建築設計媒材

2.2.1 定義

什麼是設計媒材？設計媒材是指在設計者的抽象概念與實際設計結果間的輔助角色。一方 面為了輔助設計師自我概念的整理與釐清；另一方面，建築師也利用設計媒材表達心中所想要 表達的概念。也就是說設計媒材即設計者與設計成果之間的媒介，是輔助設計者將概念轉化為 實際成品的工具(Schon and Wiggins, 1992; Liu, 1996)。今日建築設計媒材多元，有各種表現 方式，從傳統的筆、紙與尺規作圖，到電腦輔助設計都廣為今日建築設計所使用。如此可見，

設計媒材在設計過程是十分重要的，而不同的設計媒材會影響設計結果的呈現，例如筆、紙與 尺規作圖將會限制圖面的呈現為二度空間，配合三度空間概念模型的施作可以增加第三向度的 思考，設計媒材的選擇將對設計者的思維帶來限制同時也帶來啟發，進而影響設計者的思考模 式(Zevi, 1981; Liu, 1996; Lim, 2003)。

2.2.2 非數位設計媒材

建築設計媒材的歷史，現存最早的紀錄來自古埃及時期。古埃及時期的建築師使用紙筆作 為設計媒材，用以呈現最終建築設計的結果。在這個時期中，設計媒材之於建築師只是單純作 為一種紀錄工具。且古埃及時期建築設計的呈現方式已經非常接近於現今的平面圖。當圖繪製 完成之後，施工者利用繪有設計結果的圖紙進行施工，因此設計媒材亦有輔助施工的作用(Millon,

1994; Liu, 1996)。

到了古希臘時期，開始出現一些非紙筆的建築設計媒材，建築師開始製作實體建築模型。

本時期的建築模型並非作為呈現建築設計造型之用，因為雖然有比例，但整體外形並不完整，

也無法輔助建築設計的過程。此階段的建築模型，是專門針對信仰宗教使用，用來作為儀式中 祭祀的道具(Liu, 1996; Smith, 2004)。古羅馬時期，從當時流傳下來的紀錄可以看到完整的建築 圖面，包括平面圖、立面圖以及剖面圖，可以說從這個時期開始，建築師開始重視使用建築設 計媒材(Vitruvius, 1960)。

接下來的歌德時期，建築設計中裝飾的元素開始出現，煩瑣且精細的細部造成施工上的困 難，因此，建築設計媒材在本時期被廣泛的使用，用以輔助建築施工的過程。歷史的記載中，

截自歌德時期，建築設計媒材皆以圖面的繪製為主，且為二度空間亦即平面的呈現方式，實體 模型等其他類型的使用極少，多非作為設計媒材而作為其他使用(Lim, 2007)。

文藝復興時期，建築設計與建造工法已經相當成熟，不僅是建築設計日趨複雜，單純的二 度空間圖面已經不足以說明清楚此時的細部設計，再加上結構也開始需要被研究，需要更精準 的建築呈現媒材的需要日增。當時的建築師有鑒於二度空間的設計媒材已經不敷使用，開始使 用三度空間的設計媒材，也就是實體模型作為設計媒材，以彌補二度空間平面媒材之不足。當 時的建築師為了研究結構，甚至拿掉所有多餘的裝飾，以純粹的呈現結構系統來製作模型。建 築師發現實體模型除了作為建築設計的呈現以及建築結構模擬之外，也可以作為其他考量研究 之用，例如建築比例、空間尺度甚至是光影變化 (Millon, 1994; Liu, 1996, Smith, 2004)。

實體模型作為設計媒材在文藝復興時期廣泛的使用，模型的製作因為建築師及使用者的需 要開始有多種不同的用途。除了先前提到的建築設計呈現、結構系統研究、光影變化等用途之 外，文藝復興的實體模型也作為輔助設計思考的媒材，當時的建築師會利用實體模型的製作進 行建築設計的討論與研究，因此同一個建築案會有多種不同階段的模型，甚至不只是單純等比 例縮小的模型，還有可以從中間分開來體驗室內空間的剖模(Lim, 2007)。

另外，建築設計中除了空間設計外，還有許多方面需要被考慮，例如量體之間的關係、顏 色或是材質。實體模型作為媒材相較於二度空間平面媒材更能夠表達多方面的思考，甚至單就 建築空間感的呈現而言，也較二度空間的圖面準確(Hohauser, 1970)。同時，實體模型相較於建 築圖面容易理解空間關係(Porter and Neale, 2000; Breen et al., 2003; Smith, 2004)。因此，實 體模型也作為建築師與業主的討論之用。

二度空間的設計媒材對於設計者而言，若只能作為局部建築設計的呈現，不論是平面圖、

立面圖還是剖面圖皆無法呈現建築設計的整體感。因此，有鑒於建築圖面的不足，除了實體模 型之外，也發明了新的建築媒材表現法去呈現建築設計：透視圖。透視圖的發展一開始為中央 消點透視法，藉此方法二度空間的圖面也能夠以科學的方法紀錄三度空間(Frommel, 1994)。

