论信息传达在建筑表皮中的智能化发展

钱浦草 陈 炜 朱吉虹

(浙江工业大学设计与建筑学院，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维护体系。这种维护体系要么在建筑最外层独立存在，要么与建筑结构相融合，是建筑和建筑之间与外部空间直接相接处的界面，包括就此所表现出来的形态特性及构成方式。与此同时，其也是建筑内部与外部空间接触界面的构建以及不同组合方式的一种统称，对建筑内部结构及使用性能起到保护作用且具有弹性的一种建筑皮肤[1]。通常而言，建筑表皮主要包括除建筑屋顶以外的所有外围护部分，在一些特定环境下，建筑墙体与具有特定几何结构的屋顶之间展现出连续性、难以区分性，或者为了更好的观察角度和视觉效果而将屋顶作为建筑“第五立面”进行处理时，此时可以将屋顶视为建筑表皮的一个组成项目。“表皮”从其字面意义上看是将“内”与“外”进行有效区分，具有一定的空间化界定意义。

2 建筑表皮作为信息传达的媒介

2.1 静态符号信息传达

早在历史久远的古希腊山墙浮雕和中世纪哥特建筑墙上源于《圣经》的玻璃彩绘，就表现出静态的符号信息在建筑表皮的应用。我国通过建筑表皮承载静态信息的历史悠久，如敦煌的飞天壁画、北京故宫的匾额和一些旅游地建筑上留下的镌刻诗文等，都是静态符号信息在建筑表皮的生动留存。这些信息在时代变迁中呈现的面貌也在发生变化[2]。随着人们关注点的改变，建筑表皮上的静态信息传达出的含义各不相同，但是符号信息在建筑表皮上传递过程中，信息无法完全被快速获取。人们在接收到那些符号信息后要根据当时当地的环境进行符号信息与环境信息的感知、联想与想象。到了工业时代，符号信息在数字技术的帮助下向可视信息转变，而后人们接收信息的难度降低，速度提高。

2.2 动态可视化信息传达

智能化时代也被称为工业4.0，这是利用信息化技术促进产业变革的时代。工业4.0让信息和数字技术成为建筑设计的左膀右臂。现代建筑表皮的信息传达更偏向以下两种可视信息在建筑表皮的应用。二者都属于单向的树状指令式应用，仅通过管理者在主要的一台计算机上进行操作实现。

2.2.1 广告媒体宣传

可视信息在建筑表皮的媒体化，运用在商业广告领域相当常见[3]。传媒技术与电子技术在这方面有不可磨灭的功劳。由于精细化的灯光、色彩在显示器上越来越容易实现，传统的“pvc”广告牌正受到巨大冲击。相比固定的“pvc”广告牌，建筑表皮图形界面能通过计算机灵活切换展示内容，并且能数字控制展示时间，实现业主利益最大化。

2.2.2 灯光氛围营造

建筑表皮信息传达还肩负着城市氛围营造的重任。建筑表面显示图案以及彩色强光是大多数城市灯光设计的实现方式。不同的节日，建筑表皮会显示不同主题的灯光展示。这种便捷的城市夜景营造同时也带来了许多困扰——光污染严重，城市绿色生态遭到破坏，生物多样性衰减等。

不言而喻，这样单向的操作完全无法满足人类对美好生活的期盼。在智能时代，追求个性化的成本降低，不再容忍相同的社会生活，包括建筑表皮带来的千人一面的视觉感受。

2.3 运用现状反映的局限分析

除了庙宇、旅游景点等历史氛围浓厚、用途较为单一的建筑外，如今大部分建筑表皮都承载可视信息而非符号信息。可视信息在建筑表皮上应用的局限主要表现在其单一性上。

建筑表皮可视信息的单一性表现在三个方面，分别为操作身份单一、使用目的单一和表现形式单一。

2.3.1 操作身份单一

操作身份单一体现在建筑表皮大部分被建筑拥有者或城市管理者单方面控制， 普通民众操控的途径和权力微乎其微，可以说建筑表皮的使用权暂时掌握在少数人手中。 由于当下建筑表皮显示技术成本仍是普及建筑表皮计算机视觉化的拦路虎，建筑表皮可视信息显示的载体数量并不多，且其中大部分具有面积大、位置高的特征。正是“少”、“大”、“高”这三个字成为建筑表皮可视信息使用者身份单一的根源问题。

2.3.2 使用目的单一

使用目的单一体现在现有的建筑表皮可视信息多数基于新闻、广告等公共信息传播以及城市容貌管理的使用目的。其主要原因还是高额的租赁费用让私人化使用望而却步。当然，建筑表皮的可视信息显示技术还不够成熟，简单的图片循环或视频播放也无法满足多样的私人化使用目的。

2.3.3 表现形式单一

表现形式单一也是一项重要的局限点。现有的建筑表皮可视信息仅仅能在二维的主控平台上进行操作，表现形式多以二维平面出现。建筑表皮可视信息的表现形式受到载体和维度的局限。权威性的操作载体使建筑表皮可视信息的表现形式缺乏创新，极少的用户反馈量降低了该领域的发展速度。二维的平面阻碍建筑表皮图形界面的表现多样化，建筑本身的三维性决定了建立立体的显示工具能更高效契合建筑表皮的视觉特性。

