CC BY
59
Инвенции и симфонии: виртуальное моделирование для формирования основ архитектурной композиции
Н.А.Рочегова
Десятилетняя практика Учебно-методической лаборатории компьютерного проектирования УЦ ВИКОМП1 МАрхИ по сопровождению классического курса Основ архитектурной композиции компьютерным композиционно-комбинаторным моделированием дала возможность сформулировать принципы целенаправленного использования компьютерных технологий для формирования профессионального мышления и развития творческого навыка студента-архитектора.
Что может предложить сегодня высшая архитектурная школа поколению, которое выросло в информационно-технологическом контексте и имеет навык общения с виртуальной средой мультимедиа, Интернетом и компьютером? Насколько возможно использование компьютерных технологий на начальной стадии обучения профессиональному мастерству, где композиционная подготовка традиционно ведется средствами макетно-графического моделирования? Мировая архитектурная практика свидетельствует, что помимо очевидного графического сервиса и кардинального ускорения проектирования, компьютерные технологии инициируют поиск новых форм и способствуют развитию нового проектного мышления. Очевидно, что дополнение классического композиционно-художественного образования изучением возможностей виртуального моделирования способствует формированию профессионального сознания, отвечающего современным реалиям проектного процесса, базирующегося на 1Т.
Метод виртуально-комбинаторного моделирования. В учебной практике, особенно на начальной стадии профессионального обучения, успешность формирования навыков концептуального мышления и в конечном счете композиционного навыка во многом зависит от наглядности комбинаторных процедур, осуществляемых через операции выбора элементов форм, изменения их параметров и положения в пространстве, изменения негеометрических характеристик (цвета, материала, массивности), объединения элементов в группы, блоки и т. д.
Экспериментальное сопровождение изучения основ архитектурной композиции на первых двух курсах в МАрхИ (2000-2010 годы) компьютерным моделированием позволило разработать метод виртуально-комбинаторного моделирования, вскрывающий механизмы формообразования и визуализирующий процесс композиционной деятель-
1 УЦ ВИКОМП - Учебный центр видеокомпьютерного проектирова-
ния МАрхИ.
ности. Виртуально-комбинаторное моделирование обеспечивает движение по пути развертывания смыслов и материализации их в наглядных моделях, демонстрирует веер возможных ответов, предлагает путь поиска решений, способствует интенсификации композиционной деятельности студента-архитектора.
Метод создан в русле традиционного для русской архитектурной школы объемно-пространственного подхода к изучению свойств архитектурной формы [1] и положен в основу Курса компьютерного моделирования [2] (далее КМ курс), предметное содержание которого, так же как дисциплины 0ПК2, представлено формообразующими принципами и категориями архитектурной композиции. Комбинаторное моделирование значительно расширяет границы изучения свойств архитектурой формы [3, с. 6-17] (геометрический вид, величина, положение в пространстве, масса, фактура, цвет и светотень) и позволяет наблюдать степень значимости каждого из этих свойств в контексте архитектурной композиции. Вместо двух-трех вариантов, выполненных в макете, мы получаем множество компьютерных моделей с максимальным варьированием параметров, вплоть до их крайних состояний, и возможностью сопоставления и изменения их в диалоговом режиме.
Технологической базой КМ курса служит графическая компьютерная программа 3с1 Мах. Применение различных опций в работе с геометрической формой позволяет создавать цифровые имиджи форм и менять их параметры, осуществлять дублирование, повороты, перемещения, создавать комбинаторные множества преобразованных форм. Наглядность комбинаторных операций, лежащих в основе поискового визуально-анимационного процесса, и доступность их освоения привносят в обучение динамику и активизируют творческий потенциал студента.
Архитектурная комбинаторика является звеном, объединяющим творческий процесс и информационные технологии, так как, раскрывая художественные аспекты композиционной деятельности, она в тоже время обращена в сторону точных наук и представляет собой прекрасную основу для организации процесса компьютерного моделирования архитектурной формы. Переложенная на языкГГ, комбинаторика делает прозрачным процесс зарождения и развития архитектурной формы, дает возхможность участвовать в этом процессе
г Курс «Объемно-просгрансгвенная композиция» (0ПК) занимает ключевое место в профилирующей дисциплине «Основы архитектурного проектирования».
