计算机图形辅助设计.doc

计算机图形辅助设计在现代艺术设计教学中的应用和发展李新华回顾我国现代艺术设计教育事业发展的轨迹，在20世纪90年代，计算机图形设计的导入无疑具有划时代的意义。发展迅猛的计算机技术和计算机图形设计对我国的现代艺术设计教育产生了极其强烈的影响，同时也导致了艺术设计教育从设计教学方式、设计教学内容乃至设计教学理念全方位的变革。计算机图形设计(Computer Graphic简称CG)于20世纪60年代初期起源于美国，直到20世纪90年代中期才开始导入中国的设计应用和设计教育领域。因此，无论是从计算机图形技术发展的时间上还是从计算机图形技术应用领域的广度和深度上，我们与欧美发达国家之间存在着显而易见的差距。这一时期，在计算机图形软件范围内，高端图形软件与低端图形软件之间也存在着很大的差距。高端三维软件如Softimage、Prisms(现在的Houdini)以及 AliasWavefront(现在的Maya)，功能超群但价格昂贵，并且由于性能与渲染速度的需要，必须运行于价格同样昂贵的高性能的工作站之上。而低端的图形软件虽然存在着整体功能较弱的缺点，但具有容易掌握和价格低廉的特点。因而，最早在我国建筑和室内设计行业推广运用的软件是Autodesk公司的AutoCAD和当时惟一能够运行于PC机的三维软件3DStudio。与高端的软件相比，SD Studio在建模、动画、渲染上的能力均属初级，渲染效果差而且速度慢，用它制作的效果图往往需要在Photoshop中作较大的后期加工。此时，作为我国艺术设计教育的基本表现手段，手工制作的表现技艺正在步入自身发展的成熟阶段，并且已经达到了相当高的水平。以当时3DStudio所表现出来的水准，还未能达到让人折服的地步，所以，尽管它以一定的表现力和方便的性能在国内的设计行业得到了某种程度上的推广和应用，但面对着这类低端的计算机图形软件，整个艺术设计教育界仍然保持了一种审慎的姿态。然而，随着计算机图形设计软件自身水平迅速的提高，事情发展变化的速度之快超出了人们的想象。1996年3DStudioMAX从3DStudio的DOS平台转移到了Windows平台。相对3D Studio而言，3DStudioMAX的性能显然有了质的飞跃，并且随着每年升级版本的不断推出，性能也在不断地提高。与此同时，二维绘图和图形处理软件如CorelDRAW、FreeHand和Photoshop升级版本的强大性能也在平面设计领域展示出来。于是，计算机图形设计便水到渠成地进入了我国设计教育界的殿堂。计算机图形设计在进入我国的设计教育领域时首先表现出来的是以辅助专业设计为主的特征。许多设计专业的专业设计课程因采用了计算机图形辅助设计发生了巨大的变化。在建筑设计专业，AutoCAD的推广和普及，基本上抛弃了传统的绘图工具和传统的绘图方式。设计师弯腰伏案或使用尺子模板或使用刀片来绘制和修改图纸的情景一去而不复返，沉重而宽大的绘图工作台完全被小巧的计算机所替代。在环艺设计和工业设计专业，用计算机绘制效果图成为学生的必修课程，3DStudioMAX成为辅助教学中运用最广泛的3D图形软件。在平面设计专业，计算机图形辅助设计贯串于包装装潢设计、广告招贴设计、CI企划设计的整个过程，Coreldraw、FreeHand和Photoshop的广泛运用基本上完全代替了手绘的功能。甚至在传统手工创作的插图领域也出现了与之平分秋色的电脑插画设计。随着计算机图形辅助设计在专业设计课中的拓展，它对于专业设计基础课的影响也逐渐凸现出来。这种影响突出地表现在平面构成、色彩构成、立体构成等基础设计课程教学方式和教学效果的深刻变革之中。构成作为一种造型概念，其含义是将一不同形态的单元和材料重新组合成为一个新的单元，构成设计作为色彩和造型训练的一种重要的方法，主要从抽象的形态入手来培养学生的形象思维能力和设计创造能力。从20世纪80年代初起，三大构成一经引入国内便得到人们普遍的关注并很快成为专业设计基础的必修课。然而，在传统的构成设计授课的过程中，由于受制于繁重的手工制作，思维的创造性未必能充分展开想象的翅膀。色彩构成中的变调、推移和空混，平面构成中的渐变和发射成为制作非常吃重的作业类型，一幅色彩混合空间有时要制作一个星期或更多的时间。如果说在传统的教学模式中，手工绘制的练习对于专业设计还是颇有价值的话，那么，在计算机图形辅助设计已在专业设计课中普及的今天，借助于计算机图形辅助设计让学生摆脱作业制作中材料工艺的制约，把学习的重点转移到思维的创造上来，才是真正地体现了构成设计的本质所在。