AR智慧桌面在新时代室内设计专业中的应用

张琪妍，戴 莉，杨 岩

(黑龙江生态工程职业学院，哈尔滨 150025)

引言

随着物质基础不断发展，上层建筑不断完善，人们对居住空间的室内设计有了新追求，设计师面临严峻挑战的同时，也迎来无尽新机遇。传统室内设计教学所涉及的原料设计、光影色彩、空间构造、功能分区、交通流线、意识形态、工程学等元素需要构造沉浸式与交互式教学空间。而受限于专业设备，学生难以通过单一的教学体系体悟复杂的构造层面和工作原理，无法从实践中获得深层次多角度的现象知识，更无从实现创新创造的再转换。为适应社会发展和课程趋势，黑龙江生态工程职业学院在室内设计类课程教学引入AR智慧桌面，从而改善室内设计类课程的限制禁锢性、孤立单一性、主观片面性、复杂抽象性，增添沉浸性与交互性，满足室内空间硬性空间和软性时间的需求。AR智慧桌面将极大地提升学生认知思辨能力，增强学生主观能动性与探索积极性，为室内设计形态的多元化、实用新型人才的培养、教学实践体系的完善打下坚实基础。以期为现代高职教育与新兴科技创新融合探明方向，为现代高职教育的发展增添更多可能性。

一、传统室内设计课程的问题

(一)室内设计课程具有限制禁锢性，二维空间与三维空间难以转化

时空的构建对于室内设计课程尤为重要，而传统教学普遍采用平面图形教学法，即遵循空间特性对既定二维平面图构建延展出立体空间模型，学生面对复杂多变的室内空间，需要具有极高的建模能力和缜密的预设能力，对空间结构具有完整的认识，从而将二维思维转化为三维细节。学生如果无法将专业知识转化为实践能力，就无法深入理解室内空间构造，即使是细微的错误，也将造成设计方案无法与实际施工相匹配，对设计整体产生负面影响，甚至无限扩大空间安全隐患。

(二)室内设计课程具有孤立单一性，材料选用到实物具像之间会产生孤立感

室内装饰材料在空间整体装饰中起着中流砥柱的作用，尤其是设计风格的整体体现，更是室内安全标准的核心成分。但传统室内设计课程受教学经济限制，往往无法突出材料在室内设计中的重要性，学生只能通过图集或材料板来预测材料成型的整体效果，无法直观体会实际效果，这导致教学内容和实际使用无法匹配，从而出现重表面而无内在、有形无意的现象，甚至为用户的居住留下巨大的安全隐患。

(三)室内设计课程具有主观片面性，个人臆断影响空间整体构造

光影色彩是对空间构造的映衬，是居住环境的点缀，是意识形态的外化，更是空间氛围感强弱、界定感主次的判定。而在传统室内照明设计教学中，照明灯具、布置点位、环境色彩的欣赏学习仅靠文字、图片、视频等单一媒介，无法详细具体地向学生传述不同类型灯具展现的明度、亮度、照度、色温等细节。学生只能通过平面化内容绘图将脑内设想的照明所营造的空间环境及氛围展现出来，无法很好地将直接照明、半直接照明、半间接照明、间接照明和漫射照明等进行空间照明布局，更无法满足人们的视觉需求和营造合适的空间氛围[1]。这不仅极大的影响了教学效果，还导致学生无从实现创新创造的再转换。

(四)室内设计课程具有复杂抽象性，隐患风险影响整体教学

室内设计课程涉及功能分区、交通流线、意识形态、工程学等元素，如何在有限的教学时间内将教学内容整合成学生易懂易用的教学内容是极为重要的教学环节。而在传统的室内布局设计教学中，学生为1:1构造复杂的室内空间，多采用微型构造法，而人眼无法保证室内布置功能的合理性、交通流线的顺畅性以及空间设施的安全。学生无法做到理论知识和实践操作的相互融通，极易对专业产生畏惧厌学心理，为培养新时代懂理论、有技能、会操作的职业制造类学生埋下了隐患，严重影响了课堂品质和课堂教学效果。

