摘要：參數(shù)化設(shè)計(jì)在建筑形體造型上得到了很大的突破，各種異形，復(fù)雜的建筑逐漸出現(xiàn)在人們的視野里，但在產(chǎn)品外觀造型領(lǐng)域的應(yīng)用不太廣泛，本文闡述了參數(shù)化設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)，提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)在造型上應(yīng)用的理論模型，并分析了具體應(yīng)用的實(shí)例，對(duì)產(chǎn)品造型的創(chuàng)新有重要意義。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì) 參數(shù)關(guān)系理論模型 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思維

當(dāng)代科學(xué)的研究已經(jīng)從線性轉(zhuǎn)向非線性，同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)加工技術(shù)的提高，參數(shù)化設(shè)計(jì)逐漸受到重視，一些年輕、有敏銳觸覺的設(shè)計(jì)師熱衷于這種設(shè)計(jì)方法，甚至一些激進(jìn)派設(shè)計(jì)師認(rèn)為參數(shù)化主義是繼現(xiàn)代主義之后的一個(gè)嶄新的設(shè)計(jì)思潮。參數(shù)化設(shè)計(jì)給產(chǎn)品造型帶來了更大的自由空間，設(shè)計(jì)師開始使用自由形式的曲線和曲面來表達(dá)內(nèi)心的情感，產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)已經(jīng)從功能至上到復(fù)雜、多元化的發(fā)展。

1 參數(shù)化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

參數(shù)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是數(shù)據(jù)，是將數(shù)據(jù)操作賦予一切單純的設(shè)計(jì)形式，所有的設(shè)計(jì)形式都可以根據(jù)數(shù)學(xué)邏輯構(gòu)造。參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用在造型設(shè)計(jì)上的理論基礎(chǔ)源自于非線性科學(xué)，是在非線性科學(xué)的理論基礎(chǔ)上將影響設(shè)計(jì)的多方面的復(fù)雜因素作為參數(shù)并建立關(guān)聯(lián)，形成參數(shù)模型，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來完成方案。其中，非線性科學(xué)領(lǐng)域中的算法邏輯或幾何邏輯是參數(shù)化設(shè)計(jì)在造型中最有價(jià)值的應(yīng)用。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是根據(jù)設(shè)計(jì)師的直接或間接經(jīng)驗(yàn)，首先頭腦風(fēng)暴，在腦海中產(chǎn)生產(chǎn)品的大致形態(tài)輪廓，然后再進(jìn)行手繪草圖繪制大致的產(chǎn)品造型，再使用三維設(shè)計(jì)軟件建模，在這個(gè)過程中會(huì)出現(xiàn)反復(fù)的調(diào)整和修改，最后輸出為符合工程制造的圖紙，這一設(shè)計(jì)過程是從整體到局部，在設(shè)計(jì)過程分了幾個(gè)階段，在上一階段做完之后才能進(jìn)入下一階段，一旦其中的一步需要修改，返回去就會(huì)引起很繁瑣的工作量。這種設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)過程要求設(shè)計(jì)師具有豐富的三維想象力和空間造型能力，并且很難在較短的時(shí)間內(nèi)生成大量可供選擇的方案。

工業(yè)設(shè)計(jì)需要更新其設(shè)計(jì)方式以適應(yīng)多元化社會(huì)的需求，而參數(shù)化設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有很大的優(yōu)勢(shì)。首先，參數(shù)化設(shè)計(jì)依照算法邏輯或幾何邏輯等邏輯規(guī)則讓所有影響造型設(shè)計(jì)的參數(shù)形成一種關(guān)系，從而構(gòu)建設(shè)計(jì)方案，改變不同的參數(shù)而不改變關(guān)系，或者改變邏輯關(guān)系而參數(shù)不變就可以迅速生成大量的設(shè)計(jì)方案，而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法由于依靠經(jīng)驗(yàn)和手工操作占主要部分，所以整個(gè)推敲過程在同等時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的方案是有限的。其次，參數(shù)化設(shè)計(jì)整個(gè)流程的每個(gè)環(huán)節(jié)都可以修改的，一個(gè)環(huán)節(jié)的修改，其他環(huán)節(jié)就會(huì)自動(dòng)的變化，而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程各個(gè)階段是線性的，一旦一個(gè)環(huán)節(jié)需要修改，則它之后的環(huán)節(jié)將完全被推翻，一切重頭設(shè)計(jì)就會(huì)非常麻煩。再次，參數(shù)化設(shè)計(jì)在造型上的應(yīng)用，受到了非線性科學(xué)和德羅茲哲學(xué)的影響，設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品造型往往具有強(qiáng)烈的視覺沖擊力，突破了傳統(tǒng)的幾何造型。

