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Digital Art|从千百种算法中捕捉云的形态

原创 长期 03-15

案例介绍

Free-Flowing 

自由汇聚

“一切美丽的事物都是有秩序的,如果事物之间没有秩序,那它们依靠的就是互相之间正确的关系。世界上的美就是在这种正确的关系中诞生的。”
——艺术家 罗伯特·亨利(Robert Henri)

数字雕塑「云 DS # Clouds」


取意广州风云四海的历史变迁,实验室以“云”为创作原型,完成了这件长宽高达15米的数字雕塑「云 DS # Clouds」。

为了用不锈钢片材精细地模拟出云团升腾汇聚的动势,团队首次突破性地运用了“可展曲面”技术,为这座大型公共艺术作品打造出了平滑流动的无痕曲面。

什么是可展曲面(Developable Surface)?


是由连续变动的直线所产生的曲面,被称为直纹面的母线。如果沿直纹面的每条母线只有一个切平面,则该直纹面即为可展曲面。可展曲面或是柱面、或是锥面、或是某一曲线的切线所构成的曲面(称为切线面)。高斯曲率恒为零是可展曲面的特征,它的另一特征是与平面可以贴合。

这件今年落地广州四海城的数字雕塑「云 DS #Clouds」,由1920片“曲面不锈钢”片材组合而成。其弧度和曲线皆由“可展曲面”技术结合计算机算法语言设计,其表现手法是融合纯逻辑与纯算法推演过程的一次全新尝试。


“金鳞岂是池中物,一遇风云便化龙”。夜幕降临时,「云 DS #Clouds」在由程序驱动的内置灯光的加持下,会自动变幻出流光溢彩的梦幻效果。


相较于以往数字雕塑的研发过程,这次在灯光视觉设计方面,「云 DS # Clouds」层叠排布的灯带组装对于制作团队来说是一次巨大的挑战,总长超两公里的直线灯带,必须贴合不锈钢造型曲线严丝合缝装配起来,难度不亚于手动制作一台超大尺寸的异形LED屏幕。


就像从千百种变化中捕捉云的形态,生成算法(a genetic algorithm, GA) 一方面能为艺术家提供无数种可实现的造型方案,让转瞬即逝的灵感能够快速成型,一方面连接制造端,无需手动调试即可输出精确的制作数据,它不仅为艺术家扩展出了更为广阔的发挥空间,也使无论多繁复复杂的创作概念有了落地实现的技术支持。

「云 DS # Clouds」作品生成图

在「云 DS # Clouds」历时近一年的创作过程中,实验室尝试了数十种概念设计方案,如果按照传统的创作方式,从概念到制作将耗费大量的时间做测算和测试。

在Interactive Evolutionary Algorithms (IEAs) 算法的辅助下

作品不断接近最佳造型效果


而实验室团队在计算机算法的辅助下,大大提升了方案设计阶段的准确度。例如这次项目中,设计师运用Interactive Evolutionary Algorithms (IEAs) 算法,生成推演出的新造型带给了大家许多设想之外的可能性。


每一次实验性创作,都为数字技术融入艺术带来了迭代的突破口,作品落地的不同场景也将新技术的创新力延伸进具体的实际生活之中。从创意到创造,位于广州四海城的数字雕塑「云 DS # Clouds」向未来敞开了数字公共艺术的新样本。


IDEAT

Interview

With

Zhang Zhoujie

Q:为什么会想到用云来呈现这一次的作品?

张周捷:我受邀为广州四海城的广场,位于一个下沉式的楼梯之上,做一个公共艺术的作品。客户给予了我们很多的空间去创作,因此这是一个很自由的状态,我也花费了一些时间去寻找一个好的切入点。
有一天我闭上眼睛思考,“四海城”这三个字让我感觉像是四海内皆兄弟,具有四海汇聚的感觉。如果再具象点的话,仿佛是大海当中的一个城市。这种想象给了我一种奇妙魔幻的感觉,一种既奇怪又充满江湖气息的城市。
这样一个风云汇聚的地方,是风和云相遇的地方,因此我想到了风暴云形成时壮观的景象。所以我去研究了这些处于热带气候形成的气团的视频和图片,了解云是如何形成,然后利用这种形式去让计算机生成一些云团气团的效果。整个“云”的创作概念就是这样形成的。



Q:从技术上来说,“从千百种算法中捕捉云的形态”其技术难度究竟在哪里?

