AR技术运用到设计教育中的创新研究

邓楚君

摘要：随着信息技术的飞速发展，新科技与生活的联系越来越紧密。生活水平的提高离不开艺术设计。设计更离不开新科技。作为新科技的AR技术已经在多个领域开始研发和应用。如何将艺术与新科技发展创新设计高度融合是一场设计教育革命。文章概括了AR技术的特点及应用领域，阐述了AR技术的发展前景，讨论了AR技术运用到设计教育中的几种模式及其在创意设计上的应用。研究表明：AR技术将对设计教育提供强有力的手段，并对设计教育產生巨大而深远的影响。

关键词：AR技术；设计教育；AR技术应用

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文童编码：1672-7053（2018）02-0087-02

近些年来，AR技术开始广泛应用到各个领域。比如医疗、军事、古迹复原和数字化文化遗产保护、工业维修领域、娱乐游戏网络视频通讯、电视传播领域、环境建设规划等等领域。AR技术借助头戴显示器、跟踪捕捉、移动计算将图像、声音和感官刺激适时添加到真实世界的环境中，精准定位虚拟重构。让虚拟和现实过度融合，增强现实。其从学前教育到扫码支付，在我们生活中出现的频率也越来越高，成为了大多数人口申的谈论内容，特别对于受众越来也年轻的变化等这对于设计教育创新发展有了划时代的意义。AR技术的诞生及发展为设计圈带来了无限发展的可能性。

1 AR技术

AR技术全称为Augmented Redlity（增强现实），AR技术简单说来就是增强现实，也称之为虚拟和真实叠加，通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，虚拟的物体和真实的环境混合映射在同一个界面或空间。增强现实不像人们现实中可感知的信息，主要功能是帮助人们将实现起来不太简单、不太容易的场景在虚拟真实世界中展现出来。基于可视化技术及计算机图形技术跟踪捕捉的交互手段，给受教育者提供“非常直观的感受”；也用最贴近自然的交互方式为学习者搭建一个自主学习的空间。对于现实中看不见、摸不着的；或危险的、有毒的物象需要靠想象完成的教学具有划时代的启发意义。正是基于增强现实的这些特点，使得它在视觉设计教育领域具有很大的发展潜力与应用空间。

2 AR与设计教育

2.1 AR产品展示设计

设计教育工作中需要运用到许许多多展示产品的地方，但是，我们并没有太多的时间和空间来完成这些展示，现在的设计教育圈中，大多数都仍旧停留在用图片的方式来讲解产品，这种方式存在的弊端太大，不仪费时，也不能起到直观的教育运用，如果在设计教育中引进AR技术，那么这个问题将迎刀而解，就算是在课堂上，我们也能将各种各样的产品通过AR技术加以展现。在AR技术的帮助下，我们能在产品的概念阶段从耗材和成本上面做到最大程度的节约。而且有毒的、危险的产品我们不用接触它，就能在虚拟现实中看到它。比如：博物馆里展示的文化古迹的信息通过采用AR技术设计，把原本看不见的又要复原提供给参观者的历史故事、文化古迹残缺的部分展现出来，受众不仅可以通过HMD（头戴式显示器）看到古迹的文字解说，还能看到虚拟的残缺与现实中存在的物象完美重构。使得文化古迹得到完美的展示。当房屋需要装修的时候，不少人会选择找一个室内设计师帮助自己进行房屋装修的设计。设计师会根据房屋的布局提出一些装修方案，而这些方案往往是根据设计师一直以来的经验总结制作而成的。如今，随着AR和VR技术的发展，室内装修设计能够以更加清晰明了的形式展现给客户，我们已经进入AR设计的时代了。

2.2 AR增强现实设计

设计教育中，对很多场景、结构空间思维非常困难，耗费大量精力还达不到想要的效果。利用AR技术，通过实时的再现实环境中渲染虚拟数字信息，利用现实和应拟的结合来帮助用户完成某项设计任务和活动。AR中的虚拟数字信息通过与现实环境以及用户的实时互动来向用户传递有价值的信息。相比“传统的”2D层面的交互（手机app，web等），AR可支持的是更加丰富的三维层面的交互方式；并且这种方式不再仅限于主动式的交互（点击，滑动）方式，它还包括用户行为的被动触发。利用虚拟现实技术，可以彻底打破时间与空间的限制。譬如人们要游览名胜古迹、参观展览，人们在参观展览的同时，通过计算机图形技术和科室技术产生现实中不存在的虚拟对象，通过传感技术将虚拟的名胜古迹、人物等准确“放置”在真实环境中，借助头盔显示虚拟和真实的叠加。这样使得设计直观、准确、交互。大到宇宙天体，小至原子粒子，学生都可以进入这些物体的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学生观察。例如，我们要设计一天环游地球，如若现实中坐飞机也要很长的时间，而虚拟技术在一堂课内就可以实现。

