬 。
對此建築設計之虛擬實境 與傳統繪圖方式,兩者設計媒材最大不同差別,因虛擬實境既然是將設計概念作為轉換,這意味著在建構設計的環境及使用行為等皆需被數位化,而設計操作過程也需程序化、電腦化。這使得虛擬實境必須花更多時間來完成設計,因設計過程是以一種類似堆積木的量體組合方式來完成,其優點是在於具體三維的視覺感受,這方式更有助於在處理空間的安排及利用,但相對的在操作過程中,可能無法如傳統繪圖方式能產生更多的替代方案可選(吳銘輝,1998)。
五、結論
建築設計發展於未來上在虛擬實境的應用已成為趨勢,藉由虛擬實境使人與環境更互動為其最大的價值,但虛擬實境所形成問題,在於先前系統在設計環境建構上需被數位化,因隨著生活方式的改變是否需調整系統,因不同變數則易使產出的結果相互各異,例如生態環境、都市計畫發展等模擬皆需考量其變數因子問題。
再者,虛擬實境操作過程較缺少替代方案的選擇及評估系統,就評估系統之建立是希望虛擬設計不致停滯於空間表現上,而是考量到空間與環境、空間與人的結合,如現今環境影響評估或建築用後評估等,前者考慮先前環境條件,後者放入使用、時間等效能評估。最後,針對現今建築設計運用虛擬實境,在操作設計媒材過程得需建立一定設計知識及空間認知,如空間形式、使用行為、空間機能等設計概念訓練,以免在操作設計媒材時空有形體而無實質內涵。

注釋:
1.虛擬營造:試圖結合真實的空間營造行為與虛擬實境的應用概念,創造一個環境建構的虛擬環境(邱尚孝,1997)。
2.足尺模擬:指虛擬實境技術可以讓我們居住於電腦模型之中,以正確的尺度關係來評估設計(邱尚孝,1997)。
3.虛擬實境(Virtual Reality,簡稱VR)就是利用各種軟應體來「操控」感覺器官接收的訊息,藉助大腦建構「事實」的能力創造出假亦真時真亦假的幻境,也就是利用高科技製作出來一個時域或空域可變的虛擬世界,使人可沉浸於此擬真環境中,並可和當中的虛擬物品、人物互動,與其他電腦技術最大的差異點就在互動性的產生,亦即人機之間產生回饋作用。因此,伯第亞(G. Burdea)提出Immersion(融入)、Interaction(互動)和Imagination(想像)就成為虛擬實境的三大概念。(資料來源:http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=1405112105160)
六、參考文獻
1.邱尚孝,1997,輔助建築設計的虛擬環境建構:從虛擬營造到足尺模擬,中原建研所碩論。
2.劉育良,2000,電腦輔助建築設計資訊系統研究-以建築設計課為例,台科大工程技術研究所建築學程碩論。
3.吳銘輝,1997,虛擬實境在建築設計之初探,交大應用藝術所碩論。
4.賴宗德,1996,建築設計呈現方式於建築形式上之初探,交大應用藝術所碩論。
5.邱信賢,2001,互動式建築之研究-以數位建築為觀點之探討,淡大建築系碩論。
6.張國欽,2000,數位設計媒體對初學者形式創作訓練的影響,東海建築系碩論。
7.邱茂林編,2003,CAAD TALKS3數位設計教育,田園城市出版。
8.東海建築系編,〈數位與文化〉,《建築向度-設計與理論》創刊號01。
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