MR技術與航空徽章設計相集成的創(chuàng)新研究

馬菡婧，張鑫雨

MR技術與航空徽章設計相集成的創(chuàng)新研究

馬菡婧，張鑫雨

（西安工程大學，西安 710048）

借助MR技術應用展示途徑探索航空徽章設計，為未來航空徽章設計的發(fā)展提供新的傳播方式和設計手段。通過剖析航空徽章的數(shù)字化發(fā)展現(xiàn)狀、MR技術，以及MR技術與航空徽章設計集成的可行性，以此為依托進行論證?；贛R技術的應用支撐，設計了一款在移動設備上使用的應用小程序，其操作便捷且靈活有趣，實現(xiàn)了MR技術與航空徽章設計相融合的交互建構，讓航空徽章設計以新的展示形式實現(xiàn)虛實交互，并提出未來的應用趨勢。在MR技術加持下的航空徽章設計，能夠輻射更廣泛的受眾群體，提高設計效率，升級沉浸式互動體驗，為擴充MR技術應用領域、增強航空徽章設計多維度的感知力，提供了具有示范意義的經驗和模式。

混合現(xiàn)實技術（MR）；航空徽章設計；虛實交互

元宇宙賽道的出現(xiàn)，迸發(fā)了一系列虛擬與現(xiàn)實交互的AR、VR、MR、XR技術，令快速擴張的數(shù)字世界和物質世界深度交織?；照伦鳛楹娇赵O計領域不可或缺的重要組成部分，其設計和展現(xiàn)形式都需要借助新的數(shù)字力量，與MR混合現(xiàn)實技術（Mixed Reality）相融合，為航空徽章設計提供新的傳播契機。通過數(shù)字技術進行設計實踐，使傳統(tǒng)徽章設計在MR技術下進行創(chuàng)新設計并拓展應用價值。

1 航空徽章設計的數(shù)字化發(fā)展現(xiàn)狀

航空領域包括三大板塊：航空制造板塊、軍用航空板塊和民用航空板塊。航空制造板塊是航空事業(yè)的基礎。主要制造各種供軍用航空、民用航空使用的航空器。軍用航空是一個國家國防力量的重要組成部分，是執(zhí)行空中軍事任務的航空活動。民用航空則是與人民生活聯(lián)系最為緊密的航空活動，體系龐大，包括航空運輸與通用航空兩大部分[1]。目前航空徽章設計應用最多的領域是軍用航空和民用航空，且種類繁多，單就軍用航空中的空軍來說，自1918年世界上第一支獨立的空軍成立起，作為兵種識別標識的徽章就已出現(xiàn)，從圖1一戰(zhàn)時期法國王牌飛行員勒內·保羅·豐克（René Paul Fonck）身上所佩戴的帽徽、領章、肩章、胸章等，可以看出航空徽章設計發(fā)展的歷史進程及重要性。而民用航空徽章大多以機務員、乘務員、飛行員徽章及各種紀念章居多，由此可以看出航空徽章設計發(fā)展的多樣性及應用的廣泛性。

圖1 一戰(zhàn)時期法國王牌飛行員勒內·保羅·豐克

在數(shù)字時代背景下，讓數(shù)字化技術在民用航空的徽章設計中率先乘勢而起，徽章是身份和職業(yè)的象征，航空制服上的徽章更是代表著民航人的職業(yè)精神、榮譽和使命感，2022年廈門航空聯(lián)合時藏平臺，推出發(fā)行了名為《廈門航空職業(yè)人徽章》的3款航空數(shù)字版權藏品，分別為圖2的機務員數(shù)字徽章、圖3的乘務員數(shù)字徽章、圖4的飛行員數(shù)字徽章，這三款徽章分別代表著“安全”“服務”和“飛行”，機務員、乘務員及飛行員的專業(yè)態(tài)度和技術，展示了民航的優(yōu)良傳統(tǒng)和作風，更是為每一次飛行任務保駕護航，既有時尚感又賦予了航空職業(yè)文化新的意義。機務員數(shù)字徽章以維修工具、航空發(fā)動機為主要設計元素，表現(xiàn)機務員嚴謹細致、精益求精的工匠精神。乘務員數(shù)字徽章以廈門航空乘務員制服為主要設計元素，呈現(xiàn)優(yōu)質、貼心、專業(yè)的服務精神。飛行員數(shù)字徽章以廈門航空飛行員制服為主要設計元素，體現(xiàn)他們嚴格執(zhí)飛、意志堅定的職業(yè)精神。這是數(shù)字化賦能民用航空、成功推動航空徽章設計與數(shù)字化技術深度融合的，一次全新的交互體驗嘗試，為航空徽章設計在數(shù)字化領域的深耕打下了堅實的基礎，也為航空徽章設計在MR技術領域的應用提供了參考依據(jù)[2-4]。

