基于虛擬仿真技術(shù)的家紡設(shè)計信息化教學(xué)手段探討

付岳瑩，申博，羅炳金

（1.浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315211；2.中國美術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310000）

隨著人們生活水平的提高，生活品質(zhì)的要求也越來越高，在國家十三五規(guī)劃的進程中，“全裝修”時代逐漸來臨，“大家居”文化應(yīng)運而生，因此針對一定室內(nèi)空間內(nèi)所使用的家紡產(chǎn)品進行統(tǒng)一考量，使不同功能用途的家紡產(chǎn)品在風(fēng)格、材質(zhì)、色彩、圖案、款式、工藝等方面相互呼應(yīng)、聯(lián)系并有序組合，形成特定而風(fēng)格一致的整體家紡設(shè)計尤為重要[1]。

在傳統(tǒng)家紡設(shè)計教學(xué)過程中，通常是教師講解案例、展示圖片、播放視頻、制作實物、用實物陳列展示等。學(xué)生在實踐過程中自主設(shè)計，作品形式豐富，涉及的材料也是多種多樣。而在校期間學(xué)習(xí)時間有限，將每一個設(shè)計作品都制作出來也會造成極大的資源浪費。因此受到場地、資源缺乏等原因，家紡整體設(shè)計的實踐教學(xué)有一定的局限性。若將新信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)經(jīng)驗和項目實踐等方面相融合，開發(fā)出在線平臺共享的虛擬仿真模型和虛擬仿真項目，將使實際設(shè)計過程變得方便快捷，并且形象生動，從而使學(xué)生易懂、易學(xué)[2]。因此，在家紡設(shè)計過程中，采用真實項目與虛擬仿真相結(jié)合的教學(xué)應(yīng)用，加強與企業(yè)的合作開發(fā)，探索傳統(tǒng)教學(xué)與虛擬仿真教學(xué)深度融合的教學(xué)新模式，尤為重要。

1 基于虛擬仿真技術(shù)的家紡教學(xué)設(shè)計思路

在整體家紡設(shè)計教學(xué)過程中，確定信息化教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計開發(fā)教學(xué)方案。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，架構(gòu)整體家紡設(shè)計仿真系統(tǒng)，利用企業(yè)實際項目和虛擬場景的“虛實”結(jié)合，提升學(xué)生運用家紡產(chǎn)品和室內(nèi)環(huán)境相配套的整體設(shè)計能力。

1.1 從“家紡”到“大家居”，確定家紡設(shè)計教學(xué)的新定位

從“家紡”到“大家紡”再到“大家居”的發(fā)展過程中，傳統(tǒng)家紡設(shè)計教學(xué)方法，已不能滿足當(dāng)下家紡行業(yè)培養(yǎng)新需求[3]。因此，現(xiàn)代家紡設(shè)計教學(xué)的目標(biāo)應(yīng)該圍繞行業(yè)對創(chuàng)新型、工匠型人才的需求，立足家紡整體設(shè)計的要求，重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容，深化信息化技術(shù)在教學(xué)的應(yīng)用，創(chuàng)設(shè)虛實融合的實訓(xùn)場景，培養(yǎng)視野開闊、實踐創(chuàng)新強的技術(shù)技能型人才。通過家紡虛擬仿真實訓(xùn)，讓學(xué)生在虛擬空間中，借助信息化技術(shù)，更加直觀了解家紡設(shè)計的要素，以及各要素的特性及搭配關(guān)系；使學(xué)生了解多種設(shè)計流派、設(shè)計風(fēng)格和設(shè)計思想，豐富學(xué)生對家紡領(lǐng)域的了解，擴充學(xué)生對家紡設(shè)計的感性認(rèn)識和業(yè)內(nèi)常識。

