楊平在pix

後現代建築設計思維─設計電腦化的數位建築案例探討─

以Aronoff Center for Design and Art為例

楊平*  楊裕富** 

 *國立雲林科技大學 建築與室內設計系 研究生

**國立雲林科技大學 建築與室內設計系 副教授

一、 緒論 

     就當代設計發展的情形而言，除了所有的設計藝術行業都經歷了現代化的過程以外，1970年代又興起了所謂後現代情境的衝擊。這樣的衝擊展現了設計領域於新世代的可能趨勢，高科技研發的成果促成設計專業的轉變，不但很多的設計可用的新材料問市，電腦與電子技術的開發更直接影響了設計行業的發展，這一部分促成設計行業的轉變，主要就在於電腦輔助設計、繪圖與製造；另一部份在1990年代後網際網路興起，也促進設計資訊的快速流通，促成設計專業的產業型態變化。其中，數位建築的大行其道即是受此影響所形成的產物(楊裕富2003)。

    數位建築是透過電腦輔助設計、電腦輔助繪圖，而進行細密的構造接合與透過電腦輔助的反覆設計過程而獲得更細密的視景組合與空間動感效果，並實際蓋出的電腦設計案。在台灣的早期年代，對數位概念尚未狂熱的建築師們眼中，電腦繪圖、電腦模擬、電腦動畫及多媒體只不過 是「對設計表現法很好的輔助工具，並非用來做設計」。但對國外的設計師而言，建築設計的數位發展是多樣化的，不管是就形體與空間的解放、空間概念的演化、智慧型參數的設計，亦或是實體與虛擬城市的共構等，都已逐漸落實於設計實務中。本文即欲藉由探討美國俄亥俄州阿朗諾夫設計藝術中心，其結合電腦輔助設計，在形式、量體、空間或建築理念上的發想、設計過程，到最後作品的完整呈現，以瞭解電腦輔助建築設計案的完整落實歷程。

二、文獻回顧

2-1.電腦輔助設計源起

    在半世紀前，1950年英國數學家特林〈Alan M. Turing〉曾提出一個「會運算且具智慧的機器」概念，特林認為複雜的數學可以透過最簡單的數學原理來運算，其發展的「特林機器」後來成為現代電腦的雛型。  

2-2.何謂電腦?電腦=運算器

    這個運算的機器依照人的指令來運算。而機器部分就是所謂電腦硬體，依照人的指令來運算部分往往許多動作是固定的，也早就完成的，這些就如電腦的機械語言、程式語言、程式、套裝程式等等，就是所謂的電腦軟體。

    電腦硬體的發展起於二十世紀初法國數學家派士可的金屬計算器，然後很快的就轉進為真空管計算器，電晶體計算器，積體電路計算器，發展到目前為晶圓計算器。電腦軟體的發展最早為機械碼或機械語言，然後很快的就轉進到接近人類自然語言的（數學語言）的各種電腦語言，並應人類各種需求而發展出各種套裝軟體。(楊裕富2005/06/23)

2-3. 設計電腦化的概況與電腦在設計專業上的應用

    設計電腦化除了一般計算機科學的發展以外，與影像的處理（平面）、空間的處理（立體）、以及人工智慧的發展等等有密切的關係。所以設計電腦化最早的議題就是：一、一般計算機科學發展所能帶來的便利：諸如數量計算，電腦的傳訊，影像的儲存與重複使用等等。二、再接下來的議題就是影像處理與空間處理所能帶來的便利：諸如各種電腦輔助繪圖。三、最終的議題則是從人工智慧的角度來 談電腦輔助設計。目前電腦在設計專業上的應用在上述三種（一般電腦帶來的便利、電腦輔助繪圖、電腦輔助設計）都有快速的發展。在視覺傳達設計上比較偏重圖像處理與電腦繪圖創作、在產品設計上比較偏重電腦輔助繪圖與電腦輔助生產的同步工程（CAD-CAM），在空間設計上比較偏重虛擬實境與視像電腦模擬等。(楊裕富2005/06/23)

三、淺談電腦輔助設計的發展

    電腦輔助設計之發展，有幾個關鍵外在因素，個人電腦的發明、電腦圖學的發展、人工智慧與認知心理學的研究開啟、網際網路的發明與多媒體的技術等。在建築領域中，電腦輔助設計以從狹義的輔助繪圖衍生成廣義的輔助設計，包含了設計過程中的概念發展、可行性分析、替選方案的評估活動。最近對於數位建築的的討論，彼得艾森曼認為電腦不能做設計，最起碼不能和人一樣的做設計。其實設計的美在於有很多設計者主觀的情感，也許不能和電腦一樣面面俱到，但這種情感上所帶來的缺陷，也是一種缺陷的美，太完美的建築就沒那麼美了。