圖2 機務員數(shù)字徽章（藏品為3D形象）

圖3 乘務員數(shù)字徽章（藏品為3D形象）

圖4 飛行員數(shù)字徽章（藏品為3D形象）

2 MR技術與航空徽章設計相融合的應用優(yōu)勢

2.1 MR技術概述

隨著5G網絡和通信技術的高速發(fā)展，增強現(xiàn)實（AR技術）、虛擬現(xiàn)實（VR技術）和混合現(xiàn)實（MR技術）迭代出現(xiàn)，圖5將這三項技術進行立體化、多維度的對比分析，其中MR技術是AR技術和VR技術的進階，MR技術可將使用者所處的現(xiàn)實環(huán)境全部數(shù)字化，并保證在MR環(huán)境中仍能看到真實世界，這三項技術完美地將真實的物理世界與虛擬的數(shù)字世界打通。用數(shù)字技術模擬產生三維的虛擬世界，為用戶提供身臨其境的體驗，其中代表性的數(shù)字輸出設備包括Oculus Rift、HTC Vive等[5]。

圖5 增強現(xiàn)實（AR技術）、虛擬現(xiàn)實（VR技術）和混合現(xiàn)實（MR技術）

MR技術又叫混合現(xiàn)實技術（Mixed Reality），它是AR技術和VR技術的混合升級（見圖6），通過在現(xiàn)實環(huán)境中引入虛擬場景信息，合并現(xiàn)實世界與虛擬世界，從而產生具有增強用戶體驗真實感、實時互動性和構想性等特點的全新可視化環(huán)境[6]。MR技術是多技術的組合，不僅提供新的觀看方法，還提供新的輸入方法。隨著MR技術產品在工業(yè)、教育、展覽、建筑、醫(yī)療等領域的不斷應用，使用者可以有多次的體驗，可輕松提高現(xiàn)實世界中看到虛擬人物的頻率[7]?？傮w來說，VR技術更適用于專業(yè)培訓與娛樂產業(yè)，AR技術更適用于工作輔助，MR則更適用于大眾的日常生活，因此也為MR技術在航空徽章設計中的應用提供了良好的契機[8]。

圖6 MR技術≈VR技術+AR技術

2.2 MR技術與航空徽章設計相融合的可行性分析

2.2.1 展示方式具有直觀性

MR技術最多的應用場景就是展覽和展示。以中國國際航空航天博覽會，簡稱中國（珠海）航展或珠海航展為例，上百種航空航天裝備被制作成形式多樣、獨具特色的徽章在展會進行發(fā)放，但由于參展商眾多，官方不會將所有參展商具體發(fā)放徽章的種類、式樣、數(shù)量和時間提前公布，需要“航空迷”們時刻蹲守展會，通過各自的“消息渠道”收藏部分自己喜愛的徽章，讓“航空迷”們在每屆珠海航展后總是留有遺憾，在展會結束后，這些設計精巧、具有紀念意義及價值的徽章，不能讓無法前去參展的“航空迷”們或是大眾看到，官方也不會再做統(tǒng)一的展示發(fā)布，令人感到甚是可惜。如果與MR技術相結合，官方可以設計相應的小程序，在展會開始前讓所有參展商各自上傳將要發(fā)布的徽章，在展會當天官方將所有的徽章進行統(tǒng)一發(fā)布，通過MR技術虛實結合的呈現(xiàn)方式，觀眾使用移動設備掃描小程序進入界面，讓各類航空徽章在不同場景中隨意切換展示，瀏覽者可直觀地看到各類徽章詳細的背景信息及設計信息，令交互式的全息可視化內容給觀眾帶來強烈的視覺沖擊。在展會后官方可以高效地統(tǒng)計出瀏覽大數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保留并發(fā)送給各參展商，以便來年參展商為大眾帶來更好的徽章設計作品[9]。

