數字化技術在設計中的應用研究綜述

王伶，田寶華，張予琛

【專題：數字化視角下航空領域藝術設計研究】

數字化技術在設計中的應用研究綜述

王伶1，田寶華2，張予琛2

（1.西北工業大學，西安 710072；2.西安工程大學，西安 710048）

梳理數字化技術對設計的影響，形成較為完整、豐富的知識框架，分析國內外研究現狀，研判未來的發展趨勢，為相關研究人員提供參考及資訊。使用文獻分析法、內容分析法對以CNKI和Web of Science為代表的學術資源數據庫中數字化設計的相關文獻進行檢索分析，采用泛讀和精讀相結合的方式提取文獻重點內容，根據設計流程中的不同環節進行分類整理，并總結不同學者觀點間的聯系與區別。完成對數字化設計相關研究的發展過程、應用、優勢及未來趨勢的綜述。數字化技術的發展進步為各行各業帶來了新的發展機遇，不僅對設計的各個環節都產生了不同程度的影響，還加速了各類設計的融合發展，使設計產品越來越趨向于多元化發展模式。但用戶需求也因數字化技術有所轉變，未來數字化設計還有著較大的發展空間。

數字化；設計；產品設計；服裝設計

近年來，數字化技術的應用越來越普遍，在不同程度上影響著各個行業。新冠肺炎疫情更是加速了數字化的發展，甚至許多似乎與數字化發展無關的領域也不得不嘗試改變，以適應當前的社會發展大環境[1]。

1 數字化設計

數字化設計可拆分為“數字化”和“設計”兩個部分來理解。數字化主要代指數字化技術，簡單來講，就是一種運用“0”“1”二進制編碼數字，依托互聯網及計算機技術進行信息表達的一種能夠服務于各個領域的技術[2]。設計是人類為了實現某種特定目的而進行的創造性活動，設計師對線條、形體、色彩、質地等元素進行合理的安排，完成富有美感、服務于人的產品。除設計師對設計成品會有影響外，生產技術的發展也是限制設計發展的一個重要因素。

1.1 數字化設計背景

“數字正在改變世界”已然成為學術界、工業界及企業界的口頭禪。2020年5月國家發展改革委發布了《數字化轉型伙伴行動倡議》，指明了數字化研究應用的未來發展趨勢，習近平總書記也在浙江考察中多次強調數字化轉型的必要性。自新冠肺炎疫情席卷全球以來，國內各行各業都受到了巨大沖擊，但個別企業在困境中把握機遇，積極推進了數字化轉型，運用大數據、人工智能、虛擬現實等技術彌補了外界因素帶來的損失。數字化技術的誕生給全球許多行業都帶來了顛覆性的變化，就企業發展而言，以數字化發展技術為支撐的公司大多已成為行業榜首。數字化技術不僅影響著世界，更是給設計行業帶來了新的發展前景。

自文藝復興時期以來，設計一直是一種富有創造性、遠見性的活動，當時的著名藝術家達·芬奇開創性地構思了第一張直升機的設計草圖[3]。自此以后，越來越多改變人類生活的奇思妙想被記錄下來，設計的過程也日益規范、標準、系統。工業革命的來臨使設計進入更大的舞臺，人們開始意識到設計的重要性，工業化的技術也給設計的表達帶來了更多可能。

在20世紀七八十年代后，數字化技術的誕生帶給設計的轉變首先表現為計算機輔助設計（CAD）的誕生，接著產品生命周期管理（PLM）的出現帶給設計業更加深入和寬泛的轉變，這些發展還在不斷進行之中，影響著未來設計的趨勢和方向[4]，見圖1。

圖1 計算機輔助設計發展

1.2 國外數字化設計發展

1.2.1 計算機輔助設計

20世紀50年代，人類能夠通過簡單的數字圖形界面來完成對計算機和機床的控制操作。這個簡單的步驟帶來的是設計師首次與機器之間高效的互動溝通。隨后麻省理工學院Ivan Sutherland的博士論文《草圖板：人機圖形通信系統》被認為是對工程設計輔助系統開發的第一個重要貢獻[3]。這一時期大量的應用程序集中于計算機圖形和技術圖紙的設計，主要目的是幫助機器系統不斷發展，使設計師與計算機相互配合完成設計工作。

到了20世紀60年代，計算機系統的更迭迎來了第一批具有圖形界面的計算機，但計算機軟件和硬件還處于起步階段。經過數十年的發展，市面上主流計算機的大小才縮小到能夠進入人類生活辦公場所的程度，而微型計算機的發展造就了更加優質的性能和精簡的編程語言，從而出現了第一批人們所熟知的計算機輔助設計系統（CAD），這一時期的CAD系統能夠完成交互性的二維繪圖及三維線框繪圖，系統的誕生標志著人與機器之間交互關系的重大技術進步以及數字化設計的開始。

1.2.2 幾何建模

20世紀70年代，機械工程中計算機輔助設計的發展為設計中幾何形狀的描述提供了基本的設計平臺，主要技術特征是自由曲線曲面生成算法和幾何表面造型。早期形狀的理論前提是由歐幾里得的幾何理論和柏拉圖的固體學說構成的，人們對物體形狀的認知描述都處在基礎的階段，直到Kendall在《形狀的擴散》中對形狀數學特征的研究，提出了形狀的定義，即“形狀是從物體中過濾掉位置、比例和旋轉效應后所保留的所有幾何信息”，成為了不同研究領域參考的基礎理論。

