建筑漫游課程設(shè)計(jì)與改革探討

[摘 要]文化傳承與交叉融合創(chuàng)新是當(dāng)前我國數(shù)字媒體設(shè)計(jì)學(xué)科的重要發(fā)展契機(jī)，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(diǎn)和現(xiàn)實(shí)需求展開課程改革。文章基于建筑漫游課程實(shí)踐中存在的不足，提出三維動(dòng)畫基礎(chǔ)、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)、動(dòng)畫設(shè)計(jì)和交互設(shè)計(jì)雜糅的知識模塊穿插式課程設(shè)計(jì)原則，并歸納了基于工具軟件的課程改革實(shí)踐要點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]建筑漫游課程;設(shè)計(jì);改革

[中圖分類號]G434 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1008-7656（2019）05-0080-03

一、當(dāng)前建筑漫游課程建設(shè)的概況

數(shù)字媒體設(shè)計(jì)誕生以來，三維動(dòng)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(dòng)畫軟件基礎(chǔ)教學(xué)為主，涵蓋動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)規(guī)律和圖形渲染技法，最終延伸至三維動(dòng)畫創(chuàng)作以及影視后期實(shí)踐。原本以動(dòng)畫技術(shù)為橋梁，數(shù)字媒體設(shè)計(jì)與盛極一時(shí)的動(dòng)畫專業(yè)相輔相成、相得益彰;影視動(dòng)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(bǔ)短、糅合得更加精進(jìn)。建筑漫游從屬于三維動(dòng)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(kuò)展為動(dòng)態(tài)的三維空間渲染，從而直觀有效地傳達(dá)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(jì)算機(jī)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(shí)技術(shù)，主要應(yīng)用于景觀設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)亦或古建筑保護(hù)與復(fù)原。國內(nèi)比較典型的案例是2010年上海世博會(huì)官網(wǎng)上的園區(qū)建筑漫游動(dòng)畫以及各地區(qū)風(fēng)情展示交互式漫游動(dòng)畫。

二、建筑漫游課程設(shè)計(jì)的原則

（一）三維動(dòng)畫基礎(chǔ)在前

三維動(dòng)畫基礎(chǔ)是當(dāng)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(dòng)畫制作、材質(zhì)貼圖、攝像機(jī)/燈光/渲染。除了針對動(dòng)畫專業(yè)的動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)規(guī)律理論外，這些內(nèi)容多可結(jié)合三維動(dòng)畫軟件進(jìn)行講解和實(shí)踐操作。可選的軟件多種多樣，常用的有3ds Max、Maya、AutoCAD、SketchUp等。

（二）環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)為輔

環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)輔助課程圍繞實(shí)際應(yīng)用，可選的包括室內(nèi)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、規(guī)劃設(shè)計(jì)。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(jì)和配景設(shè)計(jì)，充分認(rèn)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(dòng)畫相結(jié)合?？蛇x的工具包括在線空間設(shè)計(jì)平臺、AutoCAD、SketchUp等。

（三）動(dòng)畫設(shè)計(jì)為主

建筑漫游動(dòng)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(jī)動(dòng)畫。漫游設(shè)計(jì)的過程也就是圍繞建筑或場景的動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程。它與三維動(dòng)畫電影中的角色動(dòng)畫設(shè)計(jì)顯然不同，卻有著自身的動(dòng)畫設(shè)計(jì)規(guī)律，更多地體現(xiàn)為攝制時(shí)的鏡頭運(yùn)動(dòng)藝術(shù)和后期的鏡頭組接藝術(shù)。眾多周知，概念設(shè)計(jì)和出圖是SketchUp的強(qiáng)項(xiàng)，但與此同時(shí)，SketchUp中直接提供了“漫游”功能和動(dòng)畫視頻導(dǎo)出功能，能快捷地實(shí)現(xiàn)建筑漫游動(dòng)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(dòng)畫，在三維建模、材質(zhì)貼圖以及攝像機(jī)/燈光/渲染等方面仍需與AutoCAD、3ds Max、Lightscape、VRay等協(xié)作配合使用。

（四）交互設(shè)計(jì)作為延展

交互設(shè)計(jì)又稱為互動(dòng)設(shè)計(jì)，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(jì)是設(shè)計(jì)領(lǐng)域的方向之一，也是漫游系統(tǒng)設(shè)計(jì)中亟待加強(qiáng)的環(huán)節(jié)。2010年上海世博會(huì)漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)中靈活地加入了互動(dòng)設(shè)置[2]，提供了基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體互動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)秀范例。雖然建筑漫游多以動(dòng)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(yàn)提供了新思路。與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合有望將建筑漫游的沉浸式體驗(yàn)發(fā)揮到極致。

三、建筑漫游課程改革的要點(diǎn)

審視當(dāng)下建筑漫游課程教學(xué)實(shí)踐，出現(xiàn)的問題主要集中如下：一是頂層設(shè)計(jì)需重新考慮該課程的目標(biāo)，如針對哪些方向開設(shè)、何時(shí)開始、實(shí)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(jìn)行任何建筑設(shè)計(jì)相關(guān)知識學(xué)習(xí);三是實(shí)踐課程接續(xù)性較差，如學(xué)習(xí)了三維動(dòng)畫基礎(chǔ)不會(huì)建筑建模，會(huì)建筑建模卻不會(huì)建筑表現(xiàn)，掌握建筑表現(xiàn)技法了卻不會(huì)渲染出效果。