    並非電腦不能做設計，但建築設計不單是考慮滿足機能這件事，應該還包含了一些建築師及設計者個人的風格所灌注到建築物中，讓這棟建築物有個性，雖然建築字數位時代的發展還沒明朗，但以電腦60年代即具備繪圖能力，及1990年蓋瑞在巴塞隆納「魚」的設計中所展現的潛力，加上在數位時代中，自由的曲線已成為一種時代的表徵，突顯了電腦化的特性，並透過電腦的運算與模擬，將很多從前想都不敢想的建築形體變為可能，例如將密斯凡德洛等先驅們無法完成的作品透過電腦模擬完成，彌補人們對於過去無法體會之遺憾。因此我們可將數位建築發展下個簡單的定義：凡將各種電腦數位媒材，關鍵性的引用在建築設計的過程中，並因而在機能、型式、量體、空間或建築理念上有關建成果的建築，均可廣義是為數位建築。

四、案例探討

4-1 阿朗諾夫設計及藝術中心背景簡介 

   建築設計：彼得艾森曼

   業主：辛辛那提大學

   座落地點：美國俄亥俄州辛辛那提

   設計及建造時間：1988-1996

    阿朗諾夫設計藝術中心位於俄亥俄州的辛辛那提大學校園內，由當代著名建築師同時也是位理論家的Peter Eisenman所設計，設計工作始於1987年，於1996年底完工。

    這是一項擴建工程，原有三幢互相連接的建築，面積約1.6萬平方米，擴建後建築面積增加1倍，擴建部分包括圖書館、劇院、展覽廳、設計教室及辦公空間。校方想藉由此擴建工程將設計、建築、藝術與規劃四個系所加以整合，鼓勵各學門之間的交流，並讓原有建築物擁擠的空間，可以得到舒緩。

4-2阿朗諾夫設計及藝術中心基本圖面介紹

4-3阿朗諾夫設計及藝術中心之發想、概念、設計思考與手法 

4-3-1新舊結合之發展概念：

    依據Stphen Dobny於1995年的分類，阿朗諾夫設計藝術中心是屬Eisenman作品風格第三個時期──痕跡時間(tracings)的作品。Eisenman先將每棟建築物以樓梯塔串連起來，使每棟樓的高層可以各自獨立開來。然後再將增建部分標高500的地方設成唯一共同的平面，再以一條8米寬的鋸齒狀走廊連接新舊建築物和周邊道路及基地中的景觀設施。這條鋸齒狀走廊與橫跨中庭的天橋、頂光組合成極具特色的共享空間，由於高程的變化、結構的扭轉、空間的穿插，形成強烈的動感。據學院師生反映，這個走廊不僅有交通和人際交往的功能，而且設計課經常在此評圖，學生們可以坐在台階上也並不影響過往行人。

4-3-2與地形結合之發展概念：

    阿朗諾夫設計藝術中心的主要平面構圖源自於地形曲線和原有建築物的輪廓線。原有三幢建築大體成「之」字型首尾相連，Eisenman充分發揮這種構圖特徵，擴建部分仍按「之」字型排列，然後再予以扭轉，與原有建築保持連續性。此外，由於擴建部分建在坡地上，設計因地制宜，平面呈緩曲線狀，而且逐步上升，與「之」字形構圖相互配合。

4-3-3打破現有建築四平八穩方正印象發展概念：

    阿朗諾夫設計藝術中心的外觀極具特色，此為Eisenman多年來逐步形成的一種風格。新建部分的主入口由粉色系的紅、綠、藍三色組成交叉的楔狀構圖，具有獨特的動感。這樣的楔狀構圖，有別於過往建築予人四平八穩、方正的印象，經由身體的直接體驗，相信可以刺激腦部，讓我們重新思考建築和人的關連。

