馬增鋒

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510000）

1 背景

嶺南庭園為我國(guó)古典園林的特色流派之一，具有悠久的造園歷史和傳統(tǒng)智慧，其規(guī)模相對(duì)較小、布局緊湊，卻獨(dú)具嶺南地方特色。通過(guò)推算合適的比例與尺度，將精心構(gòu)思的水石、花木、亭臺(tái)樓閣等場(chǎng)景要素形成一幅幅風(fēng)景秀麗的園林畫(huà)面，讓人感受到嶺南庭園精巧秀麗、壺中天地的特點(diǎn)。但在實(shí)際教學(xué)或?qū)嵺`作品制作中常常遇到一些問(wèn)題，例如，以詩(shī)情畫(huà)意的語(yǔ)言描述造園場(chǎng)景，這些文字表述對(duì)初學(xué)者有些晦澀難懂。在教學(xué)中，嶺南庭園場(chǎng)景構(gòu)建表達(dá)往往被闡釋為形而上學(xué)的概念，例如“尺度感”“空間滲透”等。在園林作品制作過(guò)程中，一些園林組件，如傳統(tǒng)精致的手工制作花窗等，可能因缺少經(jīng)驗(yàn)或手藝已失傳，從而對(duì)傳統(tǒng)造景組件尺度把握不準(zhǔn)確，或是在設(shè)計(jì)工期短或預(yù)算少的情況下，業(yè)主提出過(guò)高的設(shè)計(jì)要求，均會(huì)影響最終的呈現(xiàn)效果。

當(dāng)前，科技的不斷創(chuàng)新，與數(shù)字化工具相結(jié)合的景觀(guān)設(shè)計(jì)逐漸運(yùn)用于園林課程或產(chǎn)品研發(fā)中。數(shù)字化技術(shù)推動(dòng)園林設(shè)計(jì)從“感覺(jué)到知覺(jué)，從定性到定量的轉(zhuǎn)變”[1]。數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用于傳統(tǒng)園林建造課程，開(kāi)始關(guān)注場(chǎng)景設(shè)計(jì)與實(shí)體建造，許多院系已將數(shù)字化技術(shù)融入營(yíng)造設(shè)計(jì)，例如，蘇黎世理工學(xué)院從2009 年開(kāi)設(shè)數(shù)字化建模課程模塊，以模擬自然山水[2]，同濟(jì)大學(xué)2012 年建立數(shù)字設(shè)計(jì)研究中心，引入數(shù)字化造園實(shí)驗(yàn)，開(kāi)啟園林小品數(shù)字化構(gòu)建探索。這些試驗(yàn)均展現(xiàn)出數(shù)字化技術(shù)與園林設(shè)計(jì)相結(jié)合的潛力與優(yōu)勢(shì)——設(shè)計(jì)與建造流程的可視化與一體化，便于設(shè)計(jì)者辨別感知園林場(chǎng)景，并有效拓展傳統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)或營(yíng)造工具的豐富性，同時(shí)，數(shù)字化技術(shù)使得園林場(chǎng)景設(shè)計(jì)更加理性科學(xué)，并彰顯出新的可能。

眾所周知，數(shù)字化技術(shù)在信息收集、分析、處理、利用等方面存在優(yōu)勢(shì)。園林景觀(guān)系統(tǒng)較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)前需深入實(shí)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)了解場(chǎng)景信息，合理把控尺度與比例，轉(zhuǎn)化為可存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)與信息，這些可為后續(xù)場(chǎng)景設(shè)計(jì)提供依據(jù)。在數(shù)字化技術(shù)時(shí)代，園林場(chǎng)景數(shù)據(jù)可視化已不再是空中樓閣，運(yùn)用數(shù)字化造景技術(shù)，如3D 打印等，可將園林場(chǎng)景轉(zhuǎn)化為易于感知的模型。

