論交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)的優(yōu)勢

李曉瑞,盧 建

（1.四川傳媒學院 數(shù)字媒體與創(chuàng)意設(shè)計學院,四川 成都611745;2.四川師范大學 影視與傳媒學院,四川 成都610068）

設(shè)計表現(xiàn)就是通過各種方式把設(shè)計師的設(shè)計思想準確地呈現(xiàn)出來.［1］是設(shè)計師感悟生活、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的具象表現(xiàn),是設(shè)計師創(chuàng)意靈感的具體體現(xiàn).

設(shè)計表現(xiàn)能夠幫助設(shè)計師更形象地思考、更深入地設(shè)計,具有語言文字無法企及的作用.對于設(shè)計方案的藝術(shù)性、科學性、經(jīng)濟性等方面的論證都需要設(shè)計表現(xiàn)的支持.在設(shè)計活動中很難將“表現(xiàn)”與“設(shè)計”截然分開,可以說,離開視覺形象“表現(xiàn)”的“設(shè)計”是不存在的.［2］

1 常規(guī)產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)

1.1 手繪設(shè)計表現(xiàn)

徒手繪制效果圖是傳統(tǒng)的設(shè)計表現(xiàn)方式,具有較強的藝術(shù)性.從達芬奇的設(shè)計手稿中可以看出手繪表現(xiàn)的樸素線條之下蘊含著豐富的意境.手繪效果圖尤其是構(gòu)思草圖可以快速捕捉設(shè)計師瞬間的靈感,伴隨著抽象靈活的線條展開自由的思考和創(chuàng)新.手繪效果圖的主要作用是設(shè)計師之間的交流和自我交流,多采用簡單概括的快速手繪方式.雖然也有精細的手繪效果圖可以達到細膩甚至逼真的程度,但這種效果圖費時費力且難以修改,故設(shè)計師很少采用.

在設(shè)計初始階段的手繪表現(xiàn)具有快速性和靈活性,但要詳細完整地表達設(shè)計就力不從心了.復雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品細節(jié)、材料質(zhì)感等難以靠手繪表現(xiàn)清楚,而且工作效率低下.

1.2 平面設(shè)計軟件表現(xiàn)

產(chǎn)品設(shè)計是一門綜合性學科,它不斷吸收著最新的科學技術(shù),這是面向批量生產(chǎn)制造的產(chǎn)品設(shè)計與其他藝術(shù)設(shè)計不同的一面.大量的新技術(shù)、新材料、新工藝會被不斷地吸收運用到設(shè)計中,作為設(shè)計重要一環(huán)的表現(xiàn)也是如此.隨著計算機硬件性能的不斷提高和軟件技術(shù)的快速發(fā)展,計算機輔助設(shè)計于上世紀80年代逐步普及并承擔了大部分的設(shè)計制圖工作,是技術(shù)與藝術(shù)的又一次融合.與手繪相比,計算機輔助設(shè)計不僅表現(xiàn)力更強,也使設(shè)計工作變得更加高效.

設(shè)計師常用Photoshop、CorelDRAW、illustrator等平面設(shè)計軟件來表現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計.平面設(shè)計軟件善于運用三視圖的形式進行設(shè)計表達,設(shè)計圖具有更明確的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系和更真實的質(zhì)感.運用平面設(shè)計軟件分層次進行繪制的效果圖細節(jié)豐富、質(zhì)感細膩且可控性非常高,修改時不會影響其他層次.產(chǎn)品繪圖中通用的部分可復制使用或直接調(diào)用,如設(shè)計手機時如果每次都繪制攝像頭則是一項繁重的重復勞動,直接調(diào)用之前存好的攝像頭部分會大大提高效率.對于不同顏色的系列產(chǎn)品設(shè)計方案表現(xiàn),平面設(shè)計軟件也可以快速實現(xiàn).

