談建筑漫游課程設(shè)計改革范文
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［摘要］文化傳承與交叉融合創(chuàng)新是當前我國數(shù)字媒體設(shè)計學(xué)科的重要發(fā)展契機，建筑漫游作為專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，亟需緊扣專業(yè)特點和現(xiàn)實需求展開課程改革。文章基于建筑漫游課程實踐中存在的不足，提出三維動畫基礎(chǔ)、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計、動畫設(shè)計和交互設(shè)計雜糅的知識模塊穿插式課程設(shè)計原則，并歸納了基于工具軟件的課程改革實踐要點。
［關(guān)鍵詞］建筑漫游課程；設(shè)計；改革
一、當前建筑漫游課程建設(shè)的概況
數(shù)字媒體設(shè)計誕生以來，三維動畫課程一直是人才培養(yǎng)不可或缺的組成部分，其中，以三維動畫軟件基礎(chǔ)教學(xué)為主，涵蓋動畫運動規(guī)律和圖形渲染技法，最終延伸至三維動畫創(chuàng)作以及影視后期實踐。原本以動畫技術(shù)為橋梁，數(shù)字媒體設(shè)計與盛極一時的動畫專業(yè)相輔相成、相得益彰；影視動畫專業(yè)明確劃歸戲劇影視學(xué)之后，在高校教育資源集約整合的背景下，相關(guān)專業(yè)的課程內(nèi)容可以取長補短、糅合得更加精進。建筑漫游從屬于三維動畫課程體系，旨在將傳統(tǒng)的建筑表現(xiàn)從單一的靜態(tài)平面展示擴展為動態(tài)的三維空間渲染，從而直觀有效地傳達對建筑空間的理解以及對建筑美學(xué)的情感。本質(zhì)上，建筑漫游是基于計算機圖形圖像技術(shù)發(fā)展起來的一種數(shù)字媒體形態(tài)，如今已滲透融合了最新的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，主要應(yīng)用于景觀設(shè)計、城市規(guī)劃、建筑設(shè)計亦或古建筑保護與復(fù)原。國內(nèi)比較典型的案例是2010年上海世博會官網(wǎng)上的園區(qū)建筑漫游動畫以及各地區(qū)風(fēng)情展示交互式漫游動畫。
二、建筑漫游課程設(shè)計的原則
（一）三維動畫基礎(chǔ)在前三維動畫基礎(chǔ)是當前高校相關(guān)學(xué)科必備的專業(yè)基礎(chǔ)課程，以選修或必修的形式開展學(xué)習(xí)，涉及到的內(nèi)容主要包括三維空間、三維建模方法、三維動畫制作、材質(zhì)貼圖、攝像機/燈光/渲染。除了針對動畫專業(yè)的動畫運動規(guī)律理論外，這些內(nèi)容多可結(jié)合三維動畫軟件進行講解和實踐操作。可選的軟件多種多樣，常用的有3dsMax、Maya、AutoCAD、SketchUp等。
（二）環(huán)境藝術(shù)設(shè)計為輔環(huán)境藝術(shù)設(shè)計輔助課程圍繞實際應(yīng)用，可選的包括室內(nèi)設(shè)計、建筑設(shè)計、規(guī)劃設(shè)計。讓學(xué)生熟悉氛圍的營造，了解建筑形態(tài)，區(qū)分主體設(shè)計和配景設(shè)計，充分認識光影、構(gòu)圖的重要性。在學(xué)習(xí)過程中，將手繪效果圖與簡單漫游動畫相結(jié)合。可選的工具包括在線空間設(shè)計平臺、AutoCAD、SketchUp等。
（三）動畫設(shè)計為主建筑漫游動畫是建筑漫游最為常見的表現(xiàn)形式，其基本原理是攝像機動畫。漫游設(shè)計的過程也就是圍繞建筑或場景的動畫設(shè)計過程。它與三維動畫電影中的角色動畫設(shè)計顯然不同，卻有著自身的動畫設(shè)計規(guī)律，更多地體現(xiàn)為攝制時的鏡頭運動藝術(shù)和后期的鏡頭組接藝術(shù)。眾多周知，概念設(shè)計和出圖是SketchUp的強項，但與此同時，SketchUp中直接提供了“漫游”功能和動畫視頻導(dǎo)出功能，能快捷地實現(xiàn)建筑漫游動畫。但其現(xiàn)有的工具簡便卻單調(diào)，缺乏靈活性；藝術(shù)風(fēng)格突出而擬真性不足；要制作令人滿意的建筑漫游動畫，在三維建模、材質(zhì)貼圖以及攝像機/燈光/渲染等方面仍需與AutoCAD、3dsMax、Lightscape、VRay等協(xié)作配合使用。
