互動(dòng)書籍中增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)建筑動(dòng)態(tài)效果設(shè)計(jì)

胡姍姍

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR)是虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支和研究熱點(diǎn)，是利用攝像機(jī)采集真實(shí)世界的信息與計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體信息實(shí)時(shí)集成互動(dòng)的一種新技術(shù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，最常見的是在廣告宣傳中，如宜家的宣傳頁(yè)中就利用了這一技術(shù)，用戶可以通過手機(jī)客戶端將家具模型與自己家的空間結(jié)合，從而判斷家具是否適合自己的家，支付寶在2017年春節(jié)期間推出的集五福活動(dòng)也使用了AR技術(shù)。在教育領(lǐng)域，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開發(fā)大多集中于幼兒教育方面，如識(shí)字卡片、科普書籍等，高等教育的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)互動(dòng)書籍寥寥無幾。

一、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)互動(dòng)書籍

《現(xiàn)當(dāng)代建筑賞析》是利用傳統(tǒng)紙質(zhì)書籍結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的互動(dòng)書籍，以掃描圖例為觸發(fā)載體，以手機(jī)客戶端為溝通媒介，調(diào)用服務(wù)器上的資源利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將多媒體影像融合到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，學(xué)生通過手機(jī)或平板掃描圖例即可以生產(chǎn)三維互動(dòng)的虛擬模型，從而直觀生動(dòng)地展示教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)真實(shí)和虛擬信息的集成。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)互動(dòng)書籍具有良好的交互性能，可以隨著知識(shí)的更新實(shí)時(shí)變更內(nèi)容。學(xué)習(xí)不再是單一維度的信息與知識(shí)的接受，而是多維度的交流與互動(dòng)，它顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，給學(xué)習(xí)者更多的知識(shí)體驗(yàn)與更大的想象與發(fā)揮空間。

二、書籍內(nèi)容的選擇

由于《現(xiàn)當(dāng)代建筑賞析》互動(dòng)書籍的特征，其中選擇呈現(xiàn)的內(nèi)容不同于傳統(tǒng)建筑賞析類書籍以建筑修建時(shí)間為順序的講解方式，而是選擇以點(diǎn)帶面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行知識(shí)的編排。書籍共分十二章，每章精選一座建筑進(jìn)行賞析，第一部分使讀者了解建筑概況，知道其歷史背景、地理位置等信息，從而方便對(duì)比同時(shí)代其他建筑，這里主要安排建筑多角度AR展示。第二部分講解建筑的建造過程和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，是重點(diǎn)內(nèi)容，安排了建筑效果AR展示和微課帶領(lǐng)讀者游覽建筑兩個(gè)AR點(diǎn)。第三部分作為擴(kuò)展知識(shí)介紹建筑的設(shè)計(jì)師及其他建筑，安排了微課講解。第四部分回答互動(dòng)性多類型的測(cè)試題，也采用AR接入，學(xué)習(xí)者可以檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果（具體安排如表1）。從而使讀者更加全面地了解建筑，掌握賞析建筑的方法。

三、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)建筑效果設(shè)計(jì)

《現(xiàn)當(dāng)代建筑賞析》在建筑展示、微課和試題部分都做了AR接入，其中建筑的AR展示是亮點(diǎn)，那么如何對(duì)這部分進(jìn)行編排和設(shè)計(jì)呢？首先，要結(jié)合建筑的特點(diǎn)，展示其有代表性的結(jié)構(gòu)和特征；其次，要考慮到運(yùn)行APP手機(jī)的性能，如果一味地追求細(xì)節(jié)的逼真勢(shì)必會(huì)增加計(jì)算量，導(dǎo)致運(yùn)行緩慢，影響觀者體驗(yàn)，所以要反復(fù)測(cè)試在效果和運(yùn)行速度兩者之間找到平衡。結(jié)合上述觀點(diǎn)將建筑的動(dòng)態(tài)效果設(shè)計(jì)成四類。

表1　

（一）建筑環(huán)境展示

建筑環(huán)境展示包括建筑所處的環(huán)境、植被、氣候、光線的變化等。

案列1流水別墅

它的建筑面積雖然只有380平方米，但是卻給人以大氣磅礴的感覺，采用鋼筋混凝土這種在當(dāng)時(shí)較為先進(jìn)的建筑材料，使得外形不是傳統(tǒng)向上拉伸而是水平沿展，各層都穿插在中間的立柱上，二層的陽(yáng)臺(tái)就像抽出的抽屜，延伸到一樓陽(yáng)臺(tái)外側(cè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去好似懸在熊跑溪上，看得人驚心動(dòng)魄。溪水由建筑下緩緩流出，仿佛站在樓梯上伸手就可以撫摸溪水，抓到溪里躍起的小魚。建筑與周圍的山石、樹木自然地結(jié)合在一起，像是原本就生長(zhǎng)在這里。最具代表性的特征就是建筑與環(huán)境有機(jī)結(jié)合在一起，因此，我們從這點(diǎn)出發(fā)設(shè)計(jì)建筑展示效果，運(yùn)用了建筑融入環(huán)境的方法，展示包括建筑地理位置、環(huán)境植被、潺潺流水、建筑環(huán)境季節(jié)變化，在不同時(shí)節(jié)體會(huì)建筑不同的美。