1.3 三維設(shè)計軟件表現(xiàn)

平面設(shè)計軟件更適合表現(xiàn)諸如手機、U盤、熱水器等造型相對簡單的產(chǎn)品,對于造型更復雜的產(chǎn)品而言則表現(xiàn)力不足,難以從多角度正確地表現(xiàn)產(chǎn)品的透視關(guān)系、復雜造型和細節(jié).于是,表現(xiàn)力更強的3ds Max 、Rhino、Pro/Engineer 等三維設(shè)計軟件進入了設(shè)計師的工作.三維設(shè)計軟件不但善于構(gòu)建復雜模型,而且可以輕松呈現(xiàn)多角度的渲染圖.除了造型表現(xiàn)上的優(yōu)勢外,在材料、肌理、質(zhì)感、環(huán)境影響方面的模擬也有了質(zhì)的飛躍,十分接近于真實世界.從此,“效果圖”一詞在沒有特指的情況下就指由三維設(shè)計軟件建模并渲染出的設(shè)計表現(xiàn)效果圖.

三維設(shè)計最基本的兩項工作是三維數(shù)字模型和材質(zhì).在設(shè)計軟件中建立三維的產(chǎn)品模型,可以在X、Y、Z三個維度上移動、旋轉(zhuǎn)選擇角度.這種工作方式和原理使設(shè)計師不再需要花費大量時間來推敲產(chǎn)品效果圖的透視是否正確,提高了設(shè)計的效率.通過材質(zhì)和貼圖的功能模塊可以模擬金屬、石材、塑料、織物等各種材料的屬性.三維模型+材質(zhì)的工作方式使設(shè)計圖具有準確的空間關(guān)系、真實的立體感以及逼真的材料質(zhì)感,再經(jīng)過恰當?shù)匿秩驹O(shè)置便可輸出照片級的效果圖.

1.4 動畫技術(shù)表現(xiàn)

靜態(tài)的產(chǎn)品效果圖不能靈活地表達、生動地說明設(shè)計,人的注意力更容易被動態(tài)的事物所吸引.利用動畫技術(shù)來表現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計可使作品的表現(xiàn)力提升到一個新的層次.使用Flash、After Effects、3ds Max等軟件可以通過關(guān)鍵幀構(gòu)建動畫,制作出二維或三維的產(chǎn)品展示動畫.加以文字、圖像和音頻的輔助能夠更清晰地突出設(shè)計重點,更有效地表現(xiàn)設(shè)計.利用動畫技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計方案展示、產(chǎn)品工作方式展示、產(chǎn)品原理展示、能量傳遞展示等方面具有更好的效果,顯著提升設(shè)計的表現(xiàn)力.

2 交互式設(shè)計表現(xiàn)概述

在設(shè)計發(fā)展的過程中從未停止過新思潮的涌現(xiàn),“設(shè)計以人為本”“交互設(shè)計”等新的設(shè)計理念越來越引起產(chǎn)品設(shè)計師的重視.

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

上世紀90年代虛擬現(xiàn)實技術(shù)進入高速發(fā)展階段,產(chǎn)品設(shè)計也應吸收利用這門新技術(shù).虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality)是一種先進的人機交互方式,采用以計算機技術(shù)為核心的高科技手段生成逼真的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等一體化的虛擬環(huán)境.用戶可以借助一些特殊的輸入/輸出設(shè)備,采用自然的方式與虛擬世界中的物體進行交互,相互影響,從而產(chǎn)生親臨真實環(huán)境的感受和體驗.［3］

近年來計算機技術(shù)飛速發(fā)展使得虛擬現(xiàn)實的研究應用不再僅僅局限于少數(shù)科研機構(gòu)和大企業(yè),逐步走進了中小型企業(yè)和各院校,尤其是桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)迅速普及.用一臺普通圖形工作站或PC 通過鼠標、鍵盤進行交互的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)稱為桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),它最大的優(yōu)勢在于成本低,缺點則是交互性和沉浸感較弱.虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的人機接口應是完全面向用戶來設(shè)計的,用戶可以通過在真實世界中的行為參與到虛擬環(huán)境中.［4］沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)通過專業(yè)的傳感設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鍵盤、鼠標、屏幕進行交互,在體驗上更加接近真實.如借助數(shù)據(jù)手套和三維空間跟蹤定位器等配套的VR 設(shè)備不僅可以實現(xiàn)自由“抓取”虛擬世界中的物體進行移動、旋轉(zhuǎn)、安裝等操作,甚至還可以感覺到抓取虛擬世界中物體時的觸感,感受到物體的重力等.立體眼鏡、頭盔顯示器、CAVE 投影系統(tǒng)等設(shè)備則會從視覺上給觀察者帶來前所未有的沉浸體驗.