通过二维和三维图形设计软件的使用，既大大提高了作业制作的效率，又使构成设计的表现形式和表现手段更为丰富多彩，同时也使学生形象思维能力和设计创造能力得到进一步的加强和提高。当然，考虑到学生素质的全面发展，考虑到传统手绘的表现形式对于学生综合表现能力训练上的不可替代性，相辅相成地将手工制作与计算机图形辅助设计相结合便成为目前各艺术设计院校在构成设计基础课中普遍采用的一种教学模式了。计算机图形辅助设计对于我国艺术设计的基础教学同样也产生了不可避免的影响。在专业设计基础课中，计算机图形辅助设计发挥着重要的作用；在专业设计课中，计算机图形辅助设计成为主导的潮流；那么在基础教学中应该怎么办呢?是否也应该由计算机图形设计完全取代素描、速写、色彩等传统的基础课程呢?在这个问题上，我们的回答是否定的。当然，这不仅仅是因为这个结论是从我们的教学实践中所得到的在实践中我们发现那些在计算机图形设计中水平卓越的学生往往绘画基础也最为优秀，同时，国外优秀的设计师也给予了从理论到实践各方面的印证。这个问题从表层现象上来讲，应该是传统手工技艺与现代高科技技术的碰撞，从深层意义上来看，文化与技术、艺术与科技的紧密结合才最接近我们所探讨问题的本质。的确，高超的操作技术在计算机图形辅助设计中是必需的，但是任何成功的计算机图形设计作品需要的是内容，而内容的深度和质量完全取决于设计者对于生活和艺术深刻的洞察力和理解力。现有的计算机图形设计软件所具有的强大功能极大地方便了人们的设计艺术创作，但是将梦想的构思变成现实的作品最终只能是设计师或艺术家。只不过就当前的形势来看，我们所缺乏的并不是传统艺术和文化的经验，而是对于计算机图形设计和教学方法的深入探索和研究。因此，在艺术设计的基础教学中，一方面要坚持学习传统的绘画方式和技巧，另一方面要及早安排计算机图形设计基础的课程，这是我们基础教学的当务之急。日益普及的计算机图形辅助设计所带来的另一个重要变化是教学形式和教学方式的变革。多媒体教学方式成为一种必然。与单向的灌输式的传统教学形式相比，更具直观性和开放性的多媒体教学显然更适于现代设计理论和观念的传授与表达。多媒体教学还使网络教学成为一种可能，通过Internet(国际互联网)为学生打开了一个更为广阔的空间，通过这个空间媒介，学生可以获得与世界同步的知识和资源，同时，学生的作业也可以通过网络上传递，使学生对自己的评判坐标从一个狭小的群体范围拓展到一个更为宽广的天地。 计算机图形辅助设计在我国设计教育领域发展得如此迅速，也许会引起人们对于计算机图形设计的原理产生兴趣。二至三年的时间，对于世界文明历史长河的发展来讲，仅仅是短短的一个瞬间。从使用竹简到蔡伦造纸，人们经历了数千年；从蔡伦造纸到毕昇的活字印刷人们经历了数百年；硬笔文化的输入也有了近百年的历史；而借助现代高科技的发展，计算机图形设计技术在我国的推广运用仅仅只有短短的数年时间，这确实是一件让人感到十分惊讶的事情。计算机图形设计为什么能如此迅速地取代传统的手工技艺呢?回答这个问题也许需要更为专业的理论和更为冗长的篇幅，也超出了本文的要旨，但是，如果我们把传统的手工技艺和计算机图形设计做一个比较的话，至少还是可以从表层的意义上来说明一些问题的。 我们可以把手工绘制室内和建筑效果图的方法与用计算机图形软件制作效果图的方法做一个简单比较。例如，对于重复的物体和要素，计算机图形设计同手工的绘制有着明显的区别，使用计算机图形软件的复制或阵列功能显然比手工重复的绘制在效率上提高了很多。透视(尤其是复杂的三点透视)在手工绘制效果图中最为困难，而在计算机图形设计中，摄像机的设置则使复杂的透视变得十分简单，随意调动摄像机的位置和视角便可得到你所满意的构图。相对于手绘的水彩、水粉或喷绘技法，计算机图形设计可以达到更为逼真的视觉效果。使用计算机图形设计软件的材质编辑器，可以制作出你所需要的各种材质；通过灯光的设置和调配，你可以得到生动的光影效果；当这一切都设置完毕时，打开渲染命令，计算机便会自动地将图像渲染出来。至于最后的配景工作，手工粘贴的方法往往留下明显的人工痕迹，而使用计算机图像软件对效果图进行天衣无缝的整体处理后，能使作品达到更好的效果。当然，也许有人会留恋手绘作品的气韵，但是，运用计算机图形设计的特效技法(如火、光、烟等)所创造出的丰富而生动的效果，确实是手工的绘制技法无可比拟的。以上的比较也许仅仅只传达了事情的表象特征，尽管是管中窥豹，但是两种表现方式的高下还是一目了然。这也就不难理解为什么在专业设计课中传统的手工绘制技法几乎完全被计算机图形辅助设计所代替的原因了。