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摘 要 计算机辅助建筑设计的出现使得建筑设计的工作方式发生了根本性的变化。本人通过对该系统的一个重要方面——计算机建筑画领域的分析，阐述现阶段计算机建筑画对该行业产生的巨大影响与不足。
关键词 计算机辅助建筑设计 计算机建筑画 艺术性 综合推理
中图分类号： TP302 文献标识码：A
1 引言
计算机辅助建筑设计指的是利用计算机技术来完成建筑设计过程中所要进行的信息检索、计算、分析综合及编制工作。近年来，计算机辅助建筑设计系统的应用已经使得建筑设计人员改变了传统的图版和制图工具方式，转向以显示器为图纸以鼠标键盘为画笔的新型设计空间。这样从繁重的、反复的手工劳动中解脱出来，从而将更多的时间精力用于方案的比较和设计的创新。计算机建筑画是指利用计算机通过相关绘图软件编绘的建筑画，是计算机辅助建筑设计最优秀的应用之一，这是一次质的飞跃。计算机建筑画可以让客户在大楼未兴建之前就获得建筑完成之后的感觉，可以让客户走入室内亲身体验建筑效果能否满足需求。
2 计算机建筑画现状分析
2.1 建筑画的历史与发展
建筑画有两大类型：一类是对已建成的建筑物、园林建筑或城市风景等进行写生描绘；另一类是表现建筑师建筑创意的表现画。这两者各有各的特点，但追求空间和谐统一的旋律是相同的。目前计算机建筑画主要用于建筑创作表现画。中国古代建筑画在五代时成为独立的画种，至北宋时走向成熟。20世纪70年代后，建筑画发生了新的变化。首先体现在建筑风格上，这一时期更加强调恢复装饰；二是更加倾向于艺术性、欣赏性的方向发展；三是朝着多元化方向发展。
2.2 目前计算机建筑画的不足
2.2.1 艺术性的不足
建筑画完全区别于建筑模型。基本特征就是它具备意境的刻画和气氛烘托。这样可以进一步的反映建筑物功能与风格所营造出来的整体环境，从而加强了建筑艺术的感染力。然而现在许多计算机画往往只着意于主体建筑的细节刻画，但是对于环境等容易以程式化的方式来展现，这样一来就缺乏个性和特色。
2.2.2 智能化的不足
计算机建筑画在生成过程中的每一步都是通过建筑师的指令进行的，然而这没有智能化艺术的创新能力，这一个缺点尤其在后期制作中表现尤为突出。许多的素材只能通过图片扫描而得到，这没有最大程度上发挥计算机的效能。为了追求完美，我们必须在智能化方面有所突破。在计算机建筑画智能化的众多研究方向中，通过计算机智能化生成某些所需的要素并且符合预期的审美需要，对理论与实践都有着极其重要的意义。计算机建筑画的两个不足提出了相关图形软件亟需解决的问题，其中智能化是重点问题，也是目前需求的主要矛盾。该问题的解决可以使计算机建筑画在艺术性方面达到一个全新的境界。作为未来发展的主要目标，我们自然希望能够通过计算机技术实现计算机建筑画中建筑物与配景的智能化艺术创新。我们主要针对建筑画的需要，侧重艺术化模拟。所谓表达型，是指对手工绘制的表达技法进行模拟。
3 结合树对计算机建筑画进一步发展的探索
在手工绘制表达技法中，树分为近景、中景和远景。在建筑画中起着组织画面层次、衬托画面气氛的重要作用。建筑画中对树的绘制并不是从植物学的角度来分辨树种，而是侧重数目的形状、组成部分的线条和节奏。在建筑画中，树的手工绘制技法可以分为写实、抽象和夸张三种方式。
3.1 面向建筑画的树的表达型生成研究
分析几何是用来描述树这一类自然不规则形体的有效手段。分形具有两大特点：首先是具有比例自相似性，這样可以摆脱测量尺度的误差；另一个是其维度不一定是整数。迭代函数系统是用一个数学系统去解析、构造分形系统十分成功的方法。给定一个IFS，即确定了其中仿射变换的个数及每个仿射变换的参数，于是就可以在计算机上绘制出其直观的吸引子的形状。针对树的手工绘制的三种技法，运用随机的IFS进行模拟。从生成结果来看，关键在于仿射变换和概率的设定。
3.2 综合推理应用于树的表达型生成
推理是人工智能的一块基石。通过研究各种推理方法可以看出这样一个趋势：从严格的演绎推理出发、到开放逻辑、CASE推理、类比推理，推理的过程呈现着明显的松绑趋势。推理的松绑趋势使得推理逐步走向对思维的广泛模拟。综合推理是对推理的又一次松绑。
