數(shù)字化軟件在室內(nèi)設計教學中的應用

丁亮

（上海濟光職業(yè)技術學院 建筑系， 上海 201901）

高等教育的改革規(guī)劃中就早已提出，改革的根本目的是為了創(chuàng)新培養(yǎng)方式，調(diào)整課程的結構，目標是以先進的文化改善教育內(nèi)容和教學體系[1]。 對于室內(nèi)設計專業(yè)而言，更好地開展室內(nèi)設計數(shù)字化的應用研究正是教學改革的一個必要手段， 這也是信息化時代來臨后的一個現(xiàn)實需要和發(fā)展趨勢，數(shù)字化應當更好的為教學服務，提高人才培養(yǎng)的綜合素質(zhì)。 由于數(shù)字化技術的本質(zhì)特點，即操作過程的高效性和便利性，虛擬場景的真實性和教學過程中體現(xiàn)出的多元化互動性均為室內(nèi)設計專業(yè)的教學帶來了深刻的變革。 目前而言，數(shù)字化的教學模式改革已經(jīng)是時代發(fā)展的大勢所趨，將信息化，數(shù)字化技術應用于室內(nèi)設計專業(yè)的教學是一種科學與藝術的完美結合，這打破了學科分界和藝術門類的界限，有利于教學研究者們用全新的視角重新審視設計思維和教學理念，這既符合科學技術的規(guī)律，也符合藝術設計的規(guī)律，數(shù)字化應用實踐的研究為室內(nèi)設計專業(yè)的教學帶來了一個嶄新的教學理念， 通過3ds Max 立體建模及漫游動畫設計課堂教學[2]，并通過與Unity3D 的交互設計等結合，可方便的建立虛擬場景下的物體模型，通過空間形態(tài)的數(shù)字化模塊設計和空間建模的理論研究相結合的方式， 可快速實現(xiàn)教學目的，更好的為教學服務。

1 數(shù)字化技術思維訓練的成果量化表達

在室內(nèi)設計專業(yè)的本質(zhì)特征上，其中思維活動是設計中重要的基本一環(huán)，在課程的具體教學實踐中，通常會伴隨著諸多問題等待解答，即什么是設計，設計應該解決什么樣的問題，設計的發(fā)展模式是怎樣的[3]。 這些均無法用一定的邏輯性語言來表達，需要學習者和教學者共同感知和認知。 正是在這一教學基本問題的大背景下，數(shù)字化技術為室內(nèi)教學提供了可視化的思維訓練平臺，學習者可利用信息技術的便利性以全新的觀念進行訓練，當使用者進入平臺后，強大的視覺效果會引發(fā)學生的求知欲和探索欲，而這種情況是室內(nèi)設計專業(yè)學習中最佳的思維訓練狀態(tài)。

螺旋式的觀察法即為其中重要的一個基本要素，這可通過諸如Autodesk 3ds Max 來制作成一些以列為形象的三維動態(tài)效果， 且還要配合使用Adobe Premiere 軟件來為模型添加音樂與背景，如圖1 所示。

圖1 螺旋式觀察法的演示樣例Fig. 1 Demo sample observation of spiral

具體操作過程是在3ds Max 中創(chuàng)建一個模型方形體，將其的各個參數(shù)調(diào)整到合適的數(shù)值范圍，并將其復制至一定位置，將其放至能產(chǎn)生一定重疊的視覺錯覺角度，然后在鍵盤中用Ctrl+A 組合來全選中所創(chuàng)建的模型， 對其作一具體命名，具體效果圖如圖2 所示。

圖2 軟件中模型建立的效果圖Fig. 2 Rendering software model

所謂空間形態(tài)的思維訓練也是基于數(shù)字化的軟件平臺才可達到的，學習者只需將“空間”與各種不同的視覺元素組合起來，進行分類比較，這樣在不斷觀察和設計實踐中便可將空間理解到位，從而對于設計本身也是一種重要的基礎準備。 在Autodesk、3ds Max 中按照一定訓練主題構建不同的空間模型[4-5]，利用色彩、材質(zhì)、肌理等不同的要素進行數(shù)字化設計。 數(shù)字化設計方法在視覺處理上的突破也帶來了創(chuàng)意靈感的有力提升， 一個特定元素在發(fā)展方向上可能是不同的，虛擬成果進行量化正是基于這種多維性設計的，二維寫生的唯一方式不一定是觀察的唯一方式，在單一角度上的視角觀察只能是片面的， 數(shù)字化的應用實踐正是為了解決這一問題，使得問題可視化，多角度構造化，這才是創(chuàng)意的來源和開端。思維訓練的成果量化圖如圖3 所示。