Requicha在《剛性固體表示法：理論、方法和系統》中，在實體建模的基礎上強調了計算機中數字化形狀表現在幾何方面的應用。此后，幾何形狀和固體形狀受益于數學和計算機學科等多個學科理論及算法的發展，使二維和基礎三維形狀能夠以基礎結構的形式（點、網格、曲線、曲面、體積）進行數字化表示，Bezier、B樣條法等算法被應用于CAD系統，設計師能夠借助數字化技術完成自由曲線曲面甚至是三維曲面造型的表面形狀表達。

1.2.3 實體建模

20世紀70年代末數字化設計能夠完成大部分的表面加工任務，但卻無法表達形體的質量、重心等特征。到了20世紀80年代，汽車和飛機工業的發展大幅促進了數字化設計的進步，為了完成更加復雜的實體形狀設計，研究人員在美國、英國、日本、德國和法國利用邊界表示法（B.Rep）和構造實體幾何數表示法（CSG）進行了軟件應用開發。CSG建模方法主要是指使用基礎幾何形狀，如立方體、圓柱體和椎體等基礎元素，通過布爾運算（交點、加法和減法），完成立體形狀數字化模型設計。這種技術手段為部件和組件的設計、處理、可視化、交換和歸檔提供了數字化計算解決方案。邊界表示法（B.Rep）則是由Baumgart和Braid在《工程設計：系統方法》中提出的，這種方法主要通過不同曲面（2D），如面片、三角形、樣條等組合包圍形成的封閉空間形狀，從而完成實體數字化建模[3]。

實體建模與幾何建模的區別在于實體建模更加關注物體對象的完整性、準確性和保真度，任何模型都能夠對應真實的物理形體，也為后期3D打印技術奠定了基礎。經過多年的技術發展和市場競爭，當時使用的主流高端CAD/CAM/CAE集成軟件系統主要有PTC公司的Pro/E，UGS公司的UG，IBM/Dassault公司的CATIA等。

1.2.4 雕刻建模與掃描建模

各種建模軟件發展至今已然趨向飽和狀態，雕刻建模和掃描建模的形式打開了建模軟件發展的新方向。ZBrush是由美國Pixologic公司打造的全新三維建模軟件，它的出現代表了一場3D造型革命。軟件以傳統雕刻技法為靈感將復雜的三維建模變得猶如捏泥巴一樣輕松，設計師能夠通過鼠標控制軟件中的立體筆刷工具進行自由雕刻，從而還原心中的設計構思。同類的MudBox、3DCoat、Modo等應用也利用各自的優勢在設計軟件領域留下一席之地。掃描建模則是以Geomagic為代表的一種利用電子設備中相機、雷達、激光等技術對物體進行掃描進而生成3D模型的軟件，這類軟件因建模效率高、速度快的特點也受到了部分設計師的追捧。

1.3 國內數字化設計發展

1.3.1 數字信息整合

“九五”規劃以來，我國組織實施了CAD/CIMS應用工程，極大地促進了數字化技術在設計制造中的推廣和應用，取得了一系列顯著的成果。在此期間，我國制造業加強了對信息資源的利用開發，通過統一的數據標準建立了完整的企業數據中心，實現了信息資源的整合利用。統一的信息標準使設計開發過程中制造、生產、銷售等部分有機結合在一起，提高了設計制造的一體化水平。

1.3.2 一體化生產

到了21世紀，我國于“十五”和“十一五”期間組織實施了制造業信息化工程（Manufacturing Information Engineering），通過將信息、自動化、管理制造等技術相結合，完成對數字化設計、生產、管理等方面的宣傳應用，帶動了設計方法、思路、工具、手段的創新，大大提高了我國設計制造業的競爭力[5]。通過網絡、計算機、智能化制造裝備等技術完成各個企業各個環節的一體化設計生產，從產品的設計構思、草圖、模型到制作推廣都包含其中，解決了初期構思與最終成品差距大的問題，并對相關數字化設計應用進行推廣使用，立體化的模型減少了生產制造的誤差，更易被理解。

1.3.3 智能化設計制造

“十二五”期間重點加強現代信息技術的綜合運用，利用互聯網、云計算、人工智能等技術完成智能化數字設計制造。設計人員能夠利用大數據對繁雜的信息進行初步的處理，更加精準地把握用戶需求；同時也可以利用人工智能來處理重復低水平的工作任務，節省設計時間；最終借助互聯網、云儲存等技術完成對虛擬模型的展示。各個環節相互配合縮短了產品開發周期，大大提高了設計成功率。同時不同企業之間的合作也可以通過網絡信息互通的方式進行配合，合力完成設計，業務流程的優化與產業鏈協同配合，增強了設計業的創新、創造能力，數字化設計不斷完善[6]。

