信息时代建筑玻璃媒体化应用的类型与技术路径

分类：论文范文 发表时间：2021-09-03 10:12

　　摘要：在信息时代，新的传媒环境引发人们审美倾向逐渐发生变化，建筑师尝试用各种手段将“虚拟化”的电子信息整合到建筑玻璃设计中。随着技术的发展，建筑玻璃的信息呈现方式逐渐从静态展示变为动态展示，及至今日的互动展示，能对使用者或者环境要求做出适当回应。针对不同技术手段及材料表现形式，该文从丝网印刷、层压置膜、光栅显像、屏幕显示以及互动感应等媒体化建筑玻璃应用的类型与技术途径展开分析与探讨，以期为相关研究提供借鉴与参考。

　　关键词：建筑玻璃；媒体化应用；动态展示；静态展示；互动展示；技术路径

　　玻璃在现代生活中随处可见，鲜有其他材料能像玻璃这样深刻影响并改变着人们的生活。玻璃被用于建筑空间的围合已有近两千年的历史，是最古老的建筑材料之一。随着玻璃制造和精炼技术的不断改进，日益成为当下最具现代气息的建筑材料，塑造了与众不同的建筑表现形式。玻璃以其特有的透明性弥合了建筑在时间与空间上的距离，越来越多的建筑师利用玻璃的独特魅力，亦即材料的多样性、复杂性以及丰富质感创造出了多元化的建筑风貌，推动了建筑设计的创新与发展，透明的玻璃续写着“石头的史书”[1]。在信息时代，新的传媒环境引起人们审美倾向逐渐发生变化，建筑师尝试用各种手段将“虚拟化”的电子信息整合到建筑玻璃设计中，拓展建筑审美信息的传播途径。相比于其他材料，玻璃无疑更加适合展示建筑立面的静态和动态信息，是容纳多种形式信息的最佳载体，亦即：建筑物的内部世界透过玻璃向外部展示，使外立面成为一个与环境交流、感知、互动的界面。随着技术的发展，不断对玻璃的材料性能进行优化，进而提高其质量和功能性，玻璃不再局限于改善自身性能的范畴，还带有其他材料的属性。例如，对玻璃进行特殊处理，使之表面呈现出文字、图案、动画等信息，或运用计算机参数和印刷技术将全息图像整合到各个玻璃单元中，使之能传达各种信息。建筑玻璃的信息呈现方式逐渐从静态展示变为动态展示，及至今日的互动展示，可对使用者或者环境要求做出适当回应。基于不同技术手段及材料表现形式，下文将从丝网印刷、层压置膜、光栅显像、屏幕显示以及互动感应等媒体化建筑玻璃的类型与技术路径展开分析与探讨，以期为相关研究提供借鉴与参考（图1）。

　　1静态展示

　　众所周知，哥特式教堂彩色玻璃是玻璃作为静态展示最成功的典范之一，宛如一幅完整的历史画卷，在自然光的作用下，传达视觉信息。然而这种彩色玻璃拼贴画的方式在技术层面以及内容表达的多样性方面有着很大的局限性。如今，通过改善玻璃的制造技术，玻璃界面可以展示固定的（静态、不可变的）信息，一般包括象征性的符号、叠印的文字、生动的图案等。展示这些信息主要是通过丝网印刷、酸刻、喷砂以及在层压安全玻璃之间加入其他材料形成复合部件等方式实现（表1）。基本上是对玻璃的表面进行物理或化学处理，使建筑玻璃界面实现媒体化的效果。

　　1.1丝网印刷

　　从古至今，人们就注重建筑的装饰性与表达性，从希腊神庙的浮雕到阿拉伯清真寺的复杂窗花，丝网印刷玻璃①概莫除外。技术发展助力，印刷玻璃可以表达复杂信息，实现多层次信息的叠加；同时还可以结合计算机参数，分析、计算并精准控制印刷的内容。通常，丝网印刷玻璃展示的信息形式主要有点阵和文字图案两种，其外观效果、光照控制、参数印刷等基本特征较为典型和突出。

　　（1）视觉引导

　　点阵类丝网印刷玻璃，通过改变玻璃表面点阵的大小和密度可以在一定程度上改变玻璃幕墙的透明度，建筑表皮不仅仅是透明的，它更像是一个窗帘，过滤内部的视图。由于点阵和涂层在密集印刷的边框区域的半透明性，视图被过滤但并未完全中断（图2a）。通过控制建筑立面不同位置的点阵灰度和密度，从近距离观察时，玻璃各区域不同的覆盖深度使其在外观上产生了厚度增加的效果。从室外看玻璃，由于位置、天气和视角可产生丰富的反射效果，其强度和色调也有所不同。在更多情况下，印刷玻璃通过显示一些符号、文字或图案等，赋予玻璃幕墙一种类似“实体材料”的质感。不同于一览无余的全透明玻璃，在静态展示信息的同时，印刷叠加的纹理根据视角和光线情况改变玻璃的透明度，同时为光滑玻璃表面之上的反射作用增加了新的可能（图2b）。相比于点阵类，文字图案类显示的信息和表现力要丰富得多，也更易被大众接受；同时，在灯光的映衬下显示出一种朦胧的美感，从而使玻璃界面形成媒体化的效果。