4 小结与展望
现如今，计算机辅助建筑设计作为建筑设计中的辅助手段这样一个初衷已经达到了，然而人们对这种简单的工作方式仍然不够满足，希望计算机辅助建筑设计除了能够支持建筑师的绘制、降低工作强度并且提高工作效率之外，还能替代建筑师的部分智能活动。然而建筑设计不同于其他的许多设计领域，这主要体现在在艺术性的追求方面。因此，智能化的计算机辅助建筑设计进展取决于人工智能在艺术创新方面的突破。
人工智能经过40年的大力发展，已经在自然语言理解、模式识别、专家系统等领域取得了非常可喜的成果，也充分展示了用机器实现智能的光明前景。然而就人工智能的研究现状来说，它所取得的成果和人们的预期目标还是有一定差距的。这一差距首先说明了人工智能的复杂性和艰巨性，另一方面也说明了人工智能现有理论有太强的局限性。建筑画是建筑设计师们对艺术性强烈追求的一种表现，本文通过对计算机建筑画的分析，运用综合推理的方式进行面向建筑画的树的艺术性表达形成研究，也是从另一个方面对人工智能计算机建筑辅助设计的探索，计算机建筑画经过长期的发展，现在已经到了向艺术性和智能化方向迈进的拐点。从艺术创作来看，是采用形象思维方式，因此结合人工形象智能的研究将取得计算机建筑画方面的新的突破，也证明了智能计算机建筑辅助设计的研究必将要结合人工形象智能的方法，这是我们正在努力的方向。
参考文献
[1] 潘云鹤. CAD系统与方法.杭州：浙江大学出版社[M]， 20066. 1-29， 286-326.
[2] 明锦郎，王改政.“甩掉图板”后的建筑设计[J].建筑学报，2006（12）： 34-36.
[3] 侯继尧.建筑画理论与技法[M].北京：中国建筑工业出版社，2005. 1-8.
[4] 潘云鹤.综合推理的研究[J].模式识别与人工智能， 200，9（3）.
[5] 吴非非，潘云鹤.基于面向对象的形象模型研究[J].计算机科学，2003， 20（4）： 40-45.
[6] 鲁东明，潘云鹤.形象智能与多媒体处理技术的综合研究[J].计算机科学， 2007， 24（2）： 50-53.
关键词 计算机辅助建筑设计 计算机建筑画 艺术性 综合推理
中图分类号： TP302 文献标识码：A
1 引言
计算机辅助建筑设计指的是利用计算机技术来完成建筑设计过程中所要进行的信息检索、计算、分析综合及编制工作。近年来，计算机辅助建筑设计系统的应用已经使得建筑设计人员改变了传统的图版和制图工具方式，转向以显示器为图纸以鼠标键盘为画笔的新型设计空间。这样从繁重的、反复的手工劳动中解脱出来，从而将更多的时间精力用于方案的比较和设计的创新。计算机建筑画是指利用计算机通过相关绘图软件编绘的建筑画，是计算机辅助建筑设计最优秀的应用之一，这是一次质的飞跃。计算机建筑画可以让客户在大楼未兴建之前就获得建筑完成之后的感觉，可以让客户走入室内亲身体验建筑效果能否满足需求。
2 计算机建筑画现状分析
2.1 建筑画的历史与发展
建筑画有两大类型：一类是对已建成的建筑物、园林建筑或城市风景等进行写生描绘；另一类是表现建筑师建筑创意的表现画。这两者各有各的特点，但追求空间和谐统一的旋律是相同的。目前计算机建筑画主要用于建筑创作表现画。中国古代建筑画在五代时成为独立的画种，至北宋时走向成熟。20世纪70年代后，建筑画发生了新的变化。首先体现在建筑风格上，这一时期更加强调恢复装饰；二是更加倾向于艺术性、欣赏性的方向发展；三是朝着多元化方向发展。
2.2 目前计算机建筑画的不足
2.2.1 艺术性的不足
建筑画完全区别于建筑模型。基本特征就是它具备意境的刻画和气氛烘托。这样可以进一步的反映建筑物功能与风格所营造出来的整体环境，从而加强了建筑艺术的感染力。然而现在许多计算机画往往只着意于主体建筑的细节刻画，但是对于环境等容易以程式化的方式来展现，这样一来就缺乏个性和特色。
2.2.2 智能化的不足
