代碼設計工具地素描教育研究

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摘要：隨著信息技術的發展，計算機輔助設計活動變得更加現代化和復雜化。學習如何操作這些新的設計工具已經成為每個設計師面臨的主要問題。本研究旨在發現設計人員在基于代碼的設計工具學習期間遇到的問題，特別是那些影響因素；該研究基于兩項設計方案分析研究，并選定3個參與者使用兩種不同的數字設計工具完成一個素描繪制工作，對每位參與者進行30min的教學；同時引入處理進行數據分析，證明數字方法可用于執行設計過程分析。我們構建了一個用于設計過程的多尺度分析結構，并展示了對設計過程進行純定量研究的可能性。

關鍵詞：計算機輔助設計；代碼設計工具；數據分析；素描

1概述

計算機和類似計算機的移動設備充斥著人們的日常生活。為了適應數字時代的發展，當今設計專業的學習似乎也需要發展無限的想象力，為創造力提供支持[1]。盡管信息技術蓬勃發展，設計行業的工作環境也發生了重要的變化，幾十年來，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計環境進行命題構建。隨著數字技術的發展，設計領域也得到了長足得發展，為了在新環境中執行設計任務，設計過程相應地進行了自己的更改。數字技術促使設計人員使用新收稿日期：2019-11-20作者簡介：賈小飛（1978-），男，陜西咸陽人，碩士研究生，講師，研究方向：美術學（油畫）。方法進行設計活動，以便在現實世界和數字世界之間流暢地傳輸設計信息，例如機器，材料和建模過程的集成。在傳統的設計環境中，設計師選擇設計位置，選擇設計材料并決定設計工具，但是數字世界的情況發生了變化。從信息理論來看，Shannon告訴人們現實世界可以通過比特映射到數字世界[2-4]。首先要是設計工具的改變，如建筑設計，并查看設計對象，如中央處理單元（CPU）設計。其次，數字世界分裂了時間，在現實世界中，有時設計項目受設計對象的物理屬性約束。因此設計周期以同樣的方式受到限制，在數字世界中，物理約束暫時消失。設計師可以進行在現實世界中無法進行的設計活動，例如復制和粘貼。因此，設計過程隨著數字技術的發展而變化，從兩個方面上升—原子到位，位到原子。前者被今天的設計師廣泛用于他們的概念設計階段；后者，由設計師改編為他們的原型設計階段。為了滿足這些新的設計工藝要求，技術人員研發出了新的設計工具。

2設計過程介紹

2.1設計工具環境設計

本研究分為4個階段：試點研究、第1個Case研究、設計工具教學和第2個Case研究。在試點研究中，需要識別不適合該設計工具的變量，然后進行修改或剝離；設計過程記錄在第1和第2個Case研究中，記錄由屏幕錄制軟件完成，在第2個Case研究之前，參與者被授予30分鐘的教學經驗，用于校準由于不同教育背景而導致的經驗差異。本設計工具的環境是在實驗室中建立的，因為實驗室具有良好的實驗環境，如穩定的網絡支持和舒適的光環境。由于數字設計工具是計算機的一部分，設計人員在數字環境設計中不可避免地會形成私人工作習慣。為了盡量減少測試環境對參與者設計能力的影響，本研究允許參與者在實驗過程中使用自己的筆記本電腦。但是，本研究提供了用于測試的軟件，基本環境設置如表1所示[5-8]。

2.2設計過程

設計工具所執行的程序過程如下：步驟1.在Google搜索引擎中搜索雪花圖片；步驟2.使用基于繪圖的設計工具（如PhotoshopIllustrator等）設計步驟1中找到的雪花。步驟3.處理教學。步驟4.使用基于代碼的設計工具（如Process⁃ing）設計步驟1中找到的雪花。在步驟2和步驟4的整個期間，使用錄制軟件記錄設計者計算機屏幕以分析他們的設計過程。以如下實例進行以上過程介紹：首先，設計這者通過谷歌搜索令人滿意的雪花圖片，然后將其下載到計算機桌面；然后，設計者按照指定的過程開始使用設計工具進行設計。在步驟2中，設計者選擇使用的計算機已經安裝了Illustrator，Photoshop和Processing，并且設計者選擇使用Illustra⁃tor在步驟2中完成測試。當他休息完畢后，他開始打開Processing進行最終測試。所選圖像，基于繪圖的設計工具設計的圖片和基于繪圖的設計工具設計的圖片如表2所示。在實現過程中，采用基于代碼的設計工具能夠提升設計效率，那么代碼的實現流程如表3所示。