1.3.4 完備數字化體系

“十三五”期間大力發展信息建設為數字化設計帶來了全面升級，發展理念由技術導向轉變為管理組織的變革優化，發展目標從早期的技術應用轉向了設計能力的提升。這期間我國數字經濟迅速發展擴張，把握住了技術變革帶來的新機遇。到了“十四五”時期，對“十三五”期間發展不平衡、不充分的問題進行了總結，指出需要快速對發展過程中的弱項短板進行補齊，在優化升級基礎設施與技術的同時對數字化體系進行完善，同時也要注意提升全民的數字素養與技能水平。

2 文獻分析

在以CNKI為代表的學術資源數據庫中檢索“數字化設計”關鍵詞，網站共計發表5 749篇文獻，發表趨勢逐年遞增，但年度發布量仍然較低，其中CSSCI核心期刊發文數量不足，有較大的研究空間。根據信息整理結果，將文獻觀點按照產品設計開發全過程分為信息處理、設計過程、產品展示三個階段。

2.1 數字化信息處理

互連網的發展以及5G信息技術的出現充實了信息獲取的種類，張天翔[7]在《數字媒體技術在工業產品設計中的應用及發展前景》中提到，初級準備階段的設計工作是非常重要的，作為后續設計展開的關鍵步驟，充足的準備可以大幅削減設計消耗的時間，在數字化技術中互聯網、云計算、大數據等技術的興盛為設計師節省了大量初期信息的檢索時間。

席濤[8]在《驅動數據，設計信息，傳播未來》中指出知識網絡時代的來臨使用戶需求逐漸朝著多元化、形象化、功能性思維的趨勢發展。數字媒體技術的發展為設計師提供了龐大的信息支撐以外，也影響著設計構思的形成，如何在大數據中精準把握目標用戶的根本痛點變得尤為重要。設計師在掌握基礎設計能力的同時，還要具備一定的信息分辨整合能力，從根本上把握用戶的潛在和必要需求，才能完成優秀的設計產品。

曹徐偉[9]在《設計過程中的“數字化”模式初探》中提到，在設計前期數據采集部分容易受到技術、人力、物力等方面的限制，數據信息的整合更是在整個設計過程中有著重要的地位。數字技術的進步帶來了無人機、智能機器人等先進的數據采集手段，能夠輕松高效地完成大部分數據采集工作。航空影像技術、多種測量影像技術的發展讓平面影像采集進化為三維立體影像采集，大幅減小了數據誤差，擴大了采集范圍。

綜上所述，在設計初期階段數字化技術對信息收集與處理的影響有利有弊，優勢在于信息數據涉及范圍廣，采集過程難度小，無論是相關設計案例或是用戶需求都能夠通過網絡或是相關智能化設備進行獲取，能夠節約設計時間提高設計效率，是設計前期的一大助力。但龐雜的數據資料會讓設計師很難精準把握用戶需求，社會發展帶來的多元化需求更要求設計師能夠從中把握用戶真實的潛在需求。因此，要充分掌握數字化技術帶來的優勢，還需要設計師精進多學科領域的學習。

2.2 數字化設計過程

在設計進行階段數字化軟件的應用對設計整體的影響是極大的，設計行為過程中信息的處理、傳輸、儲存、調整及控制都可以通過數字化技術進行表達，其特征表現為設計的信息化、智能化、可視化、集成化和網絡化[2]。郭宏凱[10]在《數據驅動下的數字化設計》中指出設計工具的轉變為人們帶來了新的設計方式方法，設計師從傳統的圖紙繪制轉變為不同形態數據表現的生產者。設計過程的變更為設計構思的呈現帶來了更多可能性，平面圖紙的繪制費時費力，修改過程更加復雜，紙質媒介的限制也使部分圖紙難以保存，而數字化技術帶來的計算機相關輔助設計軟件能夠較好地彌補這些傳統設計中存在的問題，利用其更加精準、形象、具體的特點能夠完成較為貼合設計師概念構思的產品，同時設計師還能夠根據反饋及時對概念產品進行調整修改，從而推動最終成品的完善。

宋佩珂等[11]在《趨勢洞察驅動數字化設計應用》中提到，在數字化設計過程中一般以數據庫進行參考，無論是圖紙還是字號字體都能夠進行統一規范，在進行設計合作時便于統一風格，有效提升了設計標準化水平。在后期進行加工制作時，數字化的信息便于快速查找整理，甚至許多設計軟件還包含自動糾錯功能，降低了成品錯誤率，減少了審核校對工作。

除了設計過程的精簡優化之外，數字化技術還能夠起到節省材料的作用。劉曉明等[12]在《陶瓷產品設計中數字化設計技術的應用特點與策略分析》中以傳統陶藝設計為例展開研究。傳統陶瓷設計過程主要借助手工的方式進行，雖然手繪草圖能夠表達設計師基本構思，但二維平面圖形缺乏直觀性的特點使設計師在溝通討論的過程中存在較大限制，為了克服這一制約只能通過石膏或其他實體模型制作的方式來呈現設計構思。但實體模型的制作受限于工藝、環境、材料等因素很難進行調整，若采用數字化三維軟件進行模型設計，就可以及時進行編輯修改，并且制作時間較實體模型而言會大大縮短，還能夠減少材料和人工成本的消耗。

