AR智慧桌面在新時代室內設計專業(yè)中的應用

張琪妍，戴 莉，楊 巖

(黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院，哈爾濱 150025)

引言

隨著物質基礎不斷發(fā)展，上層建筑不斷完善，人們對居住空間的室內設計有了新追求，設計師面臨嚴峻挑戰(zhàn)的同時，也迎來無盡新機遇。傳統(tǒng)室內設計教學所涉及的原料設計、光影色彩、空間構造、功能分區(qū)、交通流線、意識形態(tài)、工程學等元素需要構造沉浸式與交互式教學空間。而受限于專業(yè)設備，學生難以通過單一的教學體系體悟復雜的構造層面和工作原理，無法從實踐中獲得深層次多角度的現(xiàn)象知識，更無從實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)造的再轉換。為適應社會發(fā)展和課程趨勢，黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院在室內設計類課程教學引入AR智慧桌面，從而改善室內設計類課程的限制禁錮性、孤立單一性、主觀片面性、復雜抽象性，增添沉浸性與交互性，滿足室內空間硬性空間和軟性時間的需求。AR智慧桌面將極大地提升學生認知思辨能力，增強學生主觀能動性與探索積極性，為室內設計形態(tài)的多元化、實用新型人才的培養(yǎng)、教學實踐體系的完善打下堅實基礎。以期為現(xiàn)代高職教育與新興科技創(chuàng)新融合探明方向，為現(xiàn)代高職教育的發(fā)展增添更多可能性。

一、傳統(tǒng)室內設計課程的問題

(一)室內設計課程具有限制禁錮性，二維空間與三維空間難以轉化

時空的構建對于室內設計課程尤為重要，而傳統(tǒng)教學普遍采用平面圖形教學法，即遵循空間特性對既定二維平面圖構建延展出立體空間模型，學生面對復雜多變的室內空間，需要具有極高的建模能力和縝密的預設能力，對空間結構具有完整的認識，從而將二維思維轉化為三維細節(jié)。學生如果無法將專業(yè)知識轉化為實踐能力，就無法深入理解室內空間構造，即使是細微的錯誤，也將造成設計方案無法與實際施工相匹配，對設計整體產(chǎn)生負面影響，甚至無限擴大空間安全隱患。

(二)室內設計課程具有孤立單一性，材料選用到實物具像之間會產(chǎn)生孤立感

室內裝飾材料在空間整體裝飾中起著中流砥柱的作用，尤其是設計風格的整體體現(xiàn)，更是室內安全標準的核心成分。但傳統(tǒng)室內設計課程受教學經(jīng)濟限制，往往無法突出材料在室內設計中的重要性，學生只能通過圖集或材料板來預測材料成型的整體效果，無法直觀體會實際效果，這導致教學內容和實際使用無法匹配，從而出現(xiàn)重表面而無內在、有形無意的現(xiàn)象，甚至為用戶的居住留下巨大的安全隱患。

(三)室內設計課程具有主觀片面性，個人臆斷影響空間整體構造

光影色彩是對空間構造的映襯，是居住環(huán)境的點綴，是意識形態(tài)的外化，更是空間氛圍感強弱、界定感主次的判定。而在傳統(tǒng)室內照明設計教學中，照明燈具、布置點位、環(huán)境色彩的欣賞學習僅靠文字、圖片、視頻等單一媒介，無法詳細具體地向學生傳述不同類型燈具展現(xiàn)的明度、亮度、照度、色溫等細節(jié)。學生只能通過平面化內容繪圖將腦內設想的照明所營造的空間環(huán)境及氛圍展現(xiàn)出來，無法很好地將直接照明、半直接照明、半間接照明、間接照明和漫射照明等進行空間照明布局，更無法滿足人們的視覺需求和營造合適的空間氛圍[1]。這不僅極大的影響了教學效果，還導致學生無從實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)造的再轉換。

(四)室內設計課程具有復雜抽象性，隱患風險影響整體教學

室內設計課程涉及功能分區(qū)、交通流線、意識形態(tài)、工程學等元素，如何在有限的教學時間內將教學內容整合成學生易懂易用的教學內容是極為重要的教學環(huán)節(jié)。而在傳統(tǒng)的室內布局設計教學中，學生為1:1構造復雜的室內空間，多采用微型構造法，而人眼無法保證室內布置功能的合理性、交通流線的順暢性以及空間設施的安全。學生無法做到理論知識和實踐操作的相互融通，極易對專業(yè)產(chǎn)生畏懼厭學心理，為培養(yǎng)新時代懂理論、有技能、會操作的職業(yè)制造類學生埋下了隱患，嚴重影響了課堂品質和課堂教學效果。