2.3設計表示

設計表達的討論源于問題結構的不同。可將設計問題分為兩部分，一個是結構合理的問題，另一個是結構不良的問題。其中結構合理的問題指定了初始狀態和目標狀態，它也可以使用停止規則來實現目標，并且此類問題的運算符是從已知算法中得出的；結構不良的問題大不相同，其中一個或多個成分未知或不連貫。初始狀態通常是模糊的，而目標狀態要么是未知的要么是模棱兩可的，既沒有預先指定停止規則，也沒有為操作員指定算法。定義不明確的問題的求解器必須生成并表示大量的其他信息，以構造狀態，包括初始狀態和目標狀態，并構造路徑或目標。因此，結構良好和結構不良的問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似的搜索機制。除了定義問題結構的好壞，本文還討論了問題空間中的不同設計表示形式。將它們分為四個主要表示形式：內部表示形式，外部表示形式，概念表示形式和圖形表示形式。

3實驗對比研究

由于設計是一門實踐性很強的學科，對工作環境有特定的要求，對于設計人員來說，熟悉的工作環境會有更好的親和力。本章節主要對基于代碼工具進行設計過程中的問題進行實驗研究[9-11]。為了降低研究對象的復雜性，本研究使用基本的六邊形雪花作為設計對象，基本六邊形也是專門用于素描教學多邊形處理的官方示例。此外，六邊形在現實世界中具有類似的存在，例如雪花，因此它們能夠用作設計對象。3名參與者的基本信息如表4所示，他們的學習背景從工業設計到數字媒體設計，年齡大約是25歲。其中兩個有編程背景，都使用基于代碼的設計工具，而另一個則之前無法訪問類似的工具。特別的是，雖然參與者A有8年的設計經驗，但似乎她使用數字設計工具的時間不長，即使傳統的基于繪圖的設計工具的經驗只有2年；另外兩個參與者與他們的學習經歷不同，是跨學科的，而不是原創設計專業人士。同時三維參與者均選擇Illustrator工具作為解決矢量圖形設計問題。通過參與者按照設計流程進行指定圖像進行設計，結果表明，基于代碼的設計和基于繪圖的設計在上述功能上有顯著差異，設計人員可能需要在此類設計活動之前調整設計功能。但是，在評估過程中，基于代碼的設計和基于繪圖的設計之間沒有顯著差異，這個結果可能是因為設計帶來了活動的共性。當人們理解兩種設計行為之間的差異時，可以在功能和行為的整合階段進行調整。在本文中，研究了文檔的文檔過程，結果表明整個文檔過程可以自動執行，只有在某些情況下才需要人為干預。圖形設計結果的差異，整個過程的數字監控，實驗環境的數字化以及實驗結果的數字分析。實驗結果和實驗步驟分為兩部分，分別進行分析。對于實驗設計輸出，分析著重于不同階段設計輸出與參考圖片之間的差異，以及參與者行為對差異程度的貢獻。分析工具是研究人員自行制作的，用于測試。它是基于Processing的圖像微分度識別軟件，具有對兩個不同圖像進行對比分析的能力，并將結果輸出到TXT文檔。分析工具使用的分析方法基于像素間距算法：首先，對兩個圖像進行像素化處理，然后逐個比較每個位置上的每個像素，如果像素差異大于閾值，則將其添加到各種差異中。完成整個圖像的檢測后，將匯總并輸出差異總數；分析對象是參考圖片與基于繪圖的設計輸出，參考圖片與基于代碼的設計輸出以及基于繪圖的設計輸出與基于代碼的設計輸出。實驗結果表明，如圖1所示，基于代碼的設計和基于繪圖的設計在上述功能上有顯著差異，設計人員可能需要在此類設計活動之前調整設計功能。但是，在評估過程中，基于代碼的設計和基于繪圖的設計之間沒有顯著差異，這個結果可能是因為設計帶來了活動的共性。對于基于代碼的設計工具，基于繪圖的設計工具中不會發生許多宏觀活動情況。首先，基于功能代碼的設計工具為設計人員提供了從底層構建設計項目的方法。也就是說，設計人員可以擺脫基于繪圖的設計工具中的設計功能限制，設計人員可以開發新的設計工具來滿足他們的設計需求或項目要求。大多數基于代碼的設計工具在IDE（集成開發環境）模式下運行，主要設計行為顯示為編碼。因此，即使設計人員需要包括外部資源，他們也只需要在代碼調用函數中添加兩行，而無需像在基于繪圖的設計工具中一樣使用拖放操作。但是，由于基于代碼的設計活動是基于代碼的活動類型，因此必須能夠隨時修改設計。以Processing為例，每當設計師檢查他的設計以打開整個畫布時，此行為基本上都會被分析系統檢測為宏活動。在分析基于代碼的設計活動時，可以將宏活動的這些效果用作活動節點，并通過這些節點劃分設計者的設計活動。

4結語

利用各類工具進行輔助化設計是各類設計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計工具在素描過程中的應用，主要介紹了設計過程中的函數順序執行，同時以實例結合參與者的執行對基于繪圖工具和編碼工具兩種方式的設計進行分析，結果表明，基于代碼的設計在完成素描逼真方面相比更優。

參考文獻

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作者：賈小飛 單位：咸陽師范學院