2 嶺南庭園場(chǎng)景的數(shù)字化構(gòu)建步驟

嶺南庭園場(chǎng)景的數(shù)字化構(gòu)建是將復(fù)雜多樣的嶺南庭園場(chǎng)景等信息轉(zhuǎn)化為可度量的數(shù)據(jù)，以此輸入計(jì)算機(jī)建立數(shù)字化模型，通過(guò)數(shù)字制造工具實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景實(shí)體構(gòu)建的過(guò)程。將嶺南庭園場(chǎng)景的數(shù)字化構(gòu)建分為3 個(gè)步驟，即場(chǎng)景要素分解、數(shù)字化模型轉(zhuǎn)化、場(chǎng)景實(shí)體構(gòu)建。

2.1 場(chǎng)景要素分解

嶺南庭園在視覺(jué)營(yíng)造上，特別是通過(guò)景觀(guān)要素組織以場(chǎng)景構(gòu)建獨(dú)具傳統(tǒng)智慧?！扒捎谝蚪?，精在體宜”為傳統(tǒng)造園的核心理念之一，借助觀(guān)看視點(diǎn)與對(duì)象之間的布局處理，實(shí)現(xiàn)園林場(chǎng)景畫(huà)面的生成。嶺南庭園的場(chǎng)景欣賞方式以“靜觀(guān)”為主，并將園林要素解析為花木、水石、建筑[3]。在數(shù)字化構(gòu)建嶺南庭園場(chǎng)景時(shí)，先利用數(shù)碼相機(jī)對(duì)現(xiàn)狀場(chǎng)景進(jìn)行定點(diǎn)拍照與錄制，類(lèi)似于“靜觀(guān)”的視角，隨后將一個(gè)場(chǎng)景分解為若干場(chǎng)景組件，包含植物、水、建筑、山石、人物等，并處理好各個(gè)場(chǎng)景組件與整體的比例與尺度。

2.2 數(shù)字化模型建構(gòu)

模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)中的實(shí)體或現(xiàn)象，通過(guò)主觀(guān)意識(shí)借助虛擬手段或?qū)嶓w材料來(lái)表現(xiàn)。對(duì)于嶺南庭園場(chǎng)景，這一步需要將場(chǎng)景要素在繪圖軟件中轉(zhuǎn)化為矢量圖，在一些可編輯軟件，如Rhino、Artcam、北京精雕等，可以用于照片轉(zhuǎn)換為電腦模型的操作。需根據(jù)實(shí)際照片尺寸和比例，推斷產(chǎn)品實(shí)際呈現(xiàn)的尺寸，并在軟件中建立各種控制線(xiàn)。結(jié)合照片在軟件中構(gòu)建仿真模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)生成及手工調(diào)試等模擬實(shí)物制作效果，類(lèi)似于傳統(tǒng)匠人雕琢材料，形象直觀(guān)地表達(dá)各個(gè)場(chǎng)景組件的形體，之后通過(guò)軟件生成數(shù)控機(jī)器所能識(shí)別的文件模型與數(shù)據(jù)格式，即可交付下一步的實(shí)體建造。

2.3 場(chǎng)景實(shí)體構(gòu)建

選取合適的材料，利用數(shù)控加工技術(shù)、3D 打印等構(gòu)建實(shí)體。在機(jī)械制造領(lǐng)域，這些技術(shù)多運(yùn)用于模型制作，常見(jiàn)于實(shí)驗(yàn)工件、裝飾品打樣等。結(jié)合前期電腦數(shù)據(jù)輸入機(jī)器操作端并制作模型，并選用合適的材料來(lái)呈現(xiàn)。若涉及組件較多，可在數(shù)字化模型構(gòu)建階段預(yù)設(shè)編號(hào)，安裝時(shí)將制作好的場(chǎng)景組件，與具有生命形態(tài)的植物和土壤，根據(jù)照片或設(shè)計(jì)效果組合成相對(duì)完整的庭園場(chǎng)景。

