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叹为观止！用算法辅助设计的音乐厅竟然如此之美！

造就 · 公众号 · 科技自媒体 · 2017-01-17 20:09

正文

德国汉堡最近开幕的易北爱乐厅由赫尔佐格和德梅隆建筑事务所操刀设计，他们得到了计算机算法的帮助。

由瑞士建筑事务所赫尔佐格和德梅隆（Herzog and De Meuron）操刀设计的造价8.43亿美元的易北爱乐厅（Elbphilharmonie）前不久举行了开幕庆典。

它最有趣的地方不是突出于德国汉堡市天际线的波浪状外观，不是大厅底下带你深入奇异景观、富于柔和曲线的电梯，也不是让你从一层步入另一层的埃舍尔式阶梯。

10,000块隔音板总共有100万个孔隙。

它最有趣的地方当属中央音乐厅：一个闪闪发光的象牙洞穴，由10,000块独一无二的隔音板将天花板、墙壁和栏杆覆盖起来。

这间音乐厅看上去像是自然演化而成——就像泛起点点涟漪的单色珊瑚礁，但它得以问世却是科技的功劳。

作为易北爱乐厅三间音乐厅中最大的一间，中央音乐厅是参数化设计的产物——就是建筑师在设计过程中使用算法来形成设计方案。

中央音乐厅反射器上的隔音板被排列成斐波那契数列花的形状。

人们已经在利用算法辅助设计桥梁、摩托车零部件、字体，甚至还有椅子，如今又来设计音乐厅。

就易北爱乐厅来说，赫尔佐格和德梅隆使用算法为10,000块石膏纤维隔音板生成独一无二的形状，它们覆盖在中央音乐厅的墙壁，相互咬合，仿佛组成了一块表面起起伏伏的巨大拼图。

单从表面看，这种设计的效果就已十分惊人。

10,000块隔音板组合形成了起伏不定的白色表面，其间点缀了2,150个座位和1,000盏手工吹制的玻璃灯泡。

不过，当建筑师在逾13年前开始设计这栋建筑时，外观漂亮只是他们设计意图的一部分而已。更重要的是，让每一块隔音板都有作用。

如今，这10,000块隔音板上有100万个小小的孔隙，这些孔隙的尺寸在4-16厘米之间不等，它们的作用是塑造中央音乐厅里的声音。

One to One工作室的本杰明·科伦开发了一种算法，并藉由它生成10,000块形状各异的隔音板模型，然后通过数控铣削加工而成。

当碰到隔音板时，声波要么被这些孔隙吸收，要么被扩散出去。当隔音板被组合在一起后，它们在整个中央音乐厅制造出一种平衡的混响效果。

这种技术已有数百年的历史（最有名的例子是维也纳的金色大厅），但易北爱乐厅却是以一种在视觉上十分醒目的全新方式做到这一切的。

丰田泰久

为了设计出那10,000块独特的隔音板，赫尔佐格和德梅隆与著名声学专家丰田泰久（Yasuhisa Toyota）合作，后者为中央音乐厅制作了一幅最佳音响效果构造图。

基于音乐厅的几何结构，丰田泰久发现，特定位置的隔音板（比如覆盖在音乐厅后墙上的那些），需要更深更大的凹槽来吸收回声。

而其他区域——比如反射器背后的天花板表面以及栏杆的顶端部分——则需要更浅更小一些的隔音板凹槽。

这些隔音板能够像拼图一样相互咬合。

与此同时，建筑师也有自己的偏好：不管声学上有什么要求，隔音板组成的表面必须跟音乐厅保持美学上的一致：它必须很漂亮、且尊重观众（比如，离观众很近的隔音板凹槽需要柔和一些）。

把这些要求作为参数，科伦开发了一种算法，并通过它生成出10,000块隔音板的模型。

每块面板都有独一无二的形状和凹槽模式，组合起来之后则符合明确的美学和声学规范。

“这就是参数化设计的力量，”他说，“一旦这一切准备到位，我只要按下启动键，它就能设计出100万个孔隙。我在设定算法时拥有100%的控制权，然后就不在我的掌控之内了。”

对一些设计师来说，让渡控制权是一个可怕的事情。但科伦却觉得，这很实用。“如果全凭手工完成，那简直要发疯，”他说。

隔音板起伏的表面跟易北爱乐厅波浪状的外观遥相呼应。

在设计师跟算法的合作中，会不断涌现出新颖的、令人惊奇的形式，设计师也常常不吝给予赞美。

就易北爱乐厅那些复杂、实用且美观的隔音板来说，它们是算法潜能无限的最新例证。

翻译：何无鱼

来源：WIRED

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