数字技术在环境设计中的应用

数字技术在环境设计中的应用

数字技术之所以能够在环境艺术设计中得到广泛的运用，是因为其有着与环境艺术设计所迫切需要的特性。例如：空间感受性、交互性、多维感知性等。数字技术的这些特性能够帮助操作者真正的感知到一个由计算机环境模拟出的三维空间，并且走进其中，与之形成互动，进行交流。通过这种虚拟的模式，人们可以和仿真环境相互作用，并且结合自身对世界和事物的认识和感知，来想象真实环境，很大程度上启发了设计者。这种身临其境的感知三维空间以及人机趣味性的互动也是虚拟数字技术的实质性特征，与现代环境艺术设计十分契合。设计者在环境艺术设计的过程中，通过虚拟数字技术的运用，可以更好的进行设计，更加直观地与建设方讨论和汇报设计方案，更好的展示设计模型。也有助于施工单位通过虚拟技术的模拟，及早发现设计中所存在的问题，提出改进的方案，减少损失，提高经济效益。此外，在一些空间性较强的建筑和环境景观规划设计的过程中，能够为设计师、建设者提供很好的互动演示。这些优点解决了环境艺术设计中所存在的问题，加上这项技术的不断成熟，价格不断降低，技术质量不断提升，功能不断强大，操作性不断增强，这项技术目前在环境设计中的到了很好的推广和普及。

一多媒体技术的应用

1.以互动为目的的多媒体表现

?装置艺术是指艺术家在艺术创作过程中，挪用、组合、改装并借用于一切可利用的物质，‘合目的性地’投入和从事有关社会、政治、文化等艺术创作、实验的活动之中。?而以互动与多媒体为一体的装置艺术是现代环境设计中的一种发展趋势。设计的内容往往是人们生活经验的延伸，这样的形式表现留给参与者的不仅仅是某种暗示和启迪，更重要的是激发人们去思考其背后的深层内涵，它的审美活动和体验需要与观众的互动才得以实现，观众的介入和参与是环境设计中不可分割的有机部分。借助多媒体的互动装置实现参观者的行为体验，是环境设计中增加趣味性的又一重要方法。例如：德国音乐之城曼海姆在 400 年华诞之际举办的一次?广场之音?巡回展，广场中央的立方体盒子播放着与这座城市有关的信息，盒子四周摆放有座椅，当人们在座位上坐下时，立方体中播放的内容会自动发生改变，在整个展示过程中立方体屏幕上的信息会随着不同观众、不同时间坐下或站起来的动作而发生相应的变化，通过人与装置间的互动实现展示中参观者的行为体验。

2.以感官为方向的多媒体表现

多媒体技术的发展伴随着数字系统和人类之间界面不断扩展的过程。计算机的键盘与鼠标这两个传统物理人机界面虽然承载了人类文化发展的轨迹，但却同时具有很大的局限性。?因为人们无法通过键盘鼠标将数字信息系统自由融入人类生动的思维想象力中，键盘与鼠标将个人限定在一个装置上，这一点符合了西方的组织纪律和管理模式，但这种‘坐在桌边’的身体动作远远没有表现出人类的全部动作潜能，一些分析家认为，人们对这些人机界面会产生疏离感，这就导致人与计算机之间的隔膜更为严重?。经过研究人员和艺术家的不断探索，数字系统和人类之间的界面被扩展了，出现了一些无需借助任何辅助工具，而以其他方式读取人们动作的系统，这种以人体为导向的人机界面形式脱离了传统的人机界面形式，令数字艺术更广泛地融入到人类的生活中，如读取人们触摸动作的触感系统，它是一项由电脑使用者透过数只手指达到图像应用控制的输入技术，这种技术目前环境设计中也得到广泛应用。例如：德国企业馆中超大尺寸 LED 屏，屏幕可允许十多个人一起参与互动，观众通过触摸屏幕改变信息的内容，共同体验用?手指轻松掌控一切?的乐趣。基于触感系统下的行为体验，实现了参观者用手指代替鼠标和键盘的可能，使人们直接通过手指的触摸在各类电子产品的屏幕上发出指令，对计算机进行更为灵活的运用与操作。在多点触摸的行为体验设计中，人与计算机的距离被拉近了，观众与展示信息间产生了更加真实而密切的联系。