二、AR智慧桌面在室內設計課程中的實際應用

(一)AR智慧桌面的基礎介紹

AR智慧桌面是應用AR技術實現(xiàn)交互性學習、展示和體驗的硬件設備，可以實現(xiàn)跟VR大屏、BIM交互屏、多通道投影以及BIMVR軟件等進行對接；可滿足用戶多人“交互性方案交流、復雜工藝技術交底、互動式方案匯報和情景化展示體驗”等場景。此外，AR智慧桌面還可以通過導入虛擬現(xiàn)實設計平臺VDP制作各專業(yè)的裝飾設計案例和BIMVR成果，以滿足“二維第一視角參觀，方案比選與調整，三維場景下沉浸性學習、真實性參觀和體驗”等需求，進而不斷提升整個項目的裝飾設計、工藝展示、效果表達和服務體驗等一系列的功能水平。

首先，AR智慧云桌面包括“AR交互系統(tǒng)、展示設備輸出接口、摩卡Marker、無線鼠標和鍵盤”，設計人員能夠在AR智慧云桌面軟件進行AR互動式體驗，無縫支持虛擬現(xiàn)實平臺設計軟件(VDP)設計的裝飾案例、BIM案例、裝配式案例等實體模型。可以支持導入3DMAX、SKP、Revit、犀牛、草圖大師等軟件的模型，并且支持設計人員自主進行AR互動式設計和展示體驗。

其次、AR智慧云桌面系統(tǒng)可支持通過摩卡Marker進行方案鏡頭的切換和識別，全新一代AR智慧云桌面突破上一代產(chǎn)品48個摩卡Marker限制，可實現(xiàn)萬物AR轉換及互聯(lián)。

最后，AR智慧云桌面包含上屏和下屏兩部分，AR交互系統(tǒng)在介紹中稱為下屏，VR屏等展示設備統(tǒng)稱為上屏。上屏顯示同步交互的三維場景，下屏是二維平面，可識別摩卡Marker、接收摩卡Marker消息、顯示對應界面、控制上屏三維場景元素及實時操作演示。

(二)AR智慧桌面平臺中的深化設計

AR智慧桌面可支持裝飾裝修，室內設計類項目的自主化、定制化設計，可以將設計人員所建立的裝飾BIM模型一鍵導入，在AR智慧桌面平臺中進行深化設計，包含“二三維模型聯(lián)動、材質方案替換、動畫交互、動態(tài)漫游”等應用，進而提升整個項目案例整體的裝飾效果和交互體驗。

1.提升硬件結構設計的精準度

室內空間的硬件結構包括空間建構、水排線、電排線、氣排線、地面鋪裝、天棚鋪裝、墻壁裝飾等內容，這些內容是室內空間中最基本的元素，它們之間相互關聯(lián)，任何一個細節(jié)出現(xiàn)問題都將影響用戶居住品質及體驗過程，為后續(xù)設計的開展帶來不便[2]。AR智慧桌面介入室內設計課程的應用研究，二三維模型聯(lián)動、材質方案替換兩大功能可讓學生通過五感六觸全面學習接觸到實物，對室內空間的硬件結構有著深刻的認識，更加客觀全面的實現(xiàn)設計構思，在設計項目中不斷學以致用、創(chuàng)新改革，從而使教學的理念、環(huán)境和條件得以更新完善。

例如：設計者在原始建筑空間內增添墻壁、梁、柱、管道等要素時，無法精準衡量空間要素的承重關系，易出現(xiàn)空間面積浪費的現(xiàn)象。二三維模型聯(lián)動功能就可以為裝飾項目案例提供沉浸性、交互性、構想性的感官體驗，通過AR臺下屏呈現(xiàn)裝飾項目的二維設計圖紙，上屏同步自動聯(lián)動裝飾案例的三維效果。利用交互式和多源信息融合的立體動態(tài)視覺場景和實體情形的系統(tǒng)仿真，進而增強整體裝飾項目的效果表達，形式新穎直觀、生動有趣。而材質方案替換功能可為項目裝飾提供多樣性方案，可支持一種或者多種材質方案的替換和更改，學生能夠將前期背調資料通過數(shù)字參數(shù)模擬出空間結構的承重能力及表現(xiàn)效果，學生在下屏修改相關材質的方案類型，上屏就會同步更改，進而可實現(xiàn)多方案的一鍵切換。讓學生能夠及時按照實際情況調整設計內容、根據(jù)實際需求進行相關構件和材質的替換，從而提高設計精準度、降低設計成本投入，及時控制風險指數(shù)，為室內設計增添了靈活性和體驗性，讓課程更有價值內涵。

2.增強軟件結構設計的互動性

室內空間中的軟裝結構設計涉及多個內容，其包括色彩搭配、材料構造、照明設計、裝飾陳設、家具形態(tài)等，良好、合理的軟裝結構設計使得空間趣味十足，提高空間美感[3]。軟件結構設計是空間與人的情感紐帶，決定了室內空間的整體效果。

