建筑漫游课程设计与改革探讨

[摘 要]文化传承与交叉融合创新是当前我国数字媒体设计学科的重要发展契机，建筑漫游作为专业创新创业课程，亟需紧扣专业特点和现实需求展开课程改革。文章基于建筑漫游课程实践中存在的不足，提出三维动画基础、环境艺术设计、动画设计和交互设计杂糅的知识模块穿插式课程设计原则，并归纳了基于工具软件的课程改革实践要点。

[关键词]建筑漫游课程;设计;改革

[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1008-7656（2019）05-0080-03

一、当前建筑漫游课程建设的概况

数字媒体设计诞生以来，三维动画课程一直是人才培养不可或缺的组成部分，其中，以三维动画软件基础教学为主，涵盖动画运动规律和图形渲染技法，最终延伸至三维动画创作以及影视后期实践。原本以动画技术为桥梁，数字媒体设计与盛极一时的动画专业相辅相成、相得益彰;影视动画专业明确划归戏剧影视学之后，在高校教育资源集约整合的背景下，相关专业的课程内容可以取长补短、糅合得更加精进。建筑漫游从属于三维动画课程体系，旨在将传统的建筑表现从单一的静态平面展示扩展为动态的三维空间渲染，从而直观有效地传达对建筑空间的理解以及对建筑美学的情感。本质上，建筑漫游是基于计算机图形图像技术发展起来的一种数字媒体形态，如今已渗透融合了最新的虚拟现实技术，主要应用于景观设计、城市规划、建筑设计亦或古建筑保護与复原。国内比较典型的案例是2010年上海世博会官网上的园区建筑漫游动画以及各地区风情展示交互式漫游动画。

二、建筑漫游课程设计的原则

（一）三维动画基础在前

三维动画基础是当前高校相关学科必备的专业基础课程，以选修或必修的形式开展学习，涉及到的内容主要包括三维空间、三维建模方法、三维动画制作、材质贴图、摄像机/灯光/渲染。除了针对动画专业的动画运动规律理论外，这些内容多可结合三维动画软件进行讲解和实践操作。可选的软件多种多样，常用的有3ds Max、Maya、AutoCAD、SketchUp等。

（二）环境艺术设计为辅

环境艺术设计辅助课程围绕实际应用，可选的包括室内设计、建筑设计、规划设计。让学生熟悉氛围的营造，了解建筑形态，区分主体设计和配景设计，充分认识光影、构图的重要性。在学习过程中，将手绘效果图与简单漫游动画相结合。可选的工具包括在线空间设计平台、AutoCAD、SketchUp等。

（三）动画设计为主

建筑漫游动画是建筑漫游最为常见的表现形式，其基本原理是摄像机动画。漫游设计的过程也就是围绕建筑或场景的动画设计过程。它与三维动画电影中的角色动画设计显然不同，却有着自身的动画设计规律，更多地体现为摄制时的镜头运动艺术和后期的镜头组接艺术。众多周知，概念设计和出图是SketchUp的强项，但与此同时，SketchUp中直接提供了“漫游”功能和动画视频导出功能，能快捷地实现建筑漫游动画。但其现有的工具简便却单调，缺乏灵活性;艺术风格突出而拟真性不足;要制作令人满意的建筑漫游动画，在三维建模、材质贴图以及摄像机/灯光/渲染等方面仍需与AutoCAD、3ds Max、Lightscape、VRay等协作配合使用。

（四）交互设计作为延展

交互设计又称为互动设计，是以用户为中心，围绕产品，统筹其在特定场景下与不同的设备产生行为的交互过程[1]。交互设计是设计领域的方向之一，也是漫游系统设计中亟待加强的环节。2010年上海世博会漫游动画设计中灵活地加入了互动设置[2]，提供了基于网络的多媒体互动设计优秀范例。虽然建筑漫游多以动画视频形式展现，但是交互元素的加入无疑为开启建筑漫游中的用户新体验提供了新思路。与虚拟现实技术的结合有望将建筑漫游的沉浸式体验发挥到极致。

三、建筑漫游课程改革的要点

审视当下建筑漫游课程教学实践，出现的问题主要集中如下：一是顶层设计需重新考虑该课程的目标，如针对哪些方向开设、何时开始、实践体系如何建设等问题;二是前期课程不够，如很多学生此前未进行任何建筑设计相关知识学习;三是实践课程接续性较差，如学习了三维动画基础不会建筑建模，会建筑建模却不会建筑表现，掌握建筑表现技法了却不会渲染出效果。

如何降低建筑漫游学习的认知难度是该课程改革的难点。针对此问题，提出如下建议：一是规范设计流程讲解;二是“点对点”操作比对;三是案例应用实践;四是知识点讲解。实践表明，做好这几点，不仅能够深化学生对建筑漫游设计的系统认识，还能有效降低认知难度，让学生记忆深刻，学习效果有显著改善。下面是基于工具软件的建筑漫游课程改革要点。

（一）参照三维动画设计流程，规范讲解建筑漫游工作流程

可配合大型商业案例让学生形成初步认知，如西班牙水景别墅的建筑动画表现过程[3]，从项目分析、建筑建模、动画设计、材质灯光、渲染、后期等环节进行解读。其中，项目需求分析举足轻重，这个环节将对设计的内容和风格提出具体要求，同时决定作品设计的重点是动画设计还是交互设计。

