論信息傳達(dá)在建筑表皮中的智能化發(fā)展

錢(qián)浦草 陳 煒 朱吉虹

(浙江工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)與建筑學(xué)院，浙江 杭州 310032)

1 建筑表皮的基本概念

建筑表皮主要指建筑的維護(hù)體系。這種維護(hù)體系要么在建筑最外層獨(dú)立存在，要么與建筑結(jié)構(gòu)相融合，是建筑和建筑之間與外部空間直接相接處的界面，包括就此所表現(xiàn)出來(lái)的形態(tài)特性及構(gòu)成方式。與此同時(shí)，其也是建筑內(nèi)部與外部空間接觸界面的構(gòu)建以及不同組合方式的一種統(tǒng)稱，對(duì)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)及使用性能起到保護(hù)作用且具有彈性的一種建筑皮膚[1]。通常而言，建筑表皮主要包括除建筑屋頂以外的所有外圍護(hù)部分，在一些特定環(huán)境下，建筑墻體與具有特定幾何結(jié)構(gòu)的屋頂之間展現(xiàn)出連續(xù)性、難以區(qū)分性，或者為了更好的觀察角度和視覺(jué)效果而將屋頂作為建筑“第五立面”進(jìn)行處理時(shí)，此時(shí)可以將屋頂視為建筑表皮的一個(gè)組成項(xiàng)目?！氨砥ぁ睆钠渥置嬉饬x上看是將“內(nèi)”與“外”進(jìn)行有效區(qū)分，具有一定的空間化界定意義。

2 建筑表皮作為信息傳達(dá)的媒介

2.1 靜態(tài)符號(hào)信息傳達(dá)

早在歷史久遠(yuǎn)的古希臘山墻浮雕和中世紀(jì)哥特建筑墻上源于《圣經(jīng)》的玻璃彩繪，就表現(xiàn)出靜態(tài)的符號(hào)信息在建筑表皮的應(yīng)用。我國(guó)通過(guò)建筑表皮承載靜態(tài)信息的歷史悠久，如敦煌的飛天壁畫(huà)、北京故宮的匾額和一些旅游地建筑上留下的鐫刻詩(shī)文等，都是靜態(tài)符號(hào)信息在建筑表皮的生動(dòng)留存。這些信息在時(shí)代變遷中呈現(xiàn)的面貌也在發(fā)生變化[2]。隨著人們關(guān)注點(diǎn)的改變，建筑表皮上的靜態(tài)信息傳達(dá)出的含義各不相同，但是符號(hào)信息在建筑表皮上傳遞過(guò)程中，信息無(wú)法完全被快速獲取。人們?cè)诮邮盏侥切┓?hào)信息后要根據(jù)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境進(jìn)行符號(hào)信息與環(huán)境信息的感知、聯(lián)想與想象。到了工業(yè)時(shí)代，符號(hào)信息在數(shù)字技術(shù)的幫助下向可視信息轉(zhuǎn)變，而后人們接收信息的難度降低，速度提高。

2.2 動(dòng)態(tài)可視化信息傳達(dá)

智能化時(shí)代也被稱為工業(yè)4.0，這是利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代。工業(yè)4.0讓信息和數(shù)字技術(shù)成為建筑設(shè)計(jì)的左膀右臂?，F(xiàn)代建筑表皮的信息傳達(dá)更偏向以下兩種可視信息在建筑表皮的應(yīng)用。二者都屬于單向的樹(shù)狀指令式應(yīng)用，僅通過(guò)管理者在主要的一臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)。

2.2.1 廣告媒體宣傳

可視信息在建筑表皮的媒體化，運(yùn)用在商業(yè)廣告領(lǐng)域相當(dāng)常見(jiàn)[3]。傳媒技術(shù)與電子技術(shù)在這方面有不可磨滅的功勞。由于精細(xì)化的燈光、色彩在顯示器上越來(lái)越容易實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的“pvc”廣告牌正受到巨大沖擊。相比固定的“pvc”廣告牌，建筑表皮圖形界面能通過(guò)計(jì)算機(jī)靈活切換展示內(nèi)容，并且能數(shù)字控制展示時(shí)間，實(shí)現(xiàn)業(yè)主利益最大化。

2.2.2 燈光氛圍營(yíng)造

建筑表皮信息傳達(dá)還肩負(fù)著城市氛圍營(yíng)造的重任。建筑表面顯示圖案以及彩色強(qiáng)光是大多數(shù)城市燈光設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式。不同的節(jié)日，建筑表皮會(huì)顯示不同主題的燈光展示。這種便捷的城市夜景營(yíng)造同時(shí)也帶來(lái)了許多困擾——光污染嚴(yán)重，城市綠色生態(tài)遭到破壞，生物多樣性衰減等。

不言而喻，這樣單向的操作完全無(wú)法滿足人類對(duì)美好生活的期盼。在智能時(shí)代，追求個(gè)性化的成本降低，不再容忍相同的社會(huì)生活，包括建筑表皮帶來(lái)的千人一面的視覺(jué)感受。

