數(shù)字交互在建筑設(shè)計(jì)中的研究與應(yīng)用

魏行君 吳振宇 夏晨輝 龔靜

摘? 要： 現(xiàn)如今隨著數(shù)字交互技術(shù)的發(fā)展，在許多領(lǐng)域都有所應(yīng)用，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)發(fā)展至今也迎來了 新的變革，數(shù)字交互技術(shù)相較于傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)，其數(shù)字化，交互性，多方面集合展示是其更有利的方面，補(bǔ)足傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一些缺陷以及簡化步驟.該文將討論數(shù)字交互技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的研究和應(yīng)用，并探 索一種新的具有特色的交互式建筑設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字交互技術(shù);建筑設(shè)計(jì);可用性

通信作者： 龔靜（1971-）男，副教授，碩士。

基金項(xiàng)目：

1）2020年武漢輕工大學(xué)大學(xué)生科研項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：XSKY2020134

2）2020年《智慧建造科教融合路徑探索》校企合作科研課題，編號(hào)：采薇君華[2020]016號(hào)文。

一丶“數(shù)字交互設(shè)計(jì)”的相關(guān)研究

交互設(shè)計(jì)（interaction design，簡稱 ixd）是定義和設(shè)計(jì)人工系統(tǒng)行為的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。它涉及到多個(gè) 相互作用的個(gè)體之間的互動(dòng)，這些個(gè)體相互輸出并反饋給對(duì)方以實(shí)現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)。交互設(shè)計(jì)努力去達(dá) 成的是人與產(chǎn)品或者對(duì)象之間有意義的聯(lián)系，以“復(fù)雜的社會(huì)物質(zhì)環(huán)境中結(jié)合信息技術(shù)”為主體。

交互設(shè)計(jì)是很注重設(shè)計(jì)的體驗(yàn)并且是不止一個(gè)人的過程，多人一起的反饋體驗(yàn)讓建筑設(shè)計(jì)中需要不同領(lǐng)域的人們參與進(jìn)來， 從建造者到使用者每一方都對(duì)建筑有自己層面的要求。交互式設(shè)計(jì)的思維方法基于以用戶為中心的工業(yè)設(shè)計(jì)方法更加注重行為和過程。它把建筑的形成看作是一個(gè)有因有果的整體，強(qiáng)調(diào)過程的思維和交流， 不再是一個(gè)單方向的輸出。 設(shè)計(jì)的流程和故事的敘述成為建筑設(shè)計(jì)的重要表現(xiàn)手段。 在第四次工業(yè)的大趨勢(shì)影響下，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方法正在展現(xiàn)不同的特點(diǎn)，朝著不同的方向發(fā)展，交互設(shè)計(jì)就是其中具有代表性的一種。 如最早國外將數(shù)字交互技術(shù)應(yīng)用于古建筑的展示工作，其中洛杉磯和費(fèi)城的城市虛擬仿真被認(rèn)為是三位數(shù)字仿真展示的典范[1]。

現(xiàn)如今，交互技術(shù)的快速發(fā)展能更加強(qiáng)調(diào)和突出參與者的互動(dòng)性和身臨其境的感覺，“情景互動(dòng) ”在數(shù)字交互技術(shù)和建筑設(shè)計(jì)中的特別體現(xiàn)，通過視覺技術(shù)的感官刺激，來增強(qiáng)使用者的情感共鳴.虛 擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境營造給參與者沉浸感， 但是這一重要的環(huán)節(jié)在當(dāng)今的建筑設(shè)計(jì)中卻很少發(fā)揮其作用[2]。