3 新型智能化技术支持分析

3.1 智能化材料新突破

智能化材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料。智能化材料具有智能的特点，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化[4]。科学家预言，智能化材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。

新型的OLED柔性屏幕在技术上已经获得弯曲半径1mm的惊人成就。这样的显示材料不仅体积轻薄、功耗低，还可以达到超越水平面的显示效果。华为与三星的可折叠式手机为我们讲述了OLED柔性材料的神奇功效。超越了平面的X与Y轴，OLED柔性屏在建筑表皮上的运用将打破传统的建筑表皮形态。

3.2 智能化检索技术新突破

现有的检索系统主要是输入文字进行信息检索，极少数的界面设置了图片检索模块。不过“MATLAB矩阵工厂”这个商业数学软件已经可以便捷地建立图片检索程序。MIdomi这款搜索引擎来自硅谷的Melodis公司，这款搜索引擎已经可以通过唱歌甚至吹口哨找到人们喜爱的歌曲，并且将人们兴趣相同的音乐社区连接起来。也就是说建筑表皮可以利用该技术，通过采集多重环境数据做出每时每刻不一样的展示效果，使建筑表皮的可视信息更实时有效。

4 可视信息在建筑表皮中应用的智能化展望

4.1 身临其境——可视信息载体智能化

现有的建筑表皮可视信息载体因液晶材料成本较高，仅能实现总控平台图形界面载体下达控制命令。我国主要有江苏合成、诚志永华、八亿时空等公司从事液晶材料研发生产。国内厂商的产品占国内市场需求的份额约为 33%。虽然我国尚未完全实现高世代液晶面板部分关键材料的自主生产与销售，但是随着科学技术的进一步发展，昂贵的液晶成本下降，填充液晶的显示器将会普及，甚至我们能将液晶填充在建筑双层玻璃内。大面积建筑表皮将会成为图形界面的载体，其不仅会输出信息，还可以通过触控等手段，从建筑表皮“用户端”对其进行命令输入。例如：点击建筑表皮的虚拟选择模块。

韩国知名数字艺术创意公司Dstrict以“用艺术和技术混合来创造一种革命性的娱乐方式”为设计理念。该公司设计了令人震撼的首尔SM Town项目。SM Town楼顶有一个巨大的“浴缸”，其实际上是一块高20m，长80m的巨型曲面屏[5]，整块屏幕都会根据太阳的移动而自动调节亮度，其目的是防止对过往行人和车辆造成视觉上的不便(图1、图2)。

图1 SM Town项目白天实景

图2 SM Town 项目黑夜实景

4.2 多彩便捷——可视信息呈现内容智能化

现如今的建筑表皮可视信息，主要是权威身份者通过简单密码指令身份识别后主观进行僵硬的选择性、数据修正性工作。这种建筑表皮呈现方式获得信息反馈的能力较低，例如操控者只能选择某个建筑表皮的灯光亮度，而无法及时获取受众真实的感受。这样的使用体验显然无法满足人们的需求。

WZ Jardins酒店位于巴西圣保罗，该酒店的建筑表皮可以根据周围环境质量的情况做出智能的可视信息表达。将声音强度、空气质量信息采集后，在计算机中为最高值与最低值赋予两种不同色彩，并用两种色彩之间不同明度的区间色彩逐级指代不同的声音强度和空气质量优劣程度(如图3所示)。

图3 巴西圣保罗WZ Jardins酒店实景

4.3 激发互动——可视信息体验方式智能化

现有的建筑表皮可视信息仅做到向人们传达信息，人与建筑表皮的信息交互较弱。平面投影、立体投影和VR眼镜等技术可以帮助建筑表皮可视信息与人类交互更加紧密，这种体验方式只有在智能技术辅助下才可以实现[6]。

伏特加品牌Eristoff Vodaka在比利时根特市提供了一项以建筑表皮为媒介的游戏互动体验。人们通过3D互动投影技术、设计游戏和ipad远程操控技术体验这项游戏。用户使用ipad实时进行射击游戏，向建筑窗户上的投影动画发射子弹赢得分数，甚至还可以与身边其他参与者进行比赛(图4)。

图4 Eristoff Vodaka推出的游戏互动体验

这种互动的多人可操控信息体验在建筑表皮是极少见的。但是随着更强大的三维投影技术和VR技术的发展，更多用户可以选择随时随地来一场多人互动的线下游戏竞技。

5 结 语

信息在建筑表皮中的应用将在智能化技术发展中向两个方面发展。其一，传达的信息将更加容易读取，传统的纯文字传达方式会逐渐走下舞台，多维度的信息可以用可视化表达方式并以建筑表皮为载体呈现。其二，更多人能参与建筑表皮的信息呈现，建筑表皮升级为人们接收、传递、交互信息的载体[7]。