圖3 軟件中思維訓練設計效果圖Fig. 3 Software design renderings thinking training

此外，在思維訓練這一龐大的體系中，探索設計靈感的過程是一個代入式沉浸感的數(shù)字化平臺解放了人的思想創(chuàng)造能力，通過大量的數(shù)字化研究設計，在系統(tǒng)中的數(shù)字化模型會產(chǎn)生質(zhì)的變化，從而在室內(nèi)設計的改革和發(fā)展上作出創(chuàng)新性貢獻。

2 軟件思維訓練模塊的數(shù)字化設計

利用3ds Max 設計軟件， 使用者可自主進行形態(tài)組合和模型構建，還可通過對形態(tài)及其組合關系的觀察和發(fā)現(xiàn)等手段，進行人機互動的目標，數(shù)字化創(chuàng)造的過程是由獨立的人機互動完整體驗，在這種機制下，軟件能輔助學生進行個性化創(chuàng)作，而不會受到思維定勢的影響[6]。

數(shù)字化創(chuàng)作過程可以歸納在3ds Max 數(shù)字化創(chuàng)作軟件中，學生們通過簡單的操作命令，進行創(chuàng)建形態(tài)，賦予其質(zhì)感和色彩感，還可通過軟件內(nèi)的照明系統(tǒng)對其進行重新組合和排列，目的是建立的模型更加接近實際的室內(nèi)設計實踐。 該方法的技術特點是，使用Autodesk 3ds Max 和vray 等高級渲染器中的燈光照明系統(tǒng)進行效果的渲染，還可使用Autodesk 3ds Max 軟件中的板巖節(jié)點的材質(zhì)編輯器進行重新構建和效果顯示，從而完成了場景中不同材質(zhì)和貼圖方面的效果模型建立。 以設計球形狀態(tài)為例， 在3ds Max 頂視圖中創(chuàng)建一個Box，并在數(shù)字化仿真軟件中進行調(diào)整，效果步驟圖如圖4～8所示。

圖4 在軟件中建立模型Fig. 4 Model in software

在數(shù)字化集成的這一仿真軟件中，其內(nèi)置了一些基本常用的模型，只需在export 等按鈕的輔助下即可快速完成效果圖的創(chuàng)建， 在頂視圖的某一個特定位置創(chuàng)建一個球體模型，對其進行相應參數(shù)的設置等操作，可將其對齊到方體的中心位置。 由此可避免因效果渲染所帶來的設計暈眩等情況。 此外，軟件中還集成了多種功能性按鈕，對于設計具有重要的意義[7-8]。

可通過軟件右側的“Target”目標攝像機按鈕，在頂視圖的模型中進行必要的編輯，在鍵盤上的“Shift+Q”組合可以進行渲染的效果圖。

鍵盤上的“M”按鍵可打開數(shù)字化軟件中的材質(zhì)編輯器，任選一種有效的材質(zhì)將其調(diào)整為“VrayMtl”材質(zhì)，可通過必要的參數(shù)修改賦予場景中的球體，按住鍵盤上的組合按鈕來進行材質(zhì)的效果添加和切換等。

圖5 對于模型的深入構建Fig. 5 For in-depth model construction

圖6 攝像機角度的確定Fig. 6 The camera angle is determined

圖7 渲染測試相關模型的構建Fig. 7 Construction rendering test related models

數(shù)字化創(chuàng)作的方法允許使用者在一個三維空間進行任何形態(tài)的創(chuàng)建和組合，只要將虛擬攝像機的攝像頭對準某一個制作角度，便可在軟件中仿真得出效果圖，可通過調(diào)整燈光的位置和角度， 且軟件中提供了燈光強弱變換等按鈕，這種方法為模型的多樣化設計提供了空間質(zhì)感與空間表情。

圖8 渲染操作后的最終預覽圖Fig. 8 Rendering operation after the final preview

數(shù)字畫創(chuàng)作就是幫助學生通過具體的實踐體驗來深刻理解形態(tài)色彩質(zhì)感等感性元素，體會這樣的創(chuàng)作過程就是涉及邏輯的發(fā)展過程， 這是一個對設計思維全面提升的機會，在數(shù)字化軟件的建模過程中可完整體驗一個室內(nèi)模型的創(chuàng)作和渲染過程，這是對思維理念的全面塑造，思維訓練不僅是室內(nèi)設計空間理論感性認知的手段，也是對審美判斷的再塑造。

