Rhino, Sketch up, Solidworks公共艺术在跨学科教学中的应用实例分析

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  从2014年开始,根据公共艺术成为教育部本科招生目录中设计学下9个专业的新形势,笔者在天津大学开设了面对不同设计专业大学生的《设计与人文——当代公共艺术》课程。在课程中,通过鼓励学习者将方案设计与自身专业相结合,大量运用在建筑、产品设计领域的三维建模软件Rhino、Sketch up、Solidworks等进行方案设计,取得了一定的教学成果,并丰富了公共艺术创作的新视野。
  一、课程概述
  《设计与人文——当代公共艺术》课程的学习者除了少数环境设计专业学生,主要是来自建筑、规划、机械、环境、建筑工程、自动化专业的理工科同学。在课程获批为天津大学、南开大学互选课程后,又加入了南开大学的数学、化学、光电子等专业。面对非艺术专业大学生的公共艺术设计课程在国内虽然尚属首创,但并非心血来潮,而是建立于坚实的理论基础之上,这就是公共艺术自身的高度跨学科特性。1
  公共艺术本身就是一种创作过程具有开放性的新兴艺术形式,集合了原有环境雕塑、景观、设施等门类的特征,其设计者出身于画家、设计师、机械工程师等不同背景。如机械工程师出身的乔治·里奇、建筑师出身的托尼·史密斯等都没有艺术背景,更不必提在公共艺术策划中发挥重要作用的作家布鲁根·库斯杰(奥登博格的夫人)等人。如此之多的公共艺术大师出身不同学科,是开展跨学科公共艺术教学实验的基础。事实上,学习者不同的学科背景,是公共艺术创意思维的宝贵源泉,这一点已经在课程实践中有清楚的体现。
  二、三维建模软件在跨学科公共艺术教学中的重要作用
  显而易见的是,非艺术专业公共艺术教学的主要难点是学习者基本没有接受过美术教育,对艺术缺少明确的概念,表现能力不足。但正是由于这些学习者没有接受过系统的艺术教育,课堂上也没有条件开设传统的粘土塑形教学,因此三维建模软件就成为不同专业学生表达设计意图的主要方法。通过对课程开设两年来超过400余份设计方案作业的统计可以发现,三维建模软件占了80%,其后分别是手工模型(约15%)和手绘表现(约5%)。使用三维建模软件表现公共艺术设计方案的结课方式占据绝对优势地位。
  三维建模软件介入公共艺术创作设计已有20余年的历史,是公共艺术观念日趋开放,表现手法渐趋现代的主要特征之一。传统写实雕塑中的塑造,在公共艺术中可以演变为人体翻模。尤其是在创作中运用Maya软件和雕刻机,虽然引起争议,但依然开创了一种表现方式。更多来自建筑和计算机领域的公共艺术家,利用建模软件处理复杂曲面的能力甚至是通过命令输入产生的形态随机变化,已经创造出了数量众多、令人印象深刻的公共艺术作品,艺术家盖里位于巴塞罗那的作品《金鱼》就是最具代表性的例子。进入21世纪后,大型公共艺术作品离开建模软件的帮助,往往很难精准实现艺术家的构思,如芝加哥的《云门》、英国希斯罗机场二号航站楼的《滑流》等,都是这一领域的代表作。
  在现代大学校园中,高性能电脑通常已经成为大学生学习生活的标准配备,网络提供了搜集素材的顺畅通道,更主要是以Sketch up、Photoshop、Rhino、AutoCAD,以及其他来源的CAD,如Solidworks等界面友好、操作相对简便的软件工具的普及,为非艺术专业大学生自由开展公共艺术创意设计打开了大门。这里所指的简便,是相对之前在艺术领域应用较广泛的3DMax建模软件所言,这些软件大多用直观的推、拉、旋转动作,代替了较为抽象的命令输入方式,掌握起来较为便捷。经实践反馈,即使仅为自学课程,学生也大多能在很短时间内掌握基本要领。同时,这些软件大多占用内存较小,降低了对硬件的要求,视觉效果也能达到要求,因此消除了非艺术专业大学生参与公共艺术设计的主要障碍,成为展示自身创意方案的利器。另外,这些软件大多数与学习者建筑、机械等专业学习有关,可以实现资源共享,这一点将在后面详述。
  虽然非艺术专业大学生拥有建模技能,但是如何将表现手段与设计过程相结合,最大程度地发挥建模软件的优势,以提升学习者公共艺术创作与设计的实际能力?很重要的一点,在于根据教学目标,设计一套科学、规范的公共艺术设计教学内容。
  三、教学内容设计要与软件运用配套
  该课程教学内容由设计方法、设计要素和主题3个层次组成。
  首先是运用3种不依赖学习者立体造型能力的设计方法分别是:基于发现与复制的设计,运用现成品,特别是工业现成品放大扭转变形来达到幽默目的;基于图像表达的设计,通过二维图像的直接运用、剪影化和厚度拉伸和折纸化等具体手法得到既有形态的公共艺术;基于几何美感的设计,运用构成方法,包括渐变、对称、重复、节奏等构成手法得到形体并营造视觉美感的公共艺术。