на ранних стадиях материализации замысла.3 Это позволяет использовать приемы и методы комбинаторики в разработке методик по обучению композиционной деятельности средствами компьютерных технологий. На начальном этапе профессионализации простейшие комбинаторные упражнения с цифровыми моделями создают необходимую почву для формирования навыка композиционного моделирования. Об универсальности приемов комбинаторики свидетельствует пример из истории музыки.
22 января 1723 года И.С.Бах записывает в нотную тетрадь пьесы для своего девятилетнего сына, обучающегося музыке. Двухголосные инвенции4 и трехголосные симфонии5 [3] по сути представляют собой комбинаторные упражнения для двух голосов, а затем для трех голосов. На титульном листе Бах делает надпись, в которой излагает педагогическую задачу сборника музыкальныхупражнений: «Подлинное руководство, в котором любителям клавира, жаждущим учения, предлагается ясный способ, как можно не только научиться играть на 2 голоса и красиво обращаться и с тремя голосами, а главным образом -получить сильное предрасположение к сочинительству. Изготовлено И.С.Бахом, великокняжеским Ангальт-Кетенским капельмейстером. От рождества Христова год 1723».
В предисловии [4, с. 3], написанном нашим современником, читаем: «В этих упражнениях Бах соединяет обучение игре на инструменте с обучением композиции - естественному развитию, не связанному рамками общепринятых схем; поиску новых форм... Инвенции, несмотря на свою утилитарно-педагогическую направленность,являются подлинным шедевром музыкального искусства. Не только учащийся, но и зрелый музыкант, возвращаясь к инвенциям, находит для себя что-то новое. Так засверкали неожиданными гранями трехголосные инвенции И.С.Баха под пальцами Глена Гульда»6.
Спустя без малого 300 лет чудодейственная сила комбинаторного тренинга, обладающая способностью формировать «сильное предрасположение к сочинительству», не только не утратила своей актуальности, но широко используется как метод обучения искусству композиции. В исследованиях, посвященных анализу творческой деятельности, комбинаторика рассматривается как структурирующая основа процесса моделирования7. Зрелое творческое сознание чрезвычайно мобиль-
3 Архитекторы все чаще передают компьютеру комбинаторную часть созидательной деятельности с целью просмотра множества возможных решений при различных сочетаниях и изменениях параметров задачи (группа Asymptote, Dîller+Scofidio, Morphosis, MVRDV, Greg Linn/Form, Marcos Novak и др.).
4 Invention (лат.): 1 - находка; 2 - изобретение, открытие; 3 - способность изобретать, изобретательность.
5 Symphonize (греч.): созвучие, совместное звучание,
6 Вступительная статья, комментарии, перевод немецкого текста и редакция издания Н.Копчевского. Напечатано по изданию: Иоганн Себастьян Бах (1685-1750). Инвенции (двухголосные и трехголосные) для фортепиано. Редакция Ф Бузони. M., 1974.
7 Божко Ю.Г. Архитектоника и комбинаторика формообразования. Киев, «Высшая школа», 1991. Глаэычев ВЛ. Композиция как мыслительная деятельность /Деория композиции в советской архитектуре/Сборник статей
под ред. Л.А.Кирилловой. М„«Стройиздат», 1986.
но и изобретательно. Оно перебирает миллиарды комбинаторных вариаций, сопоставляет их, выбраковывает и наконец, часто неожиданно - озарение... Есть ответ! Новизна - следствие активной динамики перемещений, соединений, вступления отдельных фрагментов знания в новые отношения между собой, то есть комбинаторного процесса. Способность сознания к комбинаторным операциям определяет живость и изобретательность мышления,тогда образуются новые связи, неожиданные комбинации, каких прежде не было.
Архитектурная комбинаторика. В области архитектуры опыт использования как очевидных, то есть формализованных комбинаторных приемов, так и неявных комбинаторных процессов, составляющих суть композиционной деятельности архитектора, суммировался сегодня в оформлении архитектурной комбинаторики [5] как раздела теории архитектурного формообразования. В ней комбинаторика представлена как нечто большее, чем геометрическая игра с формой (простые перестановки элементов и их сочетаний). За внешними, видимыми изменениями на формальном уровне-уровне геометрических форм и их характеристик - стоят трудно улавливаемые взглядом комбинаторные процессы, происходящие на уровне концептуальном - уровне идей, принципов, значений и целей.