3 室內(nèi)設計相關軟件的設計

3.1 設計可行性的分析

通過數(shù)字化軟件的信息化成功應用，可在一定的空間中構建出大量的視覺元素，在對空間和元素之間的關系進一步理解過程中，便可不斷地發(fā)現(xiàn)和探索，靈感也由此而來。 思維訓練是基于數(shù)字設計的平臺，而數(shù)字技術在記錄數(shù)據(jù)方面具有較多先進的優(yōu)勢， 該技術不但可記錄下一定的設計路徑，且思維過程中也被完整的保留了下來。

在諸如3ds Max 等集成軟件中， 數(shù)字平臺對訓練過程中的全程可以進行保存和云技術存檔，這些均為設計創(chuàng)作的過程起到了良好的輔助作用，其在室內(nèi)設計教學這一偏向于靈感的專業(yè)上起到了至關重要的作用。 只有電腦能實現(xiàn)與人腦靈感的同步性設計，完整記錄數(shù)據(jù)，還原使用者的設計是數(shù)字化的發(fā)展趨勢， 且會結合最新的云計算和云存儲技術，為數(shù)據(jù)的保存提供了更加可靠的科學保證。

3.2 根據(jù)實際設計需求確定軟件架構

在設計者進行室內(nèi)設計的創(chuàng)作時，SketchUp、3ds Max 和CAD 等軟件均是可以互相打通服務渠道的，其可進行軟件間的無縫銜接，這為了設計者們提供了較大便利，無論是從哪一角度切入設計和研究，均可隨時變換角度觀察和發(fā)現(xiàn)。 此外， 也可將前期的設計成果直接移動到另一個不同的軟件中，對其進行更加深入的設計，軟件之間的差異性存在為設計者們提供了更大的設計便捷。 如圖9 所示為數(shù)字化表達的成果圖。

圖9 數(shù)字化設計表達的效果圖模型Fig. 9 Effect digital design expression graph model

透視效果的準確性和實用美觀性是室內(nèi)設計創(chuàng)造過程中的重要一環(huán)，在傳統(tǒng)的教學模式上，均需要經(jīng)過大量的詳細透視關系進行系統(tǒng)學習。 為此，付出了過多無用功，還面臨著大量返工的困難。 這極大的限制了創(chuàng)造進度。 而諸如CAD等一系列軟件的使用使得平面制圖可輕松的以三維形式導入到3ds Max 等三維軟件中進入繼續(xù)塑造和深化設計。

4 結束語

文中主要探索了室內(nèi)設計教學數(shù)字化設計的可行性和具體發(fā)展優(yōu)勢，室內(nèi)設計是一個創(chuàng)作性過程，對于思維的能力要求較高，而數(shù)字化軟件的應用對于設計者無疑是一個福音，省去了眾多傳統(tǒng)教學模式中的數(shù)據(jù)提取記錄和轉(zhuǎn)接等工作， 直接在具有良好的三維即視感的數(shù)字化界面中進行創(chuàng)作，大幅提高了創(chuàng)作效率，靈感對于設計工作者而言是必備可少的。 而數(shù)字化軟件正是設計了諸多場景，并提高了仿真度，這對于激發(fā)創(chuàng)作者的思維靈感具有重要意義。 最終，數(shù)字化軟件有多種，其之間有相同點或不同點，這些不同點正是設計者們所需要的，根據(jù)不同的需求進行創(chuàng)作，軟件提供了無縫對接同時也提高了設計效率。

[1] 劉吉昆，習瑋，林華. 設計藝術概論[M]. 北京:清華大學出版社，2009.

[2] 求是科技. Visual C++6.0 數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術與工程實踐[M].北京:人民郵電出版社，2004.

[3] （美）帕羅賽斯.Windows 程序設計[M]. 北京博彥科技發(fā)展有限責任公司，譯.5版.北京:北京大學出版社，1999.

[4] British Standard Institution. BS EN 50160：2007 Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution system[S].2007.

[5] IEEE Standards Coordinating Committee 22 on Power Quality， IEEE Std 1159 -1995 [S].IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality，ISBN-1-55937-549-3，1995.

[6] 周文，盧章平.基于TWAIN 技術的圖像獲取應用程序設計[J]. 微型電腦應用，2000（5）:47-48.

[7] 王懷亮. 基于DICOM 標準的掃描處理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 西安:西安電子科技大學，2004.

[8] Erich Gamma，Richard Helm，Ralph Johnson，et al.Design patterns:Elements of reusable object-oriented software[M].北京:機械工業(yè)出版社，2000.