照明模拟技术引入室内设计教学论文
在学习、工作中，说到论文，大家肯定都不陌生吧，借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。你写论文时总是无从下笔？下面是小编收集整理的照明模拟技术引入室内设计教学论文，仅供参考，欢迎大家阅读。
一、室内照明设计作业存在问题及成因分析
笔者在多年的教学过程中发现，尽管很多学生照明设计作业的视觉效果较好，但在照明设计的理性思考方面一直存在一些问题，与兄弟院校交流后得知，这些问题在其它高校也普遍存在。主要是：1、学生在布置顶平面时，往往将重点放在灯具与顶平面的构图关系上，很少主动地思考光在室内空间可能产生的实际效果，仅凭视觉感受被动地完成灯具布置；2、对照明器具的数量及可能产生的实际照度与亮度考虑得过少（更别提光源的功率、光色、灯具配光曲线等设计细节了），设计作业中常常出现照明器具布置数量过多的情况，若予以实施极易导致空间照度过大、亮度过高，并产生能源浪费的现象；3、3D效果图中对灯光效果的模拟过于随意，灯具数量与顶平面图不吻合，即效果图的灯具设置和顶平面的灯具布置是分离的，效果图绘制过程中主要依据视觉效果增减灯具和调整亮度，并不与顶平面图完全对应。事实上，这种绘图方式也无可厚非，毕竟3D软件研发者的初衷，就是靠绘图者视觉的感受调整灯光效果，而非高仿真性，但问题在于，工程实施的主要依据是顶平面图，并非效果图，那么要保证效果图中的灯光效果在实际工程中能够实现，这显然不太可能。上述问题的出现并持续存在，必定是教学过程中出现了问题，究其原因，应有以下几点：第一，教师、学生对照明设计方案的可实施性不够重视。就多数情况而言，学生的课程作业基本以虚拟设计为主，实施的可能性较小，从而导致教师与学生过度迷恋纸面上的感性虚拟效果，较少理性地计算对实际照明效果有重要影响的物理数据；第二，照明专业教师匮乏。近些年，照明技术的进展日新月异，照明设计也逐步走向专业化，然而，我国的照明设计教育依然比较落后，国内比较成熟的涉及照明专业的院系较少，而仅有的这些院系在照明设计人才的培养上也存在各种问题，如复旦大学的培养对象侧重于光源与灯具的研发，相对国内急缺的照明设计人才的培养还有一定差距。教育的落后也导致了从事照明设计教育专业教师的不足，尽管国内高校室内设计专业都开设有照明设计课程，但任课教师多为非专业人员，他们更注重照明灯具的造型设计，照明的表现手法与视觉效果，缺少对照明技术知识的传授，教学效果并不理想；第三，教学设施不健全。光线是无形的，并不以物质形态存在，它的这种特性也决定了教学的特殊性，即不通过实验教学仅靠理论授课和虚拟设计难以真正让学生理解照明，只有在真实的场景中体验照明并对其进行实测才能切实提高学生的照明设计水平。然而，我国多数院校的室内照明设计教学一直处于一种尴尬的境地，由于受经费、师资能力等各种因素限制，绝大多数高校室内设计专业都缺少照明实验室，造成学生没有动手操作并体验照明的机会，更没有实测各种光环境的条件，使学生无法真正理解照明物理量的视觉意义，始终无法调动起教师的积极性和学生的兴趣。由此可知，室内照明设计作业出现问题的原因是多方面的，既有主观原因也有客观条件限制，短期内难以解决，当前迫切需要找到一种简单易行的.应对方法。实践经验表明，照明模拟技术对辅助专业设计的作用日益突出，在国内外得到了普遍认可，因此，笔者认为，将照明模拟技术引入室内照明设计课或室内设计专项课能一定程度上缓解上述问题的发生。
二、照明模拟软件的选取