動畫交互功能正是憑借虛擬加工技術、三維可視化技術、視覺感知力原理創(chuàng)建實景逼真的高效交互式學習平臺。學生通過AR智慧桌面對項目裝飾案例進行深化設計，AR智慧桌面又向學生展現(xiàn)直觀全面的整體工藝流程，讓學生將主觀能動意識代入自主設計，從而實現(xiàn)多種類型、多種方式的動畫制作與觸發(fā)交互。同時，學生在AR智慧桌面下屏場景中通過觸發(fā)命令，即可實現(xiàn)相關的動畫播放及互動操作，上屏聯(lián)動顯示文字、圖片、音頻、視頻等多元融合元素，進而可為項目的效果展示和方案表達增加加分項、提升方案的核心亮點，增強學生的技術實力。

動態(tài)漫游功能則增強了教學裝飾案例的展示和體驗，學生可以通過AR智慧桌面實現(xiàn)360度的場景漫游和VR沉浸式體驗。學生結合AR臺下屏在二維圖紙中操縱室內設計要素，上屏就會實現(xiàn)整個裝飾案例的漫游和實景瀏覽。這種沉浸式體驗、互動性操作相互結合的學習形式減少了學生對空間材料、光影色彩、家居照明的認知誤差，實現(xiàn)從學生自身角度感知空間氛圍、增強沉浸式與交互式體驗的目的，以此調動學生的學習興趣，達到學生能夠深入理解并掌握技能的教學效果。

(三)虛擬現(xiàn)實設計平臺VDP的實際應用

1.整體介紹

虛擬現(xiàn)實設計平臺VDP是運用虛擬現(xiàn)實VR、增強現(xiàn)實AR等先進技術的沉浸感、互動感、真實感，結合相關的AR硬件設備與軟件平臺，重點圍繞“裝飾設計與制圖、識圖與表現(xiàn)、工藝構造與節(jié)點、裝飾效果與表達”等方面進行相關的深化和設計；通過承接行業(yè)主流的裝飾BIM模型導入，進而實現(xiàn)交互式、沉浸式的VR感知和互動體驗；不斷提升整個項目裝飾設計的質量和效果展現(xiàn)，彰顯教學的技術水平和實力。虛擬現(xiàn)實設計平臺VDP屬于設計端，可以完美支持常用的Unity、3Dmax、Revit、SKP等3D模型設計軟件，通過后臺生成AR、VR展示效果，對教學而言，學生可以通過AR進行戶型展示、比選、講解等操作，同時一鍵生成VR方案。沉浸式體驗真實的虛擬樣板間戶型，在加深對學生認知的同時提升教學實際影響。

2.適用范圍

虛擬設計平臺VDP是一款基于建筑裝修、設計等專業(yè)的設計、展示平臺。主要應用于建筑裝修、設計類、規(guī)劃類、房地產(chǎn)、園林設計、裝飾裝修設計等專業(yè)領域，可以滿足教學人員在日常的裝飾設計方案必選、裝飾案例深化設計、裝飾效果展示與表達以及項目講解及銷售等全過程、全環(huán)節(jié)，進而可以增強教學相關的實際能力、技術實力和教學水準。

3.產(chǎn)品功能

VDP平臺軟件包括VDP虛擬設計平臺、BIMVR、BIMAR和VDP Cloud，其中，VDP虛擬設計平臺為制作軟件；GLAR、BIMVR、BIMAR為展示軟件，VDP主要用于PC端演示，GLAR主要用于IPAD端演示，BIMVR配合VR屏進行方案展示。

4.實際教學應用

實驗教學是室內設計類課程中必不可少的一部分，虛擬設計平臺VDP則進一步促進實驗教學的沉浸性。將教學系統(tǒng)融入到創(chuàng)設的實景還原的情境中，通過呈現(xiàn)的仿真數(shù)字圖像、環(huán)繞式立體聲音和感觸式的互動形式，增加學生的沉浸式學習體驗[4]。構建虛擬現(xiàn)實工廠式實訓課程，即建立產(chǎn)業(yè)級平臺，把機器設備、生產(chǎn)線、廠房、供貨商、產(chǎn)品等與顧客更密切地聯(lián)系并融入在一起，有效共享產(chǎn)業(yè)經(jīng)營中的所有生產(chǎn)要素資源。可以使學習者以公司雇員的身份在虛擬現(xiàn)實的三維空間里完成工程項目模擬實施任務，讓學習者充分地深入到室內工業(yè)設計公司的實際生產(chǎn)環(huán)境中，讓學生更直觀、生動和全面地掌握學習內容、熟悉公司文化、熟悉建筑設計、施工、裝飾等過程、熟悉公司生產(chǎn)規(guī)模和工作特點，掌握生產(chǎn)工序安排，以達到企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