  其次是赋予3种公共艺术必不可少的设计要素:运动,主要是风动、水动、电动和光动四种类型;环境,是根据环境形态决定公共艺术尺度、材料、位置和安装方式等;功能,是基于人体工学设计公共艺术的休息、市政设施改造、标识、游乐等功能,使公共艺术更契合环境并与公众产生互动。
  最后是两种公共艺术中具代表性的主题:分别是基于幽默情感表达的设计、基于严肃人文思考的设计,这两种主题赋予了现代公共艺术表达思想深度的合理路径。
  通过上述介绍可以发现,该教学内容设计保证了公共艺术中形式塑造、要素添加和主题深化3个层次内容的平衡,减少了主要依赖艺术家个性化表达的部分,突出了可以使用建模软件表现的方法。比如基于工业造型的现成品公共艺术,就特别适合原本就用于工业设计的Rhino软件的运用,着重于对曲面的表现;基于二维图像的公共艺术,特别适合于建筑草图大师Sketch up对厚度的拉伸;构成型公共艺术,既可以使用Sketch up对立方体的表现,更可以使用机械零件设计中运用广泛的Solidworks(法国达索公司出品的CAD软件),经实践反馈都有很好的效果。下面将以这3种软件为例,分别以一到两个教学案例展开,分析具体教学方法。   四、Rhino、Sketch up、Solidworks三款软件的公共艺术教学实例
  1.Rhino与现成品公共艺术设计
  Rhino,中文名为犀牛,是美国Robert McNeel公司于1998年推出的一款建模软件,与3DMax、SoftImage XSI等高端建模软件相比,对硬件要求极低,占用内存很小,不依赖昂贵的工作站和高端显卡。同时人性化程度高,操作便捷,与Flamingo(火烈鸟)渲染器结合后的最终渲染效果也非常理想,因此自问世后就引起极大关注。因为注重对曲线、曲面的创建,因此在工业设计领域得到广泛应用,近年来建筑与景观领域应用也日渐普及,特别是与TSplines和 Grasshopper两款插件组合使用,能够产生非同一般的视觉效果。2012年在北京落成的造型前卫的《银河SOHO》就是著名设计师扎哈·哈迪德设计,利用Rhino及其参数化设计插件Grasshopper完成的建模工作。2
  鉴于Rhino在建筑设计领域的广泛运用,因此建筑学同学从二年级已经开始学习Rhino建模,也为他们使用这款软件完成公共艺术设计方案提供了便利。这里选择的是一位天津大学建筑学院规划专业二年级同学的作业。这位同学在通过课堂教授掌握公共艺术设计基础要领后,选择根据天津大学青年湖畔教职工活动中心所在地块开展设计。结合自身专长,选择以现成品耳机作为公共艺术造型,以从主题上能够反映当前社会信息交流的重要性。(图1、2) 指导教师的意见主要集中于如何调整造型以提供符合人体工程学的乘坐休息功能。另外,耳机本身的形态可以跨越交通流线,应当考虑与经过的人产生互动效果。
  经过基地调研、元素选取、逻辑生成、功能添加、互动强化等公共艺术设计步骤,该同学完成了以5个相同尺度、形态的耳机造型组成的公共艺术。作品通过借鉴奥登博格《Flying pins》(《飞舞的球瓶》)这样组合运用保龄球等现成品的公共艺术案例,采用组合布置,可以形成一条开放式长廊的效果,也能满足更多人休息的需求。为了避免相同形态的重复感,引入琴键的黑白色彩,赋予作品节奏,提升了视觉效果,充分实现了提升该场地公共艺术品质的设计目的。(图3)通过这一教学案例可以看出,Rhino在曲面处理方面的强大能力,能够有效解决现成品公共艺术往往形态复杂的造型问题,提升作品效果,还能够为后期施工提供便利。
  2.Sketch up与二维图像公共艺术设计
  Sketch up是由@Last Software公司推出的一款建模软件,以界面简洁、操作便捷著称,完全可以保证设计师利用该软件直观表达自己的设计思路,而不必被繁琐的操作和命令输入所困扰。随着@Last Software被Google收购,并推出了免费版本,进一步扩大了消费者群,在全球范围内营造了巨大的模型资源库。从Sketch up的别称“建筑草图大师”可以看出,建筑、规划,园林,景观,室内以及工业设计是其最主要用途。
  Sketch up使用中最具特点的功能就是可以在绘制面后,通过简单的推拉工具成型,并且提供剖面图。这些都使得利用建筑等专业同学利用Sketch up进行公共艺术设计,具有上手快的优势。通过实践反馈,在提供教程和部分参考作业的情况下,即使毫无艺术与建模基础的理科生,也能够凭借较强的逻辑思维能力在短到一两天的时间内基本掌握。因此,在设计方案中,Sketch up是应用最广,也是最不受专业制约的建模软件,在课程进展和学习过程中发挥了重大作用。(图4)