3 “別有洞天”：傳統(tǒng)嶺南庭園場(chǎng)景的數(shù)字化構(gòu)建實(shí)踐

3.1 結(jié)合造景特色確定構(gòu)建手法

清暉園是嶺南庭園的精華之作，與番禺余蔭山房、佛山梁園、東莞可園并稱(chēng)為“嶺南四大名園”，其通過(guò)池水、院落、花墻、廊道、樓廳等相互滲透，形成情景交融的庭園造景特色[4]。清暉園布局獨(dú)具特色，南部為方池，建筑間有親水游廊相互連接，中部為小筑書(shū)屋、船廳、獅子林，北部為園主人起居之所，竹苑、假山與樓閣相互掩映、虛實(shí)結(jié)合，暢游其中有步移景異之感。窗景是嶺南庭園常用的造景元素，在清暉園中，常用幾何圖形的窗洞分隔空間，增加空間滲透和造景特色，方池周?chē)B接讀云軒，半月亭漏窗造景特色凸顯，通過(guò)一排折扇造型的窗，將園中湖光山色、亭臺(tái)樓閣的場(chǎng)景框住。窗外羅漢池、一勺亭等畫(huà)面映入眼簾，感受到園林情景交融與風(fēng)景相互流動(dòng)的效果。

在實(shí)驗(yàn)課題中，結(jié)合清代美學(xué)家李漁提出的“尺幅窗·無(wú)心畫(huà)”，提取借景作為本次場(chǎng)景構(gòu)建的手法，以表現(xiàn)視覺(jué)空間的構(gòu)成。通過(guò)一系列窗景，以園林的窗為畫(huà)框，窗心畫(huà)面為清暉園的微縮庭園場(chǎng)景，展現(xiàn)嶺南庭園精巧秀麗、花木繁榮的特點(diǎn)。在實(shí)踐時(shí)，具體選取清暉園水石洞天、留芬閣、湖景等園林場(chǎng)景，組合與提煉場(chǎng)景要素。在嶺南庭園場(chǎng)景草圖設(shè)計(jì)中，將場(chǎng)景分解為前景、中景、遠(yuǎn)景，前景為窗框，選取假山石洞口作為前景的窗框，以紅色網(wǎng)紋草、苔蘚鑲嵌于水石間，用曲線(xiàn)流動(dòng)的水紋表現(xiàn)湖中水景的流動(dòng)。中景為留芬閣的園林建筑，并用小蕨類(lèi)來(lái)掩映，遠(yuǎn)景為袖珍椰子、小榕樹(shù)等構(gòu)成園林建筑背景。

3.2 構(gòu)建人造組件

除了植物等自然材料選取，需構(gòu)建各種場(chǎng)景的人造組件，涉及組件的矢量線(xiàn)稿和仿真模型。首先，根據(jù)照片中的各種組件尺寸進(jìn)行推算，確定產(chǎn)品組件合適的比例和尺度數(shù)據(jù)。隨后在A(yíng)UTOCAD 中描摹假山石洞口組件、水紋組件、留芬閣組件、湖石組件等矢量線(xiàn)稿文件；將CAD 線(xiàn)稿導(dǎo)入Artcam 軟件操作，設(shè)定組件的操作原點(diǎn)，通過(guò)輸入不同數(shù)據(jù)，以此生成不同的高度，類(lèi)似于砌筑過(guò)程，可初步展現(xiàn)地形凹凸變化的效果。特別在一些用于特定場(chǎng)景的組件，如傳統(tǒng)的湖石假山，應(yīng)具有特殊的紋理和皴法，為了模擬其手工質(zhì)感，運(yùn)用軟件雕塑工具，在操作界面以手工涂抹、堆疊堆料，以展示出石頭表面的雕塑效果。

