AR技術運用到設計教育中的創新研究

鄧楚君

摘要：隨著信息技術的飛速發展，新科技與生活的聯系越來越緊密。生活水平的提高離不開藝術設計。設計更離不開新科技。作為新科技的AR技術已經在多個領域開始研發和應用。如何將藝術與新科技發展創新設計高度融合是一場設計教育革命。文章概括了AR技術的特點及應用領域，闡述了AR技術的發展前景，討論了AR技術運用到設計教育中的幾種模式及其在創意設計上的應用。研究表明：AR技術將對設計教育提供強有力的手段，并對設計教育產生巨大而深遠的影響。

關鍵詞：AR技術；設計教育；AR技術應用

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文童編碼：1672-7053（2018）02-0087-02

近些年來，AR技術開始廣泛應用到各個領域。比如醫療、軍事、古跡復原和數字化文化遺產保護、工業維修領域、娛樂游戲網絡視頻通訊、電視傳播領域、環境建設規劃等等領域。AR技術借助頭戴顯示器、跟蹤捕捉、移動計算將圖像、聲音和感官刺激適時添加到真實世界的環境中，精準定位虛擬重構。讓虛擬和現實過度融合，增強現實。其從學前教育到掃碼支付，在我們生活中出現的頻率也越來越高，成為了大多數人口申的談論內容，特別對于受眾越來也年輕的變化等這對于設計教育創新發展有了劃時代的意義。AR技術的誕生及發展為設計圈帶來了無限發展的可能性。

1 AR技術

AR技術全稱為Augmented Redlity（增強現實），AR技術簡單說來就是增強現實，也稱之為虛擬和真實疊加，通過電腦技術，將虛擬的信息應用到真實世界，虛擬的物體和真實的環境混合映射在同一個界面或空間。增強現實不像人們現實中可感知的信息，主要功能是幫助人們將實現起來不太簡單、不太容易的場景在虛擬真實世界中展現出來?；诳梢暬夹g及計算機圖形技術跟蹤捕捉的交互手段，給受教育者提供“非常直觀的感受”；也用最貼近自然的交互方式為學習者搭建一個自主學習的空間。對于現實中看不見、摸不著的；或危險的、有毒的物象需要靠想象完成的教學具有劃時代的啟發意義。正是基于增強現實的這些特點，使得它在視覺設計教育領域具有很大的發展潛力與應用空間。

2 AR與設計教育

2.1 AR產品展示設計

設計教育工作中需要運用到許許多多展示產品的地方，但是，我們并沒有太多的時間和空間來完成這些展示，現在的設計教育圈中，大多數都仍舊停留在用圖片的方式來講解產品，這種方式存在的弊端太大，不儀費時，也不能起到直觀的教育運用，如果在設計教育中引進AR技術，那么這個問題將迎刀而解，就算是在課堂上，我們也能將各種各樣的產品通過AR技術加以展現。在AR技術的幫助下，我們能在產品的概念階段從耗材和成本上面做到最大程度的節約。而且有毒的、危險的產品我們不用接觸它，就能在虛擬現實中看到它。比如：博物館里展示的文化古跡的信息通過采用AR技術設計，把原本看不見的又要復原提供給參觀者的歷史故事、文化古跡殘缺的部分展現出來，受眾不僅可以通過HMD（頭戴式顯示器）看到古跡的文字解說，還能看到虛擬的殘缺與現實中存在的物象完美重構。使得文化古跡得到完美的展示。當房屋需要裝修的時候，不少人會選擇找一個室內設計師幫助自己進行房屋裝修的設計。設計師會根據房屋的布局提出一些裝修方案，而這些方案往往是根據設計師一直以來的經驗總結制作而成的。如今，隨著AR和VR技術的發展，室內裝修設計能夠以更加清晰明了的形式展現給客戶，我們已經進入AR設計的時代了。

2.2 AR增強現實設計

設計教育中，對很多場景、結構空間思維非常困難，耗費大量精力還達不到想要的效果。利用AR技術，通過實時的再現實環境中渲染虛擬數字信息，利用現實和應擬的結合來幫助用戶完成某項設計任務和活動。AR中的虛擬數字信息通過與現實環境以及用戶的實時互動來向用戶傳遞有價值的信息。相比“傳統的”2D層面的交互（手機app，web等），AR可支持的是更加豐富的三維層面的交互方式；并且這種方式不再僅限于主動式的交互（點擊，滑動）方式，它還包括用戶行為的被動觸發。利用虛擬現實技術，可以徹底打破時間與空間的限制。譬如人們要游覽名勝古跡、參觀展覽，人們在參觀展覽的同時，通過計算機圖形技術和科室技術產生現實中不存在的虛擬對象，通過傳感技術將虛擬的名勝古跡、人物等準確“放置”在真實環境中，借助頭盔顯示虛擬和真實的疊加。這樣使得設計直觀、準確、交互。大到宇宙天體，小至原子粒子，學生都可以進入這些物體的內部進行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現實技術，可以在很短的時間內呈現給學生觀察。例如，我們要設計一天環游地球，如若現實中坐飛機也要很長的時間，而虛擬技術在一堂課內就可以實現。