如何降低建筑漫游學(xué)習(xí)的認(rèn)知難度是該課程改革的難點(diǎn)。針對此問題，提出如下建議：一是規(guī)范設(shè)計(jì)流程講解;二是“點(diǎn)對點(diǎn)”操作比對;三是案例應(yīng)用實(shí)踐;四是知識點(diǎn)講解。實(shí)踐表明，做好這幾點(diǎn)，不僅能夠深化學(xué)生對建筑漫游設(shè)計(jì)的系統(tǒng)認(rèn)識，還能有效降低認(rèn)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(diǎn)。

（一）參照三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)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(rèn)知，如西班牙水景別墅的建筑動(dòng)畫表現(xiàn)過程[3]，從項(xiàng)目分析、建筑建模、動(dòng)畫設(shè)計(jì)、材質(zhì)燈光、渲染、后期等環(huán)節(jié)進(jìn)行解讀。其中，項(xiàng)目需求分析舉足輕重，這個(gè)環(huán)節(jié)將對設(shè)計(jì)的內(nèi)容和風(fēng)格提出具體要求，同時(shí)決定作品設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是動(dòng)畫設(shè)計(jì)還是交互設(shè)計(jì)。

（二）介紹工具軟件，“點(diǎn)對點(diǎn)”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3ds max + SketchUp+ VRay的軟件搭配作為示例。3ds max是普適性的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件，具有建模、動(dòng)畫、材質(zhì)、燈光、攝像機(jī)、渲染等模塊，在動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程中遵循典型的計(jì)算機(jī)插值動(dòng)畫原理，關(guān)鍵幀動(dòng)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(jì)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(dòng)畫設(shè)定作為功能補(bǔ)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3ds max或者SketchUp的渲染插件進(jìn)行工作，它的特點(diǎn)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(shí)，VRay也提供了一套材質(zhì)、燈光功能，能夠有效彌補(bǔ)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(bǔ)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(shí)踐，也就是實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)

可自由選擇軟件工具，從建筑設(shè)計(jì)到室內(nèi)設(shè)計(jì)，最后是規(guī)劃設(shè)計(jì)，由簡入難，逐步鋪開。任務(wù)設(shè)計(jì)要有明確目標(biāo)，完成后點(diǎn)評修改。商業(yè)案例任務(wù)明確，流程規(guī)范，體量大，細(xì)節(jié)多，是課堂實(shí)踐能力提升的首選。同時(shí)，組建切實(shí)可行的項(xiàng)目組將有效發(fā)掘創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的實(shí)際意義。

（四）將知識點(diǎn)講解貫穿于案例實(shí)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(gè)設(shè)計(jì)過程中，涉及到的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)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、使用代理）、動(dòng)畫設(shè)計(jì)（攝像機(jī)動(dòng)畫、漫游動(dòng)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(shí)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?，以期讓整個(gè)建筑模型設(shè)計(jì)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(shí)需求，隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的逐步普及和云端計(jì)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(shí)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(dòng)畫），在虛擬現(xiàn)實(shí)的交互體驗(yàn)中對建筑環(huán)境有直觀而深入的認(rèn)識。該系統(tǒng)涉及虛擬現(xiàn)實(shí)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(jì)的專業(yè)基礎(chǔ)重點(diǎn)在于藝術(shù)設(shè)計(jì)，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(jì)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(jì)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Panaram Studio、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(dòng)畫[5]。而利用三維激光掃描技術(shù)和VR-Platform設(shè)計(jì)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(qiáng)，可多角度全方位自由漫游，該系統(tǒng)運(yùn)用三維激光掃描技術(shù)采集校園主要建筑點(diǎn)云并建立其三維模型，在Max中完成配景模型設(shè)計(jì)，最后將烘焙后的模型導(dǎo)入VR-Platform制作可交互式漫游動(dòng)畫[6]。

如今，作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一項(xiàng)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(qiáng)調(diào)以用戶為中心的沉浸式體驗(yàn)[7]，還體現(xiàn)在對古建筑文化資源的保護(hù)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(tuán)隊(duì)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(jì)項(xiàng)目。該項(xiàng)目基于敦煌壁畫中的服飾藝術(shù)特征和現(xiàn)當(dāng)代服飾數(shù)據(jù)，智能設(shè)計(jì)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(shí)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(dòng)人工智能輔助設(shè)計(jì)：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(jì)中豐富且具有民族文化特點(diǎn)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(jì);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(jì)的用戶體驗(yàn)。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(xiàn)]

[1]由芳，王建民，肖靜如.交互設(shè)計(jì)——設(shè)計(jì)思維與實(shí)踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2017.

[2]張剛.建筑漫游動(dòng)畫創(chuàng)作運(yùn)用新探索——以上海世博會(huì)漫游動(dòng)畫為例[J].裝飾，2010（7）.

[3]楊興春. 3ds Max——VRay印象超寫實(shí)建筑動(dòng)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(shí)技術(shù)的云端建筑方案展示系統(tǒng)[J].建筑設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)[J].實(shí)驗(yàn)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(jì)的應(yīng)用——以衡陽市“友愛之家”居住區(qū)景觀設(shè)計(jì)為例[J].中外建筑，2018（9）.

[作者簡介]汪俊瓊（1985-），女，湖北武漢人，蘭州大學(xué)藝術(shù)學(xué)院講師，在讀博士，研究方向：數(shù)字媒體藝術(shù)。

[責(zé)任編輯 方 仁]