綜上所述，數據已成為主要的設計載體，對設計師、用戶、生產商來說，都能夠起到優化的作用，為設計業帶來了新的面貌。數字化設計正在改變設計表達的方式，數據逐漸成為連接設計過程的重要因素。

2.3 數字化產品展示

趙鉑[13]在《數字時代品牌形象數字化設計表達探討》中提到數字化技術帶來的多樣化的展示方式不僅僅代指圖形形式或其他設計表現形式的多樣化，更是多種設計的融合。比如平面設計產品的展示能夠通過不同色彩、造型重組完成設計的創新，也可以通過與影音動畫等設計的融合達到設計產品的創新，以更加生動形象的方式完成設計的產品展示。

趙鉑[13]還提到了數字化設計交互性的特征，依托數字化技術的產品具有一定的交互性，在產品的設計表達過程中能夠完成簡單的輸入與反饋功能，能夠建立起用戶與設計師溝通的橋梁。一些數字化的特效和技術能夠以更加直觀的形式完成產品與用戶之間的交流，用戶的行為得到及時的反饋也能大幅提升產品的體驗感。設計師也能夠從用戶行為的反饋中汲取經驗，對設計成品進行修正。

楊波[14]在《數字化設計在博物館設計中的應用》中以博物館為例描述了數字化技術在博物館展示中的應用。數字技術的應用與推廣打破了傳統博物館的展覽方式，為迎合時代需求，大量博物館應用數字虛擬增強現實技術（AR），以實現多元、新穎的展出形式。博物館以實物展品與虛擬展品相結合的方式完成展出，利用虛擬數字技術的特點打造更富想象力的數字展品，兩種展品相互補充、融合，給觀眾帶來了全新的觀展體驗。

綜上所述，數字化技術的應用使設計在后期成品展示階段擁有了更加多元、富有創造力的展示方式。利用數字設計軟件的三維立體建模、貼圖、渲染等手法能夠較為真實地還原設計產品的展示，同時多樣化的數字展示手段，例如虛擬現實（VR）、增強現實（AR）以及混合現實（MR）等技術手段的介入彌補了現有制造生產技術帶來的限制，更加富有想象力的設計概念也能夠通過數字化的技術進行表達。

3 數字化設計應用

數字化技術發展帶動的數字化設計應用已經逐漸走進人們的生活，越來越多的設計領域引入了新型技術以完成數字轉型應用[15]。

3.1 數字化產品設計應用

3.1.1 數字文創

近年來，許多歷史古跡文化相關產業積極尋求轉型，為迎合當代年輕人喜好推出了大量新奇有趣的文創產品，例如故宮的貓，蘇州園林的網紅文創雪糕，陜西歷史博物館的仕女盲盒等，都獲得了較好的反饋。為了進一步擴大宣傳，以敦煌文創為代表的一些文化創意產業開始重視對數字化技術的應用[16]。

敦煌文創與數字化技術融合的第一步就是推出了一系列數字文創藏品，其中“傳世敦煌”系列集換式卡牌的推出引起了廣泛關注。卡牌利用三維重建技術對敦煌壁畫進行了修復還原，選擇了幾幅極具代表性與文化價值的壁畫影像作為設計靈感，通過拆解重構的方式讓壁畫呈現新的魅力。卡牌包含經變畫、四大金剛、敦煌飛天等內容，每一張卡牌都是對敦煌藝術文化的凝練。卡牌通過AI算法模擬還原了壁畫歷史演變的過程，通過AR技術讓消費者以更加沉浸式的觀感來體驗卡牌背后敦煌壁畫的魅力。以宣傳封面卡牌中的“千手觀音”為例，如圖2所示。此卡牌的造型源自敦煌莫高窟中第三窟的千手千眼觀音像，設計師對原有壁畫進行復原后提取主體元素進行再設計，強調了線條的流暢性與基礎走勢，強烈的色彩對比牢牢吸引了消費者的目光。靈動的觀音圖像配合佛教文化中著名的忍冬紋和飛天紋元素，卡牌在精美的包裝渲染中更顯佛教的莊嚴神圣。

圖2 千手觀音卡牌設計

作為一種全新的文創形態，數字藏品利用數字技術的新型媒介將傳統藝術文化向年輕一代傳播開來，使越來越多的人關注到傳統文化的魅力，推動了文創產品可能性邊界的外移[17]。在滿足新時代消費者審美藝術需求的同時，讓傳統文化打破了時空的界限，重新閃耀在人們身邊，煥發出了新的生機[18]。

3.1.2 數字展廳

發達的互聯網技術與新冠肺炎疫情的影響讓各大博物館的數字化建設加快了腳步，目前國內省市級博物館基本都已配備相應的數字博物館展廳以便用戶瀏覽參觀[19]。中國國家博物館虛擬展廳是國內數字展廳中發展較為完善的一個，館內有30余項的展覽內容，內容豐富畫面精美。