　　（2）光照控制

　　光照控制，即降低透光率（起到防晒作用），通常采用在玻璃表面增加点阵、文字或图案的方法，实现遮阳、防眩光以及降低玻璃的g值（太阳得热系数）。因此，只有一部分玻璃是完全透明的，太阳辐射和透射的面积因此减小，其遮阳效果取决于透明和不透明区域的比例，包括它们对阳光的吸收率。同时，丝网印刷玻璃还可以额外附加防晒涂层，进一步改善遮阳效果。总体而言，透光率由图案和丝网印刷的颜色、玻璃类型、厚度、具体印刷材料等因素共同控制，但决定因素取决于印刷图案的覆盖密度。由于点或图案之间存在空隙，即使在非常密集的区域也能实现一定的透明度。

　　2动态展示

　　随着技术的进步，对玻璃进行特殊处理，可传达动画、视频等动态可变信息。各种各样的电子媒介和立面展示动态图片的方法在1980年代就得到推广，试图在建筑立面上实现基于液晶技术或发光二极管（LED）的带有滚动图案的电子多媒体效果，玻璃立面在展示自己的同时也将建筑本身变成了一个具有传媒功能的建筑符号[4-5]。展示动态信息主要通过两种方式：一是通过利用常规照明设备与独立玻璃“像素”单元的组合，进行信息拼贴（光栅显像）；二是可以将玻璃和液晶屏或全息薄膜结合来进行动态展示（屏幕显示）（表2）。

　　2.1光栅显像

　　自电灯被发明以来，由于其单独可控、可调的照明特点，常用于建筑上以增加戏剧化的效果，成为一种新型立面装饰形式。灯光设置可以传送可移动影像，产生比较简单的图案式变化，也为建筑表皮增加新的美学维度，同时也可依据具体设计要求，设置单一“像素”模块或多种“像素”模块。丝网印刷玻璃以及层压玻璃通常是静态的展示，而照明元件与玻璃的结合相对而言要灵活得多，且可以按照要求随时更换。这种常规照明元件与玻璃结合成为基本“像素单元”的形式，称为光栅显像。

　　（1）视觉引导

　　光栅显像类的玻璃是一种灯具与玻璃幕墙结合的形式，这样照明和玻璃两个系统即可演变成一个独立的集渗透、装饰、交错于一体的“水晶物体”。从概念上讲，其功能和设计包含通风立面、1960年代和1970年代的模块化立面设计以及20世纪模拟灯泡美学等多种概念。同时，它还涉及了监视器的“未来主义”概念，完全替代了传统的立面结构，作为数字媒体的立面存在。不同于常规大屏幕的形式，利用照明设备，将屏幕的概念从一个由高度和宽度定义的曲面转换为一系列独立的可配置对象，将其转化为一种建筑立面元素的独立“像素”，成为建筑表皮的积极补充[6]。因此，在白天即使没有灯光照明的情况下，多媒体装置也不会成为一种多余的“配饰”，而是立面的组成部分和积极补充；当夜幕降临，照明装置启动，实现璀璨的灯光效果，利用光影将建筑外壳转化为一个交流膜，成为一种信息载体，对环境氛围起到一定的烘托作用。在新加坡城市娱乐中心的“CrystalMesh”装置中，通过将“像素”集成于建筑玻璃中，创造出极富艺术感的媒体立面（图5）。

　　（2）立面组合

　　构成屏幕的各种照明元素“拼贴”构成的建筑立面效果是“像素”模块的概念亮点。不同类型的灯具以及独特的日间外观，形成了一个移动的光/像素网格。每个“像素”模块依据位置，其玻璃（尺寸、图案等）和灯管（颜色、形状等）可以有多种选择，因此具有更大组合变化的可能性和灵活性。单个“像素”的设计、立面元素的静态布局以及不断变化的屏幕矩阵都在进行简单、不断叠加的对话，且这些“补丁”的不规则排列，将立面划分为不同的区域。例如波茨坦广场的SPOTS装置，其不同模块的玻璃采用不同的丝印彩色箔，使得建筑立面呈现不同的透明度。这种表面涂层白天可见，从而增加了灯具的种类，到了晚上，它成为了单个灯具的扩散屏，从而使各个部分略微着色。同时，不同类型灯具的倾斜排列方式，在建筑表面形成特殊矩阵形式，为“屏幕”显示内容添加独特效果（图6）。

