數字化語境下交互設計在動態景觀中的應用研究

汪婧儀 陳書芳

長沙理工大學，湖南 長沙 410004

1 相關概念界定

1.1 交互設計

交互是指發生于兩個或多個物體之間的相互作用，各物體相互依靠彼此限制，是一種雙向思維方法，即信息的雙向輸入輸出。在20世紀80年代，“交互設計”一詞由比爾·莫格里奇首次提出，之后在學術界引發廣泛關注。維基百科對交互式設計的概念有相對抽象的解釋：交互式設計是設計領域對人類制造的系統的行為方法進行定義和命名，即設定場景中人造產品的反饋方式相關的界面[1]。

目前交互設計已廣泛地應用于日常生活中，如網站、軟件及服務類產品等領域。交互設計在產品設計的每一個階段都尋求用戶的參與，并根據用戶的反饋優化設計，形成人與產品之間的交互關系，激發用戶潛在需求，最終達到實現用戶期望的主要目的。交互設計是以用戶為第一位，注重人的體驗的設計，恰好與“天人合一”的景觀精神不謀而合。因此，交互設計除了在產品設計領域有較高的地位外，在景觀設計中也應注重其實踐價值。

1.2 動態景觀

景觀設計大師哈格里夫斯認為，景觀是一個必然的、不可避免的動態的發展過程，需要我們以動態的角度去看待。從觀察結果得知，有兩個因素會造成景觀產生變化，分別是人為驅動和外部環境變化驅動。人為驅動包括人的心理及生理行為，或社會技術、政策及文化等。而外部環境變化驅動是指在景觀的自身系統發展變化過程中對其產生周期性作用的元素，包括地形、溫度、光照、風向等自然干擾[1]。本文中所涉及的動態景觀指的是基于數字化科學技術的發展，將風景園林中時間對景觀環境產生的影響通過媒介向公眾呈現，或者對觀者的行為模式以及心理活動進行分析，從而形成人景交互的一種動態化藝術表現形式與設計手法。

2 新時代背景下動態景觀的特征及兩者的相通性

2.1 動態景觀的特征

2.1.1 數字技術的植入

動態景觀是現代化科學技術的產物。在智能化、互聯化的數字社會背景下，將新興技術融入景觀產品的開發設計中，使景觀的動態性得以充分地表達，讓人機互動更多，促進技術與藝術的緊密交融，從而呈現出最值得被解讀和思考的景觀形式。例如，由米蘭建筑師謝爾蓋·喬班、謝爾蓋·庫茲涅佐夫等設計的位于米蘭大學的動態藝術裝置作品—“城市DNA”。該裝置由鏡面和數字屏幕構成，將庭院空間劃分為4個部分，根據時間的變化各個部件表現著“有形”以及“無形”兩種狀態。作品通過多媒體展示上海、紐約、莫斯科和米蘭4座城市的影像材料，使公眾全方位地感受到自然景觀與城市景觀的重疊之美，使各個城市的記憶與情感將突破地域與時間的束縛向大眾傳遞。動態景觀的技術化是當下時代所賦予其獨有的特征，因此在動態景觀設計過程中，設計師應因地制宜、靈活地運用數字技術，使景觀作品煥發出全新的魅力。

2.1.2 新功能的注入

隨著時代開始朝著多元化、智能化的方向發展，設計思想也隨之轉化，動態景觀被賦予了傳統景觀所不具備的新功能。卡洛·拉蒂建筑智能交互型動態景觀的出現，可以使景觀具有某些產品的屬性，如服務、用戶體驗或一些實質性的功能[2]。

“感知能量”裝置，由卡洛·拉蒂建筑事務所（CRA）與建筑師伊塔洛·羅塔合作設計安裝在米蘭的植物園中，該裝置白天收集清潔能源，晚上通過轉化能源為園區提供照明以及其他設備所需動力，能夠直觀地向群眾展示陽光、風以及人類運動如何轉化為能量并且再利用。設計師通過對人工、自然以及能源課題的探討與實踐，使景觀不僅具備觀賞性、互動性，而且擁有可持續性、移情性等新功能。升華了動態景觀的功能，給公眾留下了深厚的印象。

2.1.3 情感化設計的引入

美國認知心理學家唐納德·A. 諾曼在《情感化設計》一書中提出了設計的3個維度：人類本能、外部行為和內部反思，闡述了情感在設計中的重要地位和作用[3]。將這3個層次與動態景觀特征之間的關系概括表述為：本能層次—動態景觀的形式；行為層次—動態景觀的功能和用戶的體驗感；反思層次—個人的記憶和滿足。