然而，我们应该注意到的是，计算机图形辅助设计在提高制作效能和改变作品视觉效果的质量方面所起到的作用仅仅涉及了设计内容的外形和表象，而计算机图形设计为现代社会所带来的非物质的、软件的、非可视性的价值变更乃是我们探讨问题的关键；而超越对于造型、色彩和质感的诉求，“把设计宗旨和含义包容于设计内容之中”才是我们追求的根本目标。然而，要做到这一点，我们还必须付出很大的努力。一些客观和主观上所存在的问题正在成为严重阻力，所以，在追求根本目标的过程中，我们应该着重研究和解决以下几个方面的问题。首先，应该引起我们关注的是计算机图形设计技术的持续发展在为我们的追求提供了坚实的基础之时，也为我们不断地提出了新的要求。一直以来，Autodesk公司的3D Studio MAX和3D StudioVIZ在我国计算机3D图形设计辅助教学中独领风骚，在未能见识到高端3D软件的真面目时，我们似乎忽视了它们之间的差距，有时甚至还忽视了它本身的某些缺陷。例如，其渲染器的效果就未如人意，所以在计算机图形辅助教学的过程中，Lightscape或插件Mental Ray通常被用来完成最后的渲染工作。但是，得益于CPU速度与图形显示技术的进步，许多以往与工作站深有渊源的高端软件如Maya、Softimage、Houdini等纷纷移植到PC机上，Lightware和Rhion也逐渐进入了人们的视野。这其中功能强大的Maya最为引人注目，除了它独创的Artisan雕刻功能、Panter手绘功能，优异的、粒子系统和非线性编辑功能外，它的材质体系非常科学，所编辑的材质效果和最终的渲染效果明显优于3DStudioMAX，PR交互渲染功能也比3D Studio MAX技高一筹。同时不断升级的3DStudioMAX现已推出4.0版，并将采用先进的球形光照模式的插件弥赛亚(Mcssiah)作为自己的渲染器。面对着高端软件的冲击和现有软件的不断升级，我们的教学计划和内容显然也必须做出相应的调整，如何在林林总总的计算机图形设计软件中选择适合多层次教学的专业图形设计软件成为当前设计教学中新的课题。我们不能因为惯性把学生仅仅局限于低端或中端的范畴而错过了与世界高端技术接轨的时机。让学生掌握太多的计算机图形软件是一件不可能的事情，但是让学生在掌握了一般通用软件的同时至少也掌握一种高端软件不但是可能的，而且是提高计算机图形辅助教学层次所必需的。高端软件的出现还引起了我们对于教学硬件设备状况的关注。Maya、Softimage、Houdin等高端软件虽然已适用于PC机，但它们对CPU、显示卡、内存、显示器等硬件设备有着颇高的要求。与拥有目前全世界设计院校中最先进的电脑设计中心的美国艺术中心设计学院(Art Center College of Design)相比，我国一些院校建设较早的专业电脑教室及其配置显然是落后的。事实上，有些院校落后的设备已经成为了计算机图形辅助教学的严重阻力。硬件设备是计算机图形设计教学最为重要的物质基础，没有坚实的基础，计算机图形辅助教学水平的提高只能是一句空话。加强硬件设备的更新和建设已经成为当前计算机图形辅助教学刻不容缓的事情了。其次，应该引起我们关注的是教师队伍的培养和提高。目前，部分专业设计教师不会使用专业计算机图形设计软件仍然是一种普遍存在的现象，并且由于设计软件的不断更新换代，对于软件的掌握变得愈来愈困难，这个问题便显得愈来愈突出。计算机图形辅助教学专职教师与专业设计教师的分化在一定程度上已经造成了设计教学的脱节。事实上，计算机图形辅助教学已经超越了纯辅助或纯制作的范畴，正在成为一种重要的创作手段。学生在计算机图形辅助课程中学习和掌握软件的基本操作十分重要，但是，在专业设计的创作中，如何发挥和运用软件的功能才更为重要。如果学生在使用3DStudioMAX或Maya绘制作业的过程中很少能得到专业设计教师的指导，那么我们的教学水平和教学质量将会大打折扣。我们不否认造成这种现象有着诸多的客观因素，如教师毕业年代的因素(20世纪80年代与90年代初是与电脑绝缘的年代)、语言环境的因素(掌握软件需要一定的外语水平，高端软件更是如此)，甚至还有资讯、地域差异的因素。但是，无论如何，这个状况不应该再持续下去了，我们必须采取一些切实的措施来进行这项扫盲的工作。对于一些专业教师来说，他们一点也不缺少艺术的素养、专业的理论和经验，他们所缺少的不过是掌握专业设计软件所需要的一段时间和过程，突破了这一瓶颈，他们无疑将会成为中国计算机图形设计艺术发展的力量核心。反之，如果我们的教师队伍就处于这样一种水平，那么在时间上已经