摘 要：數(shù)字感知技術(shù)融合了數(shù)字圖像處理、計算機圖像學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個信息技術(shù)分支，可為用戶營造一個多維全景、實時互動的場景，豐富用戶的感官體驗，打破時間與空間的限制，實現(xiàn)場景與用戶的深度互動。數(shù)字感知技術(shù)給人們的生活帶來了革命性的變化，將其應(yīng)用于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計，可以提高環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的藝術(shù)性、交互性、感知度，提高設(shè)計效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字感知技術(shù)；環(huán)境藝術(shù)設(shè)計；數(shù)字技術(shù)

基金項目：本文系江西省高等教育學(xué)會一般項目“‘智能+’背景下高校虛擬實訓(xùn)室的建設(shè)與實時策略研究——以環(huán)境設(shè)計專業(yè)為例”（ZX1-C-002）、江西工程學(xué)院教學(xué)改革研究一般項目“數(shù)字技術(shù)背景下《家具設(shè)計》課程教學(xué)模式的創(chuàng)新探究”（2024-JGJG-39）研究成果。

目前，數(shù)字感知技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，比如：在建筑外觀設(shè)計中應(yīng)用數(shù)字感知技術(shù)，可以呈現(xiàn)聲音、畫面等傳統(tǒng)設(shè)計中無法呈現(xiàn)的要素，增強環(huán)境的交互性；將其應(yīng)用于室內(nèi)設(shè)計，可以為用戶提供沉浸式體驗。應(yīng)用數(shù)字感知技術(shù)可以營造多維全景、實時互動的環(huán)境氛圍，使用戶可以從聽覺、視覺乃至觸覺等多種感官角度感受作品，獲得更加真實的互動體驗。

一、數(shù)字感知技術(shù)概念及特征

數(shù)字感知技術(shù)是通過計算機生成三維環(huán)境及虛擬對象，能讓用戶仿佛置身于三維環(huán)境中，與虛擬對象進(jìn)行交互，獲得多種感官刺激，產(chǎn)生深度沉浸的感覺。在此類數(shù)字化環(huán)境中，無論是視覺、聲音還是動作體驗都高度逼真，打破了傳統(tǒng)二維界面對感官體驗的限制，為用戶提供了一種全新的體驗方式。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字感知技術(shù)在各個行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域，利用數(shù)字感知技術(shù)可構(gòu)建一個虛擬的三維現(xiàn)實空間，使用戶通過顯示面板、傳感器等實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實空間的交互。在交互過程中，虛擬現(xiàn)實空間會隨著用戶的操作構(gòu)建不同的場景，使用戶更好地沉浸在場景中，優(yōu)化客戶體驗。由此可見，數(shù)字感知技術(shù)可以實現(xiàn)多元場景的模擬，能夠更好地滿足用戶對環(huán)境藝術(shù)設(shè)計多樣化的選擇需求。

相比傳統(tǒng)的數(shù)字技術(shù)，數(shù)字感知技術(shù)具有以下特征：

首先，交互性特征。數(shù)字感知技術(shù)利用數(shù)字技術(shù)對需要呈現(xiàn)的物體的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、整合，并通過信息的接收、認(rèn)知與反饋營造一個真實的虛擬環(huán)境。環(huán)境藝術(shù)設(shè)計師將基于數(shù)字感知技術(shù)創(chuàng)建的數(shù)字化場景嵌入三維立體模型中，可調(diào)動用戶的視覺、聽覺甚至是觸覺等多種感官，比如用戶可抓取物體，使其隨身體移動，與立體模型產(chǎn)生更真實的交互感受。

其次，藝術(shù)性特征。環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中應(yīng)用數(shù)字感知技術(shù)，可以將設(shè)計圖像以更高清的畫質(zhì)呈現(xiàn)出來，設(shè)計師可基于數(shù)字圖片處理技術(shù)、三維建模技術(shù)，使用戶直觀了解設(shè)計作品的整體結(jié)構(gòu)，并且模型還可以展示出設(shè)計作品的材料、工藝等，賦予設(shè)計作品更高的真實性、藝術(shù)性。