動態景觀設計除了強調其形式語言的多樣，更需重視景觀精神的深入挖掘和空間氛圍的全面營造。趨于情感化設計的動態化景觀能夠喚醒人們對場所的記憶，引發共情，并內化為對空間的思考，進而深化人與景觀空間的共生關系。因此，動態景觀設計的情感化設計符合實際需要。

2.2 交互設計與動態景觀的相通性

電子技術革命不但給交互設計提供了廣闊的發展空間，也使動態景觀設計成為城市公共景觀空間的未來發展趨勢，作為兩種新興的設計方法，它們有相似之處和共同點。交互設計將使用者的需求與體驗置于第一位，旨在用戶與產品之間搭建一座平等的橋梁，進而使主客體的互動關系達到和諧自然。而動態景觀是人群心理動態的投射，是與公眾的一次精神交流，能將景觀本體思想更好地傳遞給體驗者。綜上可見，二者的相通點實質上是通過設計理念與使用者構建完美的合作關系，達到體驗者從產品中得到身心愉悅感的最終目的，進而產生更為深刻的情感價值。因此，兩者的交匯不僅可以形成主體與客體相得益彰的動態景觀，從而傳遞最本質的景觀思想理念，也能為交互設計帶來學科交融所產生的新活力。

3 交互設計介入動態景觀中的應用方法

近年來，人居環境在不斷地發展與更新，但多數景觀設計仍存在形式單一、模式僵化、精神內涵缺失等問題。在動態化的景觀趨勢下，如何營造形式多樣且內涵豐富的雙向互動式景觀是值得深入探索的問題。將“交互設計”的理念引入動態景觀設計中是切實可行的路徑之一。將交互設計引入動態景觀，使用現代材料與技術，能促進技術與藝術兩者高度融合，創造出滿足公眾的使用需求、符合場域特點的景觀，也能更好地帶動公眾的情緒，建立人與景觀更為生動自然的互動關系。目前，交互設計在動態景觀領域的應用主要有景觀裝置設計和設計階段的景觀動態模擬。

3.1 行為交互

行為交互是指景觀根據人的身體活動做出相應的信息反饋，表達人與人、人與景觀之間的互動關系。行為交互是利用各種類型的傳感器（如紅外、壓力、聲學傳感器等）或攝像頭去感知和捕捉體驗者的表情、手勢、聲音等行為活動變化，再經過計算機處理，轉換為所需形式的信號輸出，并觸發設備內部的控制系統，形成交互效果，產生燈光、聲音等景觀信息變化（圖1）。行為交互裝置不僅可以是人與景觀空間的中間媒介，促使人與自然產生互動，也可以是人與人之間的媒介。埃克博認為，人是園林景觀中最重要的東西，每一個景觀作品都是一個舞臺，人就是舞臺上的表演者[4]。這充分顯示出人在景觀中的地位。例如，北京 G·PARK 能量公園中的虛擬自行車裝置。該互動裝置設置了3個主要板塊：燈光模擬速度板塊、登山阻力板塊和心率數據收集板塊。燈光模擬速度板塊是利用傳感器感知體驗者的騎行加速度，并通過燈光的亮度變化去呈現。登山阻力板塊是模擬人在騎行時可能遇到的爬坡難度。心率數據收集板塊則是借助紅外線感應器對體驗者的實時心率進行監測并反饋。該裝置旨在表現真實的單人和多人競技的騎行狀態，為體驗者營造新奇的空間體驗感，并創造情感連接，從而實現人與景、人與人之間的深層次互動。

圖1 采用行為交互方法的動態景觀裝置運行機制

3.2 情感交互

體驗經濟時代下，人們已從基本的物質消費方式轉化為以實體消費為載體的精神文化消費方式。因而動態景觀中交互設計表現出非物質性的成分，除了關注體驗者的空間感受，也需注重空間意境以及內涵的塑造。在景觀營造中，可在環境中融入特定主題，借助數字技術手段打造沉浸式互動場景，傳遞場域精神，從而提高體驗者對景觀內蘊的理解與認知，最后引發情感共鳴與反思。例如，由Moment Factory工作室開發設計的“幻光森林”裝置藝術作品。設計團隊以魔法作為空間主題，采用地域傳說塑造了7個不同的角色，并設定故事情景。根據角色建立的虛擬影像模型，可通過精準投影技術投影在植物、水景、巖石上，并配合燈光及聲音，進行動態演繹，與體驗者互動[5]。體驗者在虛擬與現實交相輝映的世界里，將短暫的五覺感知轉化為深刻經歷，進而引發對于環境保護的思考，實現人與景的情感共鳴。將情感交互理念融入動態景觀設計中，關注人們的情感需求，強調人與空間的交互性，可以拓展新的景觀內涵與方法，進一步延續景觀價值。

