環境藝術設計中數字感知技術的運用

中圖分類號：TU20 文獻標識碼：A 文章編號：2096-7357（2025）19-0025-03

隨著社會不斷發展和科技進步，數字感知技術正以前所未有的態勢在每個領域中滲透。尤其是環境藝術設計，作為一門綜合學科，旨在利用空間布局和材質運用以及色彩搭配的方式，營造出良好的空間環境，滿足人們物質和精神上的需求。傳統環境藝術設計主要以靜態視覺呈現的空間為主，在信息傳達方面存在局限性，但數字感知技術憑借較高的數據分析能力，能實時感知環境中的要素，精準地捕捉空間中的一些物理參數。這樣一來，不僅能為設計師提供重要的決策依據，還能實現精準的空間設計，促進環境藝術設計行業的發展。

一、環境藝術設計中數字感知技術的運用概述

隨著數字化技術的發展，環境藝術設計正在經歷從靜態呈現到動態交互的范式轉變。傳統環境藝術設計以物理空間為載體，聚焦視覺美學和空間功能，但不管是其互動性，還是其動態適應性都存在局限，而利用數字感知技術，發揮物聯網和人工智能以及虛擬現實技術的優勢，再充分應用，為環境藝術設計注入了“感知一反饋一生成”的智能邏輯，也重塑了人、空間和藝術的互動關系。當前，數字感知技術的應用已經滲透在各個領域中，如展覽空間和城市景觀等。基于動態捕捉技術的互動裝置，能實時響應用戶行為，生成個性化的光影效果。AR技術將虛擬元素疊加于現實場景，創造虛實共生的沉浸式體驗。環境傳感器通過收集溫度、濕度以及光照等數據，驅動裝置自動調節，賦予空間“生命感”。這些實踐除了拓展藝術表達維度以外，也促進環境設計轉型。除此之外，數字感知技術和可持續理念相結合，提升藝術社會價值。

二、在環境藝術設計中運用數字感知技術的重要性

（一）有利于優化設計流程

在環境藝術設計工作中，設計師應用數字感知技術，有利于優化設計流程。具體體現在以下幾個方面：首先，模擬評估設計方案。傳統環境藝術設計方式需要設計師構建模型并展示環境藝術設計方案，這種方式需要很長周期來完成，也不便于后期修改。如果運用數字感知技術和計算機模擬技術，設計師既能構建出設計方案的三維模型并正確評估，又能在虛擬環境中修改設計方案，實時地觀察環境藝術設計效果，以取得良好的設計效果。其次，協同設計和溝通。設計師運用數字感知技術進行環境藝術設計能達到遠程協同設計和溝通的目的。借助網絡平臺，設計師能和團隊成員及客戶保持密切聯系，加強溝通交流，并促進相互協作。比如，在環境藝術設計中，設計師利用虛擬現實（VR）技術，團隊成員可以同步進入相同的虛擬設計環境中，共同探討設計方案并修改完善，這樣一來，團隊之間不僅能相互協作，客戶也能主動地關注設計過程，并參與其中。

（二）有利于實現設計創新

數字感知技術在環境藝術設計中的運用有利于實現設計創新。

一方面，有利于激發設計師設計靈感。在環境藝術設計工作中，通過運用數字感知技術，不僅能為設計師提供豐富的設計素材，還能提供創作手段，讓設計師具有創意靈感。比如，設計師將虛擬現實技術運用在環境藝術設計中，可以嘗試在設計中增加多種設計元素，打造不同的設計風格。與此同時，通過對數字感知技術充分運用，可以挖掘出豐富的設計案例，設計師能夠從中學習借鑒，從而明確自身的設計思路。

另一方面，有利于實現個性化設計定制。設計師在環境藝術設計工作中，利用數字感知技術，可以結合用戶需求，遵循個性化的原則制定環境藝術設計方案。以傳感器技術在環境藝術設計工作中的應用為例，在設計中，通過運用這項技術能及時收集用戶行為數據和環境數據，掌握用戶需求，在此基礎上幫助設計師完善設計方案，向用戶提供個性化服務。