将照明模拟技术引入室内设计教学，虽然难以解决光环境的真实体验问题，但有助于学生理解、掌握照明技术的基本知识，对学生深入认识照明物理量的视觉意义也有一定帮助。本文所指的照明模拟软件不同于3D效果图制作软件，虽然这些软件也能输出三维的照明场景效果图，但场景图的照明效果与模型中照明器具的位置及参数有直接关系，换言之，模型中的照明器具是决定照明效果的关键因素（3D效果图的照明效果并非完全是照明器具决定的，照明器具也没有具体的灯具型号、照明功率等各项参数），这种照明效果更接近方案实施后的真实场景，具有高仿真性，对于这一点，照明模拟软件与3D效果图制作软件有本质的不同。一言以蔽之，如果学生能够熟练使用照明模拟软件，那么，在设计照明方案时也能较准确地控制照明的最终实施效果，因此，将软件引入教学有其必要性。相关文献表明，目前，市场上大约有50多款商业照明软件，这些软件有的侧重于自然采光，有的侧重于人工照明，至今并未发现能兼顾二者的照明模拟软件。从辅助设计的角度出发，自然采光软件方面：Ecotect、Radiance和Daysim比较适于设计专业学生学习；人工照明软件方面：比较成熟的是Agi32和Dialux，但Agi32价格昂贵，学生难以接受，Dialux具有易用性好、计算精确度高、可免费使用等优点，适于学生学习、掌握。对照明设计专业的学生而言，自然采光和人工照明两个方面的软件都有必要掌握，但对于室内设计专业的学生，只掌握一款人工照明软件也基本能满足专业学习的要求。主要原因是：1、自然采光软件主要为建筑设计服务，对建筑学专业的学生比较重要，对室内设计专业的重要程度有所降低，相反，人工照明软件对室内设计专业的学生比较重要；2、由于室内设计专业学制时间短（一般4年），学习课程门类较多，在有限学制内安排多门照明软件课，难度较大。因此，笔者建议，将人工照明模拟软件Dialux引入室内设计教学即可。
三、Dialux引入室内设计教学的途径与方法
照明模拟软件Dialux是德国DIAL公司与多家国际知名灯具厂家联合共同投资研发的一款人工光照明软件（其自然光的计算能力较弱），1992年，该软件正式推出，目前是欧洲最顶级的专业照明软件之一。Dialux界面友好、使用简单，兼容性强，得到了众多著名灯具厂商的灯具插件支持，可广泛用于建筑、景观、道路、隧道等灯光场景计算、模拟。另外，该软件版本更新较快，可免费下载使用，尽管有建模能力弱、渲染效果不真实等缺陷，但并不妨碍这款软件在亚太地区的推广，目前，已成为我国使用最广泛的照明模拟软件。Dialux软件的主要操作流程是：首先搭建仿真模型并赋予材质；然后置入家具和灯具；最后进行照明计算，自动生成报表。报表内容主要有灯具信息、测光结果、眩光值、3D效果图、伪色图、各室内界面的照度值、亮度值等。可以说，计算结果不仅有照明的视觉场景文件也有量化数据信息，能够全面衡量照明方案的质量。这种操作模式适于空间及灯具排列比较复杂的照明场景计算（如专卖店、餐厅等空间），输出报表的内容也比较全面，但对于办公室、教室等比较简单的照明场景，采用这种模式就过于麻烦。因此，Dialux从3.1版开始，就提供了精灵操作模式，这种模式适于空间比较规则并采用均质照明的设计方案，依据设计方案输入空间尺寸、界面反射比、灯具款式、数量及位置等信息，软件便可快速计算出工作面照度并渲染出灯光场景图，尽管报表输出内容较少，但操作过程极其方便、快捷，非常适合辅助办公、学校、医疗等空间的照明方案设计。精灵模式的另一特点是操作界面易懂，即便使用者没有受过专门的软件培训，也能很快了解、并掌握该模式的操作、使用方法。
（一）引入途径
将Dialux引入室内设计教学，首先要解决软件的学习问题，结合室内设计专业的课程设置特点，软件学习可从如下三个途径解决。第一，开设专门的Dialux软件课。室内设计专业一般开设Cad、3DMax、Photoshop等软件课程，如果课时允许，可对教学计划适当调整，将Dialux加入软件课程，较早地解决该软件的学习问题，为后期的照明设计课和设计专项课打好基础。笔者认为，20个课时基本能完成该课程的讲授和学习。第二，在照明设计课中增加软件学习内容。如果软件课程中无法增加Dialux，也可以尝试在照明设计课中学习。照明设计课主要解决照明基础理论与照明设计问题，但照明设计如果仅停留在概念和视觉层面，没有光的量化信息，不能称之为完整的照明设计。