2.2.2 信息傳遞具有多元性

每一個航空徽章設計的背后，都蘊藏著深厚的文化價值與超凡的美學思考，所傳遞出的信息能量極具傳播價值，以中國人民解放軍空軍飛行等級證章為例，從2012年8月1日起，空軍飛行員、海軍航空兵、陸軍航空兵身著禮服和常服時，都要統(tǒng)一佩戴飛行等級證章。大多數(shù)國家的飛行人員都配有等級證章。飛行等級證章是飛行人員的飛行等級憑證，象征著榮譽、責任與使命。從證章的設計組成元素可以傳遞出“八一”五角星、盾牌、鷹翅、長城、橄欖葉花環(huán)、專業(yè)符號和等級信息（見圖7）?！鞍艘弧蔽褰切窍笳鞴伯a黨領導的人民軍隊；盾牌象征保衛(wèi)力量；鷹翅象征著飛行；長城象征中華民族堅固的國防；橄欖葉花環(huán)象征為和平而斗爭的決心，此外徽章中還包含了體現(xiàn)飛行員綜合能力的飛行等級信息，特級、一級、二級、三級分別用“T、1、2、3”表示，“FX”代表飛行部隊。各國飛行員們時常會出席范堡羅航展、巴黎航展、莫斯科航展等世界級航展交流活動，各國飛行員幾乎都要佩戴飛行等級證章或其他代表國家具有象征性含義的徽章參展，飛行員們也會在展會中相互常服交換徽章，用自己特有的方式交流。MR技術的加入，可以讓各國航空徽章在虛擬空間中實現(xiàn)多維信息的展示，并且快速了解各個國家和民族的文化內核和情感、飛行員身份信息等內容，可以增強文化認同感，提升互動性，實現(xiàn)跨時空信息傳播，無論是軍用航空還是民用航空都可以保留豐富的航空徽章數(shù)字資源[10]。

圖7 飛行等級證章

2.2.3 交互體驗具有豐富性

航空徽章早期多以烤漆或琺瑯工藝為主，近年來隨著航空徽章設計形式的多樣性和工藝選擇的豐富性，平面徽章和立體徽章被廣泛應用。在設計內容方面，都將最新的裝備圖案與文化蘊含其中，表現(xiàn)設計的獨有性，突出意識的主動性，運用其特色元素表達對航空領域的美好愿景，并借助透疊、重復、錯位等構成方式進行設計，展示形式也不僅僅局限于二維空間或三維空間[11]。航空徽章歸根到底是一種信息傳達的方式，是與用戶交流的渠道，借助MR技術可將這種交流方式變得更為有效和便捷，航空徽章作為信息傳達的載體，所能表達的信息極度有限，觀者甚至不知道其設計背后所蘊含的深層意義，信息傳遞具有局限性。MR技術的介入可以實現(xiàn)多感官交互，通過數(shù)字化收藏、展覽等模式，用戶可將徽章與真實場景實時結合起來，不僅可以呈現(xiàn)出徽章在真實場景中的應用效果，也可以在此基礎上融入多感官的互動體驗[12]。讓用戶在欣賞徽章的同時，直觀地了解到徽章設計背后所蘊含的文化寓意，以及在不同場景下的交互應用，先行預覽其實景展示效果。MR技術與航空徽章設計相融合的形式不僅豐富了交互體驗形式，還使航空徽章的科普價值得到有效提高。

3 MR技術與航空徽章設計相集成的創(chuàng)新應用

MR技術通過全息影像技術將虛擬場景與真實世界相互交融，增強用戶的信息獲取能力，提高不同時空場景的實時互動能力[13]。航空徽章是小眾的設計對象，它所面對的用戶針對性較強，基于此特點，MR技術無疑是創(chuàng)新航空徽章設計的最佳切入點。微信小程序具有無需下載隨時可用、跨平臺適配和線上線下融合的特點，同時小程序開發(fā)速度快、體驗流暢、效率高，相比電腦網頁與手機APP更便捷，在解決MR技術與航空徽章設計表現(xiàn)形式的問題方面具有明顯優(yōu)勢[14]。