再次，構(gòu)想性特征。應(yīng)用數(shù)字感知技術(shù)打造的虛擬空間并非真實存在，而是設(shè)計師想象空間的拓展，以滿足用戶對藝術(shù)理想化的需求。其整合了控制學(xué)、智能圖形學(xué)、藝術(shù)設(shè)計學(xué)、心理學(xué)等多個領(lǐng)域的專業(yè)知識，以信息技術(shù)為支撐，為用戶呈現(xiàn)一個高度逼真的虛擬環(huán)境。由此可見，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計師可以利用數(shù)字感知技術(shù)自由模擬各種場景，這是對傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的改革與創(chuàng)新，能更好地滿足用戶多樣化的感官體驗需求。

最后，感知性特征。數(shù)字感知技術(shù)可以充分調(diào)動人們的多重感官，比如應(yīng)用數(shù)字感知技術(shù)設(shè)計影院環(huán)境，可以呈現(xiàn)出更加逼真的音響及圖像效果。動感平臺則可以模擬電影場景中的吹風(fēng)、噴水、前傾、后仰等動作，使觀眾可以與電影中的人物同步體驗電影情節(jié)，增強人與環(huán)境互動的趣味性，優(yōu)化觀眾的觀影體驗[1]。

二、適用于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的數(shù)字感知技術(shù)

環(huán)境藝術(shù)設(shè)計具有顯著的綜合性特征，其涉及生態(tài)學(xué)、園藝學(xué)、設(shè)計學(xué)、建筑學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)知識，范圍十分廣泛。目前，在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中適用的數(shù)字感知技術(shù)主要包括以下幾種：

（一）三維設(shè)計技術(shù)

三維設(shè)計技術(shù)可幫助環(huán)境藝術(shù)設(shè)計師創(chuàng)建高度真實的虛擬環(huán)境，在這種虛擬環(huán)境中，設(shè)計師可以充分發(fā)揮自己的想象，在更短的時間內(nèi)將自己的想法更詳細(xì)、貼切地展示出來。比如在設(shè)計建筑環(huán)境項目時，設(shè)計師可以在系統(tǒng)中創(chuàng)建一個理想的模型，并根據(jù)自己的想法對模型進(jìn)行修改、完善，調(diào)整模型中某部件的位置，或更換某個部位的材料，以提升設(shè)計方案的效果。目前，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域采用的三維設(shè)計軟件包括以下幾種[2]：

SketchUp：其是一款直接面向設(shè)計方案創(chuàng)作過程的設(shè)計工具，支持快速導(dǎo)入和導(dǎo)出DWG、DXF、JPG、3DS等格式文件，功能強大。不過，雖作為一個建模軟件，其渲染功能卻不盡如人意，往往需要輔以其他三維模型設(shè)計軟件。

3D MAX：這是一款三維動畫渲染與制作軟件，設(shè)計師可利用該軟件完成大部分造型的建模設(shè)計。相比于SketchUp，3D MAX的操作相對復(fù)雜，但其可渲染出高精度的效果圖。

Rhinoceros：即犀牛軟件，其具有強大的曲面建模功能，適用于不規(guī)則、曲面等造型的設(shè)計建模工作。

Unity3D：其是實時3D互動內(nèi)容創(chuàng)作和運營平臺，設(shè)計師可以將制作好的模型導(dǎo)入該系統(tǒng)，在虛擬空間中進(jìn)行實時交互操作，其包含重力、速度、摩擦力、質(zhì)量等多種物理引擎，可模擬現(xiàn)實生活中的碰撞、發(fā)射，還能夠模擬天空、河流、植物等。

（二）增強現(xiàn)實技術(shù)

應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)可以呈現(xiàn)一個更加真實的環(huán)境。在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中，設(shè)計師可以利用增強現(xiàn)實技術(shù)模擬室內(nèi)燈光，使用戶可直觀感受燈光的效果；還可模擬家具的擺放、地板的材質(zhì)等，使用戶更加直觀地感受設(shè)計效果。在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中，增強現(xiàn)實技術(shù)用三維立體的體驗?zāi)Ｊ教娲鷤鹘y(tǒng)的二維設(shè)計模式，使用戶體驗更豐富，也更容易對設(shè)計產(chǎn)品產(chǎn)生濃厚興趣。

在傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中，設(shè)計師往往需要不斷調(diào)整、優(yōu)化設(shè)計圖紙，過程中可能出現(xiàn)各類問題，而應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)，可以增強空間設(shè)計效果，設(shè)計師只需修改虛擬模型即可更直觀、快速地獲得方案效果圖，既降低了傳統(tǒng)設(shè)計的成本，又能夠?qū)⒏嗑性诜桨笡Q策方面[3]。比如在古典園林設(shè)計項目中，應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)可模擬園林內(nèi)的道路、建筑、特色景觀小品等，再利用專業(yè)圖像處理軟件整合花草樹木等模型，從不同角度展示古典園林的設(shè)計效果。增強現(xiàn)實技術(shù)可增強整個畫面的真實感，用戶可根據(jù)模型向設(shè)計師提出自己的意見，設(shè)計師也可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案中的不足，從而做出靈活調(diào)整。此外，增強現(xiàn)實技術(shù)還可以控制園林設(shè)計模型中的光暈效果、音樂背景、動植物等，以特效的方式展示出來，增強用戶的沉浸式體驗，并實時反饋各種細(xì)節(jié)問題。

（三）人機交互技術(shù)

數(shù)字感知技術(shù)具有交互性特征，在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中，設(shè)計師可以利用計算機、信息技術(shù)模擬用戶的操作行為，使用戶沉浸于虛擬空間中，提高用戶體驗的真實性、豐富性。人機交互技術(shù)以感知追蹤、實時交互、感官反饋等技術(shù)要素為基礎(chǔ)，準(zhǔn)確追蹤用戶的頭部及身體運動，為保證圖像及聲音的連貫性、真實感，再通過感官反饋技術(shù)即時響應(yīng)這些運動。人機交互技術(shù)主要包括VR眼鏡、體感手柄等。比如Oculus Rift CV1頭盔，其是一款虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示器，通過頭盔上的兩個目鏡，用戶可看到虛擬現(xiàn)實空間中的畫面，使用戶漫游于虛擬空間中。頭盔、眼鏡以及配套的頭戴耳機，可以為用戶提供三維立體音效。與頭盔配套的還有Touch手柄，通過手柄，用戶可感受到虛擬空間中物體的質(zhì)感，從而從視角、聽覺、觸覺等各方面獲得沉浸式體驗[4]。在具體的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中，利用人機交互技術(shù)不僅可以提高設(shè)計效率，而且可以提升設(shè)計的精確度。設(shè)計師根據(jù)客戶需求，在虛擬空間中調(diào)整空間布局，使用戶可即時看到調(diào)整后的效果。這種即時反饋不僅可以更好地滿足客戶需求，而且能夠在早期設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)、修正潛在的問題。此外，人機交互技術(shù)中的全局光照技術(shù)、光線追蹤算法也改善了材質(zhì)、光影模擬的細(xì)膩度，即使在虛擬場景中也可以獲得更加真實、動態(tài)的光影效果，進(jìn)一步強化了虛擬場景的真實感與沉浸感。

三、數(shù)字感知技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用

（一）展示設(shè)計效果

隨著數(shù)字感知技術(shù)的不斷發(fā)展，其在藝術(shù)設(shè)計呈現(xiàn)方面的作用越來越突出，比如在城市環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中，設(shè)計師可以利用數(shù)字感知技術(shù)打造一個仿真環(huán)境，將用戶帶入空間，使其可以在空間中獲得多種體驗。打造虛擬空間可以增強設(shè)計方案的展示效果，加深用戶印象。在虛擬環(huán)境中，項目設(shè)計方案融合了聲音、光線、色彩等元素，使用戶可以直觀地感受產(chǎn)品細(xì)節(jié)，比如墻體材料、門窗結(jié)構(gòu)等，并且在空間中，用戶可以執(zhí)行某些功能，以獲得更多的產(chǎn)品信息[5]。當(dāng)用戶沉浸于虛擬場景，場景中的超現(xiàn)實圖像、立體視圖、全景圖像等可以提升用戶體驗的真實感，這種真實感是一種積極的精神過程，能使用戶產(chǎn)生新的情感體驗。