設計媒材的歷史至此，皆為呈現設計師腦中的意念之用，部分設計媒材可以輔助建築設計，

甚至成為建築師的重要媒材(Goldschmidt, 1991; Schon and Wiggins, 1992; Goel, 1995)。但前 述所提的設計媒材仍無法脫離垂直水平或簡單幾何所組構而成的建築設計，主要原因是因為媒 材的本身限制，當時的建築師多使用紙筆尺規作圖所致。

二十世紀初，當時的建築師為了要達到建築設計的突破，開始嘗試自製新的設計媒材，例 如西班牙建築師高第(Antoni Gaudi)的沙包。建築師高第利用懸掛在天花板的倒吊模型上綁著沙 包及細繩，沙包與細繩因為受到地心引力的牽引形成不同的下垂弧線，再利用當時的照片技術 將整體拍攝下來，顛倒照片後加上高第的後製處理可以用來處理特殊建築物的結構計算(Collins, 1960; Futagawa and Borras, 1997)。

即使能夠如同建築師高第一般，使用自創的設計媒材，以繪製出完整的建築圖面，與建築 師配合的施工人員仍然沒有相關技術可以按圖施工，這問題往往使建築師必須被迫更改設計以 去配合建築施工人員的施作能力。例如二十世紀中期，約翰烏戎(John Utzon)原始設計的雪梨歌 劇院原先的設計便因為當時施工技術問題而被迫更動，即使是調整之後仍需要大量實體模型及 精確建築圖面輔助(Fromonot, 1998; Murray, 2004)。

建築設計媒材的使用，一方面為了輔助建築師表達心中所想要表達的概念，同時，也幫助 建築師自我概念的整理與釐清，可以說是建築師自我內在與外在環境的溝通；另一方面，建築 師也利用設計媒材與外界溝通，包括其他建築師、建築施工人員以及業主。因此，建築媒材其 中一項很重要的能力就是能夠盡量接近建築師內心的設計，另一方面就是希望能夠呈現最後完 成的結果，例如空間尺度、光影變化、顏色以及材料質感(Liu, 1996; Bai and Liu, 1998)。以約 翰烏戎的例子，當建築設計媒材無法輔助施工建造，實體建築媒材已經無法滿足建築師的設計 需要，建築師便開始尋求其他的設計媒材。

2.2.3 數位設計媒材

二十世紀中期，電腦因為計算上的需要而發明。同時電腦發展迅速，為了增進人機互動而 發展出圖形化介面，因此提高了視覺回饋的能力。至此，圖形化介面對於設計領域而言已經可 以進行操作，並且成為有效的設計媒材之一(Boden, 1998)。當數位設計媒材剛開始引進設計領 域時，電腦輔助設計主要是輔助二度空間圖面的呈現，此時設計界已經出現了使用電腦輔助設 計(computer-aided design)的設計師，根據數位媒材快速複製的效率遠超過實體媒材的能力，

進而達到節省實體設計媒材為了重複繪製圖面所必須花費大量時間以及人力。同時，電腦輔助 設計 與先前實體模型的另一項優勢是能夠精準的繪製圖面，使設計師繪製心中的設計圖時更為 精準(Lim, 2007)。

不但如此，設計媒材是為了幫助建築師呈現盡量接近建築師內心的設計，與能夠幫助與外

界溝通最後完成的結果。數位設計媒材在這兩方面更勝於實體設計媒材，甚至對於建築師起了 積極性的影響。數位媒材相較於實體媒材更能影響建築師在概念發想的階段，能夠引發更多設 計的創造力(Manolya et al., 1998; Verstijinen et al., 1998; Chen, 2001)。

法蘭克蓋瑞(Frank Gehry)是第一位將電腦視為建築設計媒材的建築師，當時法蘭克蓋瑞為 了位於巴塞隆納的大型魚型雕塑而尋求麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology) 的幫助，開啟了電腦輔助建築設計(computer-aided architectural design)與電腦輔助建築製造 (computer-aided architectural manufacturing)時代的來臨。根據電腦強大的計算能力，數位媒 材得以完整地呈現建築師腦中的設計，並配合相關的數位建模軟體，以往人腦無法計算的結構 系統與形式得以實踐。

到了二十世紀晚期，電腦輔助建築設計除了二度空間平面式的輔助繪製建築圖面外，相較 實體媒材也有更佳的模擬建築空間之能力。數位媒材所模擬的空間呈現方式為數位三度空間模 型，比起實體媒材也更容易快速建立以及編輯修改(Abadi, 1996)。而電腦輔助建築設計發展至 今，數位三度空間模型已經越來越接近於真實完成後的建築，無論是空間形式、光影的變化，

顏色材料或是質感，甚至可以進行動態模擬以及根據物理引擎的輔助所模擬的如重力、彈性等 物理狀態特性(Lim, 2007)

2.2.4 電腦輔助設計

還沒有電腦輔助設計之前，設計師在設計的過程之中，為了呈現設計與溝通的需要，必須 要不斷地重複繪製相同的圖面，耗費相當多的人力與時間做重複的內容。等到電腦發明之後，

開始有人想要利用電腦取代人力，將圖紙轉換成數位檔案，如此一來，就更方便於傳遞與複製，

這是電腦輔助設計的起源。

1963 年，學界發明以感應手繪圖面時，作用在圖紙上的壓力作為輸入方式的設計媒材：壓

1963 年，學界發明以感應手繪圖面時，作用在圖紙上的壓力作為輸入方式的設計媒材：壓