动作感应系统同样是现代环境设计中的重要媒介之一，主要是以人体为导向的人机界面形式，在无需借助实物工具的情况下读取人的动作，实现人机间的交流互动。例如，虚拟翻书互动系统，参观者挥动手臂，设备通过红外感应等方式接收到人体的动作信息，呈现在其表面的书页随之翻动，观众在与计算机畅通无阻的交互中任意?翻阅?书籍内容，由于其间无任何感应设备外露，翻书的真实感与趣味性明显加强，展示信息对于参观者的吸引力获得了显著的提高。

这类的多媒体技术，还能让参与者与机器之间产生交互作用，他们通过手臂与腿部的动作影响投映在地面上的光环图形，以身体动态调整音响效果，该地面互动投影系统以身体作为多媒体界面，为观众创造了复杂的视听体验，环境设计中采用动作感应系统这种多媒体方式，不仅能够让观众获得肢体参与带来的愉悦感，还能促进人与信息、人与人之间的交流互动，营造和谐有趣的展示氛围。

二计算机辅助设计技术的运用

1.基于模型图像的探究

数字技术广泛应用与设计领域的一个表现是，大量的计算机辅助设计手段的出现，例如计算机辅助设计，计算机辅助建筑设计，计算机辅助手段最初更多应用于工程设计领域，在环境艺术设计中，也扮演了一个越来越重要的角色。环境数字技术还应包括：计算机辅助制造、虚拟现实、计算机辅助工程、网络通信、地理信息系统、计算机辅助教学、智慧环境、产品数据管理等诸多内容。当今的?环境数字技术?的概念，就其词意的覆盖范围而言，有了巨大的拓展和延伸，以上的这些数字技术，目前在建筑设计、园林设计、室内设计中正得到越来越广泛的应用。在越来越多的建筑设计、园林设计、展示设计过程中以数字化技术为辅助的潮流称为环境设计的数字化。

随着计算机软硬件的进步，计算机辅助设计逐渐成为环境设计表现的主流。基于 Auto CAD 的平面制图、Sketch Up 的三维推敲、3D MAX 及建筑可视化软件 Lumion 的后期表现构成了基础环境设计?计算机辅助设计体系?。

在 20 世纪 90 年代前，国内对环境艺术设计效果的表现是使用手工绘制的方法，到了 20 世纪 90 年代初期，计算机辅助设计技术开始在我国建筑业应用。计算机辅助设计技术在建筑设计表现领域以不可逆转的潮流迅速发展。尤其是到20世纪末，计算机辅助设计逐渐成为建筑效果表现的主流。起初，设计师主要运用 Auto CAD 软件进行施工图的绘制，在方案阶段还以手绘为主。但随着相关专业软硬件的更新和进步，它自身的强大优势得以显示，同时对传统手绘表现产生了越来越大的冲击。随着近十几年来我国计算机辅助环境艺术设计的发展，计算机建筑效果表现的类型已经有了很细致的划分，可以分为：计算机建筑效果图、计算机建筑漫游动画和计算机建筑效果虚拟现实。计算机建筑效果图主要是通过3DS MAX、Lightscape、Photoshop等计算机软件制作的静态的效果图。通过计算机三维软件从平面、立面数据中得到透视图,透视点位置及视点角度均可变换,然后再渲染出二维图像，这种方式是目前社会上应用最广泛的。计算机漫游动画是利用3DS MAX软件的三维动画功能,在建筑物的室内或室外的设计阶段就能以可视的、动态的方式全方位展示建筑物所处的地理环境、建筑物外貌和各种附属设施以及建筑物内部空间的效果,使人们能够在未来的建筑物中漫游,因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。计算机建筑效果虚拟现实技术(Virtual Reality)，简称VR 技术。使用的软件有Creator系列三维建模工具及Vega场景管理软件。

计算机建筑效果虚拟现实技术强调的是一种身临其境的感觉，采用的是人与人之间自然的交互方式。它可以实现逼真的、纯三维的场景，可以全方位、多角度、完全由用户自由控制在场景中漫游。作为建筑师可以从多个角度观察建筑方案，所以说虚拟现实技术不仅可以使用于建筑表现,而且也是一种推敲方案的有利手段。VR技术在我国的环境艺术设计领域中有着广泛的应用前景，将给环境艺术设计带来革命性的改变。

在现代，运用数字技术的手段来表现设计方案已成为主流，它运用了静态图像和虚拟现实的交互性为之呈现的设计方案，此方案传授给人们的体量感、材质感、空间感和色彩感都具有很高的准确性。通常我们吧数字化的表现技术分为三类，分别是相关软件运用技术、相关表现程式、相关表现处理技术，它们无一不融合了软件操作技术、审美意识和工程技术知识为一体的操作。