3 AR技术对于设计教育的发展前景

AR技术本来就是一种超能量的复合技术，它囊括众多学科领域或交叉、或集成或融合，研究内容涉及到计算机图形学、计算机科学、人工智能、电子学、传感器、、智能控制、心理学等。这些所有的学科的产品诸如CAD、图形仿真、虚拟通讯、遥感、娱乐、模拟实践领域都对设计起到了革命性的变化，伴随着这些学科技术的不断发展，相信AR技术在设计教育中应用将会越来越广泛和深入，特别是网络及人工智能与AR技术的结合，将使其在设计教育的应用更加智能化，信息化，更具交互性。在某种意义上说它是又一次工业革命，将改变人们的思维方式，甚至改变人们对世界、自己、时间和空间的固有认识，它是一项深远的具有潜在发展的新技术。对需要开发思维、创煮、动手强调互动、思考、自主能力的设计教学来说，AR技术作为一个新型的教学媒体以其自身强大的增强现实、跟踪、交互、三维空间定位等设计教学优势及潜力，已经逐渐引起设计教育工作者的重视和青睐，最终在设计教育领域中广泛应用并改变固有的设计模式。

4 AR技术的应用讨论

4.1 AR将不可见、抽象的感念展现

AR技术可以让抽象概念的学习内容以三维立体虚拟真实示人，并以可视化、形象化的面貌展现。学生可以通过AR技术感知触摸3D模型，学生如入真实场景增强学习体验。以往学生们学设计多半是平面二维，很难建立起空间感、立体感，AR能使学生利用3D模型来增强对现实情境的视觉感知能力。通過对空间、立体地观察3D模型（不同角度），从而增强对现实事物的理解。譬如老师和学生应用网络摄像头、投影将一个二位的图片生成立体人物3D模型并放置增强现实的空间来观察；同时，通过旋转虚拟3D人物来捕捉人物和房子、家具和环境的关系。现在就有一本3D图画书，扫码立刻可以看到一个虚拟的真实的3D模型弹出，将书中内容形象化展示，模糊的概念、不可见的现象瞬间得到验证。

4.2 AR的自然交互

二位动画如flash实验是无法模拟出“真实体验感”的。flash没计的动画只能是二维动画，和玩家所处的现实环境没有任何关联。即使玩家通过flash的点击按钮对战，也没能体验有真正现实环境中开枪的感觉。但用AR技术就可以既迅增强现实快速地记录枪战结果，又能以真实开枪方式体验玩游戏的临场感。并且通过增强现实游戏可以让位于全球的玩家在不同的地点，共同进入一个真实的自然场景，以虚拟替身的形式进行网络对战这种非鼠标、键盘操作的自然交互方式，与做真实实验的感觉基本是一致的。

4.3 AR合作式、情景式学习增强

在拥有移动设备、无线网络和计算机移动技术技术的支持下，移动AR系统能够在真实环境中的利用电脑仿真技术、游戏、模型和虚拟物体的帮助，使无处不在的合作式和情境式学习得到加强。一些移动设备上的增强现实游戏就是基于支持课外学习而设计的。 让学生在真实空间中玩虚拟游戏，能够提升学生对环境的感知，能够促使他们结合所有环境因素做出互动。而且，当学生连接网络的移动设备在进行面对面的互动时，它的社会交互性也被增强。

4.4 把“虚”、“实”学习相结合

利用AR和其他技术手段，建立一个虚拟的关于非遗文化的主题工作坊环境，活动内容分虚拟和现实两种，包括对非遗博物馆的走访、对非遗文物酌观察课程前后的参观以及试验和建模等。在这项教学中，学生可以通过对虚拟和传统博物馆（实）的参观，对残缺的非遗文物利用AR技术将学校中所学到的科学知识（虚）与之相联系，弹出文物数据并补充完整。以此增强学生对非遗项目3D模型等事物的形象化认知程度。

4.5 学习者的存在感、直觉和专注度得到提升

AR是一种“参与式”的学习媒体，它能使学生具有兴趣、参与感、存在感、增强直觉和专注力。AR能够给学生者一个特殊的“真实”空间，让学生感觉到跟其他人、物、场景同处一个位置。这种存在感可加强学生对学习环境的认知。AR系统能提供即时图片、语音、非语音反馈的信息提示来培养学生的认知能力。由于直觉对培养学生设计思维能力非常重要，而AR又恰恰能够将学习者、虚拟模型或数子信息以及某些特性在一个真实环境中融合到一块触发设计灵感，所以，AR在培养学生创造性方面有巨大帮助。

5 结语

互联网正改变世界，川人工智能将是下一个风口，作为新型的人机接口和仿真工具，AR受到的关注日益广泛，并且已经发挥了重要作用，显示出了巨大的潜力。AR技术是融合互联网技术、人工智能技术最好的“媒介”，更是改变世界未来重要的技术。有研究者称AR技术将是未来酌随身听，是人们身上必不可少的物件。因为它会改变人类从事科学研发、创新创意设计、生产实践实施的最佳方式，从而为全面开发人的认知能力提供新的重要工具。而从设计教育发展的现状来看，目前更为个性化的、私人定制式的设计教育已经成了人们需求的方向，同时多媒体技术类似flash等二维动画已经难以满足目前艺术设计教育的需求，在这样的情况之下，增强现实技术无论从增强现实还是交互设计，必将在设计教育领域全域应用，推动设计教育事业的强势发展。