3.1 創(chuàng)新設計規(guī)劃

在具有國際影響力的珠海航展上，在大眾印象中關于航空航天領域的展示總是官方、正式且嚴肅的，但在每屆珠海航展上卻可以看到其生動可愛、具有親和力的另一面，那就是每屆的“換徽章”活動，各式航空徽章通過在展會現(xiàn)場只收集交換、不買賣的形式，讓“換徽章”這一具有交流屬性的“硬通貨”成為每屆展會最傳統(tǒng)、最“出圈”、最受矚目的活動，通過這種十分有效的宣傳展示途徑，不僅可以調動大眾對于航空航天知識的興趣，還可以讓大眾了解我國最新的航空航天裝備，增強國人的自豪感，擴大中國國際航空航天裝備在國際上的影響力。然而，在2022年珠海航展中可以發(fā)現(xiàn)，還有很多參展商無法設計出具有自身特色的徽章，并且徽章設計渠道也比較狹窄，展示形式也非常單一，由此可見將MR技術融入航空徽章設計中的必要性。

為實現(xiàn)MR技術與航空徽章設計相集成的目標，增加用戶高效、便捷、多維的體驗感，以微信小程序平臺為依托，以功能為導向，設計一款集MR技術展覽、徽章設計定制、MR設計成品展示、MR體驗購買為一體的微信小程序，將小程序設計分為展覽館、專屬定制、商城和“我的”四大板塊（見圖8）。展覽館模塊可以對民用航空徽章、軍用航空徽章和歷年航展徽章進行MR展示與介紹，使用戶在沉浸式體驗的同時，可以了解到更多與航空相互關聯(lián)的知識，便于大眾進行瀏覽與查閱。專屬定制模塊是本次小程序設計的重點模塊，用戶可在該模塊設計企業(yè)及個人的專屬徽章，開拓個性化、定制化、藝術化的徽章設計渠道，在設計完成后，還可以將手機攝像頭置于不同的現(xiàn)實場景，生成MR效果展示圖，預覽設計效果。商城模塊分為新品推薦和紀念章選購兩部分，為用戶提供官方的購買渠道，避免出現(xiàn)求購無門的情況，在專屬定制模塊設計的產品也可以在此進行購買，實現(xiàn)一站式服務。在“我的”模塊中，可查詢訂單詳情、地址信息、DIY設計記錄等，便于設計修改及歷史記錄查詢。用戶可以借助此平臺在航空知識學習、航空徽章創(chuàng)意設計等方面，具有獨一無二的一站式體驗服務。

3.2 互動體驗構建

小程序中關于互動體驗方面的內容主要設置在專屬定制板塊，如圖9是專屬定制板塊的界面展示，這部分的構建簡化了徽章設計的步驟，使更多的用戶可以參與到設計之中，將用戶對于航空領域的熱愛用設計的形式表現(xiàn)出來，也為更多航空部門提供了正規(guī)的徽章設計平臺。用戶可跟隨界面的引導，從選擇徽章外形、徽章主體素材開始，先構建徽章的風格和整體構造，例如選擇軍旅、民俗文化或時尚等風格，下一步細化到挑選徽章的輔助元素、更改元素顏色、選擇徽章底紋、字體設置等，每一步都有明確的文字指導，每個板塊中的功能完善，可滿足用戶對徽章設計的多種需求，實現(xiàn)了全面?zhèn)€性化定制服務，在設計完成之后可選擇MR效果進行展示，提升用戶對航空徽章設計的“四層”體驗，即感覺層、功用層、互動層、認同層。其中感覺層可豐富用戶對航空徽章的感知體驗，包含了視覺、聽覺、觸覺，其中最重要的是視覺體驗，可以通過徽章的色彩、構圖、造型來吸引用戶的視覺感知，用聽覺和觸覺體驗予以相互配合并補充，在用戶進入徽章的MR技術展示部分，可以運用背景音效、語音解說的方式更多地了解航空知識，用語音講解各種徽章素材所代表的不同文化含義。功用層則更多地表現(xiàn)為數(shù)字化體驗，通過MR技術令徽章以實景化進行呈現(xiàn)，同時在小程序的構建中包含商城模塊，購買徽章不僅是為了消費的快樂，其背后更多地承載著一段關于消費者和航空之間的美好回憶?；訉觿t是消費者與產品或場景的雙向交流，在小程序中體現(xiàn)為個性定制航空徽章設計，用戶可跟隨頁面指導設計出自己的專屬徽章，操作界面方便快捷，還可進行保存分享，并在不同的應用場景予以切換展示。認同層是指徽章對用戶心理層面的文化體驗創(chuàng)造，通過將徽章設計賦予新面貌、新形式的途徑，令用戶切身感受到航空知識的多樣性和航空裝備的先進性。