2.3 運(yùn)用現(xiàn)狀反映的局限分析

除了廟宇、旅游景點(diǎn)等歷史氛圍濃厚、用途較為單一的建筑外，如今大部分建筑表皮都承載可視信息而非符號(hào)信息?？梢曅畔⒃诮ㄖ砥ど蠎?yīng)用的局限主要表現(xiàn)在其單一性上。

建筑表皮可視信息的單一性表現(xiàn)在三個(gè)方面，分別為操作身份單一、使用目的單一和表現(xiàn)形式單一。

2.3.1 操作身份單一

操作身份單一體現(xiàn)在建筑表皮大部分被建筑擁有者或城市管理者單方面控制， 普通民眾操控的途徑和權(quán)力微乎其微，可以說(shuō)建筑表皮的使用權(quán)暫時(shí)掌握在少數(shù)人手中。 由于當(dāng)下建筑表皮顯示技術(shù)成本仍是普及建筑表皮計(jì)算機(jī)視覺(jué)化的攔路虎，建筑表皮可視信息顯示的載體數(shù)量并不多，且其中大部分具有面積大、位置高的特征。正是“少”、“大”、“高”這三個(gè)字成為建筑表皮可視信息使用者身份單一的根源問(wèn)題。

2.3.2 使用目的單一

使用目的單一體現(xiàn)在現(xiàn)有的建筑表皮可視信息多數(shù)基于新聞、廣告等公共信息傳播以及城市容貌管理的使用目的。其主要原因還是高額的租賃費(fèi)用讓私人化使用望而卻步。當(dāng)然，建筑表皮的可視信息顯示技術(shù)還不夠成熟，簡(jiǎn)單的圖片循環(huán)或視頻播放也無(wú)法滿足多樣的私人化使用目的。

2.3.3 表現(xiàn)形式單一

表現(xiàn)形式單一也是一項(xiàng)重要的局限點(diǎn)?，F(xiàn)有的建筑表皮可視信息僅僅能在二維的主控平臺(tái)上進(jìn)行操作，表現(xiàn)形式多以二維平面出現(xiàn)。建筑表皮可視信息的表現(xiàn)形式受到載體和維度的局限。權(quán)威性的操作載體使建筑表皮可視信息的表現(xiàn)形式缺乏創(chuàng)新，極少的用戶反饋量降低了該領(lǐng)域的發(fā)展速度。二維的平面阻礙建筑表皮圖形界面的表現(xiàn)多樣化，建筑本身的三維性決定了建立立體的顯示工具能更高效契合建筑表皮的視覺(jué)特性。

3 新型智能化技術(shù)支持分析

3.1 智能化材料新突破

智能化材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計(jì)材料之后的第四代材料。智能化材料具有智能的特點(diǎn)，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來(lái)高技術(shù)的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化[4]。科學(xué)家預(yù)言，智能化材料的研制和大規(guī)模應(yīng)用將導(dǎo)致材料科學(xué)發(fā)展的重大革命。

新型的OLED柔性屏幕在技術(shù)上已經(jīng)獲得彎曲半徑1mm的驚人成就。這樣的顯示材料不僅體積輕薄、功耗低，還可以達(dá)到超越水平面的顯示效果。華為與三星的可折疊式手機(jī)為我們講述了OLED柔性材料的神奇功效。超越了平面的X與Y軸，OLED柔性屏在建筑表皮上的運(yùn)用將打破傳統(tǒng)的建筑表皮形態(tài)。

3.2 智能化檢索技術(shù)新突破

現(xiàn)有的檢索系統(tǒng)主要是輸入文字進(jìn)行信息檢索，極少數(shù)的界面設(shè)置了圖片檢索模塊。不過(guò)“MATLAB矩陣工廠”這個(gè)商業(yè)數(shù)學(xué)軟件已經(jīng)可以便捷地建立圖片檢索程序。MIdomi這款搜索引擎來(lái)自硅谷的Melodis公司，這款搜索引擎已經(jīng)可以通過(guò)唱歌甚至吹口哨找到人們喜愛(ài)的歌曲，并且將人們興趣相同的音樂(lè)社區(qū)連接起來(lái)。也就是說(shuō)建筑表皮可以利用該技術(shù)，通過(guò)采集多重環(huán)境數(shù)據(jù)做出每時(shí)每刻不一樣的展示效果，使建筑表皮的可視信息更實(shí)時(shí)有效。