Формальный уровень легко поддается материализации в облике графических (чертежи, рисунки, эскизы, отмывки), физических (макет) и цифровых моделей (изображение на экране монитора). Уровень концептуальный трудно анализируем, так как он скрыт от поверхностного взгляда, но именно он является определяющим и предшествует уровню формальной комбинаторики с геометрическими формами. Формальная комбинаторика сама по себе не приводит к рождению композиции. Множество вариантов сочетаний и соединений создают комбинаторное поле возможностей. Любая из них может стать композицией при включении уровня комбинаторики концептуальной. Здесь многое зависит от замысла автора и развивает его способность видеть в условной модели архитектурный образ, наполняющий смыслом «механическое» соединение. Подбор идей, их сочетание, объединение, формулирование принципов и приемов действий определяют в конечном счете проектную философию архитектора8.
Два комбинаторных уровня тесно связаны и не существуют друг без друга. События, происходящие на одном уровне, мгновенно отражаются на другом. Работа на формальном уровне оживляет, инициирует концептуальный уровень, приводит его в движение, проясняет и конкретизирует образные представления о поставленной композиционной задаче. Хорошо известно, как графические эскизы и макеты помогают сформулировать композиционную идею. Равно и виртуаль-
1 Адамов О.И.Образы пространственных построений в творческом процессе архитектора. Мастера Русского Авангарда: А.А.Веснин, И.А.Голосов, И.И.Леонидов, К.С.Мельников, В.Е.Татлин / Автореферат на соискание ученой степени канд. арх. М., 2000.
ное моделирование служит тем же целям, обеспечивая мобильность и оперативность творческого поиска.
В практике учебного проектирования использование формальных комбинаторных приемов позволяет предварять решение композиционной задачи целенаправленным комбинаторным тренингом, расширяющим границы поиска объемно-пространственного решения. Ключевые понятия архитектурной комбинаторики, структура и циклы комбинаторного процесса, а также принципы комбинаторной деятельности [5, с. 226-228] были положены в основу методики Курса компьютерного моделирования как его теоретическая база.
Курс компьютерного моделирования рассчитан на начальный этап высшего архитектурного образования. Кален-дарно и тематически он соотнесен с дисциплинами «Основы архитектурного проектирования» (ОАП) и «Объемно-пространственная композиция» (ОПК) и состоит из 12 упражнений, выстроенных в логике последовательного изучения основных свойств и закономерностей архитектурной формы, начиная с общих понятий плоскостной композиции и заканчивая объемно-пространственным моделированием, сопровождающим объектное проектирование.
В первом семестре в упражнении КМ курса «От плоскостного модуля к объемной модели» (рис. 1) в процессе трансформации плоскостного модуля в объемную модель осваиваются закономерности структурирования фронтальной композиции и приемы ее пластического решения. Параллельно те
же закономерности построения и выявления фронтальной поверхности изучаются в технике чертежа с тушевой отмывкой (в курсе ОАП) и макетирования (в курсе ОПК). Работа в технике тушевой отмывки, помимо графических навыков,требует понимания законов распределения света в среде. Зависимость степени освещенности формы отугла падения луча на поверхность, влияние воздушной перспективы и отражающей способности поверхностей (рефлексы) наглядно иллюстрируются в процессе работы со светом в графической компьютерной программе 3(1 Мах. Светотень как одно из семи основных свойств архитектурной формы, выявленных авторами учебного пособия «Элементы архитектурно-пространственной композиции» [3, с. 16,17], задается нами в процессе работы над цифровой моделью так же тщательно, как подбирается сила тона в графике тушевой отмывки.
Все вышеперечисленные основные свойства объемно-пространственной формы рассматриваются в комплексе, поскольку в действительности они не существуют отдельно. В каждом же упражнении одному из свойств уделяется особое внимание, именно ему посвящаются комбинаторные процедуры.