3.3 環境交互

環境交互主要是借助交互裝置體現景觀系統的動態性，如溫度、風速、光照等各類自然環境要素的變化，人類可能難以感知微弱的環境變化，而環境交互方法可以利用多樣的技術手段，采用可視化的方式呈現給公眾（圖2）。例如，“無線感應真菌人文樹道”是由臺北藝術大學與淡江大學師生共同參設計完成的，其整合了多種無線技術，希望通過裝置讓人們感受數字藝術的魅力。裝置通過環境感應器收集周圍景觀系統的溫度、光線、風力、太陽輻射等信息，并控制多媒體播放相應的音樂和提示音[6]，實現人與景觀環境的有效互動。再如，北京林業大學學研中心景觀中的空氣質量感應玻璃藝術裝置，就是一個實驗性的交互景觀設施。玻璃內設的燈條會根據當時空氣中 PM 2.5微塵量，實時改變顏色，并通過玻璃夾層上的植物紋樣表現出來，提醒人們需要關注空氣質量，并采取應對措施。借助該方法的交互景觀，可加強人們對環境狀態的認識，引發深刻反思。

圖2 采用環境交互方法的動態景觀裝置運行機制

3.4 虛擬交互

隨著虛擬技術的不斷發展，人們對于場所的需求傾向于從網絡空間獲得更多新的感知與發現，而風景園林領域也嘗試運用這些技術創造新型的人與環境動態的互動方式，實現景觀系統中的時間性以及動態性可視化，甚至可控化。動態景觀交互裝置可通過虛擬現實、增強現實等多種虛擬投影技術拓寬自身功能及交互形式，提高其文化和商業價值，從而更全面地滿足公眾對于景觀空間的物質與非物質需求。其設計原理是裝置借助攝像頭及傳感器來識別體驗者的肢體動作、聲音和溫度等數據，通過計算機對相關數據的處理與分析，最終通過影像實時呈現，并與體驗者產生互動效果（圖3）。例如，“幻光回廊”景觀互動裝置。Moment Factory工作室對亨利要塞進行了視覺改造，在保留原有構筑物的基礎上，應用虛擬影像技術，以五感和肢體動作為中間媒介，以動物、植物以及音樂為影像內容主題，實現現實世界與虛擬場景的交融，打造深度沉浸式空間體驗。體驗者可以隨機地向墻面投擲設計團隊精心放置的小球，建筑外立面上的投影會顯示出投擲位置，營造有趣的互動效果。

圖3 采用虛擬交互方法的動態景觀裝置運行機制

景觀模型在景觀設計中一直發揮著重要的作用。目前，景觀數字模型的建模及分析技術日趨成熟，不僅可以靜態或動態地呈現景觀信息，也能對設計模型的特性進行三維甚至四維的分析，但是位于計算機屏幕前的模型渲染本質上還是二維的，因而缺乏直觀性。基于這種需求，研究者嘗試使虛擬數字模型具備體驗功能，使觀者具有更為直觀的認知，而虛擬技術與景觀設計的結合是較為現實的途徑之一。可借助特制眼鏡、手套以及衣服等傳感設備，使觀者對模型有更深刻的認識與發現。并且，研究者還試圖將GIS等分析軟件與虛擬模型相結合，將相關的自然元素的分析結果反饋至模型中，實現了分析系統與虛擬模型間的三維交互。例如，布拉德利·卡佩爾、賈斯汀·霍茲曼以及大衛·梅林共同設計的“沉積機器”。沉積機器是一個沉降模擬器，通過應用分析技術，對實體模型中模擬的沉積過程進行實時觀測，并將數據云反饋至數字模型中，機器控制內部操作系統，最后提出與過程相關的景觀設計方法[6]。

4 總結與展望

結合時代背景和傳統景觀設計中亟待解決的問題，景觀空間需要注入新的活力，而將交互設計引入動態景觀中，將豐富人們對景觀系統的認知，促進景觀價值的延續，重塑人與景觀的關系，構建人與自然的和諧關系。

哈佛大學教授霍茲曼和卡佩爾預測未來景觀環境中智能化機器和景觀系統將高效地并存發展，這是一次突破性的轉變。在數字化語境下，動態景觀作為城市景觀設計發展的新方向，通過多樣的設計手法滲透到人們生活的方方面面。而交互設計作為新型的設計概念也與動態景觀形成了深度融合關系，對其應用的方式及相關數字技術運行機制進行研究，不僅能給其他景觀設計師、學者及工程師提供寶貴的經驗，而且是對于新的景觀設計形式及思路的探索。