  同时Sketch up也是一款优势和局限都很明显的软件。其小内存和运转快的优点,是通过降低模型复杂度的方法实现的,Sketch up绘出的圆形,其实是一个近似圆的多边形,这就使得Sketch up适合于横平竖直等规则的形态塑造,因此对应于二维图像拉伸的公共艺术,如字母型公共艺术、剪影型公共艺术和构成型公共艺术会显得得心应手。但在塑造曲面时,它虽然可以通过地形工具和部分插件实现,但还是不如Rhino顺畅。另外,Sketch up建模的视觉效果即使经过V-ray等渲染器渲染或PS处理,会显得相对简单,一眼就可以辨认出来,但这一不足又被Sketch up擅长整体环境营造的优点所抵消。所以,在同学们利用Sketch up进行公共艺术设计的教学过程中,需要引导他们合理认识该软件的优势和不足,选择适当的类型和方案,以达到最佳效果。
  这里选取了一位天津大学精密仪器学院同学的作业,该方案充分利用Sketch up在拉伸二维图像获得体积方面的优势,选择以云朵的形态变化为灵感来源。(图5)指导教师的意见首先集中于如何避免二维图像公共艺术形态变化不够丰富的不足,最好选择成组布置的方法,通过增加层次来丰富各个视角的观感,取得很好的效果;其他指导意见聚焦于如何与所在的水环境协调,同时呼应云的主题,解决方案是为公共艺术加入动水要素。该学生借鉴野口勇在1970年大阪世博会上塑造漂浮立方体的手法,设计了向下喷涌的动水,并利用动水的遮蔽性遮挡循环管路和支撑结构,使作品犹如漂浮在半空,具有突出的视觉效果。这一教学案例充分体现了Sketch up易操作的特点,非艺术专业同学经过较短时间就能掌握基本要领,为实现自己的方案构思服务,模型未经渲染导致整体效果受限的不足,以及该软件塑造整体环境所表现出的优点,都在这一案例中有清晰的体现。(图5)
  3.Solidworks与构成型公共艺术设计
  对于艺术专业人士来说,Solidworks可能是一个稍显陌生的软件名称。但是在机械设计、制造领域,这款软件有着广泛的用途。Solidworks1993年诞生于美国马萨诸塞州,开发初衷是为每个设计师提供能够在PC上运行的实体模型设计系统,因此成为世界上第一款基于Windows系统开发的CAD软件。1997年该软件被法国达索系统公司收购。这家以阵风战斗机闻名的企业,听上去可能和艺术越离越远,但如果回想一下弗兰克·盖里在20世纪90年代初,就是借助达索公司的CATIA软件设计出巴塞罗那的《金鱼》公共艺术,大家可能会觉得熟悉许多。
  Solidworks易学易用,功能强大,因此成为全球范围内越来越受欢迎的CAD软件。值得注意的是包括海外知名学府麻省理工、斯坦福大学和国内清华大学、天津大学等,都将Solidworks列为机械设计专业的课程,这就为机械专业同学利用该软件进行公共艺术方案设计提供了极大便利。
  Solidworks能够建立精度很高的模型,只要设计者充分掌握二维公共艺术和构成公共艺术的设计要领,就能够利用该软件完成符合要求的方案。同时该软件自带的渲染器也能极大完善模型视觉效果。这里展示了3位天津大学机械学院同学的阶段性模型,可见都具有很高的精细度,视觉效果也比较理想。(图6、7)
  但是作为一款主要服务于机械设计领域的建模软件,Solidworks不适合完成环境整体建模,只能将注意力集中于模型本身。因此,选择Solidworks的同学只能将模型,利用Photoshop置入实景照片场景,这在一定程度上制约了设计的整体感,需要通过一定的后期处理加以弥补。(图8、9)
  五、结语
  综上所述,鉴于建筑、规划、机械工业等非艺术的设计专业在今后城市公共艺术建设中必然发挥越来越重要的作用,以公共艺术自身的跨学科特性为基础,及早根据这些非艺术专业大学生的特点开设有针对性的公共艺术设计课程,是很有必要的。大量使用建筑、工业、机械领域的建模软件完成公共艺术方案设计,不但能帮助他们实现设计意图,体会公共艺术创作的喜悦与成就感,还能够拓展传统公共艺术创作和学习的视野,为促进中国公共艺术设计和专业教学做出贡献。
  基金项目:天津市教委社会科学重大项目 “天津高校艺术学专业科研创新及学科发展研究”编号(2014ZD25)
  参考文献:
  1 王鹤. 天津大学公共艺术设计校际选修课程的创新实践研究[J].设计艺术研究.2015(3)
  2 工业设计:Rhino(犀牛)的“前夜”与“黎明” [J].电子技术与软件工程,2015(5)
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