參數化設計理念在室內設計中的空間秩序構建研究

冉姌 張北童

摘要：隨著科學技術水平的不斷提高，參數化已逐漸向設計領域不斷滲透和發展。文章將從空間進行切入，通過對算法設計的研究能夠更好地掌握其運算的邏輯關系，打破傳統設計思維的屏障，提升設計創新能力，以參數化設計為設計手法，通過在空間中的表層形態、空間規劃、情景表達上的運用，來探討參數化設計在空間及設計領域新的運用形式。

關鍵詞：參數化;室內設計;空間秩序

一、參數化設計概況

參數化設計是在變量化設計思想產生以后出現的，要了解參數化設計的歷史必須追溯變量化設計的由來。變量化設計一詞是美國麻省理工學院Gossard教授提出的，他采用非線性約束方程組的聯立求解，設定初值后用牛頓迭代法精化，這種方法的最大優點在于通用性強，約束方程的內容不限，除了幾何約束以外還可以引入力學、運動學、動力學等關系，但其存在一個不可逾越的障礙：非線性方程組的行秩有可能不等于列秩，從而導致方程組無解（需要說明的是：在將來這個障礙可能隨著數學方法的改進而消失）。這種方法過早地把幾何約束映射為代數方程組，使問題求解的規模和速度難以得到有效控制。

參數”可以定義為影響設計結果的變化量，其量值的變化會導致計算結果發生變化。參數化設計平臺則是制定出一個關聯系統，從建模運算之前，設計師是不可能預見到最后的模型效果的。而且每一次新的設計方案都會給設計師帶來意想不到的創作靈感，都會帶來一種全新的造型風格。這是參數化室內空間設計師創作靈感不竭的源泉，也是參數化室內空間設計最大的魅力所在。相互聯系并且富有變化在運用算法生形的過程中圖形符號是相互系并且富有變化。所有符號元素都將和其它元素產生聯系，不斷地變化，形成連續的差異性。室內設計中兩種算法生形設計思路在室內空間中存在著彼此之間相互聯系相互影響的一種關系，在對其設計的過程中利用其中的影響因素作為設計參數同時構建相關算法程序對參數進行運算得出相應的設計結果，根據不同結果篩選出最優方案對參數不斷地調整并完善方案。算法種類很多，如有可生成曲面所用的數學函數表達式，也有可生成一系列幾何圖形的算法等。文章主要介紹吸引子算法及Voronoi算法。

二、參數化設計風格表現

參數化設計風格的核心是算法，解決一個問題的過程即算法。算法本身包含著規則，但又可以通過參數對算法進行設定與界限，從而產生一套縝密的邏輯，最后生成大量卻不同的結果。而這些邏輯構建本身，正是參數化設計中算法的核心。算法有很多種類，如一些可供設計者生成曲面所用的數學函數表達式，也有可生成一系列幾何圖形的算法，如計算幾何算法，還有的算法得到的結果是一系列數據，如檢索算法、加密算法等。將算法引用到空間中，是以計算機圖形學位基礎，利用計算機將輸入的數據或幾何圖形，作為干擾的參數通過可以生成可視化圖形的算法規則生成圖形，可以作為空間設計風格的雛形。

參數化設計運用在設計領域主要存在兩種表現形式 ：第一是參數化設計思維。參數化設計思維是將更多的設計因素參與到方案的利弊權衡中來，它主要源于復雜性科學理論，其背后的支撐是龐大而復雜的自然科學數據庫，包括計算機、數學、物理學、地理學和生物學等。它可以成為將多學科知識聯系在一起的媒介，能夠創造性地將知識轉化為一種新的設計方法。參數化設計思維的本質就在于利用這些知識將設計方案不斷優化向預期的、良好的方向推進。第二是計算機輔助設計，通過對設計對象的描述、系統分析、建模、優化、仿真和圖形處理，使計算機輔助設計師完成產品設計全過程，最終呈現出令設計師和客戶滿意的設計結果和產品圖形。計算機輔助設計在參數化設計中起著設計工具的作用。在設計學范疇下，參數化設計是設計思維模式在宏觀層面的一種應用，在微觀層面上是實現計算機輔助設計的另一種手段。

參數化設計中始終堅持一個通用原則，即不使用簡單又不切實際的形態，而是用可變的形態。無論建筑表皮還是室內空間或家具都使用這一相同原則，形態是絕不重復和相同，并持續變化。相比于現代主義，全部套用同一公式如矩形、正方形、三角形和圓形等最基本的幾何體，在此基礎上進行規律重復，參數化正是要杜絕這些固定僵化的幾何形態。