（三）有利于展示設計效果

近年來，科學技術不斷進步，推動了數字感知技術的發展和應用，在環境藝術設計中發揮著重要作用。比如，設計師將數字感知技術利用在城市環境藝術設計中，可以打造虛擬環境，讓用戶在空間中獲得更多的體驗。通過打造虛擬空間，有利于展示設計效果，因為在虛擬環境中，環境藝術設計方案與光線等設計元素實現了相互融合，這樣用戶可以直觀感受到產品細節并執行一些功能，了解到一些產品信息。

（四）有利于規避設計風險

在環境藝術設計工作中，設計師可以運用數字感知技術，及時發現并解決設計出現的質量問題，同時構建一個虛擬場景并在具體場景中掌握一些細節信息，完善設計方案，避免出現設計風險，確保環境藝術設計方案的準確性。

由于環境藝術設計工作內容復雜，受各種因素影響，再加上一些不可預測性因素可能出現風險問題。如果環境藝術設計工作某個細節出現問題，會嚴重影響到整體設計質量。除此之外，現有的環境藝術設計方案如果和實際不相符，可能會增加日后施工工作難度。這種情況，如果不進一步修改，除了會提高成本以外，也不利于加快施工進度。

三、環境藝術設計中運用數字感知技術存在的問題

（一）三維設計技術應用的困境

在硬件配置方面，三維建模軟件的要求高，這給數字傳感器技術在環境藝術設計中的應用造成一定阻礙。同時，在利用Revit等專業軟件的過程中，設計師常由于計算力不強，導致模型加載延遲，從而給整個創作造成不利影響。除此之外，還存在軟件系統兼容性的問題，不同平臺之間文件格式轉換造成尺寸偏差，再加上數據孤島的現象，導致設計師需要投入很多的工作時間轉換格式。

（二）增強現實技術的現實瓶頸

當前，VR技術在環境藝術設計中的應用還存在局限。在市面上，主流頭顯設備還存在分辨率低等問題，導致虛擬元素和真實環境沒有實現融合。同時，空間定位精度不高，導致出現體驗斷層的現象。在將SLAM技術利用在城市尺度的過程中，GPS定位誤差大，進而在密集建筑區內，導致增強現實（AR）導覽系統發生失效問題。內容生產成本高也是商業化的最重要障礙，制作長達60秒的AR高品質的內容需要投人很多的資金，這無形中給單位造成資金壓力。

（三）人機交互技術的體驗矛盾

在環境藝術設計中，設計師利用人機交互技術存在的體驗矛盾主要體現在以下兩個方面。一方面，人機交互技術實現尚存鴻溝。在復雜光的環境下，手勢識別系統存在誤判的現象，語音交互在85分貝以上噪聲場景失效。另一方面，用戶認知差異導致技術排斥。相關調查顯示，老年群體要比普通用戶更能接受新型交互方式，但文化差異性可能出現操作邏輯沖突。

（四）人工智能技術的創造局限

算法生成與藝術原創性的沖擊激化。人工智能（AI）生成的裝飾圖案存在重復現象，機器學習模型訓練數據出現較大偏差，決策黑箱化出現信任危機。神經網絡算法雖然非常重要，但難以解釋空間布局的生成邏輯，設計師無法做出相應的調整。以某智慧園區項目為例，由于和人體工程學原理不相符，AI規劃的景觀動線不能得到更好的應用。

四、環境藝術設計中數字感知技術的運用策略

（一）三維設計技術

三維設計技術在環境藝術設計領域特別重要，已經從輔助工具逐步演變為驅動空間感知和創意落地的重要引擎，其核心價值在于實現對多維度和動態化數字孿生系統的構建，以達到從概念到落地全鏈條精準控制目的。以下是三維技術在環境藝術設計中具體應用：第一種是Sketchup軟件。該軟件在制定設計方案中特別適用，也大力支持DWG、DXF等格式文件，具有強大功能。設計師在具體利用時，可與其他三維模型設計軟件共同應用1。第二種是3DMAX軟件。設計師在進行造型建模設計時可利用這一軟件，這與Sketchup軟件相比操作流程多，具有復雜性，但能達到渲染效果圖目的。第三種是Unity3D實時互動內容創作和運營平臺[2。設計師今后可利用在環境藝術設計中，構建模型之后在系統中去導入，同時在虛擬空間中進行交互操作。第四種是多維度感知集成。融合點云掃描和實時渲染引擎，實現高精度空間數字孿生體的構建。利用激光雷達捕捉場地毫米級的細節，并根據GIS數據還原地形地貌特征。采用實時全局光照（RTX）技術模擬自然光的動態變化，輔助設計師評估不同時段空間光環境的感知[3]