其中受到多數觀眾喜愛的展廳為“禮出東方”主題展覽，見圖3。用戶可以通過手勢操作頁面的方法完成對整個展廳的瀏覽，以虛擬人物為第一視角引領觀眾瀏覽展廳，行走體驗流暢且具有極佳的代入感，用戶也可通過屏幕左側的導覽指示欄選擇重點藏品參觀與更多觀展路線。界面操作手法簡單，排列內容復雜多樣，即使是初次進入數字展廳的用戶也能快速上手操作。傳統博物館展廳給游客發放的參觀手冊在數字展廳中以路徑地圖和詳細作品介紹的形態呈現，給用戶帶來極強的沉浸式觀展體驗。數字展廳通過先進的展示技術、新穎的呈現手段、沉浸式的體驗為博物館展廳注入了無限可能[20]。

圖3 “禮出東方”數字展廳

3.2 數字化服裝設計應用

3.2.1 三維人體測量

在數字化服裝設計中三維人體測量技術是最為典型的，是發展較早的應用方式之一[21]。主要用于服裝個性化的定制，主要通過光敏電子設備對人體數據進行捕捉，快速獲取身體圍度等數據信息，相較于傳統的人工測量具有速度快、效率高、精度準的特點，并且測量數據還能夠被統一收集用于大型人體數據庫的建立，為服裝相關研究提供理論數據。目前國際較為先進的人體三維掃描儀器有出自美國的TC2-19B，以及俄羅斯的MX3D等[22]。

3.2.2 虛擬試衣

虛擬試衣目前應用最廣的領域是網絡購物服裝的挑選，用戶能夠通過輸入數據或拍照的方式完成個人虛擬形象的建立，利用虛擬形象對心儀服裝進行試穿，從而挑選更加合適的服裝。這個過程不僅為用戶的服裝挑選提供了參考，還避免了部分網絡購物信息偏差帶來的負面影響，在一定程度上降低了用戶和商家雙方的時間及運輸成本。其中發展較好的有韓國CLO集團開發的Standalone，以三維服裝模型的方式完成對服裝的設計展示。國內力泰科技開發的Vidya系統能夠結合服裝板式圖等設計圖稿實現服裝的3D模擬[23]。

除此以外，部分服裝造型復雜，穿戴過程較長且需要相關的背景知識才能夠正確穿著。以民族服飾為例，不同民族對配飾的要求有所區別，普通人缺乏相關背景知識的了解，不敢輕易嘗試購買穿著這類服飾，且新冠肺炎疫情的反復使實體服飾行業遭受重創，民族服飾的推廣工作只能緩步前進，而虛擬試衣的應用剛好能夠彌補上述缺點。廣西桂林博物館與百變互動聯合推出了《民族服飾》系列虛擬試衣應用，見圖4。在應用中包含了苗族、壯族、侗族等少數民族服飾基礎知識的科普與介紹，以精簡豐富的內容讓用戶快速了解相關民族服飾，同時利用提供的三維模型虛擬展示和試穿功能讓用戶能夠以更加直觀、富有參與感的形式完成對民族服飾的了解。在宣傳普及民族傳統服飾的同時做到了一定的傳承與發展[24]。

圖4 《民族服飾》系列虛擬試衣

3.2.3 數字技術輔助設計

人工智能技術在服裝領域的應用效果十分顯著，Heuritech法國時尚趨勢公司曾利用人工智能大數據等技術完成品牌的潮流趨勢預測，公司選取用戶品牌服裝產品的圖片，以及社交網絡中針對品牌的言論評價進行系統分析，成功提取到了用戶的偏好類型、色彩、圖案等元素[25]。為用戶品牌提供設計思路，定位設計風格，顯著提高了品牌的設計效率和熱門服裝的出款效率。

數字技術在設計交互方面的運用也不容小覷。以民族特色服飾為代表的服裝受限于復雜的制作工藝和繁雜多樣的款式，參與設計的門檻較高。隨著時代的發展，人們追求個性化的需求也延伸到了民族服飾上，數字化網絡應用平臺的搭建滿足了用戶這一需求，用戶能夠通過相關的應用程序參與到服飾設計之中，也為設計師提供了設計新思路，拉近了消費者與設計師之間的距離[24]。

3.3 數字化與建筑設計

早期的建筑設計與數字化聯系密切，無論是設計圖紙的描繪還是案例模型的呈現都離不開數字化技術的應用。優秀的建筑設計作品都具有相似的特點，無論是空間形式的轉變，還是造型的豐富，本質上都離不開技術的進步。數字化技術的加持使建筑設計能夠一次次突破，不斷涌現出大量聞名于海內外的成品。上海中心大樓的設計就采用了數字化運算方式，見圖5，以科學精準的方式在計算機中構建了一個初步的建筑結構模型，三維技術的融入讓建筑產品更加貼近真實，通過在計算機等設備中的實況模擬規避了大量施工制作時的風險。建筑整體在數字化技術中不斷完善，獲得了令人驚嘆的優秀建筑成果[26]。