　　2.2屏幕显示

　　由于组合灯具形成的图像或视频像素偏低、运行维护成本偏高，因此高分辨率和低成本的大型电子显示设备应运而生[7]，且利用LED③实现“媒体化玻璃立面”效果具有明显的技术优势。1982年电影《银翼杀手》为人们展示了一副建筑表皮媒体化的未来景象：在玻璃摩天大楼的巨大屏幕上循环播放广告（图7）。这一如今习以为常的景象，在当时远远超出了人们的认知范围[8]。如今，这种构想已不仅仅停留于简单的形式，而是有了多样的发展。越来越多的专家及灯光设计师参与其中，试图营造一系列戏剧性的效果。结合智能算法，通过光的控制将通信、信息处理以及信息流集成到建筑表皮中。

　　3互动展示

　　随着计算机与数控技术的发展，以往固定静态的建成空间或建筑立面已经无法满足人们的心理和物质需求，极具变化的互动界面逐渐成为当今人们关注的重点。因此，玻璃还可以通过互动的方式针对使用者、环境和时间进行即时可变的动态展示（表3）。

　　互动感应简单来说，互动就是能够与人及其周围环境发生相互作用，建筑根据使用者的需求和环境状况做出反应，发生实时或延时改变，同时，使用者对于建筑的感知和使用也会随之改变，此过程通常会重复，进入一种循环模式。建筑的未来将利用独特的、高科技的方法和应用程序来处理动态、灵活和不断变化的活动。因此，玻璃与互动技术的整合应用，也得到了相应的发展。

　　（1）基本原理

　　总体而言，互动技术横跨各个领域，不仅涉及建筑学问题，还涉及机械、材料、电子、编程等多个学科的范畴，当前主要建立在嵌入式计算机和动力学（kinetics）的融合之上，以满足人类和环境的相互作用。互动基本原理（图9）包括三个组成部分：感应系统（传感器）、控制系统（信息交换处理系统）以及执行系统（传动装置）。正如UsmanHaque所言：互动过程中最重要的一点是，随着外界环境的改变不断地做出调整，形成一个“循环”的系统，否则就仅仅是单向的反应，而不是双向的互动系统[10]。

　　（2）互动方式

　　21世纪以后，互动方式逐渐从借助触摸式用户界面和手持设备（例如通过无线网络，借助触摸式用户界面或利用小型手持移动设备来控制数字装置，以进行交互活动），转变成以人体活动（例如移动、呼吸、手势等）感应为基础的新型模式，这种模式通过电子感应元件来遥控装置（例如键盘和鼠标等）[11]。人体的各种活动都可以被感应器辨识利用，并成为推动电脑运算的互动界面。

　　结语

　　媒体与玻璃的整合成为一种加强外部环境与建筑空间信息沟通的新手段，将文本、图像、视频、声音等形式的信息与玻璃结合在一起，具有集成性和交互性。本文主要探讨了媒体化建筑玻璃的不同类型，即：静态展示、动态展示和互动展示，并重点讨论了玻璃在互动这一新趋势中的应用。从对玻璃传统性能的延续应用，到新技术视野下玻璃材料性能的研发与突破，玻璃材料以其丰富多样的性能特征和表现形态引发人们高度关注，引领建筑创作不断探索新的发展方向。

　　与此同时，随着多媒体技术、人工智能以及计算机技术的发展，一系列多媒体装置（集流器、显示器、照明元件等）在玻璃中的集成将会取得意想不到的改变和突破：互动方面，未来建筑玻璃会朝着可控、可变、可适应的方向发展，并结合VR（虚拟现实）、AR（增强现实）乃至仿生技术。

　　值得注意的是，材料与技术的发展，并不是盲目的以技术为导向，其发展有着深刻的信息媒体背景作支撑。人们需要思考这样一个基本问题：技术在多大程度上改变了人们的生活方式，而建筑又在多大程度上可以成为实现这一过程的物理表达？无论建筑日后能达到何其惊人的效果，绝不能仅以追求戏剧化为目的，建筑立面不能退化为仅有图案与表面的形式，这将会剥夺它主要的存在价值。

　　参考文献

　　[1]杨建华，李巧芸，林静.媒体建筑的源起及其特征探析[J].时代建筑，2019（2）：36-40.

　　[2]WurmJ.GlassStructures：DesignandConstructionofSelf-supportingSkins[J].Basel：Birkh?user，2007.

　　[3]SchittichC.Glassconstructionmanual[M].Munich：EditionDetail，2007

　　[4]BestofDetailMaterial+Oberfl?che/BestofDetailMaterials+Finishes[M].Munich：EditionDetail，2016.

　　[5]SchittichC.BestofDetail：Glas/Glass[M].Munich：EditionDetail，2014.

　　[6]张才勇.当代多媒体装置与建筑空间环境塑造的设计研究[D].重庆：重庆大学，2008.

　　[7]MurrayS.TranslucentBuildingSkins[J].London：Routledge，2012.

　　[8]KronhagelC.TheMedialProjectionofaCorporateIdentity[M].Vienna：Springer，2010.

　　尹欣|YinXin徐小东|XuXiaodong虞刚|YuGang

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