代碼設(shè)計(jì)工具地素描教育研究

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摘要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)活動(dòng)變得更加現(xiàn)代化和復(fù)雜化。學(xué)習(xí)如何操作這些新的設(shè)計(jì)工具已經(jīng)成為每個(gè)設(shè)計(jì)師面臨的主要問(wèn)題。本研究旨在發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員在基于代碼的設(shè)計(jì)工具學(xué)習(xí)期間遇到的問(wèn)題，特別是那些影響因素；該研究基于兩項(xiàng)設(shè)計(jì)方案分析研究，并選定3個(gè)參與者使用兩種不同的數(shù)字設(shè)計(jì)工具完成一個(gè)素描繪制工作，對(duì)每位參與者進(jìn)行30min的教學(xué)；同時(shí)引入處理進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，證明數(shù)字方法可用于執(zhí)行設(shè)計(jì)過(guò)程分析。我們構(gòu)建了一個(gè)用于設(shè)計(jì)過(guò)程的多尺度分析結(jié)構(gòu)，并展示了對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行純定量研究的可能性。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；代碼設(shè)計(jì)工具；數(shù)據(jù)分析；素描

1概述

計(jì)算機(jī)和類(lèi)似計(jì)算機(jī)的移動(dòng)設(shè)備充斥著人們的日常生活。為了適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的發(fā)展，當(dāng)今設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)似乎也需要發(fā)展無(wú)限的想象力，為創(chuàng)造力提供支持[1]。盡管信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，設(shè)計(jì)行業(yè)的工作環(huán)境也發(fā)生了重要的變化，幾十年來(lái)，研究人員一直在為以物理空間和工作方法為特征的各種設(shè)計(jì)環(huán)境進(jìn)行命題構(gòu)建。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)領(lǐng)域也得到了長(zhǎng)足得發(fā)展，為了在新環(huán)境中執(zhí)行設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)過(guò)程相應(yīng)地進(jìn)行了自己的更改。數(shù)字技術(shù)促使設(shè)計(jì)人員使用新收稿日期：2019-11-20作者簡(jiǎn)介：賈小飛（1978-），男，陜西咸陽(yáng)人，碩士研究生，講師，研究方向：美術(shù)學(xué)（油畫(huà)）。方法進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)，以便在現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界之間流暢地傳輸設(shè)計(jì)信息，例如機(jī)器，材料和建模過(guò)程的集成。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)境中，設(shè)計(jì)師選擇設(shè)計(jì)位置，選擇設(shè)計(jì)材料并決定設(shè)計(jì)工具，但是數(shù)字世界的情況發(fā)生了變化。從信息理論來(lái)看，Shannon告訴人們現(xiàn)實(shí)世界可以通過(guò)比特映射到數(shù)字世界[2-4]。首先要是設(shè)計(jì)工具的改變，如建筑設(shè)計(jì)，并查看設(shè)計(jì)對(duì)象，如中央處理單元（CPU）設(shè)計(jì)。其次，數(shù)字世界分裂了時(shí)間，在現(xiàn)實(shí)世界中，有時(shí)設(shè)計(jì)項(xiàng)目受設(shè)計(jì)對(duì)象的物理屬性約束。因此設(shè)計(jì)周期以同樣的方式受到限制，在數(shù)字世界中，物理約束暫時(shí)消失。設(shè)計(jì)師可以進(jìn)行在現(xiàn)實(shí)世界中無(wú)法進(jìn)行的設(shè)計(jì)活動(dòng)，例如復(fù)制和粘貼。因此，設(shè)計(jì)過(guò)程隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展而變化，從兩個(gè)方面上升—原子到位，位到原子。前者被今天的設(shè)計(jì)師廣泛用于他們的概念設(shè)計(jì)階段；后者，由設(shè)計(jì)師改編為他們的原型設(shè)計(jì)階段。為了滿足這些新的設(shè)計(jì)工藝要求，技術(shù)人員研發(fā)出了新的設(shè)計(jì)工具。