圖5 上海中心

4 數字化設計影響與特點

數字化技術與設計的融合給各個設計領域都帶來了影響，在設計師、設計過程，以及最終產品的呈現上都進行了不同程度的優化改進。

4.1 設計優化

4.1.1 制作平臺優化

以RHINO、CAD、C4D、BLENDER、CREO等為代表的三維數字模型軟件不斷推動著設計的前進，數字化模型不僅在設計中的表現更加直觀有效，面向非設計從業人員的展示也更加輕松易懂，無論是用戶還是客戶都能夠以較為直觀的形式理解設計師想要傳達的內涵。結合跨界平臺的交互式軟件對模型進行展示，運用增強現實、虛擬現實等技術強化用戶沉浸式體驗感。同時設計師在操作此類型軟件時還能夠節省大量的時間，對于后期的調整也更易把控，能更加高質高效地完成設計[7]。

4.1.2 設計途徑多樣

數字化技術的發展也帶動了設計途徑向多樣化的方向成長。以傳統設計方式為例，設計師會通過手繪草圖的形式來完成設計初期構思，接著利用油泥模型或手工模型對構思進行立體化呈現，整個過程耗時耗力，一旦中途出現差錯，就要全部重新進行。而計算機等設備的軟件卻能夠在短時間內完成呈現效果較為良好的作品，通過數據庫的提取從優秀的設計產品中學習，并進行重組優化，能夠規避大量的設計失誤，降低生產制作風險。多樣化的設計軟件給了設計師更多選擇，例如一般進行圖形圖片處理時首選PS軟件，而美圖、醒圖等應用軟件的進步讓人們可以在手機上就完成部分簡單圖片的設計操作。這種趨向多元的設計途徑也為未來遠程同步設計奠定了優良基礎[15]。

4.2 跨界融合

數字化設計給產品帶來的影響還表現為呈現形式的融合跨界。傳統的設計行業被分為工業設計、平面設計、環境設計、服裝設計等，數字化設計卻不再拘泥于單一的設計領域之中。例如平面設計表現在電子設備中時，一般以數字廣告、海報等形式進行傳播。為了豐富設計內容，設計師往往會選擇將音頻、動畫，甚至是立體3D模型進行結合。在服裝設計方面也會將服裝產品進行數字化處理，再結合投影等方式進行呈現，設計正在以更加緊密融合的形式發展[27]。

4.3 傳播再生

借助網絡媒體技術傳播高速的特點，越來越多的產業選擇通過網絡的方式來促進產品的推廣宣傳。文創產業更是借助網絡宣傳為傳統文化的保護與傳承開辟了新途徑，依托地域文化的文創產品能夠快速引發當地居民的情感共鳴，配合適當的推廣能夠吸引大批追求潮流時尚的年輕消費者。文創產品在數字化轉型宣傳過程中讓更多人了解到了相對小眾的文化，也為傳統文化注入了新鮮血液，為傳統文化的再生構建了良好的基礎，延展了文化生命力。

4.4 交互創作

回顧歷史，大部分人對于設計行業的定位就是專業與復雜，不具備一定的藝術審美素養和專業技術水平是難以進行設計這項行為活動的。雖然專業優秀的設計產品離不開這些要素，但普通用戶已經能夠借助數字化設計平臺完成部分簡單大眾的設計，或是參與到設計的某個環節之中，這種行為的表現往往呈現在交互設計之中。比如NIKE推出的網絡購物平臺中包含私人定制的環節，用戶能夠進行款式、貼圖、色彩的調整重組，設計出獨一無二的產品，滿足了當下消費者多元化、個性化的需求。

5 數字化設計發展難點

5.1 專業能力

數字化技術的提升給設計行業帶來了更加豐富的發展前景，也給設計專業人員帶來了更多挑戰。多領域融合的趨勢使設計師不得不涉獵更多方面的專業知識，在以往某個方向的設計師僅需要專精本學科的專業知識即可，但未來設計逐漸綜合化的趨勢讓設計師需要進行更加深入、多元的學習。比如工業設計師在學習本專業領域知識的同時，還要掌握數字媒體、影像動畫等方面的技能，才能設計出優質的產品[28]。

5.2 設計協作

互聯網信息的快速傳播不僅拉近了人與人的距離，也給設計活動帶來了新的形式[29]。加之新冠肺炎疫情的助推，遠程辦公變得更加方便，遠程同步設計不再遙不可及。不僅同組、同企業設計師之間需要共同協作，有些項目甚至會包含國外設計師、設計制作團隊、推廣團隊等的共同協作設計[30]。雖然整體設計會由某個成員完成全部細節的把控，但人工的調控程度有限，需要各環節設計人員相互配合，同步協作才能夠以更加高效的形式完成設計任務。

5.3 創新突破

大批優秀設計作品誕生的同時也為行業帶來了更多的競爭，為了追求潮流滿足當下消費者的需求，大量同質化的產品被設計出來[31]。想要在眾多相似的產品中脫穎而出變得更加困難，如何避免信息繭房完成更高質量的創新設計是數字化設計中的一大難點[32]。

6 結語

數字化技術的迅猛發展為各行業領域帶來了新的機遇，設計與數字化的融合更是為設計師插上了一雙想象的翅膀，使許多天馬行空的構思能夠被呈現于大眾眼前。傳統標準化、規范化的時代已經過去，未來將是個性化、定制化、智能化的新時代。物質生活水平的提升讓人們開始關注個體情感與精神的需求，服務設計、虛擬設計、交互設計、綠色設計等成為了未來數字化設計發展的重點。無論是設計工具的優化、數據信息資源的拓展，還是展示形式的豐富都給設計師和用戶帶來了極佳的體驗，但也為設計師帶來了不小的壓力。如何規避風險準確把握熱點趨勢、如何熟練操作應用設計軟件、如何建立合理的設計框架等仍是未來數字化設計需要面對的挑戰。

[1] ORZEL B, WOLNIAK R. Digitization in the Design and Construction Industry—Remote Work in the Context of Sustainability: A Study from Poland[J]. Sustainability, 2022, 14(3): 1332.