二、AR智慧桌面在室内设计课程中的实际应用

(一)AR智慧桌面的基础介绍

AR智慧桌面是应用AR技术实现交互性学习、展示和体验的硬件设备，可以实现跟VR大屏、BIM交互屏、多通道投影以及BIMVR软件等进行对接；可满足用户多人“交互性方案交流、复杂工艺技术交底、互动式方案汇报和情景化展示体验”等场景。此外，AR智慧桌面还可以通过导入虚拟现实设计平台VDP制作各专业的装饰设计案例和BIMVR成果，以满足“二维第一视角参观，方案比选与调整，三维场景下沉浸性学习、真实性参观和体验”等需求，进而不断提升整个项目的装饰设计、工艺展示、效果表达和服务体验等一系列的功能水平。

首先，AR智慧云桌面包括“AR交互系统、展示设备输出接口、摩卡Marker、无线鼠标和键盘”，设计人员能够在AR智慧云桌面软件进行AR互动式体验，无缝支持虚拟现实平台设计软件(VDP)设计的装饰案例、BIM案例、装配式案例等实体模型。可以支持导入3DMAX、SKP、Revit、犀牛、草图大师等软件的模型，并且支持设计人员自主进行AR互动式设计和展示体验。

其次、AR智慧云桌面系统可支持通过摩卡Marker进行方案镜头的切换和识别，全新一代AR智慧云桌面突破上一代产品48个摩卡Marker限制，可实现万物AR转换及互联。

最后，AR智慧云桌面包含上屏和下屏两部分，AR交互系统在介绍中称为下屏，VR屏等展示设备统称为上屏。上屏显示同步交互的三维场景，下屏是二维平面，可识别摩卡Marker、接收摩卡Marker消息、显示对应界面、控制上屏三维场景元素及实时操作演示。

(二)AR智慧桌面平台中的深化设计

AR智慧桌面可支持装饰装修，室内设计类项目的自主化、定制化设计，可以将设计人员所建立的装饰BIM模型一键导入，在AR智慧桌面平台中进行深化设计，包含“二三维模型联动、材质方案替换、动画交互、动态漫游”等应用，进而提升整个项目案例整体的装饰效果和交互体验。

1.提升硬件结构设计的精准度

室内空间的硬件结构包括空间建构、水排线、电排线、气排线、地面铺装、天棚铺装、墙壁装饰等内容，这些内容是室内空间中最基本的元素，它们之间相互关联，任何一个细节出现问题都将影响用户居住品质及体验过程，为后续设计的开展带来不便[2]。AR智慧桌面介入室内设计课程的应用研究，二三维模型联动、材质方案替换两大功能可让学生通过五感六触全面学习接触到实物，对室内空间的硬件结构有着深刻的认识，更加客观全面的实现设计构思，在设计项目中不断学以致用、创新改革，从而使教学的理念、环境和条件得以更新完善。

例如：设计者在原始建筑空间内增添墙壁、梁、柱、管道等要素时，无法精准衡量空间要素的承重关系，易出现空间面积浪费的现象。二三维模型联动功能就可以为装饰项目案例提供沉浸性、交互性、构想性的感官体验，通过AR台下屏呈现装饰项目的二维设计图纸，上屏同步自动联动装饰案例的三维效果。利用交互式和多源信息融合的立体动态视觉场景和实体情形的系统仿真，进而增强整体装饰项目的效果表达，形式新颖直观、生动有趣。而材质方案替换功能可为项目装饰提供多样性方案，可支持一种或者多种材质方案的替换和更改，学生能够将前期背调资料通过数字参数模拟出空间结构的承重能力及表现效果，学生在下屏修改相关材质的方案类型，上屏就会同步更改，进而可实现多方案的一键切换。让学生能够及时按照实际情况调整设计内容、根据实际需求进行相关构件和材质的替换，从而提高设计精准度、降低设计成本投入，及时控制风险指数，为室内设计增添了灵活性和体验性，让课程更有价值内涵。