4 可視信息在建筑表皮中應(yīng)用的智能化展望

4.1 身臨其境——可視信息載體智能化

現(xiàn)有的建筑表皮可視信息載體因液晶材料成本較高，僅能實(shí)現(xiàn)總控平臺(tái)圖形界面載體下達(dá)控制命令。我國(guó)主要有江蘇合成、誠(chéng)志永華、八億時(shí)空等公司從事液晶材料研發(fā)生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)廠商的產(chǎn)品占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的份額約為 33%。雖然我國(guó)尚未完全實(shí)現(xiàn)高世代液晶面板部分關(guān)鍵材料的自主生產(chǎn)與銷售，但是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，昂貴的液晶成本下降，填充液晶的顯示器將會(huì)普及，甚至我們能將液晶填充在建筑雙層玻璃內(nèi)。大面積建筑表皮將會(huì)成為圖形界面的載體，其不僅會(huì)輸出信息，還可以通過(guò)觸控等手段，從建筑表皮“用戶端”對(duì)其進(jìn)行命令輸入。例如：點(diǎn)擊建筑表皮的虛擬選擇模塊。

韓國(guó)知名數(shù)字藝術(shù)創(chuàng)意公司Dstrict以“用藝術(shù)和技術(shù)混合來(lái)創(chuàng)造一種革命性的娛樂(lè)方式”為設(shè)計(jì)理念。該公司設(shè)計(jì)了令人震撼的首爾SM Town項(xiàng)目。SM Town樓頂有一個(gè)巨大的“浴缸”，其實(shí)際上是一塊高20m，長(zhǎng)80m的巨型曲面屏[5]，整塊屏幕都會(huì)根據(jù)太陽(yáng)的移動(dòng)而自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度，其目的是防止對(duì)過(guò)往行人和車輛造成視覺(jué)上的不便(圖1、圖2)。

圖1 SM Town項(xiàng)目白天實(shí)景

圖2 SM Town 項(xiàng)目黑夜實(shí)景

4.2 多彩便捷——可視信息呈現(xiàn)內(nèi)容智能化

現(xiàn)如今的建筑表皮可視信息，主要是權(quán)威身份者通過(guò)簡(jiǎn)單密碼指令身份識(shí)別后主觀進(jìn)行僵硬的選擇性、數(shù)據(jù)修正性工作。這種建筑表皮呈現(xiàn)方式獲得信息反饋的能力較低，例如操控者只能選擇某個(gè)建筑表皮的燈光亮度，而無(wú)法及時(shí)獲取受眾真實(shí)的感受。這樣的使用體驗(yàn)顯然無(wú)法滿足人們的需求。

WZ Jardins酒店位于巴西圣保羅，該酒店的建筑表皮可以根據(jù)周圍環(huán)境質(zhì)量的情況做出智能的可視信息表達(dá)。將聲音強(qiáng)度、空氣質(zhì)量信息采集后，在計(jì)算機(jī)中為最高值與最低值賦予兩種不同色彩，并用兩種色彩之間不同明度的區(qū)間色彩逐級(jí)指代不同的聲音強(qiáng)度和空氣質(zhì)量?jī)?yōu)劣程度(如圖3所示)。

圖3 巴西圣保羅WZ Jardins酒店實(shí)景

4.3 激發(fā)互動(dòng)——可視信息體驗(yàn)方式智能化

現(xiàn)有的建筑表皮可視信息僅做到向人們傳達(dá)信息，人與建筑表皮的信息交互較弱。平面投影、立體投影和VR眼鏡等技術(shù)可以幫助建筑表皮可視信息與人類交互更加緊密，這種體驗(yàn)方式只有在智能技術(shù)輔助下才可以實(shí)現(xiàn)[6]。

伏特加品牌Eristoff Vodaka在比利時(shí)根特市提供了一項(xiàng)以建筑表皮為媒介的游戲互動(dòng)體驗(yàn)。人們通過(guò)3D互動(dòng)投影技術(shù)、設(shè)計(jì)游戲和ipad遠(yuǎn)程操控技術(shù)體驗(yàn)這項(xiàng)游戲。用戶使用ipad實(shí)時(shí)進(jìn)行射擊游戲，向建筑窗戶上的投影動(dòng)畫(huà)發(fā)射子彈贏得分?jǐn)?shù)，甚至還可以與身邊其他參與者進(jìn)行比賽(圖4)。

圖4 Eristoff Vodaka推出的游戲互動(dòng)體驗(yàn)

這種互動(dòng)的多人可操控信息體驗(yàn)在建筑表皮是極少見(jiàn)的。但是隨著更強(qiáng)大的三維投影技術(shù)和VR技術(shù)的發(fā)展，更多用戶可以選擇隨時(shí)隨地來(lái)一場(chǎng)多人互動(dòng)的線下游戲競(jìng)技。

5 結(jié) 語(yǔ)

信息在建筑表皮中的應(yīng)用將在智能化技術(shù)發(fā)展中向兩個(gè)方面發(fā)展。其一，傳達(dá)的信息將更加容易讀取，傳統(tǒng)的純文字傳達(dá)方式會(huì)逐漸走下舞臺(tái)，多維度的信息可以用可視化表達(dá)方式并以建筑表皮為載體呈現(xiàn)。其二，更多人能參與建筑表皮的信息呈現(xiàn)，建筑表皮升級(jí)為人們接收、傳遞、交互信息的載體[7]。