（四）交互設(shè)計作為延展交互設(shè)計又稱為互動設(shè)計，是以用戶為中心，圍繞產(chǎn)品，統(tǒng)籌其在特定場景下與不同的設(shè)備產(chǎn)生行為的交互過程[1]。交互設(shè)計是設(shè)計領(lǐng)域的方向之一，也是漫游系統(tǒng)設(shè)計中亟待加強的環(huán)節(jié)。2010年上海世博會漫游動畫設(shè)計中靈活地加入了互動設(shè)置[2]，提供了基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體互動設(shè)計優(yōu)秀范例。雖然建筑漫游多以動畫視頻形式展現(xiàn)，但是交互元素的加入無疑為開啟建筑漫游中的用戶新體驗提供了新思路。與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合有望將建筑漫游的沉浸式體驗發(fā)揮到極致。
三、建筑漫游課程改革的要點
審視當下建筑漫游課程教學(xué)實踐，出現(xiàn)的問題主要集中如下：一是頂層設(shè)計需重新考慮該課程的目標，如針對哪些方向開設(shè)、何時開始、實踐體系如何建設(shè)等問題；二是前期課程不夠，如很多學(xué)生此前未進行任何建筑設(shè)計相關(guān)知識學(xué)習(xí)；三是實踐課程接續(xù)性較差，如學(xué)習(xí)了三維動畫基礎(chǔ)不會建筑建模，會建筑建模卻不會建筑表現(xiàn)，掌握建筑表現(xiàn)技法了卻不會渲染出效果。如何降低建筑漫游學(xué)習(xí)的認知難度是該課程改革的難點。針對此問題，提出如下建議：一是規(guī)范設(shè)計流程講解；二是“點對點”操作比對；三是案例應(yīng)用實踐；四是知識點講解。實踐表明，做好這幾點，不僅能夠深化學(xué)生對建筑漫游設(shè)計的系統(tǒng)認識，還能有效降低認知難度，讓學(xué)生記憶深刻，學(xué)習(xí)效果有顯著改善。下面是基于工具軟件的建筑漫游課程改革要點。
（一）參照三維動畫設(shè)計流程，規(guī)范講解建筑漫游工作流程可配合大型商業(yè)案例讓學(xué)生形成初步認知，如西班牙水景別墅的建筑動畫表現(xiàn)過程[3]，從項目分析、建筑建模、動畫設(shè)計、材質(zhì)燈光、渲染、后期等環(huán)節(jié)進行解讀。其中，項目需求分析舉足輕重，這個環(huán)節(jié)將對設(shè)計的內(nèi)容和風(fēng)格提出具體要求，同時決定作品設(shè)計的重點是動畫設(shè)計還是交互設(shè)計。
（二）介紹工具軟件，“點對點”操作比對演示讓各類工具的綜合使用變得輕巧靈活這里以3dsmax+SketchUp+VRay的軟件搭配作為示例。3dsmax是普適性的三維動畫設(shè)計軟件，具有建模、動畫、材質(zhì)、燈光、攝像機、渲染等模塊，在動畫設(shè)計過程中遵循典型的計算機插值動畫原理，關(guān)鍵幀動畫設(shè)置與Flash、AfterEffect等數(shù)字媒體專業(yè)常用軟件保持一致。SketchUp是以建筑概念設(shè)計為主的軟件，集建模、組件、風(fēng)格、材質(zhì)為一體，是建筑表現(xiàn)的便捷工具，漫游動畫設(shè)定作為功能補充在其中是很不起眼的功能。通常需要搭配VRay等渲染插件獲得擬真的高質(zhì)量的視覺效果。而VRay通常作為3dsmax或者SketchUp的渲染插件進行工作，它的特點是充分考慮自然光中的直接光照和間接光照，在光影表現(xiàn)方面效果極佳。同時，VRay也提供了一套材質(zhì)、燈光功能，能夠有效彌補SketchUp的不足。在建筑建模中，max和SketchUp均適合采用基于二維圖形的擠出方式，因此在建模階段無需非此即彼地二選其一，取長補短反而更容易上手。對于復(fù)雜圖形，max中放樣的概念在SketchUp中依然適用（路徑跟隨）。
（三）注重案例應(yīng)用實踐，也就是實訓(xùn)環(huán)節(jié)可自由選擇軟件工具，從建筑設(shè)計到室內(nèi)設(shè)計，最后是規(guī)劃設(shè)計，由簡入難，逐步鋪開。任務(wù)設(shè)計要有明確目標，完成后點評修改。商業(yè)案例任務(wù)明確，流程規(guī)范，體量大，細節(jié)多，是課堂實踐能力提升的首選。同時，組建切實可行的項目組將有效發(fā)掘創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的實際意義。
（四）將知識點講解貫穿于案例實踐全過程小問題現(xiàn)場“一對一”解答即可，普遍性的或者關(guān)鍵性的問題需要專門講解。整個設(shè)計過程中，涉及到的幾個關(guān)鍵點包括各類配景模型生成插件（如Forest、Treestorm）、模型的精簡與優(yōu)化（刪除多余對象、模型分類整理、塌陷處理、使用）、動畫設(shè)計（攝像機動畫、漫游動畫）、渲染測試技巧（VRay的常用參數(shù)、幾種渲染引擎、渲染光子）。關(guān)于建筑圖紙的使用，可適時加入并基礎(chǔ)圖紙識別知識，以及介紹AutoCAD工具的圖紙?zhí)幚聿僮鳎云谧屨麄€建筑模型設(shè)計過程更規(guī)范。
四、結(jié)語
