代码设计工具地素描教育研究 摘要：随着信息技术的发展，计算机辅助设计活动变得更加现代化和复杂化。学习如何操作这些新的设计工具已经成为每个设计师面临的主要问题。本研究旨在发现设计人员在基于代码的设计工具学习期间遇到的问题，特别是那些影响因素；该研究基于两项设计方案分析研究，并选定 3 个参与者使用两种不同的数字设计工具完成一个素描绘制工作，对每位参与者进行 30min 的教学；同时引入处理进行数据分析，证明数字方法可用于执行设计过程分析。我们构建了一个用于设计过程的多尺度分析结构，并展示了对设计过程进行纯定量研究的可能性。
关键词：计算机辅助设计；代码设计工具；数据分析；素描 1 概述 计算机和类似计算机的移动设备充斥着人们的日常生活。为了适应数字时代的发展，当今设计专业的学习似乎也需要发展无限的想象力，为创造力提供支持[1]。尽管信息技术蓬勃发展，设计行业的工作环境也发生了重要的变化，几十年来，研究人员一直在为以物理空间和工作方法为特征的各种设计环境进行命题构建。随着数字技术的发展，设计领域也得到了长足得发展，为了在新环境中执行设计任务，设计过程相应地进行了自己的更改。数字技术促使设计人员使用新收稿日期：2019-11-20 作者简介：贾小飞（1978-），男，陕西咸阳人，硕士研究生，讲师，研究方向：美术学（油画）。方法进行设计活动，以便在现实世界和数字世界之间流畅地传输设计信息，例如机器，材料和建模过程的集成。在传统的设计环境中，设计师选择设计位置，选择设计材料并决定设计工具，但是数字世界的情况发生了变化。从信息理论来看，Shannon 告诉人们现实世界可以通过比特映射到数字世界[2-4]。首先要是设计工具的改变，如建筑设计，并查看设计对象，如中央处理单元（CPU）设计。其次，数字世界分裂了时间，在现实世界中，有时设计项目受设计对象的物理属性约束。因此设计周期以同样的方式受到限制，在数字世界中，物理约束暂时消失。设计师可以进行在现实世界中无法进行的设计活动，例如复制和粘贴。因此，设计过程随着数字技术的发展而变化，从两个方面上升—原子到位，位到原子。前者被今天的设计师广泛用于他们的概念设计阶段；后者，由设计师改编为他们的原型设计阶段。为了满足这些新的设计工艺要求，技术人员研发出了新的设计工具。
2 设计过程介绍 2.1 设计工具环境设计
本研究分为 4 个阶段：试点研究、第 1 个 Case 研究、设计工具教学和第 2 个 Case 研究。在试点研究中，需要识别不适合该设计工具的变量，然后进行修改或剥离；设计过程记录在第 1 和第 2 个 Case 研究中，记录由屏幕录制软件完成，在第 2 个 Case 研究之前，参与者被授予 30 分钟的教学经验，用于校准由于不同教育背景而导致的经验差异。本设计工具的环境是在实验室中建立的，因为实验室具有良好的实验环境，如稳定的网络支持和舒适的光环境。由于数字设计工具是计算机的一部分，设计人员在数字环境设计中不可避免地会形成私人工作习惯。为了尽量减少测试环境对参与者设计能力的影响，本研究允许参与者在实验过程中使用自己的笔记本电脑。但是，本研究提供了用于测试的软件，基本环境设置如表 1 所示[5-8]。
2.2 设计过程 设计工具所执行的程序过程如下：步骤 1.在 Google 搜索引擎中搜索雪花图片；步骤 2.使用基于绘图的设计工具（如 PhotoshopIllustrator 等）设计步骤 1 中找到的雪花。步骤 3.处理教学。步骤 4.使用基于代码的设计工具（如 Process⁃ ing）设计步骤 1 中找到的雪花。在步骤 2 和步骤 4 的整个期间，使用录制软件记录设计者计算机屏幕以分析他们的设计过程。以如下实例进行以上过程介绍：首先，设计这者通过谷歌搜索令人满意的雪花图片，然后将其下载到计算机桌面；然后，设计者按照指定的过程开始使用设计工具进行设计。在步骤 2 中，设计者选择使用的计算机已经安装了 Illustrator，Photoshop 和 Processing，并且设计者选择使用 Illustra⁃ tor 在步骤 2 中完成测试。当他休息完毕后，他开始打开 Processing进行最终测试。所选图像，基于绘图的设计工具设计的图片和基于绘图的设计工具设计的图片如表 2 所示。在实现过程中，采用基于代码的设计工具能够提升设计效率，那么代码的实现流程如表 3 所示。