Основные виды композиции (фронтальная, объемная и пространственная) изучаются в следующих упражнениях: в задании «Шрифтовая доска» закономерности фронтальной композиции рассматриваются на примере пластического взаимоотношения шрифтовой надписи и фона (рис. 2); освоению приемов построения пространственной композиции служит упражнение «Путь в пространстве» (рис. 3); закономерности построения объемной формы студент осва-
Рис. 1. Примеры изучения приемов композиционного построения и выявления фронтальной поверхности: а-в технике чертежа с тушевой отмывкой в курсе ОАП; б - макетирования в курсе ОПК;
в, г- в технике компьютерного моделирования в КМ курсе, упражнение «От плоскостного модуля к объемной модели»: единичный плоскостной модуль (в) и комбинация из двух модулей (г)
Рис. 2. Пример студенческой работы на тему «Шрифтовая доска»
ивает в третьем семестре параллельно с началом объектного проектирования по кафедре ОАП (тема «Монумент», «Часовня», «Преодоление пространства»). Приемы структурирования архитектурной формы изучаются в упражнении КМ курса «Комбинаторика структурного модуля» (рис. 4-6). Ведущим средством моделирования здесь является положение в пространстве. Одновременно это упражнение предваряет и следующее задание по программе ОАП - «Выставочный павильон (небольшой музей)» или «Оранжерея».
Проектирование небольшого общественного сооружения, включающего внутреннюю функцию, сопровождается изучением организации визуальных связей открытого пространства в курсе ОПК и двумя упражнениями КМ курса: «Пространство и способы его организации» (рис. 7), в котором прием прочтения знака как проекции объемной модели служит изучению геометрического вида формы, и «Интерьерное пространство» (рис. 8). В последнем моделируется структура интерьер-ных пространств и степень замкнутости или открытости интерьера.
Рис. 3. Пример студенческих работ на тему «Путь в пространстве». Тематические композиции были созданы на основе сценарного прочтения исходного знака, интерпретированного как маршрут движения в пространстве
Как свидетельствует опрос участников эксперимента, композиционные модели, полученные в процессе комбинаторного тренинга в рамках КМ курса, используются студентами в процессе выполнения учебных заданий на стадии эскизного поиска и рассматриваются как варианты объемно-пространственного решения проектной задачи.
Двухуровневая структура комбинаторных процессов, растворенных в композиционной деятельности (формальный и концептуальный уровни), определила двухстадийность упражнений КМ курса.
В первой части задания, используя комбинаторные приемы на формальном уровне, путем преобразования исходной простой геометрической формы или фигуры получаем множество условных моделей (комбинаторное поле9), предлагающее варианты решения задачи. В этой части задания вхождение в процесс формообразования обеспечивается
9 Комбинаторное поле - это множество возможных вариантов, полученное на основе взаимодействия двух, трех и более модулей, при условии сохранения всех параметров, кроме одного, переменного.
Рис. 4. Пример выполнения упражнения «Комбинаторика структурного модуля» на втором курсе, параллельно с заданием «Проект выставочного павильона»: а - единичный пространственный модуль; б - комбинаторное поле из двух одинаковых модулей; в - комбинаторное поле из трех одинаковых модулей; г -условная модель, выбранная из множества возможных вариантов и положенная в основу тематической архитектурной композиции;
д - архитектурная композиция на тему «Выставочный павильон», созданная на основе условной модели
Рис. 5. Пример студенческой работы на тему «Комбинаторика структурного модуля». Комбинаторное поле составлено на основе структурного модуля:
а, б, г- комбинаторные поля, составленные на основе единичного модуля;
в - единичный пространственный модуль; д - архитектурная композиция на тему «Музей парусного флота», созданная на основе условной модели
соответствующим алгоритмом действий в качестве условия создания множеств и последовательности комбинаторных процедур (рис. 4 а-в; 7 а-г). Вторая часть задания связана с интерпретацией условной модели (выбранной из полученного множества вариантов), созданием на ее основе тематической архитектурной композиции (рис. 4 г, д; 7 д, ж). Комбинаторные поля первой части упражнения позволяют исследовать (на концептуальном уровне) область возможных решений из рядов условных цифровых моделей. Такая процедура предваряет каждое композиционное упражнение и названа нами «комбинаторная разминка». Заканчивается разминка оценкой групп элементов, представленных в комбинаторных полях, сравнением их друг с другом и выбором варианта, вызывающего наиболее интересные архитектурные ассоциации. Композиционная задача, сформулированная в задании словесно, находит, таким образом, свое материальное воплощение.