圖8 微信小程序流程圖

3.3 創(chuàng)新應用呈現(xiàn)

在小程序中專屬定制板塊的呈現(xiàn)方式分為兩種，一種為一鍵定制下單（待設計作品線上完成之后的實物呈現(xiàn)）；另一種為借助MR技術的實景呈現(xiàn)。在實景呈現(xiàn)部分可以通過圖片的方式將徽章置入場景的合適位置，通過拖動線框的方式對徽章進行調節(jié)，也可通過攝像頭的方式使虛擬場景和真實世界產生互動，借助MR技術將徽章展示于各種應用場景中，便于用戶直觀地感受到徽章的應用效果，并能及時對徽章進行微調，MR技術的應用可簡化平面向三維的轉化步驟，無需生產即可實時呈現(xiàn)應用展示，直觀地看到徽章應用于不同場景的效果，增強其互動性、真實性和體驗性。圖10展示的是將設計好的徽章借助MR技術實時展示在飛行員服裝上的效果，這種方式能直觀地感受到徽章色彩、構圖和材質能否跟飛行員服裝相匹配。如圖11所示，是將徽章實時展示在飛機外觀上的效果，飛機噴涂耗時長且工程量大，通過這種方式可以有效減少污染，并能對徽章的設計方案進行及時修改。

圖9 小程序“專屬定制”界面展示

圖10 徽章應用于飛行員服裝

圖11 徽章應用于飛機

4 MR技術與航空徽章設計相集成的應用趨勢

MR技術在虛擬世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭建起一個信息溝通的橋梁。如今的MR技術處在高速通道上，在室內設計領域，MR技術可將用戶代入房屋空間中，使其擺脫空間的束縛，室內設計方案更具準確性。在醫(yī)療領域，MR技術可模擬真實手術場景便于醫(yī)學生進行大量的預備練習，可以有效節(jié)約醫(yī)療資源、減少醫(yī)療事故的發(fā)生。在傳統(tǒng)基建領域，MR技術可模擬復雜的施工環(huán)境便于新工人快速適應環(huán)境，降低事故率。MR技術在多個領域都已得到實際應用，但在徽章設計領域的應用相對欠缺，因而進行了MR技術引領徽章設計在航空專業(yè)領域、文化傳播領域、國際交流領域以及產業(yè)推廣領域進行多元化快速發(fā)展的研究與展望[15]。

4.1 航空專業(yè)領域的應用

MR技術與航空徽章設計的集成是一個具有創(chuàng)新性的設計想法，力圖通過數(shù)字技術的發(fā)展推動航空徽章設計的傳播力度。因航空專業(yè)領域的設計體量較大，航空專業(yè)領域的徽章多被應用于軍機、民機等大型裝備及配套的服裝等產品上，借助MR技術可將設計好的航空徽章直接應用在航空裝備上，從實景展示效果中隨時發(fā)現(xiàn)設計問題，并及時進行相應的調整，減少設計實踐中人力、物力以及財力的浪費。