2.3 设计表示 设计表达的讨论源于问题结构的不同。可将设计问题分为两部分，一个是结构合理的问题，另一个是结构不良的问题。其中结构合理的问题指定了初始状态和目标状态，它也可以使用停止规则来实现目标，并且此类问题的运算符是从已知算法中得出的；结构不良的问题大不相同，其中一个或多个成分未知或不连贯。初始状态通常是模糊的，而目标状态要么是未知的要么是模棱两可的，既没有预先指定停止规则，也没有为操作员指定算法。定义不明确的问题的求解器必须生成并表示大量的其他信息，以构造状态，包括初始状态和目标状态，并构造路径或目标。因此，结构良好和结构不良的问题的空间不太可能是相似的，因此也不可能期望在其中找到类似的搜索机制。除了定义问题结构的好坏，本文还讨论了问题空间中
的不同设计表示形式。将它们分为四个主要表示形式：内部表示形式，外部表示形式，概念表示形式和图形表示形式。
3 实验对比研究 由于设计是一门实践性很强的学科，对工作环境有特定的要求，对于设计人员来说，熟悉的工作环境会有更好的亲和力。本章节主要对基于代码工具进行设计过程中的问题进行实验研究[9-11]。为了降低研究对象的复杂性，本研究使用基本的六边形雪花作为设计对象，基本六边形也是专门用于素描教学多边形处理的官方示例。此外，六边形在现实世界中具有类似的存在，例如雪花，因此它们能够用作设计对象。3 名参与者的基本信息如表 4 所示，他们的学习背景从工业设计到数字媒体设计，年龄大约是 25 岁。其中两个有编程背景，都使用基于代码的设计工具，而另一个则之前无法访问类似的工具。特别的是，虽然参与者 A有 8 年的设计经验，但似乎她使用数字设计工具的时间不长，即使传统的基于绘图的设计工具的经验只有 2 年；另外两个参与者与他们的学习经历不同，是跨学科的，而不是原创设计专业人士。同时三维参与者均选择 Illustrator 工具作为解决矢量图形设计问题。通过参与者按照设计流程进行指定图像进行设计，结果表明，基于代码的设计和基于绘图的设计在上述功能上有显着差异，设计人员可能需要在此类设计活动之前调整设计功能。但是，在评估过程中，基于代码的设计和基于绘图的设计之间没有显着差异，这个结果可能是因为设计带来了活动的共性。当人们理解两种设计行为之间的差异时，可以在功能和行为的整合阶段进行调整。在本文中，研究了文档的文档过程，结果表明整个文档过程可以自动执行，只有在某些情况下才需要人为干预。图形设计结果的差异，整个过程的数字监控，实验环境的数字化以及实验结果的数字分析。实验结果和实验步骤分为两部分，分别进行分析。对于实验设计输出，分析着重于不同阶段设计输出与参考图片之间的差异，以及参与者行为对差异程度的贡献。分析工具是研究人员自行制作的，用于测试。它是基于 Processing 的图像微分度识别软件，具有对两个不同图像进行对比分析的能力，并将结果输出到 TXT 文档。分析工具使用的分析方法基于像素间距算法：首先，对两个图像进行像素化处理，然后逐个比较每个位置上的每个像素，如果像素差异大于阈值，则将其添加到各种差异中。完成整个图像的检测后，将汇总并输出差异总数；分析对象是参考图片与基于绘图的设计输出，参考图片与基于代码的设计输出以及基于绘图的设计输出与基于代码的设计输出。实验结果表明，如图 1所示，基于代码的设计和基于绘图的设计在上述功能上有显着差异，设计人员可能需要在此类设计活动之前调整设计功能。但是，在评估过程中，基于代码的设计和基于绘图的设计之间没有显着差异，这个结果可能是因为设计带来了活动的共性。对于基于代码的设计工具，基于绘图的设计工具中不会发生许多宏观活动情况。首先，基于功能代码的设计工具为设计
人员提供了从底层构建设计项目的方法。也就是说，设计人员可以摆脱基于绘图的设计工具中的设计功能限制，设计人员可以开发新的设计工具来满足他们的设计需求或项目要求。大多数基于代码的设计工具在 IDE（集成开发环境）模式下运行，主要设计行为显示为编码。因此，即使设计人员需要包括外部资源，他们也只需要在代码调用函数中添加两行，而无需像在基于绘图的设计工具中一样使用拖放操作。但是，由于基于代码的设计活动是基于代码的活动类型，因此必须能够随时修改设计。以 Processing 为例，每当设计师检查他的设计以打开整个画布时，此行为基本上都会被分析系统检测为宏活动。在分析基于代码的设计活动时，可以将宏活动的这些效果用作活动节点，并通过这些节点划分设计者的设计活动。
4 结语 利用各类工具进行辅助化设计是各类设计人员目前所需具备的能力之一，文章主要介绍了基于代码设计工具在素描过程中的应用，主要介绍了设计过程中的函数顺序执行，同时以实例结合参与者的执行对基于绘图工具和编码工具两种方式的设计进行分析，结果表明，基于代码的设计在完成素描逼真方面相比更优。
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