1.2 校企合作，多源信息融合，開發(fā)實訓(xùn)項目

順應(yīng)“家紡”到“大家紡”再到“大家居”的行業(yè)發(fā)展趨勢，以企業(yè)人才需求的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)家紡專業(yè)典型工作崗位的職業(yè)能力要求，應(yīng)用行動導(dǎo)向法和情景化教學(xué)的模式，按照教學(xué)目標(biāo)與虛擬仿真技術(shù)深度對接的設(shè)計思路，以企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的項目為載體，開發(fā)多源信息融合、交互式的家紡與家居整體空間三維動態(tài)視景的綜合實訓(xùn)項目，如家紡圖案設(shè)計應(yīng)用虛擬仿真、家紡材質(zhì)應(yīng)用虛擬仿真、家紡產(chǎn)品搭配虛擬仿真、空間色彩搭配虛擬仿真、家具擺放布局虛擬仿真等項目。

1.3 以學(xué)生為中心，項目為載體，構(gòu)建家紡虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)

家紡虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建時，基于從“家紡”到“大家居”的教學(xué)目標(biāo)新定位，以學(xué)生為中心，產(chǎn)教融合的實訓(xùn)項目為載體，借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，架構(gòu)整體家紡設(shè)計仿真系統(tǒng)，利用3DMAX、Sketch Up 等進行窗簾、床品、地毯、墻布、布藝家具等家紡產(chǎn)品及非紡織品的三維建模，應(yīng)用Unity3D 平臺進行仿真開發(fā)，創(chuàng)建家紡整體設(shè)計的虛擬場景和典型操作交互功能，從漫游、仿真、考核、管理等方面構(gòu)建由簡到繁、從單一技能到復(fù)合技能的家紡設(shè)計虛擬仿真系統(tǒng)[4]，見圖1。

2 基于虛擬仿真技術(shù)，創(chuàng)建家紡設(shè)計教學(xué)新模式

2.1 教學(xué)場景+工作情景與崗位角色模擬融合

基于虛擬仿真技術(shù)的家紡設(shè)計教學(xué)，通過計算機、網(wǎng)絡(luò)及虛擬仿真軟件，融合家紡設(shè)計崗位實踐過程，模擬真實空間環(huán)境，在特定空間情境中讓學(xué)生對虛擬家紡產(chǎn)品及非紡織品進行搭配操作，完成實踐體驗和崗位角色模擬，所獲得的效果與真實情境一樣，具有仿真性、沉浸感、交互性等特點。

同時，運用家紡與家居整體空間三維動態(tài)視景，通過教與學(xué)的VR 交互與仿真、交互“虛實結(jié)合”的方式，改善實驗環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)過程，模擬工作情景和設(shè)計崗位的模式，營造“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，學(xué)生憑借虛擬仿真技術(shù)能夠?qū)⒋嬖谟谝庾R中抽象化、概念化的設(shè)計作品呈現(xiàn)出來。

2.2 實際企業(yè)案例+虛擬仿真的場景式體驗融合

利用虛擬場景和實際企業(yè)案例的“虛實”結(jié)合，學(xué)生可以在虛擬空間中根據(jù)企業(yè)設(shè)計需求更換不同的窗簾、床品、地毯、靠墊等紡織品的顏色、花紋、材質(zhì)、尺寸等，并且可以上傳自己設(shè)計的花型，即時檢驗設(shè)計作品的應(yīng)用效果。還可以切換不同風(fēng)格的場景，在同一空間中選擇適合風(fēng)格的家紡產(chǎn)品與家具、飾品等進行搭配調(diào)整。這種利用逼真生動的虛擬場景代替了高昂實景的展示空間，用生動可控的交互形式展示學(xué)生整體家紡設(shè)計的真實效果，這樣虛擬實訓(xùn)的教學(xué)方式，不但新鮮有趣，學(xué)生易于理解和接受，也極大提升了學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力核心技能的形成。

