實際應用與設計案例操作示範

Spatial Charcoal 系統可應用在設計過程中的發想階段：建築設計、家具設計、簡單的地 形設計、建築裝飾和浮雕等設計層面上。操作示範包括了三個案例：第一個是利用連續 面狀的詮釋方式進行椅子的設計，第二個是利用區域面狀的詮釋方式進行小房子的設 計，包括了地形與建築物的考量，第三個案例是利用線狀的詮釋方式進行建築裝飾的設 計。

4.4.1 椅子設計

利用連續面狀的詮釋方式進行椅子的設計，由於只針對概念發想階段的設計過程，設計 過程中的手繪草圖與詮釋出來的數位模型可以較不受尺寸與比例的規範，主要以構想與 形式的思考與表達為主。設計過程會以手繪草圖到數位模型的來回操作為主；以下是利 用方形邊緣連續面狀模型的詮釋方式的椅子設計操作。

Spatial Charcoal 在没有設計者介入控制參數時，在空間詮釋的高度與平順度會控制在固 定的數值，方形邊緣連續面狀模型是透過 3ds Max 的 displace 功能建模，功能內有 strength

（控制高度）和 blur（控制平順度）的控制。設計者可以透過 Spatial Charcoal 程式內的 參數的更改來控制這兩個數值，圖 50 和圖 51 中的各兩個數位模型皆是從左邊的手繪草 圖詮釋出來，圖 50 是由於 blur 數值的不同而形成紋理的差異性，由於手繪草圖不可能 達到完全的飽和度，而其漸層的描繪往往不會很平順，因此 blur 的調高是必須的，左邊 模型（圖 50a）的 blur 值是 0.2 而右邊模型（圖 50b）是 1。圖 58 是由於 strength 的數值 的差異形成模型的高低，不同的椅子類型需要不同的尺寸，透過 strength 數值從 500 降 到 200，同樣的手繪草圖詮釋的結果從左邊（圖 51a）的一張高椅變成了右邊（圖 51b）

的一張躺椅。

圖 50 方形面狀模型，利用調校 blur 數值來控制平順度

圖 51 方形面狀模型，利用調校 strength 數值來控制高度

除了對 Spatial Charcoal 的數值的調校會影響詮釋的結果外，在方形邊緣的詮釋條件下，

如何框選詮釋的手繪草圖也會對結果造成很大的改變，圖 52 的兩個數位模型是由於對 手繪草圖框選留白位置的不同，來設計出觸地位置不同的椅子形式。

圖 52 方形面狀模型，對同一草圖不同的框選詮釋出不同的設計

以下兩個例子是利用自由邊緣連續面狀模型的詮釋方式的椅子設計操作。為了能容納手 繪草圖的不準確性，自由邊緣詮釋方式有兩項消除雜訊的調整數值，一項是調整骨架系 統中線條和線上分佈點的間距，另一項是調整等高容許相差值。圖 53 顯示的是透過對 線和點的間距數值的調整，來獲得較合適的詮釋結果，圖 53a 線和點的間距都較密，皆 為 8（每 8 個像素得到一個點的高度值），而圖 53b 線和點的間距都是 15；從結果來看，

利用間距 8 所詮釋出來的空間模型較為參差不平，但利用更多的點和線來建構數位模型 較能保存手繪草圖中圖像的輪廓。在間距 15 的空間模型由於點跟點，線跟線的距離都 較遠，因此所生產出來的數位模型較為平順，但其缺點則是點和線的間距越大，其輪廓 的保存則越不精準。

圖 53 自由邊緣面狀模型，調整抓點的間隔詮釋出兩個不同的設計

圖 54 顯示的是透過對等高容許相差值的調整，來修正空間模型的平順度，其功能的效 果類似在 displace 中對 blur 的控制。等高容許相差值是針對手繪草圖深度不均勻而建立 的消除雜訊數值，指的是當下一點抓到的高度值跟前一點的高度值相差不超過等高容許 相差值時，下一點便會被定義為跟前一點同高。圖 54 中兩個數位模型詮釋的線和點的 間距都是相同為 10，左邊（圖 54a）不太平順的數位模型的等高容許相差值為 10，而右 邊（圖 54b）模型的等高容許相差值為 20。

圖 54 自由邊緣面狀模型，調整等高容許相差值修改模型的平順度

4.4.2 小房子設計

利用區域面狀的詮釋方式，設計一間四人家庭居住的小房子，要求是一般家庭的機能；

由於是概念發想階段，所以設計的方向主要以構想與形式的思考為主。同時，說明設計 者如何透過 Spatial Charcaol 內參數的調整，對手繪草圖詮釋出更符合設計者要求的設 計。

圖 55 進行了對連續面狀和區域面狀詮釋方式模型的比較。由於手繪漸層的效果往往都 不太均勻，因此詮釋後的模型會形成稍為凹凸不平連續的面；在區域面狀的詮釋中，為 了讓原本連續的漸層草圖的各高度區域有相連的機會，每個高度範圍間都有深淺度重疊 的範圍：最高的範圍的門檻值為深淺度低於 70（0-70）的像素範圍，中間區域的門檻值 為 50 到 150 之間的範圍，最淺的範圍則會設定在高於 130（130-255）的範圍。為了克 服手繪草圖的不均勻性，圖 55b 的區域面狀模型詮釋時線和點的間距是稍寬的 12，而且 在同一高度範圍內的等高容許相差值調整到非常高的 40。詮釋後的空間模型形成一個方 形的底座上支撐著兩片半分離稍為有起伏的斜屋頂。