案列2薩爾克研究所

位于美國(guó)加州海濱城市圣迭戈，路易·康在接到這一委托后就思考把它做成一個(gè)屬于自己時(shí)代的雅典衛(wèi)城。研究所建在加利福尼亞州的拉霍拉角，面對(duì)美麗的大西洋。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，路易·康將傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)手法和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)結(jié)合，運(yùn)用了新的材料和施工工藝，建筑群所展現(xiàn)出強(qiáng)烈的儀式性和意境。通過分析我們選取建筑所處的環(huán)境及其對(duì)稱性這兩點(diǎn)著重表現(xiàn)，AR展示先出現(xiàn)大西洋，然后是海岸邊的高地，建筑在高地上對(duì)稱出現(xiàn)。

案列3光之教堂

這是一棟攝人心魄的建筑，不同于傳統(tǒng)的高聳入云的教堂給人升騰的感受，安藤忠雄的設(shè)計(jì)巧妙地運(yùn)用了光影效果，在近乎封閉的混凝土結(jié)構(gòu)室內(nèi)空間中，墻上的十字裂縫射入光線，瞬間讓人產(chǎn)生膜拜的沖動(dòng)。分析光之教堂的藝術(shù)特征，提取光線作為AR展示的重點(diǎn)，主要利用光線的變化，白天日光照入建筑的十字裂縫，讓人體會(huì)到神圣，夜晚燈光從裂縫中射出，指引歸路。

（二）建筑生長(zhǎng)效果

建筑生長(zhǎng)效果是應(yīng)用范圍最廣的展示方式，通過模擬建筑的建造過程，使人了解施工步驟和建筑結(jié)構(gòu)，是展示建筑最清晰明了的演示方法。

案列1包豪斯學(xué)校校舍

它是現(xiàn)代設(shè)計(jì)教育的發(fā)源地，校舍主要設(shè)定了5個(gè)功能分區(qū)：教學(xué)用的工藝車間；生活用房；學(xué)生宿舍；教室辦公室；職業(yè)學(xué)校教室。其中最有特色的是教學(xué)用的工藝車間，墻面不再是封閉的磚石結(jié)構(gòu)，而是使用了混凝土框架外掛玻璃幕墻，使得建筑通體透明，傳統(tǒng)建筑的空間因通透而得到釋放，促進(jìn)了室內(nèi)外的互動(dòng)，成為當(dāng)下流行的建筑形式——玻璃幕墻的先驅(qū)。為了突出建筑的框架構(gòu)造和玻璃幕墻，在設(shè)計(jì)AR展示時(shí)采用建筑生長(zhǎng)效果，逐層出現(xiàn)混凝土框架，然后出現(xiàn)玻璃幕墻覆蓋建筑表面。

案列2上海世博會(huì)中國(guó)館

何鏡堂設(shè)計(jì)的中國(guó)館將中國(guó)的古建筑元素斗拱以新型的建筑材料重新詮釋，配以喜慶的中國(guó)紅使得建筑充滿濃濃的中國(guó)風(fēng)。在設(shè)計(jì)AR展示效果時(shí)就抓住這個(gè)特點(diǎn)，用建筑的搭建過程展示中國(guó)的斗拱結(jié)構(gòu)。

案列3巴塞羅那國(guó)際博覽會(huì)德國(guó)館

巴塞羅那德國(guó)館整體長(zhǎng)約50米，寬約25米，由3個(gè)展示空間、兩部分水域組成。展示空間包含一個(gè)主廳、兩間附屬用房。這座建筑外形簡(jiǎn)約，主要通過不銹鋼、玻璃和大理石的材質(zhì)烘托建筑氛圍，其目的是為了展現(xiàn)一種新建筑輕盈的結(jié)構(gòu)和開放的空間。此外，這座建筑的另一個(gè)特點(diǎn)是形體簡(jiǎn)潔。屋頂是簡(jiǎn)單的平板，墻也是簡(jiǎn)單的板片，沒有任何裝飾線角，柱體除了顯示材質(zhì)本身的亮度，上下也沒有形狀的變化，不同的墻面或地面和不同材料間不做過度處理，一切都以簡(jiǎn)單明確、干凈利落為設(shè)計(jì)宗旨。通過對(duì)建筑的分析，總結(jié)出建筑特征是新材料構(gòu)筑出的簡(jiǎn)潔外觀和流動(dòng)的建筑空間，AR展示就抓住這兩點(diǎn)，先出現(xiàn)地面和兩個(gè)水池，然后出現(xiàn)金屬立柱，再出現(xiàn)理石墻體，發(fā)光粒子在建筑中游走不受阻隔就可以游覽全景，表現(xiàn)出建筑的開放性特征，體現(xiàn)出室內(nèi)外空間的巧妙過渡。