2設(shè)計(jì)過(guò)程介紹

2.1設(shè)計(jì)工具環(huán)境設(shè)計(jì)

本研究分為4個(gè)階段：試點(diǎn)研究、第1個(gè)Case研究、設(shè)計(jì)工具教學(xué)和第2個(gè)Case研究。在試點(diǎn)研究中，需要識(shí)別不適合該設(shè)計(jì)工具的變量，然后進(jìn)行修改或剝離；設(shè)計(jì)過(guò)程記錄在第1和第2個(gè)Case研究中，記錄由屏幕錄制軟件完成，在第2個(gè)Case研究之前，參與者被授予30分鐘的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，用于校準(zhǔn)由于不同教育背景而導(dǎo)致的經(jīng)驗(yàn)差異。本設(shè)計(jì)工具的環(huán)境是在實(shí)驗(yàn)室中建立的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室具有良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，如穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)支持和舒適的光環(huán)境。由于數(shù)字設(shè)計(jì)工具是計(jì)算機(jī)的一部分，設(shè)計(jì)人員在數(shù)字環(huán)境設(shè)計(jì)中不可避免地會(huì)形成私人工作習(xí)慣。為了盡量減少測(cè)試環(huán)境對(duì)參與者設(shè)計(jì)能力的影響，本研究允許參與者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用自己的筆記本電腦。但是，本研究提供了用于測(cè)試的軟件，基本環(huán)境設(shè)置如表1所示[5-8]。

2.2設(shè)計(jì)過(guò)程

設(shè)計(jì)工具所執(zhí)行的程序過(guò)程如下：步驟1.在Google搜索引擎中搜索雪花圖片；步驟2.使用基于繪圖的設(shè)計(jì)工具（如PhotoshopIllustrator等）設(shè)計(jì)步驟1中找到的雪花。步驟3.處理教學(xué)。步驟4.使用基于代碼的設(shè)計(jì)工具（如Process⁃ing）設(shè)計(jì)步驟1中找到的雪花。在步驟2和步驟4的整個(gè)期間，使用錄制軟件記錄設(shè)計(jì)者計(jì)算機(jī)屏幕以分析他們的設(shè)計(jì)過(guò)程。以如下實(shí)例進(jìn)行以上過(guò)程介紹：首先，設(shè)計(jì)這者通過(guò)谷歌搜索令人滿意的雪花圖片，然后將其下載到計(jì)算機(jī)桌面；然后，設(shè)計(jì)者按照指定的過(guò)程開(kāi)始使用設(shè)計(jì)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)。在步驟2中，設(shè)計(jì)者選擇使用的計(jì)算機(jī)已經(jīng)安裝了Illustrator，Photoshop和Processing，并且設(shè)計(jì)者選擇使用Illustra⁃tor在步驟2中完成測(cè)試。當(dāng)他休息完畢后，他開(kāi)始打開(kāi)Processing進(jìn)行最終測(cè)試。所選圖像，基于繪圖的設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)的圖片和基于繪圖的設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)的圖片如表2所示。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，采用基于代碼的設(shè)計(jì)工具能夠提升設(shè)計(jì)效率，那么代碼的實(shí)現(xiàn)流程如表3所示。

