研究架構

圖 1 .研究架構圖

第二章 先前研究摘要

2.1 設計初期草模設計流程個案歸納研究

在建築設計的過程中，設計初期是一個很重要的步驟，設計者在這個階段接收了不 同的訊息，例如概念性的影像，或是空間配置的準則或是資訊，這些訊息都必須在設計 者的腦中推演，但是如果只憑記憶去進行推演是不足夠的，必須仰賴不同的媒材才能輔 助設計者將設計推演下去。

所以設計者常會用很多種媒材來幫助腦中的印象實體化，除了電腦媒材之外設計者也常 用傳統媒材例如保麗龍或是紙板等，實體的模型可以幫助設計者

2.1.1 個案分析題目

設定題目為一個小型住宅的空間配置，分別讓兩個運用數位媒材以及傳統媒材的設計者 去操作，進行的時間為二十分鐘，設計者只需要運用量體完成空間合理的配置，並不需 要進行細部的設計。

建蔽率:40%

:20*20(平方公尺)的矩型 基地。

基地大小 設計題目要求:

小型住宅設計 設定題目:

圖 2. 基地平面圖與設計題目

2.1.2 個案分析的設計

本實驗主要去分析設計如何在設計初期，運用不同的媒材去進行量體的配置，所以 挑選兩位具有四年以上建築設計背景的受測者，一位具有操作 3D 環境能力的經驗，另

外一位則擅長於用模型進行建築設計創作；本案例研究將用錄影的方式記錄設計者創作 的過程與步驟，藉以取得案例分析數據作為研究參考。

2.1.3 個案分析的工具

本案例分析的工具分成兩組，一組提供給操作數位媒材的設計者；另外一組則提供 給操作傳統媒材的設計者。

實體模型 使用工具 虛擬模型 使用工具

保麗龍 17 吋銀幕

紙板 電腦主機

尺 滑鼠

刀 鍵盤

黏膠 maya7

媒材種類

表格 1. 實體與虛擬環境應用工具表

2.1.4 個案分析的目的

本個案分析主要著重於去分析設計者操作不同設計媒材的主要步驟，這些步驟主要 是設計者操作這些媒材時最基本的元素，藉由這些步驟可以使媒材從新定義與被建立成 有意義的草模型。分析這些步驟有助於幫助建立整個系統的操作流程，這樣的流程可以 幫助整合虛擬與實體兩種媒材，進而相互配合與應用在建築設計草模發展的階段。

2.2 個案分析歸納與結果 2.2.1 個案分析的觀察

圖 3. 3D 數位模型的環境

1.在本次案例分析對於數位媒材的部份中，利用電腦來建立草模型的過程設計者會 大量的使用到旋轉以及複製的功能，並且會適當的拉近或是放遠模型，以便觀察模 型的狀況；設計者也會利用桌面上所附加的格線來檢視比例與大小，系統也會提供 不同的數值給設計者來參考，設計者也會利用四個視窗來檢視虛擬模型的不同向 度。

虛擬的模型可以及時提供給設計者更多的模型分析資訊，尤其可以檢視量體的大小 與比例是否符合設計題目的要求，對於設計者來說這些資訊可以輔助設計更快速的 進行。

圖 4. 傳統草模型

2.傳統媒材組的觀察

在本次案例分析對於傳統媒材組的部份中，利用不同的材料與製作模型的工具，設 計者會花費比較多的時間去檢視量體與量體之間的比例關係，設計者專注於空間的 組織與聯接，再來才是去計算設計中必須量化的部份。

2.2.2 個案分析的歸納

在設計者應用傳統媒材或是電腦等新媒材，用來構築草模或是草圖的階段過程中,有幾 個重要的差異與現象。(P.-H. Won, 2001)

1.在概念的組織過程中,設計者使用傳統的媒材時，會比設計者使用電腦可以構 成更多的概念。主要的原因是電腦系統呈現方式的缺陷。

2.在設計初期的草模或是草圖表現上，當電腦輔助已經是具體的形象時，傳統的 媒材所創造出的媒材就會變的粗糙且受侷限。

3.當設計者在繪製圖面的時候，設計者可以利用電腦媒材很快的形塑出造型與陰 影；這個就是利用傳統媒材例如筆或是紙的缺陷。

4.藉由電腦提供立即性的視覺回饋中，電腦可以輕易的影響設計者腦中的的影 像；這就是為什麼在概念的構成階段中，設計者運用電腦媒材在視覺的認知思考 上會與傳統的媒材有所不同。

５．當設計者使用電腦媒材使用電腦媒材來組織概念時，設計者認知的行為會明 顯比使用傳統媒材時複雜。

根據上述的幾個準則來觀察所做實驗的現象，發現兩種媒材面對不同的設計流程都有個 自的優勢與缺陷，對於設計者在設計初期都有不同程度的影響；本研究嘗試打破兩種媒 材不同的實驗過程，並且加以從新設計新的系統流程，所以從上個章節所做的設計初期 設計觀察中歸納出以下幾實體環境與虛擬環境互相影響的幾個重要的現象。

圖 5. 系統互動模式

在設計的過程中，發現兩個媒材都是依循同樣的操作流程來進行，這幾個重要的操 作流程都包含了重要的操作步驟，如果缺乏這些步驟， 設計流程將無法被順利進行下 去；在兩種媒材的操作過程中，在面臨一樣的設計要求時，有許多的功能都是重複的，

