分形理论是当今非线性科学的前沿之一,它是一种打破传统欧几里德的非线性几何学,是一种追求形的理论研究,也是将自然界中的混沌论做一种普适性的理论研究。所以,本论文立足于分形理论的科学实际点,来扩展当今时代所出现的分形几何的室内设计。随着时代的发展,人们进入多元化社会后,对于建筑、对于室内也不单一遵循普适大环境下的设计态度,论室内而言,特别是像博物馆、剧院、展厅等公共空间的设计,综合多样、特色各异。不再是欧几里得的几何得出的空间,而不断的充斥着分形。分形艺术是有着自身独特性魅力的艺术设计表现形式,分形理论源于自然,遵循着自然规律而发展也是我们作为学设计的学生所要回归本源的宗旨。
绪论
1.研究背景
在人类发展之初,科学技术的研发相较之也孕育出了艺术,艺术与科学的整合是具有必然性的。但随着科学和艺术的发展日趋复杂化,导致艺术与科学逐渐分化,这种分化使得学科单面发展。21世纪开始,人们进入信息数字时代,为科学与艺术的整合了更为便捷。特别是微型计算机及其视觉艺术设计应用的相关软件的普及和大量使用,其展示世界、再现实物的能力,能让艺术家和设计师相形见拙。分形艺术的诞生,可以说是科学与艺术结合的典范,具有无可争议的美感感召力。
2.研究目的及意义
从混沌到有序,是人类对自然的认识逐步科学化,分形理论的起初思考与提出研究是源于自然界,让人们意识到如何正确的去测量海岸线这一难题时,分析出了较为科学的方法,这就是分形理论的初衷,但是通过分形理论的不断研究发展,也开始上升到各个层面。人类改造自然是一种基本活动,而设计也是无可厚非的受到人文和自然等多方面的影响。分形的重要性如何?许多分形已经对文化有重要影响,而且已被看作是新艺术形式的成果。
分形理论的概述
1.分形理论的定义
在B.B.曼德布罗特的《大自然的分形几何学》一书中这样诠释“分形”一词:“由拉丁语形容词frac’tal创造了词“分形”(fractal)。相应的拉丁语东西frangere意味着“打破”和产生不规则的碎块。从而可见,除了“破碎的”(如像碎片或屈折),fractus也应当具有“不规则”的含义,这两个含义都被保存在碎片(fragment)中。”1
2.分形理论的特征
第一,形态的不规则性,它是不规则的,以致于不能用传统的数学语言来描述。但是虽然分形是不规则的,通过分形学家的研究中,从不规则、无序中发现了它特有的一些规则或秩序。形态的不规则性在当代建筑中运用越来越广泛,同时也渐渐深入到室内空间来。在室内中的形态的不规则性:
费城艺术馆Zaha Hadid“运动形式”装置艺术展, Zaha的设计理念将一个平凡空间成功打造成一个内饰华美的新空间。这是一个卫浴旗舰店的展览馆,其灵感来源于不断变化的水元素,Zaha Hadid说:“我们的工作是赋予建筑复杂性和自然美。乐家伦敦展厅外观上采用了水的运动形式,如同经过流水的侵蚀和冲刷;建筑与自然界之间这种神奇的相互作用堪称鬼斧神工,雕琢出了一系列动态空间。”室内采用白色混泥土雕刻装饰,最先进的灯光照明也将每个不同的区域连在了一起。室内空间造型看似毫无章法,但是空间功能性,造型感和基础设施是无一缺少的,形态的不规则而不随意,这也是分形指导思想的重点所在。
第二,自相似性
自相似是自仿射的一个特例。什么是分形?通俗一点说就是研究无限复杂但具有一定意义下的自相似图形和结构的几何学。而什么是自相似性?自相似是物体的整体与部分之间存在的几何相似性。
在室内中的自相似性结构:
里昂“橙色立方体”展厅,这是巴黎建筑事务所Jakob+Macfarlane Architects的作品——“橙色立方体”(Orange Cube),这座商务文化综合体位于法国里昂。在这设计中,最显著的特征无疑是橘红色的建筑表皮。轻质的外表皮上刻有镂空的像素化图案,这些图案模仿了泼洒的水滴形,穿透性的表皮引入了自然光线,为室内花都提供了良好的视线交流,并形式上赋予建筑独特个性。建筑表皮和室内空间的造型图案正是用自相似性的特征来表达,装饰感的水滴,因为大小都会错落有致,如果一样的中规中矩的话,会缺少其风格效果感,所以自相似性的性质能很好诠释出装饰建筑形的造型感。
第三,维数的非整数性
第四,生成的迭代性
第五,结构的精细性,即具有任意小的比例细节。
3.分形理论的发展进程
分形理论的产生:
分形理论最初是分形几何体学(fractal geom etry)的面目出现的。它是法国数学家曼德布罗特(B.B.Mandelbort)在一篇《英国的海岸线有多长》的著作论文中首先提出的。曼德布罗特涉猎众多学科,即研究现实问题,有探索历史问题,这是他创立分形几何的重要基础。
4.分形理论的类别及其室内空间转化研究
(1)规则分形
规则分形,在数学的角度来看又被称为数学分形或是线性分形。它有几个显著的共同特征分别是:自相似性、精细结构、简单与复杂的统一。
在冰岛Harpa音乐厅及会议中心中就大量运用了规则分形的理论,位于海陆交界处的冰岛Harpa音乐厅与会议中心其灵感来自冰岛美景与极光。其闪闪发亮的玻璃表皮映射着天空、海洋、城市和丰富的生活。建筑外立面设计灵感来源于自然,其中几何单元结构灵感来自当地玄武岩。钢结构支撑着玻璃形成12面体的几何结构。这些玻璃结晶体能形成千变万化的色彩效果。“二维”的立面由这些晶体拼成。项目团队为此建立了可视化的数字模型。光与透明度是外表皮的关键,变化莫测的光促进城市、建筑、景观之间的对话。
(2)非线性分形
如果线性分形可以被推断具有预测性的分形图形的话,非线性分形就是一种不可预测的分形类型。因此,非线性分形也被叫做混沌分形。并且它的每一个元素都是可以通过一个简单的数学公式来获得,它不像线性分形那样是被数学家们精心设计的、有规则的、具有着严格的变化规律的分形曲线。
针对非线性分形室内空间而言,当代很多建筑以大量运用了此手法,也有很多较为显著的解构主义大师。Oct设计博物馆(Oct Design Museum),这是中国设计师朱錇主导设计建筑的,设计灵感来自于临近海湾的基地位置及其功能需求,一个超现实的空间被用于设计展览。室内设计依附于一个连续的,没有投影,没有厚度的白色曲面。从而形成了一个超现实的无边界空间,似乎要走向永恒,让人联想到詹姆斯·特瑞尔的装置艺术。由此产生的效果好似云中雾里。普通认知上的汽车看起来很重量感十足,但是在这个无限的空间里它变得没有质量,从而促使曲线、光影和强烈的色彩变成展示的焦点。
小结
我们将要研究的是分形理论中特有的特征、性质来指导并运用到室内空间、形和装饰感中,因为当今社会,室内设计普罗大众的并不是简单的空间和造型感,而分形理论也是打破传统欧几里得几何学的一个对“形”的探讨的理论,很能契合到一些复杂的室内空间中来研究指导。本文所提到的分形理论中相对代表的经典分形类别,它们都具有其复杂的特征,所代表的也是自然界许多对象所特有的普适性,这些也诠释了分形理论在室内设计研究中的需求性和意义所在。
(作者单位:东华大学)