При переходе от рядов абстрактных моделей к архитектурной композиции, объемно-пространственные решения, подсказанные комбинаторной разминкой, наполняются смысловым содержанием, присущим архитектуре. Определенная условность формального комбинирования, выделенного в отдельный этап для наилучшего усвоения учащимися арсенала средств формального выражения идеи, актуализируется в творческом акте создания финальной тематической композиции. Высокая степень обобщенности моделей визуального ряда позволяет осуществить их многовариантную интерпретацию (уровень концептуальной комбина-
торики). Чем лаконичнее и проще условная модель, тем нагляднее процесс ее интерпретаций на пути приближения к искомому архитектурному образу.
Процесс работы с комбинаторными множествами мог бы носить поэтическое название архитектурных инвенций10 или симфоний11, в зависимости от количества голосов, наполняющих их. Роль изначального «голоса» и грает условная цифровая модель - единичный модуль, управляемый в интерактивном режиме. Он может быть: двухмерным (рис. 3 и 7 г), плоскостным (рис. 1 в), объемным (рис. 9 а), структурным (рис. 4 а; 5, б) или пространственным (рис. 8 а). Визуализация поиска вариантов сопряжений двух модулей звучит как двухголосная инвенция. Аналогия с музыкой тем очевиднее, что свободное движение модулей относительно друг друга напоминает танец (рис. 4 б; 7; 8 в, г). Гармония вариативного перебора расширяет границы поиска, развивает
10 Архитектурная инвенция - виртуально-комбинаторное упражнение по созданию множества (комбинаторного поля), полученного на основе взаимодействия двух идентичных модулей, по аналогии с музыкальной двухголосной инвенцией - упражнением для двух голосов.
11 Архитектурная симфония - виртуально-комбинаторное упражнение по созданию множества (комбинаторного поля), полученного на основе взаимодействия трех идентичных модулей; по аналогии с музыкальной симфонией - упражнением, построенном на совместном гармоничном звучании трех голосов.
С
Рис. 6. Пример студенческой работы на тему «Комбинаторика структурного модуля»
4 2010 27
у<
Рис. 7. Пример студенческой работы на тему «Архитектурное пространство и способы его организации»: а - комбинаторные поля, составленные на основе двух единичных модулей (двух одинаковых и с одним масштабированным); б - комбинаторные поля, составленные на основе трех одинаковых модулей;
в - варианты объемного прочтения некоторых групп модулей; г - единичный двумерный модуль-знак; д,е- архитектурная композиция на тему «Жилой район», созданная на основе условной модели; ж - архитектурная композиция на тему «Детская игровая площадка», созданная на основе той же условной модели
Рис. 9. Пример комбинаторной разминки к упражнению «Комбинаторика простой геометрической формы»: а - исходный объемный модуль-цилиндр; б - комбинаторные поля из двух одинаковых цилиндров; в - комбинаторные поля из двух цилиндров, один из которых масштабирован;
г -условная модель, выбранная из множества вариантов комбинаторного моделирования с группой цилиндров и вызывающая различные ассоциации с архитектурой (в зависимости от положения группы цилиндров в пространстве)
а
в
6
г
Рис. 8. Пример студенческой работы на тему «Интерьерное пространство»: а - единичный пространственный модуль; б - комбинаторика из двух зеркальных модулей; в, г- варианты комбинаторики из двух одинаковых модулей
28 4 2010
композиционный «слух». Движение останавливается только в тот момент, когда автор-студент принимает решение зафиксировать очередное положение «пары» и записать кадр. Кадр за кадром, такт за тактом насыщается комбинаторное поле архитектурной инвенции. Аналогичным образом выстраиваются множества из «троек» (рис. 4 в; 7 б). Пара или трио могут быть усложнены масштабированием одного из модулей (рис. 7 а; 9 в).
Практика насыщения комбинаторного поля «двойками» и «тройками» развивает внимание к нюансам сочленения форм, их поведению в пространстве, обучает способам группировки элементов. Большее количество, чем 2-3 элемента в группе, используется при поиске образа окончательной тематической композиции (рис. 5, б, 9 г). Алгоритм составления групп из единичного модуля используется в шести (из двенадцати) упражнениях курса компьютерного моделирования. Другие упражнения строятся на вариациях взаиморасположения частей объема, подверженного членению различными способами [б].