這些功能在不同的環境裡面發揮同樣的效用；但在本研究中也發現一種媒材其中很多功 能都是另外一種無法所取代的，而且這些功能都是完成設計必須的重要步驟；所以根據 上一步驟的案例分析歸納出幾個量體堆疊對於實體與虛擬環境的關鍵階段。

1.移動

實體量體的移動給予設計者實體的感受，虛擬的模型只能依靠滑鼠與鍵盤這種間接 的硬體來控制，所以並非虛擬的量體可以取代。

2.堆疊

量體的堆疊在實體的環境中可以提供設計者立即的光體與陰影的回饋，設計者可以

根據這些現實環境所給予的線索來修正量體堆疊的關係。

一般電腦螢幕上的「圖形指示視窗」(Graphic Interface)用來控制螢幕的呈現的 介面，就是所謂的圖形使用者介面，為了將個人化的資訊從個人的裝置輸入至空間中的 介面，最基本的方式就是透過圖形介面的操控，藉由網路的傳遞，轉換資訊從電腦螢幕 至空間中的實體介面。

2.3.1 圖形使用者介面的特性

最早的圖形使用者介面（Graphical User Interfaces（GUI））介面是由 Xerox Corporation's Palo Alto 的研究中心在 1970 年所設計出來的，到了 1980 年隨 Apple Macintosh 的盛行而變的普遍。現在普遍運用的 GUI 介面有 Microsoft windows 以及 Apple Macintosh， 這些系統有幾個重要的構成元素，分別是指標，指標的控制裝置，

指令圖示，桌面以及視窗。

於 3D 的模型仍然最有效率的輸入裝置，滑鼠與鍵盤仍然是必須的對於使用者去選擇指 令，如圖現在設計者常用的 3D 繪圖軟體 Maya 以及 LEGO Digital Designer；這些繪圖 軟體對於使用者來說，他所附加的指令是過於繁複的，而且仍是抽象的概念，使用者或 是設計者必須先去思考這些繁瑣的動作，才能進而去審視與修改 3D 模型，所以使用者 會受限於這樣的媒材，而且會迫使使用者忽略原有的想法概念，轉而將注意力放在繁瑣 的操作步驟。

圖 6. 圖形使用者介面架構圖(Ullmer & Ishii, 1998)

2.3.2 圖形使用者介面應用於設計初期過程中

(Oxman， 1998)曾提到電腦是一個溝通的媒介，可以允許我們進行溝通，選擇以及交換 訊息，在設計的過程中，電腦提供的一個介面，包含了 2D 與 3D 的平台給設計者進行設 計的操作，這樣的平台可以幫助設計者將類比的訊息轉換成數位的資料，這些資料可以 經由不同的運算方式可以轉換成不同的影像資料。

圖7. Information at Early Design Stages(Alexander, 2005)

電腦運算的方式可以幫助設計者進行思考上的推演，以電腦邏輯性的分析與數學的運算 來幫助設計脫離只是概念上的想法，例如用 3D 掃瞄器可以把實體的物品轉成電腦可用 的資訊，然後也可以轉換成 2D 不同的數位訊息，近而可以分析處理成不同的資訊，提 供給設計上不同的思考方向(Alexander, 2005)。

2.3.3 視覺辨識

圖 8. Video-place (Myron Krueger,1969)

第一個互動藝術品是名稱叫做 Video-place (Myron Krueger,1969)，他是第一個與 電腦視覺所結合所產生的互動藝術品，Myron Krueger 認為人的身體應該依循一定的準 則與電腦產生互動；在 Video-place 的裝置裡面，參與者站立於一個白色投影幕之前，

並且面對一台投影機，參與者的輪廓在電腦裡面被數位化，參與者的姿勢、外貌以及手 勢被立即的分析，Video-place 綜和了這些資訊，可以使一些虛擬影像的人物或是物件

可以爬在投影的人形輪廓之上，或是可以使彩色的圓圈可以被繪製於參與者的手中間，

Krueger 也可以允許參與者可以用手指畫出虛擬的線條；最後 Video-place 創造出超過 五十個不同的互動遊戲。

Video-place 在人機互動的領域裡面創造出很多的首例，舉例來說，一些互動的模式，

如同上面的例子，可以允許兩名參與者藉由網路進行彼此的遙控來調整座標，並且是在 同一分享的影像空間，在虛擬的環境裡面是第一個做到多人的實作， Krueger 稱這個系 統叫做"artificial reality"。

圖 9. Artificial reality (Levin and Lieberman,2003)

Messa di Voce，是一個互動的裝置由(Zachary Lieberman,2003)所設計，這個裝置使 用了以全部身體為影像基礎的互動設計，與 Krueger 的 Video-space 相似，但是這個實 驗更結合了演講的分析並且定位成一個以投影為基礎的真實呈現，在這個影音的呈現 中，演講的聲音與歌曲會被以虛擬的影像呈現出來；為了達成這個目標，設置了一個視 覺辨識的追蹤裝置來偵測演講者的頭部，電腦同時也分析了來自於演講者麥克風的聲

Messa di Voce，是一個互動的裝置由(Zachary Lieberman,2003)所設計，這個裝置使 用了以全部身體為影像基礎的互動設計，與 Krueger 的 Video-space 相似，但是這個實 驗更結合了演講的分析並且定位成一個以投影為基礎的真實呈現，在這個影音的呈現 中，演講的聲音與歌曲會被以虛擬的影像呈現出來；為了達成這個目標，設置了一個視 覺辨識的追蹤裝置來偵測演講者的頭部，電腦同時也分析了來自於演講者麥克風的聲