2.3設(shè)計(jì)表示

設(shè)計(jì)表達(dá)的討論源于問(wèn)題結(jié)構(gòu)的不同。可將設(shè)計(jì)問(wèn)題分為兩部分，一個(gè)是結(jié)構(gòu)合理的問(wèn)題，另一個(gè)是結(jié)構(gòu)不良的問(wèn)題。其中結(jié)構(gòu)合理的問(wèn)題指定了初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)，它也可以使用停止規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，并且此類(lèi)問(wèn)題的運(yùn)算符是從已知算法中得出的；結(jié)構(gòu)不良的問(wèn)題大不相同，其中一個(gè)或多個(gè)成分未知或不連貫。初始狀態(tài)通常是模糊的，而目標(biāo)狀態(tài)要么是未知的要么是模棱兩可的，既沒(méi)有預(yù)先指定停止規(guī)則，也沒(méi)有為操作員指定算法。定義不明確的問(wèn)題的求解器必須生成并表示大量的其他信息，以構(gòu)造狀態(tài)，包括初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)，并構(gòu)造路徑或目標(biāo)。因此，結(jié)構(gòu)良好和結(jié)構(gòu)不良的問(wèn)題的空間不太可能是相似的，因此也不可能期望在其中找到類(lèi)似的搜索機(jī)制。除了定義問(wèn)題結(jié)構(gòu)的好壞，本文還討論了問(wèn)題空間中的不同設(shè)計(jì)表示形式。將它們分為四個(gè)主要表示形式：內(nèi)部表示形式，外部表示形式，概念表示形式和圖形表示形式。