圖 55 同一張手繪草圖進行 (a)連續面狀和 (b)區域面狀詮釋方式

為了更有效地比較連續面狀和區域面狀對漸層草圖詮釋的差別，圖 56 的草圖是利用電 腦軟體 Photoshop 所畫的，圖中的漸層效果非常平順而且飽和，圖 56a 是連續面狀空間 模型，幾條反方向的漸層梯形在空間上連成一片連續且有結構性的面狀。圖 56b 是利用 區域詮釋的運算過程與模型。這是精準的電腦繪圖，所以等高容許相差值調整為 1。由

於每個梯形的漸層範圍都是從最深（0）到最淺（255）的圖形，梯形的較寬，深色的部 分會形成各自獨立的區域，經過空間詮釋後會在最高的位置。所有漸層梯形的中間部分 因深淺值相近而連成為同一塊的區域。詮釋後的空間模型運算出支撐物後，各梯形最深 的部分形成量體中獨立而飛起的部分，而其下方底座因在草圖上被較深的部分覆蓋，所 以這分會詮釋為平整的，詮釋後的模型形成由五個傾斜而獨立的單元組合成的小房子。

圖 56 同一張在電腦內繪畫的圖進行 (a)連續面狀和 (b)區域面狀詮釋方式

除此之外，透過高度值參數的控制可以調整空間模型的高度，為了較符合小房子的設計 題目，空間模型的高度值從圖 57a 的 1.5（原本的高度除以 1.5）調整為圖 57b 的 2.5（原 本高度除以 2.5），讓空間高度調低到較適合人類居住的空間。

圖 57 區域面狀模型，透過高度值參數的控制調整模型的高度

除了對漸層草圖的詮釋外，簡單以深淺色塊區分的草圖也可以利用區域面狀詮釋方式進 行建模，圖 58 中的手繪草圖是以近乎純黑跟純白的構圖方式。由於圖形的黑色框在整 張草圖的最邊緣，整張草圖都被詮釋為最深範圍中的一個區塊，而這區域的構成除了框 是黑色以外裏面都是白色的，因此在空間詮釋後除了黑色的框維持在最高的位置外，中 間的部分都是在最低的位置，形成了四面牆的空間關係，而底座的方形區塊則維持在零 高度的位置。由於已有牆面作為支撐物，因此在此草圖並没有加入支撐物的建模運算。

圖 58 區域面狀模型，利用黑中有白的手繪草圖詮釋出來的數位模型

運用圖 58 黑中有白的繪圖方式，圖 59 的構圖方式以不同大小黑跟灰中有白的方形作為 基本構圖，較深的部分作為建築物屋頂的部分，而在較深區域中的白的部分作為建築物 的結構。這樣的繪圖方式免取了以運算的方式隨意外加支撐物的不確定性，設計者可以 對結構和整體的建築物造型有較大的控制權。

圖 59 區域面狀模型，利用黑中有白的方式繪畫出的手繪草圖和其詮釋出的數位模型

4.4.3 建築裝飾設計

利用線狀的詮釋方式，包括了應用線性和牆面兩種建模的方式，設計出簡單的建築裝 飾。建築裝飾的設計準則主要以簡單的圖案長高為主，再由設計者定義每個空間線條適 當的寬度與高度。

圖 60 對同一張手繪草圖詮釋為線狀和牆面模型，產生不同效果的建築裝飾

傳統的建築裝飾中多出現漩渦與連續帶狀的線條，圖 60 是兩個方形漩渦圖案組成有深 淺變化的線條，詮釋線條草圖時也會遇到深淺不飽和的狀況，圖 60a 中空間模型的等高 容許相差值為 5，模型的高低有明顯的參差不平順，然而這其實是真實反映出手繪草圖 中深淺的狀況。圖 60b 模型的等高容許相差值則調高到 20，線條變得很平順，但其高低 的表現卻不太明顯。由於這是建築裝飾設計，並没有像建築設計中對高度較嚴格的限 制，其高度與線條寬度等可變動的數值主要取決於美觀。圖 60c 的等高容許相差值跟圖 60b 的線狀模型的設定的是相同的，但其使用牆面的建模方式，這樣的做法在建築裝飾 中突顯了凹凸對比，製造產生光影的另一層次。圖 61 是描繪帶狀建築裝飾的手繪草圖，

這樣的線條會被詮釋為循環的線條，同時可以被建模為線條或牆面模型。

圖 61 對循環的線條詮釋為建築裝飾模型

5. 測試

本研究主要對Spatial Charcoal 分為兩階段的實驗，第一階段是在 Spatial Charcoal 的發展 過程中進行的，針對Spatial Charcoal 利用深淺給予高度的詮釋方式進行使用者意見評 估，討論的重點是對詮釋方式的可行性。第二階針對Spatial Charcoal 整體過程進行操作 性的使用者評估，討論的重點是Spatial Charcoal 對使用者在設計上的幫助與限制，以及 設計者對Spatial Charcoal 操作過程與此設計方法的意見。