3 AR技術對于設計教育的發展前景

AR技術本來就是一種超能量的復合技術，它囊括眾多學科領域或交叉、或集成或融合，研究內容涉及到計算機圖形學、計算機科學、人工智能、電子學、傳感器、、智能控制、心理學等。這些所有的學科的產品諸如CAD、圖形仿真、虛擬通訊、遙感、娛樂、模擬實踐領域都對設計起到了革命性的變化，伴隨著這些學科技術的不斷發展，相信AR技術在設計教育中應用將會越來越廣泛和深入，特別是網絡及人工智能與AR技術的結合，將使其在設計教育的應用更加智能化，信息化，更具交互性。在某種意義上說它是又一次工業革命，將改變人們的思維方式，甚至改變人們對世界、自己、時間和空間的固有認識，它是一項深遠的具有潛在發展的新技術。對需要開發思維、創煮、動手強調互動、思考、自主能力的設計教學來說，AR技術作為一個新型的教學媒體以其自身強大的增強現實、跟蹤、交互、三維空間定位等設計教學優勢及潛力，已經逐漸引起設計教育工作者的重視和青睞，最終在設計教育領域中廣泛應用并改變固有的設計模式。

4 AR技術的應用討論

4.1 AR將不可見、抽象的感念展現

AR技術可以讓抽象概念的學習內容以三維立體虛擬真實示人，并以可視化、形象化的面貌展現。學生可以通過AR技術感知觸摸3D模型，學生如入真實場景增強學習體驗。以往學生們學設計多半是平面二維，很難建立起空間感、立體感，AR能使學生利用3D模型來增強對現實情境的視覺感知能力。通過對空間、立體地觀察3D模型（不同角度），從而增強對現實事物的理解。譬如老師和學生應用網絡攝像頭、投影將一個二位的圖片生成立體人物3D模型并放置增強現實的空間來觀察；同時，通過旋轉虛擬3D人物來捕捉人物和房子、家具和環境的關系?，F在就有一本3D圖畫書，掃碼立刻可以看到一個虛擬的真實的3D模型彈出，將書中內容形象化展示，模糊的概念、不可見的現象瞬間得到驗證。

4.2 AR的自然交互

二位動畫如flash實驗是無法模擬出“真實體驗感”的。flash沒計的動畫只能是二維動畫，和玩家所處的現實環境沒有任何關聯。即使玩家通過flash的點擊按鈕對戰，也沒能體驗有真正現實環境中開槍的感覺。但用AR技術就可以既迅增強現實快速地記錄槍戰結果，又能以真實開槍方式體驗玩游戲的臨場感。并且通過增強現實游戲可以讓位于全球的玩家在不同的地點，共同進入一個真實的自然場景，以虛擬替身的形式進行網絡對戰這種非鼠標、鍵盤操作的自然交互方式，與做真實實驗的感覺基本是一致的。

4.3 AR合作式、情景式學習增強

在擁有移動設備、無線網絡和計算機移動技術技術的支持下，移動AR系統能夠在真實環境中的利用電腦仿真技術、游戲、模型和虛擬物體的幫助，使無處不在的合作式和情境式學習得到加強。一些移動設備上的增強現實游戲就是基于支持課外學習而設計的。 讓學生在真實空間中玩虛擬游戲，能夠提升學生對環境的感知，能夠促使他們結合所有環境因素做出互動。而且，當學生連接網絡的移動設備在進行面對面的互動時，它的社會交互性也被增強。

4.4 把“虛”、“實”學習相結合

利用AR和其他技術手段，建立一個虛擬的關于非遺文化的主題工作坊環境，活動內容分虛擬和現實兩種，包括對非遺博物館的走訪、對非遺文物酌觀察課程前后的參觀以及試驗和建模等。在這項教學中，學生可以通過對虛擬和傳統博物館（實）的參觀，對殘缺的非遺文物利用AR技術將學校中所學到的科學知識（虛）與之相聯系，彈出文物數據并補充完整。以此增強學生對非遺項目3D模型等事物的形象化認知程度。

4.5 學習者的存在感、直覺和專注度得到提升

AR是一種“參與式”的學習媒體，它能使學生具有興趣、參與感、存在感、增強直覺和專注力。AR能夠給學生者一個特殊的“真實”空間，讓學生感覺到跟其他人、物、場景同處一個位置。這種存在感可加強學生對學習環境的認知。AR系統能提供即時圖片、語音、非語音反饋的信息提示來培養學生的認知能力。由于直覺對培養學生設計思維能力非常重要，而AR又恰恰能夠將學習者、虛擬模型或數子信息以及某些特性在一個真實環境中融合到一塊觸發設計靈感，所以，AR在培養學生創造性方面有巨大幫助。

5 結語

互聯網正改變世界，川人工智能將是下一個風口，作為新型的人機接口和仿真工具，AR受到的關注日益廣泛，并且已經發揮了重要作用，顯示出了巨大的潛力。AR技術是融合互聯網技術、人工智能技術最好的“媒介”，更是改變世界未來重要的技術。有研究者稱AR技術將是未來酌隨身聽，是人們身上必不可少的物件。因為它會改變人類從事科學研發、創新創意設計、生產實踐實施的最佳方式，從而為全面開發人的認知能力提供新的重要工具。而從設計教育發展的現狀來看，目前更為個性化的、私人定制式的設計教育已經成了人們需求的方向，同時多媒體技術類似flash等二維動畫已經難以滿足目前藝術設計教育的需求，在這樣的情況之下，增強現實技術無論從增強現實還是交互設計，必將在設計教育領域全域應用，推動設計教育事業的強勢發展。