我们日常看到的Auto CAD、Sketch Up、3D MAX等各类软件都运用于环境艺术设计当中，而这些软件的操作方法都包含了对设计空间的材质、色彩、光线、型号的处理技术。从这一点，我们已经深深感触到数字化表现技术对于设计的促进作用，减轻了人员劳动力繁冗复杂的工作。在运用这些数字化表现的软件中，我们可以直接的让业主、施工方预览设计师的设计效果和思想，以便在动工之前让三者在设计方案上有更好的沟通与协作。

2.空间信息的采集和数据库的建立

环境设计专业计算机辅助设计课程的设置，通常借鉴了建筑学科相关的设置。计算机辅助设计为设计行业带来的巨大推动作用是不可否认的，但是对这些推动的描述往往是?提高了绘图效率和精度?、?从 Auto CAD 的二维制图向业界已经普遍使用的 Sketch Up 三维平台转换，跨进三维推敲方案的时期?等。然而这些只是计算机辅助设计技术领域的一部分内容，尚没有涉及到地理信息系统 ( Geographic Information System，简称 GIS) 、建筑信息模型

( Building Information Modeling，简称BIM)、生态辅助设计( Eco-aided Design)、参数化设计( Parametric Design)等领域。

环境设计与建筑、城市规划乃至环境科学、计算机、生态学、经济、法律、艺术等学科长期相互交流，使得环境设计涉及的范围小到花园，大至城市广场、公园等城市开放空间系统，土地利用与开发，自然资源的保护等一系列重要项目设计与研究中，这对环境设计在寻求计算机辅助设计上提出了不同的要求。但是仅仅从尺度上划分计算机辅助设计的分类不是很恰当，例如在大区域尺度上可以借助于 GIS 来完成诸多的分析工作及制图。但是 GIS 也可以应用于邻里尺度的分析上，而风、光环境的分析也不仅局限于邻里尺度，可以扩展到区域尺度。因此对于涉猎如此广泛的风景园林专业，可以从 GIS、生态辅助设计技术、模型构建 3个方面阐述计算机辅助设计领域。其中 GIS可以拓展传统 Auto CAD 等制图工具不包括地理信息数据和相关分析的局限性，能够有效地协助制图、信息的录入与分析; 生态辅助设计技术则综合了多种生态分析平台，从气象数据分析，热、光、风、声环境等角度阐述了多尺度的生态环境分析和适宜规划设计的方法; 模型构建是从具体的三维实体模型出发，结合 BIM 和参数化设计的方法，拓展三维模型构建的信息存储能力和形态变化能力，同时可以协同结构设计、动力学设计等内容，并可以为GIS、生态辅助设计提供基本的实体模型，互相穿插融糅，共同从计算机技术平台角度促进环境设计专业与相关领域的融合和发展。以计算机辅助作为学科之间联系的纽带，使一些专业学科知识例如流体力学、热湿环境、地理信息系统更有效地为环境设计服务。图1列举了计算机辅助设计使用的软件平台和针对环境设计专业主要涉及的问题，从而将单纯地学习环境设计学科的专业知识的方式转移到结合相关专业，并以计算机辅助学习，进而推动环境设计的方法上来。目前计算机辅助设计软件平台本身的发展已经日渐成熟，但是每个软件平台所针对的问题领域各有不同。例如基于Arc GIS的地理信息系统可以应用于既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科的计算机平台。用于风分析的流体软件Phoenics 可以广泛应用于航空航天、化工、船舶、水利、冶金、环境等领域。而 Rhinoceros 最初是辅助工业设计软件，实际上针对环境设计专业本身的计算机软件平台目前是不存在的，是否开发这样一个综合性的平台也有待商榷。

对于环境设计而言，实际上最直接的解决策略就是如何综合运用目前已经发展成熟、针对不同领域的计算机软件平台来辅助环境设计。

在环境设计时,要根据现实世界中的景物或建筑建立起关于地形的数据库,要对各种信息进行收集,例如名胜古迹,著名建筑物,山川海河等等,同时要对现有的数据库进行维护和数据更新。以往在采集时用胶卷相机进行拍摄,将照片冲洗之后进行扫描,再录入计算机,过程的繁杂导致部分信息的损耗。现在各种数码相机、数码摄像机在进行拍摄之后,直接将数据录入计算机,无论是图片还是视频,过程简单,数据信息保存完整。再通过相关技术软件可以实现对数据信息的-再加工,随时可以以用户需要的方式进行输出。