[2] YU Min, CUI Rong-rong. Application of Digital Mining Facing Information Fusion Technology in the Field of National Costume Culture Design[J]. Mobile Information Systems, 2021, 2021: 1-11.

[3] LIONEL R. Coevolution of Digitalisation, Organisations and Product Development Cycle[J]. CIRP Annals, 2021, 70(2): 519-542.

[4] CANTAMESSA M, MONTAGNA F, ALTAVILLA S, et al. Data-Driven Design: The New Challenges of Digitalization on Product Design and Development[J]. Design Science, 2020, 6: e27.

[5] DARZENTAS D, CAMERON H, WAGNER H, et al. Data-Inspired Co-Design for Museum and Gallery Visitor Experiences[J]. Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufacturing, 2022, 36: e3.

[6] 孫騫. 機械設計制造技術與數字化智能化發展分析[J]. 湖北農機化, 2019(23): 1.

SUN Qian. Analysis of the Development of Mechanical Design and Manufacturing Technology and Digital intelligentization[J]. Hubei Agricultural Mechanization, 2019(23): 1.

[7] 張天翔. 數字媒體技術在工業產品設計中的應用及發展前景[J]. 數字技術與應用, 2019, 37(12): 211, 213.

ZHANG Tian-xiang. Application and Development Prospect of Digital Media Technology in Industrial Product Design[J]. Digital Technology & Application, 2019, 37(12): 211, 213.

[8] 席濤. 席濤: 驅動數據, 設計信息, 傳播未來[J]. 設計, 2021, 34(14): 84-89.

XI Tao. XI Tao: Drive Data, Design Information, and Communication in the Future[J]. Design, 2021, 34(14): 84-89.

[9] 曹徐偉. 設計過程中的“數字化”模式初探[J]. 中外建筑, 2022(3): 16-20.

CAO Xu-wei. A Preliminary Study on the Use of Digitalization Module to the Process of Design[J]. Chinese & Overseas Architecture, 2022(3): 16-20.

[10] 郭宏凱. 數據驅動下的數字化設計[J]. 中國勘察設計, 2022(8): 32-36.

GUO Hong-kai. Digital Design Driven by Data[J]. China Engineering Consulting, 2022(8): 32-36.

[11] 宋佩珂, 馮運超. 趨勢洞察驅動數字化設計應用[J]. 中國建設信息化, 2022(14): 48-50.

SONG Pei-ke, FENG Yun-chao. Application of Trend Insight Driven Digital Design[J]. Informatization of China Construction, 2022(14): 48-50.

[12] 劉曉明, 戴亮. 陶瓷產品設計中數字化設計技術的應用特點與策略分析[J]. 鞋類工藝與設計, 2022, 2(12): 80-82.

LIU Xiao-ming, DAI Liang. Application Characteristics and Strategy Analysis of Digital Design Technology in Ceramic Product Design[J]. Shoes Technology and Design, 2022, 2(12): 80-82.

[13] 趙鉑. 數字時代品牌形象數字化設計表達探討[J]. 鞋類工藝與設計, 2022, 2(17): 41-43.

ZHAO Bo. Discussion on Digital Design of Brand Image in the Digital Era[J]. Shoes Technology and Design, 2022, 2(17): 41-43.

[14] 楊波. 數字化設計在博物館設計中的應用[J]. 西北美術: 西安美術學院學報, 2020(1): 4.

YANG Bo. Application of Digital Design in Museum Design[J]. North West Fine Arts: Journal of Xian Academy of Fine Arts, 2020(1): 4.

[15] 姚燁. 基于數字化背景的工業設計發展分析[J]. 化纖與紡織技術, 2021, 50(3): 3-4.

YAO Ye. Analysis of Industrial Design Development Based on Digital Background[J]. Chemical Fiber & Textile Technology, 2021, 50(3): 3-4.

[16] 鄭成勝. 敦煌數字化文創產品設計與營銷研究——以“傳世敦煌”集換式收藏卡牌為例[J]. 中國包裝, 2022, 42(8): 57-59.

ZHENG Cheng-sheng. Research on the Design and Marketing of Digital Cultural and Creative Products in Dunhuang—Taking "Handed down Dunhuang" as an Example[J]. China Packaging, 2022, 42(8): 57-59.

[17] DAI Yong-li. Digital Art into the Design of Cultural and Creative Products[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2021, 1852(3): 032042.

[18] ZENG Z, SUN S, SUN J, et al. Constructing a Mobile Visual Search Framework for Dunhuang Murals Based on Fine-tuned CNN and Ontology Semantic Distance[J]. The Electronic Library: The International Journal for Minicomputer, Microcomputer, and Software Applications in Libraries, 2022(3): 40.