2.增强软件结构设计的互动性

室内空间中的软装结构设计涉及多个内容，其包括色彩搭配、材料构造、照明设计、装饰陈设、家具形态等，良好、合理的软装结构设计使得空间趣味十足，提高空间美感[3]。软件结构设计是空间与人的情感纽带，决定了室内空间的整体效果。

动画交互功能正是凭借虚拟加工技术、三维可视化技术、视觉感知力原理创建实景逼真的高效交互式学习平台。学生通过AR智慧桌面对项目装饰案例进行深化设计，AR智慧桌面又向学生展现直观全面的整体工艺流程，让学生将主观能动意识代入自主设计，从而实现多种类型、多种方式的动画制作与触发交互。同时，学生在AR智慧桌面下屏场景中通过触发命令，即可实现相关的动画播放及互动操作，上屏联动显示文字、图片、音频、视频等多元融合元素，进而可为项目的效果展示和方案表达增加加分项、提升方案的核心亮点，增强学生的技术实力。

动态漫游功能则增强了教学装饰案例的展示和体验，学生可以通过AR智慧桌面实现360度的场景漫游和VR沉浸式体验。学生结合AR台下屏在二维图纸中操纵室内设计要素，上屏就会实现整个装饰案例的漫游和实景浏览。这种沉浸式体验、互动性操作相互结合的学习形式减少了学生对空间材料、光影色彩、家居照明的认知误差，实现从学生自身角度感知空间氛围、增强沉浸式与交互式体验的目的，以此调动学生的学习兴趣，达到学生能够深入理解并掌握技能的教学效果。

(三)虚拟现实设计平台VDP的实际应用

1.整体介绍

虚拟现实设计平台VDP是运用虚拟现实VR、增强现实AR等先进技术的沉浸感、互动感、真实感，结合相关的AR硬件设备与软件平台，重点围绕“装饰设计与制图、识图与表现、工艺构造与节点、装饰效果与表达”等方面进行相关的深化和设计；通过承接行业主流的装饰BIM模型导入，进而实现交互式、沉浸式的VR感知和互动体验；不断提升整个项目装饰设计的质量和效果展现，彰显教学的技术水平和实力。虚拟现实设计平台VDP属于设计端，可以完美支持常用的Unity、3Dmax、Revit、SKP等3D模型设计软件，通过后台生成AR、VR展示效果，对教学而言，学生可以通过AR进行户型展示、比选、讲解等操作，同时一键生成VR方案。沉浸式体验真实的虚拟样板间户型，在加深对学生认知的同时提升教学实际影响。

2.适用范围

虚拟设计平台VDP是一款基于建筑装修、设计等专业的设计、展示平台。主要应用于建筑装修、设计类、规划类、房地产、园林设计、装饰装修设计等专业领域，可以满足教学人员在日常的装饰设计方案必选、装饰案例深化设计、装饰效果展示与表达以及项目讲解及销售等全过程、全环节，进而可以增强教学相关的实际能力、技术实力和教学水准。

3.产品功能

VDP平台软件包括VDP虚拟设计平台、BIMVR、BIMAR和VDP Cloud，其中，VDP虚拟设计平台为制作软件；GLAR、BIMVR、BIMAR为展示软件，VDP主要用于PC端演示，GLAR主要用于IPAD端演示，BIMVR配合VR屏进行方案展示。

4.实际教学应用

实验教学是室内设计类课程中必不可少的一部分，虚拟设计平台VDP则进一步促进实验教学的沉浸性。将教学系统融入到创设的实景还原的情境中，通过呈现的仿真数字图像、环绕式立体声音和感触式的互动形式，增加学生的沉浸式学习体验[4]。构建虚拟现实工厂式实训课程，即建立产业级平台，把机器设备、生产线、厂房、供货商、产品等与顾客更密切地联系并融入在一起，有效共享产业经营中的所有生产要素资源。可以使学习者以公司雇员的身份在虚拟现实的三维空间里完成工程项目模拟实施任务，让学习者充分地深入到室内工业设计公司的实际生产环境中，让学生更直观、生动和全面地掌握学习内容、熟悉公司文化、熟悉建筑设计、施工、装饰等过程、熟悉公司生产规模和工作特点，掌握生产工序安排，以达到企业的可持续发展。