2.2 交互式設(shè)計表現(xiàn)

交互設(shè)計的目的是使產(chǎn)品實現(xiàn)“可用性目標”和“用戶體驗目標”［5］,同樣,交互式設(shè)計表現(xiàn)也應實現(xiàn)這兩個目標.

虛擬現(xiàn)實技術(shù)目前在場景漫游、工業(yè)仿真、軍事等領(lǐng)域進行了較多的應用,而把它當成產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)的手段還沒有引起業(yè)內(nèi)足夠關(guān)注.產(chǎn)品設(shè)計過程中引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)會帶來更具沉浸感的體驗,是更深層次的交互.利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作的產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)可以實現(xiàn)全方位地展示,用戶可用鼠標、鍵盤或其他設(shè)備自由地移動、旋轉(zhuǎn)、操控,自主觀察產(chǎn)品的每個角度、每個部分,如同把真實產(chǎn)品把玩在手中一樣的自如.

交互式設(shè)計表現(xiàn)涵蓋了模型、動畫、文字、圖像、聲音等元素并且將眾多元素有機地結(jié)合起來形成一個交互體驗系統(tǒng),表現(xiàn)力超過任何一種常規(guī)形式.產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)歷經(jīng)多個階段發(fā)展到交互式是由單一到綜合、由感性到理性、由抽象到具象的過程.

借助交互式表現(xiàn)系統(tǒng)討論設(shè)計仿佛進入了虛擬的真實世界,是引導受眾從物境到情境的情感體驗升華.這樣高度沉浸的仿真世界為分析產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新性、科學性、藝術(shù)性提供更加直觀的途徑.能對產(chǎn)品進行物理仿真、動力學仿真,還可以在虛擬環(huán)境中測試產(chǎn)品性能的可靠性,［6］從而幫助降低產(chǎn)品的開發(fā)成本,縮短開發(fā)周期.

3 交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)的價值

3.1 全新的體驗

自由地操控方便設(shè)計師之間或與客戶進行深入交流.操作者可以用鼠標、鍵盤等設(shè)備控制實現(xiàn)產(chǎn)品各個角度的自由查看,用鼠標滾輪放大縮小查看產(chǎn)品的整體和細節(jié)等.

交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)可以將同系列的設(shè)計對比查看,如更換顏色、材質(zhì)或者零部件的樣式,進行靈活地對比觀察.如汽車裝配DIY 體驗系統(tǒng)可以一鍵操作改變座椅、輪轂、儀表盤、剎車鉗等車輛部件和內(nèi)飾的顏色來驗證設(shè)計和體驗汽車改型效果.

產(chǎn)品使用狀態(tài)的模擬是交互式表現(xiàn)的一大特色,可以讓觀看者自行控制,清楚地了解產(chǎn)品的使用方法、工作狀態(tài)、機構(gòu)的運轉(zhuǎn)方式,以及觀察產(chǎn)品與所處環(huán)境的協(xié)調(diào)程度.

產(chǎn)品外觀設(shè)計與內(nèi)部構(gòu)造具有一定的關(guān)聯(lián)性,交互式表現(xiàn)不僅可以全方位展現(xiàn)產(chǎn)品外觀,還可以呈現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)造.虛擬拆裝操作可以一步步地拆卸螺絲、打開機殼、移除零部件,形象地研究產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)造與外觀造型的關(guān)聯(lián).