軟件中的仿真模型組件轉(zhuǎn)化到數(shù)控機(jī)床CNC 的實(shí)體建造過(guò)程，要考慮數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化與刀具走刀工序的設(shè)計(jì)。為匹配雕刻機(jī)的制作過(guò)程，選取2 種不同的雕刻刀具，并制定3 道工序路徑。本著節(jié)約刀具的原則，在第一道工序初次加工時(shí)，以銑刀等進(jìn)行大面積的切削清除多余材料，在工件上形成初具形體特征的操作表面，大致可看出工件的輪廓與外形。在第二道工序精加工，換用精細(xì)度更高的雕刻刀進(jìn)行表面紋理的細(xì)致雕刻，可雕琢出具有預(yù)定效果的設(shè)計(jì)深度和紋理。第三道工序，再換用銑刀進(jìn)行組件外輪廓的切割，保證組件達(dá)到預(yù)定尺寸，便于取出。待工序路徑各種參數(shù)設(shè)定完畢后，進(jìn)行工具路徑的仿真，確保無(wú)誤后，即可形成機(jī)器所能識(shí)別的數(shù)據(jù)代碼。

在實(shí)體制作過(guò)程中，應(yīng)按照原設(shè)定的工序路徑進(jìn)行模型的制作與后期優(yōu)化。首先，將制作模型所用到的板材放置于雕刻臺(tái)，并用夾具夾緊固定。其次，將原有電腦輸出的數(shù)據(jù)代碼拷貝到CNC 機(jī)器，校準(zhǔn)工作平面原點(diǎn)后，在人工換刀等輔助操作下，雕刻機(jī)有序完成工序加工操作。由于機(jī)器操作存在精度問(wèn)題，后期需對(duì)制作的模型做除毛刺、打磨等細(xì)節(jié)處理，形成預(yù)設(shè)效果。最后，拼裝各組件模型與植物材料，具體搭建時(shí)需考慮前景、中景與遠(yuǎn)景的不同造景順序，形成層次多樣的嶺南庭園場(chǎng)景。與人的視覺(jué)順序不同，本次的具體安裝過(guò)程需先安裝遠(yuǎn)景的留芬閣組件，以遠(yuǎn)景的植物，如袖珍鐵線(xiàn)蕨作為掩映，接著安裝中景水紋組件，以展現(xiàn)一勺湖水波光粼粼的樣式，配上綠色的網(wǎng)紋草，再進(jìn)行前景的湖石假山組件，配以細(xì)致的苔蘚，紅色網(wǎng)紋草點(diǎn)綴。在搭配植物和組件模型的過(guò)程中，注意將底部的營(yíng)養(yǎng)土先鋪墊到合適的高度，滿(mǎn)足植物種植要求，待各要素安裝后，比對(duì)原有的設(shè)計(jì)效果，再微調(diào)整體形態(tài)，即可完成一件微縮景觀(guān)。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)匠人的造景方式無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)代園林設(shè)計(jì)、施工與管理等需求，隨著數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，需要改進(jìn)原有造景模式。目前，數(shù)字化技術(shù)漸漸影響著傳統(tǒng)造園方式，數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用于傳統(tǒng)嶺南庭園設(shè)計(jì)具有特殊意義。未來(lái)數(shù)字化工具大有不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)形式與提升效率的趨勢(shì)，但值得探討的是一些設(shè)計(jì)本原的問(wèn)題。設(shè)計(jì)作為一種思維方式，需根據(jù)使用者的需求提出解決策略，數(shù)字化技術(shù)較多作為設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)思維呈現(xiàn)過(guò)程的輔助工具，往往他們會(huì)通過(guò)合適的技術(shù)與恰當(dāng)?shù)牟牧现谱鞒尚鸵曰貞?yīng)使用者的需求。一方面，既要針對(duì)設(shè)計(jì)需求探索適當(dāng)?shù)臄?shù)字化工具，讓技術(shù)更好地輔助設(shè)計(jì)思維的呈現(xiàn)。另一方面，設(shè)計(jì)師需要解放一些技術(shù)思維的局限，通過(guò)一定的技術(shù)手段，讓設(shè)計(jì)更好地反映使用者需求，提出切實(shí)可行的解決問(wèn)題思路與呈現(xiàn)方式。