三、AR智慧桌面在室內設計類課程教學應用中的弊端

(一)受教群體對AR智慧桌面接納程度低

某種意義上，AR智慧桌面為實踐教學課堂帶來了虛擬和現(xiàn)實間的新關系，目前AR智慧桌面在科技實踐、企業(yè)項目、學校改革等眾多范疇中獲得了初步應用，一定程度上完成了知識價值在實際操作中迅速精準的物質變現(xiàn)。但AR智慧桌面在校企改革的實際操作中仍面臨巨大困難，存在以下問題：現(xiàn)有教師群體在高校課程改革創(chuàng)研中缺乏理論與實踐的互融互通，對AR智慧桌面的“沉浸性、交互性、構想性”三大特點持有“不了解、難接受、無變通”的畏懼心理；同時現(xiàn)有學生群體短時間內無法接受傳統(tǒng)職業(yè)課堂培訓與研究方式的更新迭代，對“交互式多源信息融合的立體動態(tài)視覺場景和實體情形的系統(tǒng)仿真”這類數(shù)字化教學方法仍存在“難度大、耗時長、操作難”的抵觸情緒。但從長遠的可持續(xù)發(fā)展的角度來看，AR智慧桌面與室內設計課程的融合對接，能夠給被教育群體提供沉浸式的教學體驗，能為一線教師提供數(shù)字化的教學方案，更能為校企的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)發(fā)展鋪設道路。其實質上是中國現(xiàn)代教育的一大改革，具有重大的理論意義和應用價值，在現(xiàn)代職業(yè)教育發(fā)展革新等方面有著里程碑式的重大作用。學生、教師、學校、企業(yè)應實現(xiàn)四位一體，全力促進AR智慧桌面這類科技應用與現(xiàn)有系統(tǒng)的融合對接，以實現(xiàn)該領域教學的升級發(fā)展。

(二)AR智慧桌面體驗市場不足

AR科技帶來了虛擬和真實之間的新關系，目前AR科技在醫(yī)學、教學、軍工等眾多領域獲得應用，一定程度上完成了行業(yè)交易信號迅速的、精準的傳播。雖然AR技術在高校課程改革建設中的應用并未普及，但是VR技術在高校課程改革中確實有著里程碑式的重大作用。其本身需要完善的技術、完備的硬件、合格的操作人員，而如今的AR體驗受眾面窄，AR虛擬產(chǎn)品及衍生服務缺少實際市場?，F(xiàn)存成功的個體案例過少，高精尖的虛擬產(chǎn)品數(shù)量過少，用戶缺乏選擇比較感和實際體驗感。換言之，AR智慧桌面有著廣闊前景，但現(xiàn)存體驗市場較小，需要大量實踐，將設計理念落實，開拓新市場。

(三)缺少真正的虛擬體驗方案

昂貴煩瑣的虛擬現(xiàn)實裝備將體驗者與虛擬設計方案間的信息交流隔絕，目前的虛擬體驗方案未能給體驗者帶來沉浸式和交互式體驗，更無法為實際教學提供有效幫助。只有把AR智慧桌面和新時期的高職室內設計學科相結合，通過研究制定AR智慧桌面精品課實踐工作計劃、工作思路和具體實施步驟，確保在豐富學習內容、提高學生專業(yè)學習興趣的基礎上，提升在線課程教育教學的質量與效果。以便開發(fā)適合高職學生的AR智慧桌面精品課程，使學生在虛擬操作中提升專業(yè)技能。力求將創(chuàng)研結果與指導實踐教學相統(tǒng)一，從而不斷完善發(fā)展AR智慧桌面融入室內設計的實踐性研究。

結語

AR、VR 虛擬現(xiàn)實技術對室內設計課程有著深遠革新式影響，其改革了傳統(tǒng)教學體系，將新模式、新技術、新道路引入教學，改善了傳統(tǒng)室內設計固有的限制禁錮性、孤立單一性、主觀片面性、復雜抽象性，硬件結構設計的精準度，增強了軟件結構設計的互動性，促進了實驗教學的沉浸性。從而全面提升了學生的專業(yè)素質、實踐知識、職業(yè)精神，產(chǎn)生了良好的產(chǎn)教價值，奠定了可持續(xù)、可發(fā)展、可共榮的理想目標。雖然目前AR、VR虛擬現(xiàn)實技術仍處于初級階段，但只要廣大設計者抓住時代機遇，夯實自身設計能力和專業(yè)基礎，在自我提升的道路上不斷奮進。AR、VR虛擬現(xiàn)實技術終將為現(xiàn)代職業(yè)教育開辟歷史新篇章。