尽管软件学习会占用、挤压本应用于方案设计的时间，但与专门的软件课不同，在此阶段学习Dialux，能够很快用于辅助照明方案的设计，对于此，也可以说是该课程学习Dialux的一个优势。第三，在设计专项课中学习Dialux。可以说，在设计专项课中学习该软件，不是太好的途径，毕竟设计专项课主要解决的是各类空间的综合设计问题，涉及内容多，课程时间紧，而照明设计仅是设计专项中的一个要素而已。但各院校状况不同，出于各种原因，有时也只能将Dialux设置在某个设计专项课中。如果采用这种途径，也只能要求学生掌握Dialux精灵模式的操作即可（4个课时基本可以熟练掌握），换言之，通过精灵模式辅助照明设计，至少能保证设计方案中灯具的款式及数量不会出现大的问题，对于照明细节，则不能过于苛求。
（二）引入方法
将Dialux引入室内设计教学可达到两个目的：其一，对于均质照明设计，学生通过反复模拟训练，能够掌握照明设计的一般规律，以此为基础，在不依靠软件的情况下，凭借模拟阶段积累的经验，也可以顺利完成照明方案而不会出现原则性错误；其二，对于非均质复杂性照明设计，通过软件的仿真模拟与计算，能发现设计方案存在的问题与不足，以模拟结果为参照依据，可将原照明方案修正得更为合理。为达到上述目的，通过合适的教学方法将模拟技术与设计课程紧密结合至关重要，而方法的选择要基于软件的特性及课程的需要，可从如下两个方面入手：第一，规则空间、均质照明的教学方法。前文已经提到，对于办公、教学、医疗等以工作、学习为主的场所，其空间一般比较规则，主要采用均质的一般照明方式。对此类空间，可采用Dialux的精灵操作模式，通过系列照明模拟训练掌握照明设计的基本规律。方法是：设定空间原型和照度标准（照度标准参考建筑照明规范要求），选用一款常用的照明器具（格栅灯具或筒灯）作为一般性照明的光源，均质排列灯具后进行模拟计算，观察灯光场景效果图、等照度图和测光结果，若工作面照度计算结果与设定标准相差太大，可调整灯具数量然后再次计算，直至找到理想的照明方案。以此类推，在保持空间三维尺寸和照度标准不变的情况下，依次改变常用照明器具，并对不同灯具照明方案的模拟结果进行比较，经反复对比，可初步掌握类似空间照明器具的选用与排列规律。以此为基础，还可以在不改变照明器具款式的情况下，改变空间的尺寸和灯具数量，观察计算结果有什么变化规律。通过这种教学方法，第一个教学目的基本可以达到。第二，非规则空间、非均质照明的教学方法。很多商业类室内设计项目，其空间形态往往变化较大，照明方式也强调个性化、艺术化，对这类空间的照明设计，不能说没有规律可循，但探寻个性化照明方案的设计规律本身没有太大意义。因此，对商业类空间的照明设计，采用Dialux对其仿真模拟，发现问题并进行方案修正更为重要。显然，Dialux的精灵操作模式无法满足这类空间照明模拟的要求，需要使用另一种更复杂的操作模式。与第一种教学方法不同，商业类空间的教学应尽量与课程实践相结合，如可在照明设计课中安排小型商业空间照明的设计任务，或在商业空间的设计专项课中，要求学生对设计专项的照明方案进行模拟、计算，根据模拟结果，进一步优化设计。采用这种教学方法，学生经过多个设计案例的实践，基本可以熟练掌握Dialux辅助商业空间照明设计的流程与方法。
四、结语
照明设计一直是室内设计教学的难点，它既是美学问题，也是技术问题，二者不可偏废。然而，出于多种主客观原因，我国高校室内设计专业学生的照明设计方案很难兼顾二者。对此，本文提出将照明模拟技术引入室内设计教学，并主张重点掌握Dialux软件，基于Dialux的基本特性和操作模式，文中探讨了将该软件与相关课程结合的基本途径和主要方法。尽管Dialux的引入能在一定程度上完善照明设计课内容，减少学生照明设计作业出现常识性错误的可能性，但软件模拟仍是虚拟设计，不能解决光环境的真实操作和体验问题，因此，在可能的情况下，同时引入灯光实验教学能更好地克服现存问题，也更有实际意义。
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