4.2 文化傳播領域的應用

航空徽章的發(fā)展可提高航空知識的普及率，通過航空徽章設計及展示等多種形式，既能及時展現(xiàn)航空領域的最新發(fā)展情況，又能吸引大眾的注意。MR技術的出現(xiàn)使徽章的表現(xiàn)形式更加多樣化，數(shù)字徽章的產生有力地促進了航空知識的傳播，其與時俱進的創(chuàng)新形式可以牢牢地抓住大眾喜歡追求新鮮事物的心理。一枚航空裝備徽章的出現(xiàn)，以其獨特的造型、豐富的色彩以及精美的質感能給大眾帶去多感官的體驗，與此同時，再配以科普性的文字加以解釋，潛移默化地傳播航空知識，既能增強大眾文化自信又能提高大眾文化認同感。

4.3 國際交流領域的應用

航空徽章的設計水平代表著國家航空裝備的軟實力，航空徽章中出現(xiàn)的各種航空裝備圖形，體現(xiàn)了航空領域專家們的杰出成果，航空徽章的設計不僅要保證造型的美觀，更要具有一定的文化輸出和實力展現(xiàn)。在國際交流中，通常會以交換國家特有的標志物作為一種友好關系的表達，這個物品可以是徽章、瓷器、文創(chuàng)產品、字畫等類型。MR技術與航空徽章相融合，可延展出一系列的數(shù)字徽章，突破距離和空間的限制進行國際交流，輸出軟實力以樹立大國形象。

4.4 產業(yè)推廣領域的應用

航空領域分為不同的類型，有軍用航空、民用航空、航空裝備設計、航空裝備制造等方面，但是不同的類型如何區(qū)分，大多數(shù)人卻難懂其中奧義，因此可利用MR技術展示方式的多樣性，借助徽章的傳播形式，通過多角度對航空領域進行全面普及，將徽章作為一個媒介增強不同產業(yè)之間的交流，并幫助產業(yè)進行推廣和宣傳，促進經濟發(fā)展，推動產業(yè)的轉型升級。

5 結語

數(shù)字技術的更迭發(fā)展，推動了不同領域的轉型升級，設計領域依托數(shù)字技術的發(fā)展不斷融合創(chuàng)新，將傳統(tǒng)徽章設計與新興的數(shù)字技術相結合，以開創(chuàng)全新的徽章設計新時代。借助小程序的構建，將航空徽章設計流程化、簡單化、全民化、國際化，推動航空徽章設計進一步發(fā)展，以MR技術多感官、直觀化的信息傳遞方式，呈現(xiàn)“虛實結合，實時交互”的徽章實景呈現(xiàn)模式。MR技術的應用，擴展和豐富了航空知識的傳播形式，增加了徽章的生命價值，使徽章從單一的靜態(tài)形式向多維化交互形式轉變，達到科技與藝術跨學科交融的新形態(tài)，賦予徽章設計新的“生命力”與“活力”。

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Innovative Research on the Integration of MR Technology and Aviation Badge Design

MA Han-jing, ZHANG Xin-yu

(Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China)

The work aims to explore the aviation badge design through the application and display methods of MR technology, so as to provide new communication methods and design techniques for the future development of aviation badge design. By analyzing the digital development status of aviation badge, MR technology, and the feasibility of integrating MR technology with aviation badge design, a demonstration was carried out. Based on the application support of MR technology, a mini program applied on mobile device was designed, which was convenient, flexible and interesting in operation. Thus, the interactive construction of MR technology and aviation badge design was realized. Then, the aviation badge design realized virtual-real interaction in a new display form and the future application trend was put forward. With the support of MR technology, aviation badge design can benefit a wider range of audience, which improves design efficiency, upgrades immersive interactive experience, and provides exemplary experience and model for expanding the application field of MR technology and enhancing multi-dimensional perception of aviation badge design.

mixed reality technology (MR); aviation badge design; virtual-real interaction

TB472

A

1001-3563(2023)04-0035-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.04.005

2022–10–05

陜西省教育廳2022年度科研計劃項目（一般專項）（22JK0090，2022HZ1174）；陜西省哲學社會科學重大理論與現(xiàn)實問題研究（一般項目）（2022ND0134）

馬菡婧（1989—），女，碩士，講師，主要研究方向為藝術設計。

張鑫雨（1998—），女，碩士生，主攻藝術設計。

責任編輯：馬夢遙