建筑漫游課程的開設(shè)源于現(xiàn)實需求，隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的逐步普及和云端計算技術(shù)的高速發(fā)展，建筑漫游應(yīng)用越來越廣泛。構(gòu)建基于云端的三維建筑漫游展示系統(tǒng)成為理想的應(yīng)用情境。該系統(tǒng)將提供真實的、具有可交互性的三維可視化環(huán)境，用戶可以自由切換不同瀏覽模式（如自由瀏覽、漫游動畫），在虛擬現(xiàn)實的交互體驗中對建筑環(huán)境有直觀而深入的認識。該系統(tǒng)涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)、建筑信息化模型和數(shù)據(jù)庫技術(shù)[4]。鑒于數(shù)字媒體設(shè)計的專業(yè)基礎(chǔ)重點在于藝術(shù)設(shè)計，選用諸如Unity3D、Virtools之類具有交互功能、可視化編程模塊的工具將十分適宜。此外，多種數(shù)字技術(shù)的參與，將有效拓展建筑漫游的應(yīng)用領(lǐng)域，豐富其表現(xiàn)形態(tài)，以校園漫游設(shè)計為例，基于全景圖像的漫游逐漸成為一種新方式，在地圖導(dǎo)航、室內(nèi)設(shè)計中扮演重要角色，通過收集校園建筑及周邊風(fēng)景甚至航拍圖片，通過合成全景軟件Pa-naramStudio、全景漫游制作軟件Pano2VR將照片合成為視覺上的全景漫游三維動畫[5]。而利用三維激光掃描技術(shù)和VR-Platform設(shè)計將同樣構(gòu)建三維校園虛擬漫游系統(tǒng)，這種方法建立的虛擬校園則更逼真、沉浸感更強，可多角度全方位自由漫游，該系統(tǒng)運用三維激光掃描技術(shù)采集校園主要建筑點云并建立其三維模型，在Max中完成配景模型設(shè)計，最后將烘焙后的模型導(dǎo)入VR-Platform制作可交互式漫游動畫[6]。如今，作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一項重要應(yīng)用，建筑漫游正在迅速地發(fā)展，也越來越被人們所重視，不僅體現(xiàn)在強調(diào)以用戶為中心的沉浸式體驗[7]，還體現(xiàn)在對古建筑文化資源的保護與開發(fā)利用上。在人工智能深入發(fā)展的大背景下，蘭州大學(xué)Deepflying團隊利用人工智能技術(shù)充分發(fā)掘敦煌藝術(shù)文化，完成了基于Tensorflow的飛天服飾創(chuàng)新設(shè)計項目。該項目基于敦煌壁畫中的服飾藝術(shù)特征和現(xiàn)當代服飾數(shù)據(jù)，智能設(shè)計生成新的服飾風(fēng)格和服飾樣式，是敦煌壁畫服飾藝術(shù)和人工智能前沿科技的融合，也是大數(shù)據(jù)時代藝術(shù)、文化和科技的創(chuàng)新。這為建筑漫游課程的改革提供了新的啟示———在建筑漫游中啟動人工智能輔助設(shè)計：一方面可以利用新技術(shù)發(fā)掘敦煌藝術(shù)特征，形成建筑漫游設(shè)計中豐富且具有民族文化特點的素材庫；另一方面可以嘗試基于人工智能的中國傳統(tǒng)建筑模型設(shè)計；最后，由大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘用戶需求，將有效提升建筑漫游中交互設(shè)計的用戶體驗。而這些新的啟示具體如何融入建筑漫游課程的改革中，將是下一步需要思考的問題。
［參考文獻］
［1］由芳，王建民，肖靜如.交互設(shè)計——設(shè)計思維與實踐［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2017.
［2］張剛.建筑漫游動畫創(chuàng)作運用新探索———以上海世博會漫游動畫為例［J］.裝飾，2010(7).
［3］楊興春.3dsMax———VRay印象超寫實建筑動畫表現(xiàn)技法［M］.北京：人民郵電出版社，2010.
［4］王守平，陸海燕，寧寶寬等.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的云端建筑方案展示系統(tǒng)［J］.建筑設(shè)計管理，2018(1).
［5］高曉晶，馮麗露.360°全景漫游在校園虛擬展示設(shè)計中的應(yīng)用研究［J］.中國教育信息化，2018(6).
［6］楊曉波，陳邦澤，張文翔，等.基于三維激光掃描技術(shù)和VR-Platform的校園虛擬漫游系統(tǒng)設(shè)計［J］.實驗室研究與探索，2017(10).
［7］周家慧，李海濤，廖建軍.建筑漫游在居住區(qū)景觀設(shè)計的應(yīng)用———以衡陽市“友愛之家”居住區(qū)景觀設(shè)計為例［J］.中外建筑，2018(9).
作者：汪俊瓊 單位：蘭州大學(xué)