计算机建筑画在生成过程中的每一步都是通过建筑师的指令进行的，然而这没有智能化艺术的创新能力，这一个缺点尤其在后期制作中表现尤为突出。许多的素材只能通过图片扫描而得到，这没有最大程度上发挥计算机的效能。为了追求完美，我们必须在智能化方面有所突破。在计算机建筑画智能化的众多研究方向中，通过计算机智能化生成某些所需的要素并且符合预期的审美需要，对理论与实践都有着极其重要的意义。计算机建筑画的两个不足提出了相关图形软件亟需解决的问题，其中智能化是重点问题，也是目前需求的主要矛盾。该问题的解决可以使计算机建筑画在艺术性方面达到一个全新的境界。作为未来发展的主要目标，我们自然希望能够通过计算机技术实现计算机建筑画中建筑物与配景的智能化艺术创新。我们主要针对建筑画的需要，侧重艺术化模拟。所谓表达型，是指对手工绘制的表达技法进行模拟。
3 结合树对计算机建筑画进一步发展的探索
在手工绘制表达技法中，树分为近景、中景和远景。在建筑画中起着组织画面层次、衬托画面气氛的重要作用。建筑画中对树的绘制并不是从植物学的角度来分辨树种，而是侧重数目的形状、组成部分的线条和节奏。在建筑画中，树的手工绘制技法可以分为写实、抽象和夸张三种方式。
3.1 面向建筑画的树的表达型生成研究
分析几何是用来描述树这一类自然不规则形体的有效手段。分形具有两大特点：首先是具有比例自相似性，這样可以摆脱测量尺度的误差；另一个是其维度不一定是整数。迭代函数系统是用一个数学系统去解析、构造分形系统十分成功的方法。给定一个IFS，即确定了其中仿射变换的个数及每个仿射变换的参数，于是就可以在计算机上绘制出其直观的吸引子的形状。针对树的手工绘制的三种技法，运用随机的IFS进行模拟。从生成结果来看，关键在于仿射变换和概率的设定。
3.2 综合推理应用于树的表达型生成
推理是人工智能的一块基石。通过研究各种推理方法可以看出这样一个趋势：从严格的演绎推理出发、到开放逻辑、CASE推理、类比推理，推理的过程呈现着明显的松绑趋势。推理的松绑趋势使得推理逐步走向对思维的广泛模拟。综合推理是对推理的又一次松绑。
4 小结与展望
现如今，计算机辅助建筑设计作为建筑设计中的辅助手段这样一个初衷已经达到了，然而人们对这种简单的工作方式仍然不够满足，希望计算机辅助建筑设计除了能够支持建筑师的绘制、降低工作强度并且提高工作效率之外，还能替代建筑师的部分智能活动。然而建筑设计不同于其他的许多设计领域，这主要体现在在艺术性的追求方面。因此，智能化的计算机辅助建筑设计进展取决于人工智能在艺术创新方面的突破。
人工智能经过40年的大力发展，已经在自然语言理解、模式识别、专家系统等领域取得了非常可喜的成果，也充分展示了用机器实现智能的光明前景。然而就人工智能的研究现状来说，它所取得的成果和人们的预期目标还是有一定差距的。这一差距首先说明了人工智能的复杂性和艰巨性，另一方面也说明了人工智能现有理论有太强的局限性。建筑画是建筑设计师们对艺术性强烈追求的一种表现，本文通过对计算机建筑画的分析，运用综合推理的方式进行面向建筑画的树的艺术性表达形成研究，也是从另一个方面对人工智能计算机建筑辅助设计的探索，计算机建筑画经过长期的发展，现在已经到了向艺术性和智能化方向迈进的拐点。从艺术创作来看，是采用形象思维方式，因此结合人工形象智能的研究将取得计算机建筑画方面的新的突破，也证明了智能计算机建筑辅助设计的研究必将要结合人工形象智能的方法，这是我们正在努力的方向。
参考文献
[1] 潘云鹤. CAD系统与方法.杭州：浙江大学出版社[M]， 20066. 1-29， 286-326.
[2] 明锦郎，王改政.“甩掉图板”后的建筑设计[J].建筑学报，2006（12）： 34-36.
[3] 侯继尧.建筑画理论与技法[M].北京：中国建筑工业出版社，2005. 1-8.
[4] 潘云鹤.综合推理的研究[J].模式识别与人工智能， 200，9（3）.
[5] 吴非非，潘云鹤.基于面向对象的形象模型研究[J].计算机科学，2003， 20（4）： 40-45.
[6] 鲁东明，潘云鹤.形象智能与多媒体处理技术的综合研究[J].计算机科学， 2007， 24（2）： 50-53.