[19] 王琪. 體驗設計在數字博物館的運用與探索——中國國家博物館虛擬展廳的案例研究[J]. 裝飾, 2020(2): 134-135.

WANG Qi. Application and Exploration of Experience Design in Digital Museum: Case Study on Virtual Exhibition Hall of National Museum of China[J]. Art & Design, 2020(2): 134-135.

[20] WANG Yang. Digital Communication in Museums in the Age of all Media from "only this Green"[J]. The Frontiers of Society, Science and Technology, 2022, 4(10): 48-54.

[21] 陳麗麗. 基于數字化仿真技術的服裝設計專業實踐教學的探索[J]. 絲網印刷, 2022(11): 55-57.

CHEN Li-li. Fashion Design Practice Teaching Based on Digital Simulation Technology[J]. Screen Printing, 2022(11): 55-57.

[22] 張玲, 徐增波. 三維人體測量技術的研究與應用[J]. 上海紡織科技, 2021, 49(5): 53-55, 63.

ZHANG Ling, XU Zeng-bo. Research and Application of 3d Anthropometric Technology[J]. Shanghai Textile Science & Technology, 2021, 49(5): 53-55, 63.

[23] 沈雷, 許天宇. 數字化背景下品牌服裝設計轉型[J]. 服裝學報, 2021, 6(2): 169-174.

SHEN Lei, XU Tian-yu. Transformation of Brand Clothing Design under the Digital Background[J]. Journal of Clothing Research, 2021, 6(2): 169-174.

[24] 石姍姍, 宋華. 元宇宙視域下民族服飾數字化設計研究[J]. 西部皮革, 2022, 44(23): 107-109.

SHI Shan-shan, SONG Hua. Research on the Digital Design of Ethnic Costumes in the Metaverse Perspective[J]. West Leather, 2022, 44(23): 107-109.

[25] LEE S E, JU Na-an, LEE K H. Visioning the Future of Smart Fashion Factories Based on Media Big Data Analysis[J]. Applied Sciences, 2021, 11(16): 7549.

[26] HU Xin-yu, WANG Yi-dian, WANG Hui, et al. Hierarchical Structure of the Central Areas of Megacities Based on the Percolation Theory—The Example of Lujiazui, Shanghai[J]. Sustainability, 2022, 14(16): 9981.

[27] 張丹丹. 基于大數據環境下的信息與藝術設計的發展與變革研究[J]. 數字化用戶, 2019(20): 178.

ZHANG Dan-dan. Research on the Development and Transformation of Information and Art Design based on the Environment of Big Data[J]. Digital Users, 2019(20): 178.

[28] 譚喜峰. 數字化讓設計創意迸發新價值[J]. 中國建設信息化, 2022(22): 24-27.

TAN Xi-feng. Digitalization Makes Design Creativity Generate New Value[J]. Informatization of China Construction, 2022(22): 24-27.

[29] VIRGINIE T. Expansive Learning for Collaborative Design[J]. Design Studies, 2022, 83: 101135.

[30] Prasad S, Tanase S. Competition, Collaboration and Organization Design[J]. Journal of Economic Behavior & Organization, 2021, 183: 1-18.

[31] 黃蕊, 朱麗嬌. 文化產業數字化賦能：國內外研究綜述與展望[J]. 長春理工大學學報(社會科學版), 2021, 34(5): 101-107, 118.

HUANG Rui, ZHU Li-jiao. Digital Empowerment of Cultural Industry: Review and Prospect of Domestic and International Research[J]. Journal of Changchun University of Science and Technology (Social Sciences Edition), 2021, 34(5): 101-107, 118.

[32] LIU Wei, ZHOU Wei. Research on Solving Path of Negative Effect of “Information Cocoon Room” in Emergency[J]. Discrete Dynamics in Nature and Society, 2022, 2022: 1-12.

Literature Review on Application of Digital Technology in Design

WANG Ling1, TIAN Bao-Hua2, ZHANG Yu-chen3

(1.Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China; 2.Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China)

The work aims to study the impact of digital technology on the development of design, form a complete and rich framework of knowledge, analyze domestic and foreign research status, research and analyze future trends, to provide reference and information for relevant researchers. First of all, literature analysis and content analysis were applied to search and analyze the relevant literature of digital design in CNKI and Web of Science. The key contents of the literature were extracted by extensive reading, classified and sorted according to the different links in the design process. And the relationship and difference between different views of scholars were summarized. The development process, application, advantages and future trend of the research on digital design are summarized. The development of digital technology brings new development opportunities for all walks of life, has different degrees of impact on all aspects of design, accelerates the convergence of various types of design trends, and makes the design product more and more tend to the diversification development pattern. But the user demand also changes because of the digitization technology. The future digitization design has the big development space.

digitization; design; product design; clothing design

TB472

A

1001-3563(2023)04-0009-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.04.002

2022–10–20

王伶（1978—），男，博士，教授，主要研究方向為信息與通信工程。

田寶華（1971—），男，教授，主要研究方向為數字化藝術設計研究。

責任編輯：馬夢遙