（二）介绍工具软件，“点对点”操作比对演示让各类工具的综合使用变得轻巧灵活

这里以3ds max + SketchUp+ VRay的软件搭配作为示例。3ds max是普适性的三维动画设计软件，具有建模、动画、材质、灯光、摄像机、渲染等模块，在动画设计过程中遵循典型的计算机插值动画原理，关键帧动画设置与Flash、AfterEffect等数字媒体专业常用软件保持一致。SketchUp是以建筑概念设计为主的软件，集建模、组件、风格、材质为一体，是建筑表现的便捷工具，漫游动画设定作为功能补充在其中是很不起眼的功能。通常需要搭配VRay等渲染插件获得拟真的高质量的视觉效果。而VRay通常作为3ds max或者SketchUp的渲染插件进行工作，它的特点是充分考虑自然光中的直接光照和间接光照，在光影表现方面效果极佳。同时，VRay也提供了一套材质、灯光功能，能够有效弥补SketchUp的不足。在建筑建模中，max和SketchUp均适合采用基于二维图形的挤出方式，因此在建模阶段无需非此即彼地二选其一，取长补短反而更容易上手。对于复杂图形，max中放样的概念在SketchUp中依然适用（路径跟随）。

（三）注重案例应用实践，也就是实训环节

可自由选择软件工具，从建筑设计到室内设计，最后是规划设计，由简入难，逐步铺开。任务设计要有明确目标，完成后点评修改。商业案例任务明确，流程规范，体量大，细节多，是课堂实践能力提升的首选。同时，组建切实可行的项目组将有效发掘创新创业课程的实际意义。

（四）将知识点讲解贯穿于案例实践全过程

小问题现场“一对一”解答即可，普遍性的或者关键性的问题需要专门讲解。整个设计过程中，涉及到的几个关键点包括各类配景模型生成插件（如Forest、Treestorm）、模型的精简与优化（删除多余对象、模型分类整理、塌陷处理、使用代理）、动画设计（摄像机动画、漫游动画）、渲染测试技巧（VRay的常用参数、几种渲染引擎、渲染光子）。关于建筑图纸的使用，可适时加入并基础图纸识别知识，以及介绍AutoCAD工具的图纸处理操作，以期让整个建筑模型设计过程更规范。

四、结语

建筑漫游课程的开设源于现实需求，随着网络環境的逐步普及和云端计算技术的高速发展，建筑漫游应用越来越广泛。构建基于云端的三维建筑漫游展示系统成为理想的应用情境。该系统将提供真实的、具有可交互性的三维可视化环境，用户可以自由切换不同浏览模式（如自由浏览、漫游动画），在虚拟现实的交互体验中对建筑环境有直观而深入的认识。该系统涉及虚拟现实技术、建筑信息化模型和数据库技术[4]。

鉴于数字媒体设计的专业基础重点在于艺术设计，选用诸如Unity3D、Virtools之类具有交互功能、可视化编程模块的工具将十分适宜。此外，多种数字技术的参与，将有效拓展建筑漫游的应用领域，丰富其表现形态，以校园漫游设计为例，基于全景图像的漫游逐渐成为一种新方式，在地图导航、室内设计中扮演重要角色，通过收集校园建筑及周边风景甚至航拍图片，通过合成全景软件Panaram Studio、全景漫游制作软件Pano2VR将照片合成为视觉上的全景漫游三维动画[5]。而利用三维激光扫描技术和VR-Platform设计将同样构建三维校园虚拟漫游系统，这种方法建立的虚拟校园则更逼真、沉浸感更强，可多角度全方位自由漫游，该系统运用三维激光扫描技术采集校园主要建筑点云并建立其三维模型，在Max中完成配景模型设计，最后将烘焙后的模型导入VR-Platform制作可交互式漫游动画[6]。

如今，作为虚拟现实技术的一项重要应用，建筑漫游正在迅速地发展，也越来越被人们所重视，不仅体现在强调以用户为中心的沉浸式体验[7]，还体现在对古建筑文化资源的保护与开发利用上。

在人工智能深入发展的大背景下，兰州大学Deepflying团队利用人工智能技术充分发掘敦煌艺术文化，完成了基于Tensorflow的飞天服饰创新设计项目。该项目基于敦煌壁画中的服饰艺术特征和现当代服饰数据，智能设计生成新的服饰风格和服饰样式，是敦煌壁画服饰艺术和人工智能前沿科技的融合，也是大数据时代艺术、文化和科技的创新。这为建筑漫游课程的改革提供了新的启示——在建筑漫游中启动人工智能辅助设计：一方面可以利用新技术发掘敦煌艺术特征，形成建筑漫游设计中丰富且具有民族文化特点的素材库;另一方面可以尝试基于人工智能的中国传统建筑模型设计;最后，由大数据技术挖掘用户需求，将有效提升建筑漫游中交互设计的用户体验。而这些新的启示具体如何融入建筑漫游课程的改革中，将是下一步需要思考的问题。

[参考文献]

[1]由芳，王建民，肖静如.交互设计——设计思维与实践[M].北京：电子工业出版社，2017.

[2]张刚.建筑漫游动画创作运用新探索——以上海世博会漫游动画为例[J].装饰，2010（7）.

[3]杨兴春. 3ds Max——VRay印象超写实建筑动画表现技法[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[4]王守平，陆海燕，宁宝宽等.基于虚拟现实技术的云端建筑方案展示系统[J].建筑设计管理，2018（1）.

[5]高晓晶，冯丽露.360°全景漫游在校园虚拟展示设计中的应用研究[J].中国教育信息化，2018（6）.

[6]杨晓波，陈邦泽，张文翔，等.基于三维激光扫描技术和VR-Platform的校园虚拟漫游系统设计[J].实验室研究与探索，2017（10）.

[7]周家慧，李海涛，廖建军.建筑漫游在居住区景观设计的应用——以衡阳市“友爱之家”居住区景观设计为例[J].中外建筑，2018（9）.

[作者简介]汪俊琼（1985-），女，湖北武汉人，兰州大学艺术学院讲师，在读博士，研究方向：数字媒体艺术。

[责任编辑 方 仁]