3 家紡設(shè)計虛擬仿真教學(xué)應(yīng)用實踐

在傳統(tǒng)家紡設(shè)計實訓(xùn)教學(xué)中，場地有限，裝修的風(fēng)格也無法做到經(jīng)常更換等，學(xué)生們設(shè)計的作品難以在實際空間中進行搭配及陳列展示，缺乏整體家紡設(shè)計的意識。借助家紡設(shè)計虛擬仿真交互系統(tǒng)，如在“家紡產(chǎn)品設(shè)計與工藝”課程中，結(jié)合不同家紡設(shè)計階段，開設(shè)了家紡色彩搭配、床上用品、窗簾、地毯、抱枕等設(shè)計虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)項目（圖2、圖3）。學(xué)生可以選定虛擬房間，從模型庫中，選取適合床品布置在相應(yīng)的位置，任意調(diào)整尺寸大小，并根據(jù)空間環(huán)境，在色環(huán)中選擇適合的色彩快速應(yīng)用到模型上；在紋理庫中，有大量模擬棉、麻、絲、毛的肌理感面料模型和風(fēng)格多樣的花型圖案，選取床品不同部位，如枕頭、床單、被套等，可以更換肌理效果和圖案。此外，若不滿足庫里的素材，學(xué)生自己設(shè)計的花稿或拍攝的面料圖片，按照一定的規(guī)格要求，可以上傳到系統(tǒng)中，應(yīng)用到不同布藝產(chǎn)品上。還可以根據(jù)不同物品的特點，調(diào)節(jié)花型尺寸和循環(huán)數(shù)，效果逼真，即時設(shè)計。在窗簾設(shè)計環(huán)節(jié)，由于很多水波幔、羅馬簾、奧地利幔等造型復(fù)雜，款式繁多，學(xué)生較難理解，所以窗簾模型按照窗幔、簾體、綁帶等不同部件分別建模，學(xué)生可以在虛擬仿真系統(tǒng)中，多角度觀察了解窗簾的造型。并進行不同窗幔、簾體、綁帶等組合變化設(shè)計出新穎的窗簾。還可以通過不同家具、飾品等搭配，創(chuàng)造不同風(fēng)格的整體空間環(huán)境，然后在不同風(fēng)格的空間中對窗簾、床品、地毯等家紡產(chǎn)品進行整體設(shè)計搭配。在虛擬空間中，快速營造出不同家居空間的氣質(zhì)。實踐效果顯著，學(xué)生課程作品多次在“海寧杯”中國國際家用紡織品創(chuàng)意設(shè)計大賽、“震澤絲綢杯”中國絲綢家用紡織品創(chuàng)意設(shè)計大賽等專業(yè)競賽中獲獎。

結(jié)語

近年來，“大家居”成為行業(yè)發(fā)展大勢。家紡設(shè)計已經(jīng)不滿足于單件產(chǎn)品或狹義的小配套設(shè)計為主，而是注重與家裝環(huán)境及其它軟裝飾相協(xié)調(diào)，成為“大家居”環(huán)境的有機組成部分。從“家紡”到“大家紡”再到“大家居”的發(fā)展過程中，傳統(tǒng)家紡設(shè)計教學(xué)方法，已不能滿足當(dāng)下家紡行業(yè)培養(yǎng)具有整體設(shè)計能力人才的新需求。家紡虛擬仿真教學(xué)是以學(xué)生為中心，結(jié)合學(xué)生的情感體驗特點，模擬真實場景、產(chǎn)品等生成接近真實環(huán)境的虛擬實踐情境，改進了傳統(tǒng)教學(xué)實踐消耗大、時間長、產(chǎn)品單一，實際場地、物品在配套設(shè)計過程中更換不方便的問題，并通過教學(xué)場景+工作情景與崗位角色模擬融合、實際企業(yè)案例+虛擬仿真的場景式體驗融合的模式，讓學(xué)生在虛擬空間中，借助信息化技術(shù)，更加直觀了解家紡設(shè)計的要素，以及各要素的特性及搭配關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力。