Комбинаторные множества создаются при условии наличия единичного модуля и назначения переменного параметра, крайними состояниями которого определяются границы комбинаторного поля. Например, в упражнении «Комбинаторика простой геометрической формы» (рис. 9) переменной величиной является положение в пространстве12.
Первое комбинаторное поле заполняется вариациями групп из двух одинаковых исходных элементов" (рис. 9 б), в данном примере - цилиндров, меняющих свое положение в пространстве. Границы поля заданы неизменной формой двух цилиндров, а также условием, предъявляемым к группе - они должны представлять собой целостность пары, а не восприниматься отдельно друг от друга. Следующее комбинаторное поле может быть составлено из двух цилиндров, один из которых подвергается масштабированию (рис. 9 в). Затем возможно комбинаторное поле из трех элементов и более и т.д. Количество комбинаторных полей может быть бесконечным. Задачи начальной стадии изучения объемно-пространственной композиции вносят в этот процесс разумные ограничения.
Комбинировать геометрические элементы и их сочетания на базе программы 3с1 Мах-динамичный процесс,увлекающий студентов (о чем свидетельствуют результаты эксперимента 2000-2009 годов). Хаотичное выполнение комбинаторных операций с исходными элементами, вне выстроенной методики, быстро приводит к неоправданной сложности и непониманию, как это получилось и что делать дальше.
В курсе компьютерного моделирования, построенном на
12 Положение в пространстве определяется по отношению к зрителю и по отношению к трем координатным осям. Если форма изначально ориентирована относительно одной их координатных осей, то все остальные положения формы будут промежуточными, переменными [3, с. 11].
13 Принцип бинарности (парности) рассматривается в теории архитектурной комбинаторики как один из важнейших, так как позволяет создавать сложные формы простыми операциями [4, с. 227].
процедурах комбинаторного варьирования в «архитектурных инвенциях» и «симфониях» отрабатываются не столько навыки работы в компьютерной графической программе, сколько формируются основы композиционного мышления будущих архитекторов. Благодаря творческой интуиции студентов информационные технологии начинают работать как инструмент искусства уже на первом этапе знакомства с ними.
Литература
1. Степанов A.B., Мальгин В.И., Иванова Г.И. Объемно-пространственная композиция. Учебник для вузов. М., «Архитектура - С», 2003.
2. Рочегова H.A., Барчугова Е.В. Основы архитектурной композиции. Курс компьютерного моделирования. Учебное пособие, 2010.
3. Кринский В.Ф., Ламцов И.В., Туркус М.А. Элементы архитектурно-пространственной композиции. М., «Строй-издат», 1968.
4. Бах И.С. Инвенции для фортепиано // Сборник нот. Киев, Музычна Украйина, 1984. С. 3-7.
5. Пронин Е.С. Теоретические основы архитектурной комбинаторики: Учебное пособие. М.,«Архитектура-С», 2003.
6. Барчугова Е.В., Рочегова H.A. Комбинаторные приемы включения ассоциативного мышления в процессе изучения композиции // Материалы Межд. науч.-метод. конф. «Композиционные чтения имени А.Коротковского», апрель 2005, УралГАХА, Екатеринбург, «Архитектон», 2005.
Inventions and Symphonies: Virtual Modeling for Forming
the Basics of the Architectural Composition.
By N.A.Rochegova
Ten-year practice of the MArkchI Laboratory of experimental teaching computer technology accompanying the classical course on the principles of architectural composition by computer compositional combinatorial modeling made it possible to formulate a methodologyfor targeted use of computer technology to create professional thinking and development of the creative skilb of architecture students. Involvement in the process of learning the basics of the architectural composition of virtual modeling has not only intensified it, but exposed and visualized theform-building processes, in particular, combinatorial methods, characteristic for different types of composite activities, including musical creativity.
Ключевые слова: компьютерное композиционно-комбинаторное моделирование, основы архитектурной композиции, алгоритмы архитектурных инвенций и симфоний, комбинаторные поля.
Keywords: computer composition -combinatorial modeling, basics of architectural composition, algorithms of architectural inventions and symphonies, combinatorial fields.