（三）建筑拆解效果

有些建筑能觀看建筑外觀的展示，卻無法了解建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，如果能掀開棚頂或拆除墻壁看看該多好，建筑拆解效果使這一想法得以實(shí)現(xiàn)。

案列1薩伏伊別墅

薩伏伊別墅是建筑大師勒·柯布西耶的作品，體現(xiàn)著大師提出的現(xiàn)代建筑五原則，底部架空、自由平面、自由立面、水平長(zhǎng)條窗、空中花園。有些外部造型可以直觀看到，有些則需要進(jìn)行拆解才能看清楚，比如，層與層之間巧妙的過度，采用了緩緩上升的斜坡，這就需要我們揭開屋頂或拆除墻面來觀察了。在設(shè)計(jì)AR展示時(shí)，用先出現(xiàn)草坪上的薩伏伊別墅，點(diǎn)擊可以出現(xiàn)結(jié)構(gòu)分解，就像炸開一樣之后緩緩復(fù)原，點(diǎn)擊屋頂可以去掉三層露出二樓的房間分布，再次點(diǎn)擊可以露出一樓房間布局。

案列2栗子山母親住宅

建筑師設(shè)計(jì)自宅的很多，但是很少專門為自己的母親建造一棟住宅，文丘里就為母親設(shè)計(jì)并建造了一棟。在介紹這棟住宅時(shí)文丘里寫道:“這是一座承認(rèn)建筑復(fù)雜性與矛盾性的建筑，它既復(fù)雜又簡(jiǎn)單，既開敞又封閉，既大又小，某些構(gòu)件在這一層次上是好的在另一層次上不好，它的格局中既包括一般住宅的普遍性要素，又包括特定的環(huán)境要素。它取得數(shù)目適中的不同組成部分之間的困難的統(tǒng)一，而不是數(shù)量很多或很少的組成部分之間的容易的統(tǒng)一?！蹦赣H住宅被為稱為“后現(xiàn)代建筑”的代表。特點(diǎn)為建筑的矛盾性和復(fù)雜性，以及不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；谶@種建筑特征，在設(shè)計(jì)AR時(shí)選用拆解的展示方式，先拆解屋頂露出建筑墻體結(jié)構(gòu)，然后四面墻體拆除，露出壁爐和樓梯結(jié)構(gòu)。

（四）建筑局部展示

當(dāng)建筑的體積龐大、細(xì)節(jié)豐富時(shí)，全部制作文件很大，手機(jī)性能無法滿足，就會(huì)出現(xiàn)卡頓、死機(jī)現(xiàn)象，從而影響觀眾感受，平衡二者可以選擇局部特征展示的方法。

案列1圣彼得大教堂

圣彼得大教堂是世界上最著名的教堂，它的前方有284根巨大石柱圍繞形成的柱廊，就像主教的手環(huán)繞著圣彼得廣場(chǎng)，廣場(chǎng)中間矗立著高高的方尖碑，兩側(cè)有噴水池對(duì)稱分布，教堂內(nèi)部更是金碧輝煌、珍品無數(shù)。面對(duì)這樣龐大的建筑細(xì)節(jié)是無法一一展示的，所以選取其中最有代表性的教堂穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行AR展示。先出現(xiàn)教堂，然后點(diǎn)擊穹頂放大，360度展示圣彼得大教堂穹頂外觀，點(diǎn)擊可切換到圣彼得大教堂穹頂內(nèi)部，展示穹頂壁畫。

案列2納特賽羅市政中心

阿爾瓦·阿爾托設(shè)計(jì)的納特賽羅市政中心是由四面建筑和內(nèi)院組成，整個(gè)建筑墻面都是用紅磚堆砌而成，但是紅磚堆砌并不是平整的，而是略有凹凸，這種設(shè)計(jì)使墻角產(chǎn)生復(fù)雜的光影變化。納特賽羅市政中心包括自治政府的議會(huì)、管理機(jī)構(gòu)、為政府職員提供的宿舍、圖書館和商業(yè)空間。由于建筑中心廣場(chǎng)高出周圍環(huán)境一層，所以廣場(chǎng)兩側(cè)設(shè)計(jì)了樓梯，一邊為花崗巖臺(tái)階、一邊為草梯。AR設(shè)計(jì)時(shí)突出建筑的圍合結(jié)構(gòu)，不同區(qū)域功能明確，草坪階梯是建筑的亮點(diǎn)。采用局部展示的方式，先出現(xiàn)建筑的地形，中心廣場(chǎng)，然后逐一出現(xiàn)各部分功能空間，最后重點(diǎn)展示草坪階梯。

這本互動(dòng)書籍中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)建筑動(dòng)態(tài)效果設(shè)計(jì)，打破了單一建筑生長(zhǎng)的展示方式，選擇不同的方法展示建筑結(jié)構(gòu)，既突出了建筑的個(gè)性特征，也使得互動(dòng)書籍充滿趣味性。