2 參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用在產(chǎn)品造型中的理論基礎(chǔ)

參數(shù)化設(shè)計(jì)一般分為為三個(gè)過程：確定影響因素參數(shù)化、將參數(shù)之間建立關(guān)系、依據(jù)參數(shù)因素和設(shè)計(jì)參數(shù)之間的關(guān)系建立參數(shù)化模型，其中將參數(shù)之間建立關(guān)系是造型的核心。一些前衛(wèi)的設(shè)計(jì)師開始對(duì)非線性科學(xué)中的拓?fù)?、分形、微觀構(gòu)造等復(fù)雜現(xiàn)象中的形態(tài)關(guān)系在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行嘗試，創(chuàng)造出具有概念性，強(qiáng)烈視覺感的產(chǎn)品造型。

2.1拓?fù)鋷缀螌W(xué)

在建筑物表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用已經(jīng)很熟練，復(fù)雜的造型與簡單的歐式幾何形體其實(shí)是在同一種拓?fù)潢P(guān)系下產(chǎn)生的，一些異形的表皮設(shè)計(jì)就是以拓?fù)鋷缀螌W(xué)為理論支撐，通過扭曲、折疊、褶皺、嵌入等拓?fù)渥冃渭夹g(shù)來生成。拓?fù)鋷缀螌W(xué)中的圖形關(guān)系可當(dāng)作參數(shù)化設(shè)計(jì)中參數(shù)之間建立聯(lián)系的關(guān)系式。參數(shù)化造型設(shè)計(jì)基于拓?fù)鋵W(xué)通過改變可變參數(shù)或改變關(guān)系式，就可以得到具有拓?fù)鋵傩缘脑煨汀＠缒葹跛弓h(huán)曲面的運(yùn)用，在同樣大小的平面通過扭轉(zhuǎn)使原本的空間延展，從而獲得更大的可用空間，這就是運(yùn)用拓?fù)鋷缀螌W(xué)的拓?fù)渥儞Q來推敲方案的形態(tài)。在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中如芬蘭著名設(shè)計(jì)師阿爾托依托拓?fù)湫螒B(tài)設(shè)計(jì)的蘭葉花瓶，隨意流利而有機(jī)不規(guī)則的波浪和曲線輪廓，完全打破了傳統(tǒng)歐幾里得幾何對(duì)稱的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2分形幾何學(xué)

不規(guī)則現(xiàn)象在自然界普遍存在，但它們具有自己相似的結(jié)構(gòu)或是整體與局部有自相似的幾何形體結(jié)構(gòu)，如美國佛羅里達(dá)千島群島、南阿拉斯加冰原沼澤、瀑布的形態(tài)、閃電的形態(tài)、Mandelbrot集等自然現(xiàn)象都是分形，分形幾何建立以后，設(shè)計(jì)師迅速的應(yīng)用于藝術(shù)創(chuàng)作之中。

分形幾何圖形的創(chuàng)建方法有迭代、仿射、非線性變換等，分別對(duì)應(yīng)簡單的自然及幾何形態(tài)、復(fù)雜自然形態(tài)、復(fù)雜幾何形態(tài)。分形經(jīng)常被設(shè)計(jì)師應(yīng)用在造型上，參數(shù)化造型設(shè)計(jì)更是深受其影響，可以套用空間填充曲線、Burning ship分形、Peano曲線、H樹等常見的分形模型，建立影響設(shè)計(jì)方案因素之間的關(guān)聯(lián)，從而將基本的原型演變成復(fù)雜形體，簇?fù)硇碌拿栏?，倡?dǎo)一種完全新型的美學(xué)。

2.3微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)