（二）規(guī)避設(shè)計風(fēng)險

在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中，由于設(shè)計過程比較復(fù)雜，涉及的專業(yè)知識較多，可能會由于某些無法預(yù)測的因素產(chǎn)生不同程度的風(fēng)險問題，一旦某個細(xì)節(jié)發(fā)生錯漏，就有可能影響到整體的設(shè)計效果。另外，設(shè)計方案總是易與現(xiàn)實產(chǎn)生差距，如一些組成構(gòu)件、建筑布局并不能完全落地，這就會導(dǎo)致后期施工過程中出現(xiàn)需要調(diào)整和修改的地方，不僅會增加成本，還會延誤工期。在這一方面，可以利用數(shù)字感知技術(shù)來多方面研判方案，及時發(fā)現(xiàn)不足并進(jìn)行修改，由此保證方案的實用性、安全性[6]。另外，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計師有時需要親自進(jìn)行現(xiàn)場勘探，以進(jìn)一步了解更多的場景數(shù)據(jù)及相關(guān)資料，而有些場地可能存在安全隱患，如舊民居、文化古跡。場地勘驗不僅耗時耗力，還有可能發(fā)生安全事故，對此，可利用數(shù)字感知技術(shù)構(gòu)建虛擬場景，使設(shè)計人員在場景中考察各細(xì)節(jié)的信息，進(jìn)而調(diào)整方案。這種方法還可以幫助設(shè)計師了解環(huán)境中的潛在風(fēng)險，進(jìn)而合理規(guī)避，最大程度地保障方案的安全性。

（三）評估設(shè)計成本

在傳統(tǒng)的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計管理模式中，需要大量的人力、物力，也會耗費大量的資源及時間，因此設(shè)計成本相對較高，且難以準(zhǔn)確估算。而應(yīng)用數(shù)字感知技術(shù)，可以將項目設(shè)計方案的各個細(xì)節(jié)通過高度仿真的視覺手段展示在模型中，并模擬設(shè)計過程中所需的環(huán)境與場景，由計算機系統(tǒng)準(zhǔn)確地估算每個設(shè)計細(xì)節(jié)、部位的準(zhǔn)確成本，這樣既能提高成本計算的效率，又可避免傳統(tǒng)設(shè)計管理中人為因素導(dǎo)致的錯誤。數(shù)字感知技術(shù)還可以在短時間內(nèi)完成大規(guī)模的設(shè)計方案，減少人力成本的投入，降低整個項目的成本。

（四）提升用戶滿意度

利用數(shù)字感知技術(shù)可以增強設(shè)計方案的專業(yè)性、針對性。在虛擬空間中，設(shè)計師可以向用戶展示動態(tài)化的設(shè)計效果。相比于傳統(tǒng)的文字介紹，動態(tài)化的展示更加直觀，帶給用戶的體驗也更加真實，可充分激發(fā)用戶對設(shè)計方案的興趣。同時在虛擬空間中，用戶可以產(chǎn)生身臨其境的感受，不僅可以更全面地了解設(shè)計方案，還可以通過與虛擬空間的交互了解設(shè)計亮點、細(xì)節(jié)，并及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的不足。由此可見，數(shù)字感知技術(shù)強化了設(shè)計師與用戶的互動，真正體現(xiàn)了“以人為本”的設(shè)計理念，可有效提高用戶滿意度[7]。

四、結(jié)語

信息時代，數(shù)字感知技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用不僅對人們的生活產(chǎn)生了深刻的影響，在設(shè)計領(lǐng)域更是引起了一場變革。數(shù)字感知技術(shù)改變了傳統(tǒng)設(shè)計中輪廓、高度、形狀等元素的呈現(xiàn)方式，設(shè)計師可以從不同的角度呈現(xiàn)設(shè)計方案，完善設(shè)計細(xì)節(jié)，提升方案整體的藝術(shù)性。數(shù)字感知技術(shù)的引入，不僅能夠幫助設(shè)計師打破傳統(tǒng)環(huán)境設(shè)計中時間、空間的局限，還可以激發(fā)設(shè)計師的創(chuàng)造性思維，豐富設(shè)計方案的呈現(xiàn)形式，使用戶產(chǎn)生多種感官體驗，提升用戶滿意度，并及時獲取用戶的意見反饋，及時調(diào)整設(shè)計方案，提高工作效率。數(shù)字感知技術(shù)為環(huán)境藝術(shù)設(shè)計提供了全新的視角、理念及手段，打破了傳統(tǒng)的設(shè)計思維，對于克服傳統(tǒng)設(shè)計瓶頸、促進(jìn)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的發(fā)展具有革命性意義。

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作者簡介：

王康，碩士，江西工程學(xué)院副教授。研究方向：藝術(shù)設(shè)計。