张周捷:由于这件作品庞大的体量,在制作运输上还是非常困难的。同时,为了保证线条的流畅性,我们也改变了以往的创作手法,把 Mesh的三角切面化整为0,变成曲面,变成了一种名为“可展曲面”的形式去呈现。
因为要展现出云的这种缥缈和流畅的形态,所以选择用可展曲面作为创作手段和计算机语言。同时,结合嵌入式的灯光来模拟云团不同的状态。当灯在夜晚亮起来的时候效果还蛮震撼的,有时如彩云,有时像是星云一般,非常科幻。

▲ “金鳞岂是池中物,一遇风云便化龙”。夜幕降临时,在灯光效应的加持下,「云 DS # Clouds」会自动由程序驱动变幻出流光溢彩的梦幻效果


Q:“可展曲面”这个技术的实现成本高吗(技术、材料、人工)?它和你们提到的传统的创作方式有哪些差别?

张周捷:作品的体量很大,每个面的施工都要从里面进去,然后穿插出来,还要保证它的曲率一致。由于它的结构是半外露的,所以对结构的要求也就更高了,这与我们之前创作的作品相比难度还是很大。但它也简化了每个面的拼接难度,这是可展曲面的优势。所以整体来看,有些方面增加了难度,有些方面降低了难度。

▲ 数字雕塑 DS # Clouds,结构工程师:袁鑫工程顾问


Q:具体有难度的地方在哪里?

张周捷:这是一个全新的制造方式,算法的训练跟 Mesh 也不一样。这应该是我们第二个可展曲面的大型作品,像我们做的另外一个作品“数马”也是用了可展曲面,这两个作品的曲面都是单一方向的。我们已经开始研究可展曲面技术很久了,在创作上不断提高难度,目前我们在做的另外一个作品就是多方向的可展曲面,在造型上需要拼接在一起,这个在制作上就更难了。

▲ 数马 DS# Courser,艺术家:张周捷,项目设计师:徐燃,装置制作单位:张周捷数字实验室,L3.7. x D1.6 x H7 m,1.5t,304超镜面不锈钢,2021年

在四海城的山顶公园里,这件高达7米的雕塑格外引人注目,其形态从骏驰的标志性动作出发,以数字手法进行创作,“马”的外形呈几何切割外观,并且采用编程灯光来制造出作品的光影变幻

Q:对于其他项目甚至其他领域,它是否有更多的可拓展性以及启示?

张周捷:其实我一直在探索数字制造的方式,尤其是在公共艺术领域。这件雕塑其实是更加有机的状态,用更流畅的线条结合灯光的一种探索。
其实最早的概念源于《说岳全传》中的两句诗:“金麟岂是池中物,一遇风云便化龙。”我最早是从“风云”这个词开始的,当风云来了,天空就有灵魂了。从这个概念引出了作品的形式和内容,去体现那种风云变化的状态,通过这些探索,最终的呈现结果还是让人很惊喜的。这个作品基于自然中的云而成,又在自然界中是见不到的,所以这个云会比较幻彩一点的,突破了一些想象。

▲ 灯光视觉方面,「云 DS # Clouds」层叠排布的灯带组装是一次巨大的挑战——总长超两公里的直线灯带,必须贴合着不锈钢造型曲线严丝合缝装配起来,难度不亚于手动制作一台超大尺寸的异形LED屏幕

Q:您如何看待公共空间与公共艺术,技术与算法将如何改变/挑战传统的公共艺术概念?