二、數(shù)字交互技術(shù)于建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)研究

國外一家有名的設(shè)計(jì)公司——Gensler致力于整合建筑設(shè)計(jì)。由Gensler和Vim trek開發(fā)的系統(tǒng)為建筑領(lǐng)域的可視化、數(shù)據(jù)分析和協(xié)作提供了一套工具，工程與建筑（AEC）工業(yè)。Unity幫助他們建立一個(gè)平臺(tái)來提供即時(shí)、易于閱讀和交互的模型，包括Revit BIM 數(shù)據(jù)文件。使用者在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)開發(fā)方面，可以通過經(jīng)驗(yàn)豐富的移動(dòng)終端的虛擬空間V R設(shè)備互動(dòng)。Unity公司的混合現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)庫由單平臺(tái)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)，具有可視化界面。通過在計(jì)算機(jī)界面實(shí)時(shí)呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，它可以在數(shù)據(jù)信息和與建筑各個(gè)部分之間進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。基于界面，用戶和管理員可以觀察到建筑的每一個(gè)部分，甚至于在廚房的一顆土豆的位置都可以一目了然。1877年建筑師安東尼·高迪曾負(fù)責(zé)改造設(shè)計(jì)的一棟建筑——巴特略之家，變成了巴塞羅那有名的景點(diǎn)之一，因?yàn)橄胍玫乇憩F(xiàn)出當(dāng)時(shí)的室內(nèi)環(huán)境，管理員采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓觀眾自由選擇的參觀流線，在虛擬場景中尋找建筑曾經(jīng)的魅力，這是交互技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的成功例子之一。

三、交互式展示設(shè)計(jì)的應(yīng)用

Lorem是整合建筑構(gòu)件和交互建筑架構(gòu)的初次嘗試者。ACT Trek是一個(gè)系統(tǒng)（包括智能BI平臺(tái)和eco記分卡）force，由Gensler和Trek共同開發(fā)，提供的交互工具可以為建筑交互和建筑（AEC）行業(yè)提供復(fù)制分析和協(xié)作的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集。從游戲引擎Unity的平臺(tái)上，VIMTREK提供了一個(gè)完全沉浸式的、交互式的、易于指揮的3D場景，以及一個(gè)實(shí)驗(yàn)：每個(gè)人在他的BIM Revit的文件系統(tǒng)中：其中有的是由BPM調(diào)整。用戶使用移動(dòng)終端建立虛擬現(xiàn)實(shí)空間設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)交互設(shè)備幾乎自主的人類體驗(yàn)。從而導(dǎo)致了大量的關(guān)于交互的研究和規(guī)劃，以之前的技術(shù)和交互作用。Doppel混合現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室使用Unity平臺(tái)開發(fā)的數(shù)據(jù)庫。視覺交互界面與實(shí)際建筑本身的自然環(huán)境密切相關(guān)。這是真實(shí)反映建筑圖像和控制建筑是一個(gè)充滿傳感器的建筑空間，與人和環(huán)境實(shí)時(shí)互動(dòng)，并收集信息。實(shí)驗(yàn)室Doppel的最新實(shí)驗(yàn)，他們將 從數(shù)據(jù)模型中建立整個(gè)建筑，從傳感器到實(shí)時(shí)的計(jì)算機(jī)顯示器。只有屏幕的實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)顯示，用戶在溫度變化的地方能夠在屏幕中與建筑產(chǎn)生數(shù)據(jù)交互，管理人員和人流的游客能夠體驗(yàn)關(guān)于運(yùn)動(dòng)的乒乓球桌交互，在乒乓球桌的交互嘗試中，乒乓球落點(diǎn)都是難以預(yù)測(cè)的。建于1877年的Bartholomaeusa由建筑師Antoni Gaudi更新建造而成，是巴塞羅那著名的旅游景點(diǎn)。為了真正呈現(xiàn)交互建筑中的建筑技術(shù)，游客將會(huì)積極探索一年的空間，在建筑空間中，他們能決定自己的行經(jīng)路線。這是交互建筑的首次成功嘗試。

交互設(shè)計(jì)在當(dāng)今作為一種比較方便的數(shù)字化信息工具， 能讓參與者不管是感官還是精神上都能形成直接影響， 在和建筑設(shè)計(jì)這一傳統(tǒng)的方法面對(duì)面時(shí)， 兩者的交流更能體現(xiàn)出時(shí)代產(chǎn)物和非時(shí)代產(chǎn)物結(jié)合時(shí)厚重感， 帶給人的情感共鳴更能提升對(duì)于兩者技術(shù)應(yīng)用的理解和認(rèn)識(shí)， 從而能讓建筑設(shè)計(jì)改革換面， 形成一種新的設(shè)計(jì)方法. 本文列舉了多個(gè)方面的交互建筑方式，不管是哪一種，都是為了這一方向在努力， 為了盡早能應(yīng)用. 所以， 我們未來如何理解和運(yùn)用數(shù)字技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用研究才是重中之重.