產(chǎn)品造型的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程主要是產(chǎn)品找形的過程，設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)系的建立是核心，參數(shù)關(guān)系之于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域表現(xiàn)為算法，由計(jì)算機(jī)程序驅(qū)動(dòng)生成形態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)在滿足約束下創(chuàng)意的造型。研究微觀結(jié)構(gòu)所蘊(yùn)含的豐富的造型法則得到的幾何算法，這些幾何算法是參數(shù)化關(guān)系式的建立的理論基礎(chǔ)。

常見的用于參數(shù)化造型的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)有描述植物生長規(guī)律的L-system、用簡單的規(guī)則和計(jì)算進(jìn)行多次迭代的元胞自動(dòng)機(jī)、Voronoi圖等。

2.4德勒茲造型思想

德勒茲是法國后現(xiàn)代哲學(xué)家，激進(jìn)的后結(jié)構(gòu)主義者，被譽(yù)為造型大師，一系列的哲學(xué)觀點(diǎn)如“褶子”、“圖解”、“平滑”和“生成”等理論被廣泛的應(yīng)用到造型設(shè)計(jì)之中。

“褶子”是德勒茲造型思想的核心，強(qiáng)調(diào)空間結(jié)構(gòu)的差異，把褶子的相互包裹、彎曲等特征表現(xiàn)在空間上，有助于設(shè)計(jì)師思考和創(chuàng)作新的產(chǎn)品形態(tài)。關(guān)于“圖解”德勒茲描述為一端輸入規(guī)則，另一端就可以產(chǎn)生不同的形態(tài)，這一定義和參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程很像，設(shè)計(jì)師將參數(shù)化輸入，得到一個(gè)不同的設(shè)計(jì)原型。“平滑”是闡述自由、開放、不受框架約束的哲學(xué)思想，與此相對(duì)應(yīng)的造型空間就是游牧空間，游牧空間的概念對(duì)于造型對(duì)參數(shù)化造型設(shè)計(jì)有重要的指導(dǎo)意義?！吧伞钡恼軐W(xué)思想在設(shè)計(jì)上表現(xiàn)為自下而上，過程的各階段也即是作品完成的狀態(tài)。

3 參數(shù)化設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

參數(shù)化設(shè)計(jì)思維在建筑領(lǐng)域設(shè)計(jì)師已作出多樣化的探索，同時(shí)產(chǎn)品的造型也可以看成微建筑的形態(tài)，受德勒茲哲學(xué)思想和非線性科學(xué)的啟發(fā)而進(jìn)行造型創(chuàng)新，已經(jīng)有大量的成功案例。

國外很多設(shè)計(jì)先鋒也在一定程度上將參數(shù)化設(shè)計(jì)運(yùn)用在產(chǎn)品的造型中，并設(shè)計(jì)上許多優(yōu)秀的作品。扎哈哈迪德是探索參數(shù)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師代表，運(yùn)用voronio算法設(shè)計(jì)的“泡狀物”造型設(shè)計(jì)的沙發(fā)、根據(jù)游牧空間理念設(shè)計(jì)的未來家具和未來廚房，還有根據(jù)L-system算法通過模塊化的單元件設(shè)計(jì)出來的燈具具有植物般可以“生長”的造型。中國也有許多參數(shù)化設(shè)計(jì)作品，代表作是鳥巢和水立方，赫爾佐格運(yùn)用參數(shù)化的理念使鳥巢從方案規(guī)劃到方案完成變得可控，最終達(dá)到較為理想的效果。水立方的設(shè)計(jì)模擬生物細(xì)胞的形態(tài)，外觀造型設(shè)計(jì)中運(yùn)用了voronoi算法，結(jié)合參數(shù)化軟件DP完成，成為百年奧運(yùn)建筑史上的經(jīng)典。

結(jié)語

參數(shù)化的造型方式由于本身的優(yōu)勢(shì)而日趨受到重視，必將引領(lǐng)未來設(shè)計(jì)方式和造型風(fēng)格。研究參數(shù)化設(shè)計(jì)在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用必將打破產(chǎn)品外觀的瓶頸，設(shè)計(jì)出數(shù)字化、視覺化、打破邊界的產(chǎn)品形態(tài)。