张周捷:不敢说是挑战传统的公共艺术,但是我觉得公共艺术肯定是公共的,它不仅是属于艺术家的创作,符合客户的需求,更重要的是这是属于大众的艺术作品,所以这三者我觉得是一件公共艺术作品不可缺少的要素,这也是公共艺术很难做的地方。

第二个难点是在技术和艺术的平衡上。太过于技术性会缺失抽象的意象,所以我觉得一件作品的内在驱动还是以艺术为主。艺术创作最终的效果变化太多了,在初期我也无法预期它的效果如何,所以本身它是有一些不可确定的因素在里面的,这也是我在艺术创作时感受到的最大的魅力。如果一开始就确定好最终的形式的话,那就变成一个设计了,就没有surprise了,缺失了那种超预期那种状态。技术在这里就是为了帮助去达到这种超预期的状态,所以我们要去探索这种技术,这也是为什么我们选择了可展曲面。这些技术让它能将艺术概念实体化,如果没有这些技术支持的话,这个预期也不可能超出的。所以我觉得这就是技术和艺术的结合,最终服务于艺术的。数字技术,我觉得它还是有很大的一个优势的,首先在建造的时候更加的精确,所有的块面都是非常准确的,这对于工艺来说很重要。

▲ 「云 DS # Clouds」作品生成图

第三,材料运用上是非常节约的。相对而言,通过电脑可以直接进行排布,使过程和制造上更加环保。它不需要大量的打磨、切割、组装等等。我觉得数字设计更环保,更精确,电脑生成的效果会更丰富,这是数字技术的一个很大的很大的不同。而且,这也是一个很新的领域,很多的呈现效果还有待开发。

目前,我们每次做的作品都不一样,每一次都呈现出不同的效果,所以数字设计有很大的潜力,这也是我想提到的第四点。这种潜力当然让技术门槛很高,要将数字技术融会贯通,与生产结合在一起,整个创作还是需要一定的水平和时间去沉淀的。

Q:在创作这个过程期间,有没有什么感受或者心得?

张周捷:我感触很深的还是在运输上,因为作品要放在广州,我们是在上海生产,所以运输上是蛮难的。我们先是在上海设计和制作了一部分,再在宁波生产一部分,再运到广州去组装,灯光是在现场做。整个协作是非常复杂的,而且中间还有疫情之类的影响,整个做完也历时两年左右了,所以我们的项目一般时间周期都很长的。

▲ 从上海运送作品组件到广州四海城落地施工

DS # Clouds 

创作团队:


数字艺术家:张周捷

Digital Artist: Zhang Zhoujie
结构工程师:袁鑫工程顾问

Structure Designer: XinY
项目设计师:周超、赵天翔

Project Executive Designers: Zhou Chao, Zhao Tianxiang
灯光设计师:Clément HIMBERT (法籍)

Lighting Designer: Clément HIMBERT
装置制作单位:张周捷数字实验室

Installation Production Unit: Zhang Zhoujie Digital Lab
灯光制作单位:上海雷舞照明技术有限公司
Lighting Production Unit: Shanghai Leiwu Lighting Technology Co.

主加工师傅:童帝、杨斌
Main Processing Masters: Tong Di, Yang Bin

制作师傅:刘欢、李龙、周猛
Production Masters: Liu Huan, Li Long, Zhou Meng

场务和采购:周立挺
Housing Affairs and Purchasing: Zhou Liting

宣传片摄影:上海豪志商务咨询有限公司
Filming: Shanghai Haozhi Business Consulting Co.

商务:王佳瑾
BD: Wang Jiajin

账务:崔珍
Finance: Cui Zhen

作曲:Clément HIMBERT (法籍)
Composition:Clément HIMBERT

剪辑:Clément HIMBERT (法籍)、Euphy
Editing: Clément HIMBERT, Euphy

编辑:张莹
Editor: Ellie Zhang


理想家编辑:大野新媒体编辑:甜甜

特别鸣谢Special Thanks
广州四海城

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参考预算
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