3.2 虛擬數(shù)字樣機

交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)具有虛擬設(shè)計的功能,虛擬設(shè)計（virtual design）是現(xiàn)實產(chǎn)品開發(fā)在計算機上的數(shù)字化映射,它使現(xiàn)實產(chǎn)品開發(fā)全過程的一切活動及產(chǎn)品演變過程都基于數(shù)字化模型,并對產(chǎn)品質(zhì)量和工作性能進行預測評價,實時地修改和優(yōu)化設(shè)計結(jié)果.［7］交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)具有集成化、數(shù)字化、直觀可視和交互性等特點,可在一定程度上代替物理樣機,發(fā)揮數(shù)字樣機的功能.

通過交互式表現(xiàn)可以充分感知產(chǎn)品的多種信息,幫助企業(yè)做出重要決策.如:產(chǎn)品設(shè)計是否達到既定的目標和要求;外觀造型設(shè)計能否得到消費者的青睞;產(chǎn)品功能的配備是否正是消費者所需要的;產(chǎn)品的外部造型和內(nèi)部構(gòu)造之間是否形成有機的關(guān)聯(lián);產(chǎn)品內(nèi)部功能模塊的分布能否在保證機能的同時集約化地安排;產(chǎn)品零部件的性能、所用材料、制造工藝能否達到各項技術(shù)指標;產(chǎn)品的安全性能否達到要求;產(chǎn)品是否適合批量化生產(chǎn);產(chǎn)品投入資金和回報狀況如何.這些信息都可以通過交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)直觀地傳遞出來.

3.3 虛擬展示與員工培訓

產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中的效果圖在產(chǎn)品推向市場時便失去價值,而交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)作品不僅在新產(chǎn)品開發(fā)階段有更多優(yōu)勢,而且在產(chǎn)品開發(fā)完成后并不會隨著產(chǎn)品的量產(chǎn)而塵封.可以在產(chǎn)品展示宣傳、企業(yè)內(nèi)訓、售后服務培訓等活動中繼續(xù)發(fā)揮價值.

據(jù)統(tǒng)計企業(yè)通過展覽來尋找客戶的成本約比常規(guī)渠道低85%,各廠商越來越重視通過展覽宣傳自己的產(chǎn)品.鑒于傳統(tǒng)展覽展示有場地和時間等諸多的限制性,蓬勃發(fā)展到今天的展示設(shè)計業(yè)已經(jīng)把目光投向多媒體和互聯(lián)網(wǎng).交互式的作品發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng),讓消費者在購買之前以他們感興趣的方式去操作了解,成為吸引消費者深入了解產(chǎn)品的“網(wǎng)上體驗店”,具有優(yōu)秀的客戶體驗.廠商通過這一方式與消費者互動使產(chǎn)品信息的傳遞效果更好,另一方面也體現(xiàn)出企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品的嚴謹態(tài)度和先進的方法.

交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)作品還可作為企業(yè)培訓和售后服務培訓的教學工具,相比于傳統(tǒng)的PPT 或產(chǎn)品實物更具優(yōu)勢.對新員工和其他非產(chǎn)品開發(fā)崗位的員工進行培訓,可以使其快速而深入地了解公司開發(fā)的新產(chǎn)品,了解企業(yè)設(shè)計開發(fā)和生產(chǎn)等流程.有利于增強員工的業(yè)務水平和集體意識.交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)作品可用于對售后服務人員的培訓,能通過簡單易懂的方式讓受訓人員快速掌握產(chǎn)品的拆卸方式、模塊構(gòu)造等維修知識,有助于進一步擺脫對實地和實物培訓的依賴,減少場地、設(shè)備等方面的開支.

4 交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)技術(shù)

要實現(xiàn)交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn),首先要在3ds Max、Maya、CATIA 等三維設(shè)計軟件中建立三維模型,賦予材質(zhì)和貼圖,再將模型導入到如Unity3D、Virtools、VR-Platform 等虛擬現(xiàn)實軟件中進行交互設(shè)置.