3實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究

由于設(shè)計(jì)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，對(duì)工作環(huán)境有特定的要求，對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，熟悉的工作環(huán)境會(huì)有更好的親和力。本章節(jié)主要對(duì)基于代碼工具進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究[9-11]。為了降低研究對(duì)象的復(fù)雜性，本研究使用基本的六邊形雪花作為設(shè)計(jì)對(duì)象，基本六邊形也是專(zhuān)門(mén)用于素描教學(xué)多邊形處理的官方示例。此外，六邊形在現(xiàn)實(shí)世界中具有類(lèi)似的存在，例如雪花，因此它們能夠用作設(shè)計(jì)對(duì)象。3名參與者的基本信息如表4所示，他們的學(xué)習(xí)背景從工業(yè)設(shè)計(jì)到數(shù)字媒體設(shè)計(jì)，年齡大約是25歲。其中兩個(gè)有編程背景，都使用基于代碼的設(shè)計(jì)工具，而另一個(gè)則之前無(wú)法訪問(wèn)類(lèi)似的工具。特別的是，雖然參與者A有8年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，但似乎她使用數(shù)字設(shè)計(jì)工具的時(shí)間不長(zhǎng)，即使傳統(tǒng)的基于繪圖的設(shè)計(jì)工具的經(jīng)驗(yàn)只有2年；另外兩個(gè)參與者與他們的學(xué)習(xí)經(jīng)歷不同，是跨學(xué)科的，而不是原創(chuàng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人士。同時(shí)三維參與者均選擇Illustrator工具作為解決矢量圖形設(shè)計(jì)問(wèn)題。通過(guò)參與者按照設(shè)計(jì)流程進(jìn)行指定圖像進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)果表明，基于代碼的設(shè)計(jì)和基于繪圖的設(shè)計(jì)在上述功能上有顯著差異，設(shè)計(jì)人員可能需要在此類(lèi)設(shè)計(jì)活動(dòng)之前調(diào)整設(shè)計(jì)功能。但是，在評(píng)估過(guò)程中，基于代碼的設(shè)計(jì)和基于繪圖的設(shè)計(jì)之間沒(méi)有顯著差異，這個(gè)結(jié)果可能是因?yàn)樵O(shè)計(jì)帶來(lái)了活動(dòng)的共性。當(dāng)人們理解兩種設(shè)計(jì)行為之間的差異時(shí)，可以在功能和行為的整合階段進(jìn)行調(diào)整。在本文中，研究了文檔的文檔過(guò)程，結(jié)果表明整個(gè)文檔過(guò)程可以自動(dòng)執(zhí)行，只有在某些情況下才需要人為干預(yù)。圖形設(shè)計(jì)結(jié)果的差異，整個(gè)過(guò)程的數(shù)字監(jiān)控，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的數(shù)字化以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)字分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)步驟分為兩部分，分別進(jìn)行分析。對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)輸出，分析著重于不同階段設(shè)計(jì)輸出與參考圖片之間的差異，以及參與者行為對(duì)差異程度的貢獻(xiàn)。分析工具是研究人員自行制作的，用于測(cè)試。它是基于Processing的圖像微分度識(shí)別軟件，具有對(duì)兩個(gè)不同圖像進(jìn)行對(duì)比分析的能力，并將結(jié)果輸出到TXT文檔。分析工具使用的分析方法基于像素間距算法：首先，對(duì)兩個(gè)圖像進(jìn)行像素化處理，然后逐個(gè)比較每個(gè)位置上的每個(gè)像素，如果像素差異大于閾值，則將其添加到各種差異中。完成整個(gè)圖像的檢測(cè)后，將匯總并輸出差異總數(shù)；分析對(duì)象是參考圖片與基于繪圖的設(shè)計(jì)輸出，參考圖片與基于代碼的設(shè)計(jì)輸出以及基于繪圖的設(shè)計(jì)輸出與基于代碼的設(shè)計(jì)輸出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如圖1所示，基于代碼的設(shè)計(jì)和基于繪圖的設(shè)計(jì)在上述功能上有顯著差異，設(shè)計(jì)人員可能需要在此類(lèi)設(shè)計(jì)活動(dòng)之前調(diào)整設(shè)計(jì)功能。但是，在評(píng)估過(guò)程中，基于代碼的設(shè)計(jì)和基于繪圖的設(shè)計(jì)之間沒(méi)有顯著差異，這個(gè)結(jié)果可能是因?yàn)樵O(shè)計(jì)帶來(lái)了活動(dòng)的共性。對(duì)于基于代碼的設(shè)計(jì)工具，基于繪圖的設(shè)計(jì)工具中不會(huì)發(fā)生許多宏觀活動(dòng)情況。首先，基于功能代碼的設(shè)計(jì)工具為設(shè)計(jì)人員提供了從底層構(gòu)建設(shè)計(jì)項(xiàng)目的方法。也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)人員可以擺脫基于繪圖的設(shè)計(jì)工具中的設(shè)計(jì)功能限制，設(shè)計(jì)人員可以開(kāi)發(fā)新的設(shè)計(jì)工具來(lái)滿足他們的設(shè)計(jì)需求或項(xiàng)目要求。大多數(shù)基于代碼的設(shè)計(jì)工具在IDE（集成開(kāi)發(fā)環(huán)境）模式下運(yùn)行，主要設(shè)計(jì)行為顯示為編碼。因此，即使設(shè)計(jì)人員需要包括外部資源，他們也只需要在代碼調(diào)用函數(shù)中添加兩行，而無(wú)需像在基于繪圖的設(shè)計(jì)工具中一樣使用拖放操作。但是，由于基于代碼的設(shè)計(jì)活動(dòng)是基于代碼的活動(dòng)類(lèi)型，因此必須能夠隨時(shí)修改設(shè)計(jì)。以Processing為例，每當(dāng)設(shè)計(jì)師檢查他的設(shè)計(jì)以打開(kāi)整個(gè)畫(huà)布時(shí)，此行為基本上都會(huì)被分析系統(tǒng)檢測(cè)為宏活動(dòng)。在分析基于代碼的設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，可以將宏活動(dòng)的這些效果用作活動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)這些節(jié)點(diǎn)劃分設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)活動(dòng)。

4結(jié)語(yǔ)

利用各類(lèi)工具進(jìn)行輔助化設(shè)計(jì)是各類(lèi)設(shè)計(jì)人員目前所需具備的能力之一，文章主要介紹了基于代碼設(shè)計(jì)工具在素描過(guò)程中的應(yīng)用，主要介紹了設(shè)計(jì)過(guò)程中的函數(shù)順序執(zhí)行，同時(shí)以實(shí)例結(jié)合參與者的執(zhí)行對(duì)基于繪圖工具和編碼工具兩種方式的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，基于代碼的設(shè)計(jì)在完成素描逼真方面相比更優(yōu)。

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作者：賈小飛 單位：咸陽(yáng)師范學(xué)院