三、AR智慧桌面在室内设计类课程教学应用中的弊端

(一)受教群体对AR智慧桌面接纳程度低

某种意义上，AR智慧桌面为实践教学课堂带来了虚拟和现实间的新关系，目前AR智慧桌面在科技实践、企业项目、学校改革等众多范畴中获得了初步应用，一定程度上完成了知识价值在实际操作中迅速精准的物质变现。但AR智慧桌面在校企改革的实际操作中仍面临巨大困难，存在以下问题：现有教师群体在高校课程改革创研中缺乏理论与实践的互融互通，对AR智慧桌面的“沉浸性、交互性、构想性”三大特点持有“不了解、难接受、无变通”的畏惧心理；同时现有学生群体短时间内无法接受传统职业课堂培训与研究方式的更新迭代，对“交互式多源信息融合的立体动态视觉场景和实体情形的系统仿真”这类数字化教学方法仍存在“难度大、耗时长、操作难”的抵触情绪。但从长远的可持续发展的角度来看，AR智慧桌面与室内设计课程的融合对接，能够给被教育群体提供沉浸式的教学体验，能为一线教师提供数字化的教学方案，更能为校企的现代化产业发展铺设道路。其实质上是中国现代教育的一大改革，具有重大的理论意义和应用价值，在现代职业教育发展革新等方面有着里程碑式的重大作用。学生、教师、学校、企业应实现四位一体，全力促进AR智慧桌面这类科技应用与现有系统的融合对接，以实现该领域教学的升级发展。

(二)AR智慧桌面体验市场不足

AR科技带来了虚拟和真实之间的新关系，目前AR科技在医学、教学、军工等众多领域获得应用，一定程度上完成了行业交易信号迅速的、精准的传播。虽然AR技术在高校课程改革建设中的应用并未普及，但是VR技术在高校课程改革中确实有着里程碑式的重大作用。其本身需要完善的技术、完备的硬件、合格的操作人员，而如今的AR体验受众面窄，AR虚拟产品及衍生服务缺少实际市场。现存成功的个体案例过少，高精尖的虚拟产品数量过少，用户缺乏选择比较感和实际体验感。换言之，AR智慧桌面有着广阔前景，但现存体验市场较小，需要大量实践，将设计理念落实，开拓新市场。

(三)缺少真正的虚拟体验方案

昂贵烦琐的虚拟现实装备将体验者与虚拟设计方案间的信息交流隔绝，目前的虚拟体验方案未能给体验者带来沉浸式和交互式体验，更无法为实际教学提供有效帮助。只有把AR智慧桌面和新时期的高职室内设计学科相结合，通过研究制定AR智慧桌面精品课实践工作计划、工作思路和具体实施步骤，确保在丰富学习内容、提高学生专业学习兴趣的基础上，提升在线课程教育教学的质量与效果。以便开发适合高职学生的AR智慧桌面精品课程，使学生在虚拟操作中提升专业技能。力求将创研结果与指导实践教学相统一，从而不断完善发展AR智慧桌面融入室内设计的实践性研究。

结语

AR、VR 虚拟现实技术对室内设计课程有着深远革新式影响，其改革了传统教学体系，将新模式、新技术、新道路引入教学，改善了传统室内设计固有的限制禁锢性、孤立单一性、主观片面性、复杂抽象性，硬件结构设计的精准度，增强了软件结构设计的互动性，促进了实验教学的沉浸性。从而全面提升了学生的专业素质、实践知识、职业精神，产生了良好的产教价值，奠定了可持续、可发展、可共荣的理想目标。虽然目前AR、VR虚拟现实技术仍处于初级阶段，但只要广大设计者抓住时代机遇，夯实自身设计能力和专业基础，在自我提升的道路上不断奋进。AR、VR虚拟现实技术终将为现代职业教育开辟历史新篇章。