參數化平臺下算法生形應用前景相較于傳統設計，基于參數化軟件平臺下的算法應用構建出來的空間方案更加的新穎、更加的多樣化。其構建出來的造型并不是只追求造型的標新立異，更多的是以參數為根據，把影響的相關要素植入算法之中。它的不確定性致使造型的豐富多樣性，同時計算機衍生出的造型結果是雙向的引導，一則讓計算機的思維與設計師的靈感相碰撞，二則設計師根據結果繼續添加相應的影響參數，這樣就形成了一種相互影響的關系。伴隨著數字化時代的快速發展，設計方式也會與之轉變。參數化設計發展的大潮已經向我們涌來，站在時代的浪尖上抓住設計方式的變革是每位設計師必須要完成的。

三、參數化設計在其空間規劃中的運用分析

在 19 世紀美國著名的建筑師路易斯·沙利文曾經提出“形式追隨功能”的觀點，主要是表達設計的首要任務是功能，而設計形式應跟隨功能的變化而發生相應的變化。在商業展示空間中，空間的功能劃分是商業展示空間的首要任務，依據參數化設計思維，參數化設計結果的生成是建立在能夠滿足各功能區之間的要求下進行的。眾所周知空間的類別是多種多樣的，在不同的展示空間中會有不同的功能劃分，不同類別的空間也是存在著一定的相似性。比如，品牌專賣店之間都會設有收銀區、商品展示區、顧客休息區等區域，便形成了一種共性，這就有利于進行整合控制。然而在同一個空間類型下不同功能區域之間也有著緊密的聯系，通過人們在不同功能空間中的行為動線研究，可以清楚地了解到各功能區域之間的密切程度。以某品牌服裝店為例，客戶休息區與導購區、試衣區與商品展示區之間的總是會存在著更為密切的聯系。而這些關系便會形成一定的設計規則和設計參數，通過設計者將這種規則參數進行算法編程帶入參數化設計關聯系統之中，通過調節相應參數便會得出預想的功能劃分結果。

四、參數化設計動態特點

傳統藝術形式設計法則一般包括統一與變化、對稱與平衡、對比與調和、節奏與韻律等，是一種簡單又講究秩序的設計法則。相對于傳統設計法則這種“靜態”的方法，參數化設計就是建立“動態”關系的藝術，通過參數化設計生成出的結果，具有關聯性及多樣性。根據舒馬赫的觀點，參數化設計是一種生成設計，其中所有的元素都是相互關聯的，且相互適應。通過修改其中的一個元素則能夠改變所有元素，生成全新結果，每個元素或復合體的每個屬性都受到參數變化和拓撲變形的影響。這是一種以定義參數規則與關聯過程作為設計基礎的設計方法，與傳統設計者習慣于根據特定設計條件，通過經驗反復修改最后決定設計的形式所不同[6]。參數化設計則是通過動態地控制影響設計的參數關聯因子，來實時生產、評估、調整設計方案中幾何形式的設計方法，而非僅僅依循如美學構成等經驗因素來決定設計形式。

五、結語

參數化設計漸漸成為一種新的設計理念，不僅帶來了風格上的變化同時也將成為未來發展的一個重要方向。參數化設計的影響面已經不僅僅局限在建筑設計的領域中，作為建筑的內在空間需要與建筑形式同步發展，因此數字化時代驅使下的參數化室內空間設計變革正在悄然發生。設計師不再是負重前行的繪圖員，掌握數字化技術并利用各種分析軟件來提高設計的效率和質量才是未來設計師需要關注的方向。

參數化平臺下的算法生形則是一種新的設計思路，轉變傳統自上而下的設計思維，并

且對于參數化室內空間的設計研究能夠讓設計師不僅僅局限于主觀臆想上，更多的是理性的思考，充分發揮電腦的運算功能為設計師提供源源不斷的設計想法，同時對于設計的修改

也提供了極大的方便，但是在室內設計中還有部分算法是如

何運算又是以何種手段進行分

析的還需要進一步研究，只有這樣才能為后來的室內空間設計提供強有力的幫助。

參數化設計衍生一種新的設計風格，通過將可數字化的信息都可以被轉化為設計的參數條件，大量使用曲線及復雜的形態，通過算法選擇、運行算法、設置參數、結合干擾系統生成大量蘊含一定規則但形態卻不相同的最終結果。通過這種方法在室內空間中不僅能形成賦有審美的空間，以精密計算創造有機形態，更能夠生成更持久、更高效率也更低成本的功能制造。從設計概念到生產流程都受到新方法的啟發，對室內空間造型風格是一種能引領室內革新的“參數主義”。

課題號：ZDCYK2009參數化設計在室內設計實訓中的應用研究。

作者簡介：冉姌（1987-），女，碩士，講師。研究方向，室內設計。單位：保定理工學院。

張北童（1992-）男，碩士，教師。研究方向，風景園林。單位：保定理工學院。