建模軟件3ds Max 有多邊形建模、NURBS建模和面片建模三大建模方式,其中前兩者是產(chǎn)品設(shè)計中常用的方式.NURBS 建模原理是使用數(shù)學函數(shù)來定義曲線和曲面,可產(chǎn)生平滑連續(xù)的曲面且表面精度可調(diào),適用于工業(yè)造型的創(chuàng)建.多邊形建模則是目前發(fā)展最完善,也是應用最為廣泛的建模方法.交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)在三維設(shè)計軟件中的建模工作與三維效果圖工序大致類似,不同的是,虛擬現(xiàn)實技術(shù)要求三維模型在達到視覺要求的前提下按一定的規(guī)則優(yōu)化模型、精簡數(shù)據(jù)量;在建模過程中按照預先設(shè)計的模塊和零部件分別建模,以便在后期的交互中實現(xiàn)相對的位移、旋轉(zhuǎn)等變換.

大部分模型的材質(zhì)或貼圖需在前期三維設(shè)計軟件中完成,部分需要實時反射和折射的材質(zhì)則需要在虛擬現(xiàn)實軟件中設(shè)置,如玻璃材質(zhì)、金屬材質(zhì)、水面材質(zhì)等.在三維設(shè)計軟件中,設(shè)置燈光和渲染器參數(shù)模擬出真實自然的光效后對模型進行烘焙操作,可將逼真的光影效果賦予到模型上,從而把在非實時環(huán)境中渲染完成的燈光材質(zhì)等效果轉(zhuǎn)換到實時交互的環(huán)境中去.［8］對于一些不宜烘焙的模型,可在虛擬現(xiàn)實軟件中開啟動態(tài)光照和陰影效果,這種效果雖不及前期烘焙來得自然,但它是實時的.

交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)中的動畫包括攝影機動畫、模型變換動畫和其他動畫.鏡頭語言的恰當使用可使動態(tài)藝術(shù)作品具有靈性.與影視中的鏡頭不同,交互式表現(xiàn)中虛擬攝影機的推、拉、搖、移更側(cè)重的是敘事性,有節(jié)奏地說明設(shè)計.模型變換動畫包括位移動畫、旋轉(zhuǎn)動畫、縮放動畫、變形動畫等,用于表現(xiàn)產(chǎn)品操作方式、工作狀態(tài)、拆裝零件等過程.其他動畫則包括粒子動畫、骨骼動畫、交互界面動畫等,對交互式表現(xiàn)整體效果的提升起著重要作用.以上多種動畫除界面動畫需在虛擬現(xiàn)實軟件中制作外,其余動畫在三維設(shè)計軟件和虛擬現(xiàn)實軟件中均可實現(xiàn).

在虛擬現(xiàn)實軟件中按照場景的交互要求設(shè)置碰撞,將需要有碰撞屬性的模型開啟碰撞.若模型面數(shù)較多,則可用形狀相近、面數(shù)極少的簡單模型代替進行碰撞計算,以減少計算量.

在虛擬現(xiàn)實軟件中制作開關(guān)、按鈕等控件,通過事件或腳本實現(xiàn)各控件的功能.可以實現(xiàn)的常用功能有音頻操作、材質(zhì)操作、動畫命令、模型操作、二維面板操作、物理系統(tǒng)操作、數(shù)據(jù)庫操作、特效等.

最后編譯出的可執(zhí)行文件就可用鼠標鍵盤或數(shù)據(jù)手套等專業(yè)VR 設(shè)備控制觀看使用.或者輸出為可網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的文件,實現(xiàn)網(wǎng)上協(xié)同工作和分享.

結(jié) 語

交互式設(shè)計表現(xiàn)依賴于虛擬現(xiàn)實技術(shù),而虛擬現(xiàn)實技術(shù)目前還存在著功能不夠豐富,VR 設(shè)備不夠成熟等問題,這些問題會隨著研究的深入而一一解決.交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)是科技發(fā)展的產(chǎn)物,也是產(chǎn)品設(shè)計學科發(fā)展的產(chǎn)物,體現(xiàn)了人性化的設(shè)計理念.交互式產(chǎn)品設(shè)計表現(xiàn)不僅能讓受眾交互地、自主地、全面地了解產(chǎn)品設(shè)計信息,而且還具備多方面的價值.可以預見這種新表現(xiàn)形式的普及,會像計算機效果圖的普及一樣,快速而廣泛.