4-3-4以基本幾何形體疊合交錯搭配電腦運算形變之發展概念：

    由(圖十七)之紅色及藍色線條探討與分析：紅色線條為矩形經過「彎曲」、「截取」以及「變形」後的自由曲線四邊形；藍色線條為原有建物之輪廓線，兩種線條都經過多次「加成」、「貫穿」以及「截取」後，經過電腦輔助設計及計算，疊出圖十七的分析線條。因此推斷平面圖由這兩種基本形狀疊合，線條也多為源自於此兩種原型。在剖面圖(圖十八)中發現其亦採用同樣的手法，經過「彎曲」、「截取」以及「變形」最後再整理而成。因使用上的需要，剖面圖除了兩種形狀的疊合(藍色以及黃色)，還加上垂直水準的紅色線條，並經由電腦輔助設計運算而產生之解構形體。

4-3-5虛實空間交疊轉化之發展概念：

    由下圖探討分析出本案例之建築元素，在「透明度」上分為兩種：即完全不透明、完全透明兩類型。完全不透明如外牆(圖十九，牆面部份)；完全透明例如玻璃部分(圖二十，採光罩部分)。在「轉角」部分，Eisenman處理轉角角度自由，因為其經過多種同樣圖形的加成、貫穿以及截取後再經電腦數學運算方式旋轉，疊合而成。因此，轉角之角度多非九十度直角(圖十九)。在「表皮」方面，本案有部分室內之開口，是由牆體與牆體間的縫隙所產生，錯開的縫隙形成另一種開口，屬於部分封閉，因為其為經過疊合之後的結果，表皮彷彿是很多層建築皮層之疊合，表層碎化成很多平面，包括顏色以及開口的處理方式(圖十九)。在「開口」方面，平面因為疊合所產生的結果，經過整理後，產生建物中間的大型開口，也就是形成中庭(圖二十一)。

五、Aronoff Center for Design and Art設計案電腦扮演的角色

    這個案子的成功，電腦不光是在設計概念階段扮演重要的角色，連細部設計、繪圖甚至施工等階段，電腦也成不可或缺的工具。Eisenman表明，以這個作品而言，如果不藉助電腦數位媒體的運用，這樣的空間思考將無法達成。

    電腦輔助設計與直接繪圖的差異在於繪圖所提供的是自己已經知道的東西，藉由繪圖，設計者只能得到一些早已經知道的東西；但如果將這些東西輸入電腦，電腦可能會提供一些新的東西與體驗。在辛辛那提計劃案中，建築師給電腦一些特定的關係式，但建築師並不知道其合理的結論為何，而電腦提供設計者三、四種甚至更多不同的可能性。

五、結論

   在Eisenman所設計的Aronoff Center for Design and Art一例中，即是將電腦輔助設計的應用並付諸實行的案例。Eisenman先對整個基地與學校的增建案有了認識與整體的設計構想，但對於空間的組構形式與量體間的關係則是透過電腦運算將想要的感覺與訴求更多元化，企圖改變現有空間之組構型態，於是有了牆體間的縫隙所產生的入口、建物間交疊的大型開口所形成的中庭以及自由角度的轉角穿越構成等等，這些都是人與電腦間互動的美妙結合。

    電腦輔助設計的思維模式源自於人本身的想像，但是在操作一項設計案時，人都會以自身的經驗來作為思考的起點。同樣的，就空間的想像上亦是如此，因而在圖面與模型的表達上就會出現傾向於自身體驗的呈現盲點，而電腦輔助設計的產生不但在於加快設計效率，舉凡空間的視覺透視、模型的建構以及結構特殊的應力系統運算等等都是電腦輔助設計所產生的效益，但其中其最大的效果仍是它可以不斷的吸收各種經驗(即人所輸入的資料)，而將這些經驗(數據資料)結合、分析及轉換成另外一種人們未曾想像與體驗過的空間樣貌，這又更近一步的觸發了人們對空間本質的想像與解放，再將這些新的想法在腦中組構發酵，又將這些新的構想變為數據送進電腦資料庫，如此將大大的開拓了人的視野與體驗，並衍生出更多複雜多變的(可能是好的也可能是壞的)空間型態。

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參考文獻：

1. 楊裕富/2002                建築、設計、後現代評論         田園城市出版社

2. 楊裕富/2004                創意將作                       田園城市出版社

3. 劉育東/1996     建築的涵意: 認識建築．體驗建築．並瞭解建築設計   胡氏圖書出版社

4. 劉育東/2004                數位建築多樣性                 田園城市出版社

5.RICHARD C.LEVENE/2001       彼得艾森曼作品集(1990-1997)     EL CROQUIS

6.梁凱翔/2008                 重新定義數位媒材下之建築元素   國立交通大學建築研究所

參考網站：

http://forgemind.net/xoops/modules/news/

圖片來源：

彼得艾森曼作品集(1990-1997)