（二）增強現實技術

在環境藝術設計領域中，增強現實技術通過虛擬融合和實時交互特性，正在重塑環境藝術設計的范式。設計師將增強現實技術運用在環境藝術設計工作中，能實現對室內燈光模擬，便于用戶直觀感受到整體的燈光效果，進而達到對家具的擺放和地板的材質模擬的目的，這樣不僅能直觀地呈現出設計效果，還能確保環境藝術設計工作順利實施。最終實現改變傳統的二維設計模式，以三維立體的體驗模式為主的效果

一方面，全流程數字化構建和精準空間映射。AR技術和建筑信息模型（BIM）以及參數設計工具融合在一起，構建從概念到落地的全鏈條數字化流程。例如，發揮BIM技術的優勢，利用這項技術有效整合建筑結構和材料屬性以及環境數據，根據AR實施渲染功能，達到設計方案的動態可視化校驗和施工誤差預判目的。另一方面，輕量化硬件和戶外適應性的提升。在技術落地方面，AR設備的輕量化和顯示優化是重點。英偉達的“無背光數字全息技術”通過環境光干涉和深度學習控制，達到戶外顯示亮度的目的，也能避免設備產生較大的消耗。同時，在強光下，解決了傳統AR眼鏡可視化問題。

（三）人機交互技術

首先，設計師在設計工作中，運用數字感知技術，能為環境藝術設計工作提供數據支持。借助多種類型的傳感器，能實時感知環境中物理參數[5。運用三維激光掃描技術能及時獲取建筑內空間精準尺寸，為設計師提供數字模型，避免出現較大的測量誤差。其次，利用人機交互技術能提高環境藝術設計的互動性。比如，設計師將虛擬現實和增強現實技術運用在環境藝術設計中，能創建一個逼真的虛擬環境，用戶可以真實感受到整個設計方案。最后，觸摸交互和語音交互等自然人機交互方式在環境藝術設計中應用。在環境藝術設計中，設計師利用觸摸屏技術，用戶和數字內容可以實現交互

（四）多媒體互動技術

數字感知技術和多媒體互動技術以及人機交互技術的深度融合在環境藝術設計中的應用，能為空間體驗革新提供重要的技術支撐，今后設計師還可運用在環境藝術設計工作中。一方面，數字感知技術融合了多個領域，如計算機圖像學和傳感器技術等，能營造出一個多維全景。以博物展廳為例，借助高流明投影儀能構建震撼的視覺場景，讓觀眾仿佛置身其中，以實現信息傳達。另一方面，多媒體互動技術具有多種形式，設計師將這項技術運用在環境藝術設計中，觸摸屏互動讓觀眾直接操作展示內容，不受時間和空間的限制，達到場景和用戶深度互動的目的，既深化用戶的感知體驗，又為環境藝術設計提供新的活力，提升環境藝術設計的藝術性。例如，悉尼某沉浸式藝術畫廊通過8k分辨率數字畫布，利用手勢識別技術觸發水流動態變化，調動了觀眾參與藝術創作的積極性。再比如，米蘭某交互裝置通過計算視覺分析觀眾視線軌跡，生成一個抽象影像投影。這項技術的運用，有助于刺激受眾的視覺體驗，增強空間記憶點。

五、結束語

在環境藝術設計工作中，設計人員通過運用數字感知技術，引進增強現實技術和多媒體互動等先進的技術手段，除了能設計出優秀的設計作品以外，還能確保設計的質量，提高用戶滿意度。

參考文獻：

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（責任編輯：薛竹影）