虚拟现实在地铁站公共艺术设计中的应用

陈玉昊

关键词：虚拟现实 地铁公共艺术 困境 地铁车站 公共空间

引言

地铁车站公共艺术是以地铁空间为平台而与公众产生聯系的公共艺术，其概念可以拆解为修饰限定空间的“地铁”和表明属性的“公共艺术”[1] 。我国城市轨道交通的高速发展为地铁站公共艺术创作提供了更宽广平台的同时也面临机遇与挑战并存。各方人士在地铁车站公共艺术（以下简称地铁公共艺术）设计方面的探索越来越重视。公共艺术一路发展离不开科技的发展，本文锁定科技层面的虚拟现实技术，探讨虚拟现实技术是何、为何以及如何介入地铁公共艺术的设计。

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术可建构一个用户能够自由参与其中的虚拟世界，结合传感设备让使用者完全沉浸在虚拟环境中，实时感知虚拟世界中的对象，理想情况可以达到一个与真实世界无异的多感官世界[2] 。VR技术在地铁公共艺术设计项目的前中后期，都有极强的推进作用。本文所研究的主要内容就是基于VR技术在创作领域的应用。以地铁公共艺术的设计为主要研究对象，以近年来地铁公共艺术出现的困境为切入口，利用VR技术为现阶段地铁公共艺术存在的困境寻求设计方法上的创新。

一、虚拟现实技术为何介入地铁公共艺术设计

（一）虚拟现实技术与地铁公共艺术设计的关联

1.空间感的关联：在一般的二维平面中，我们无法感受到在空间中所带来的沉浸感，而随着技术的发展，对具身认知具有重要意义的现实中的“空间感”会在虚拟空间中越来越多地回归[3] 。在虚拟现实技术营造的环境中，使用者依旧持第一人称视角，人们会感知到方位感以及尺度感等，一定程度上是对现实空间的还原和再现，这与传统媒介最大的区别就在于空间感，如图1。

而地铁公共艺术的设计离不开整体空间的规划，地铁车站空间的设计专业划分，主要包括建筑、装修、公共艺术、设施、导向、商业广告这六个方向，所以地铁车站的设计是跨领域整合的系统性工程。地铁公共艺术作为整个地铁公共空间关系中的一部分，其设计过程是科学性和创造性的融合，而虚拟现实空间同样也是建立在空间关系中的科学改造过程。在具体表现形式和操作过程上，地铁公共艺术是针对地铁车站的物理性人造空间的改造;虚拟现实则是建立在视觉节奏和心里节奏上的虚拟空间改造，是对数据的改造，两者存在着空间上的微妙关联。

2.在地性的关联：当代华裔地理学家段义孚，在他的著作《空间与地方》一书中，提出了在从空间被“人化”为“地方”的过程中，人们才会由于其所承载的符号意义和共同经验，对其产生空间上的认同感[4] 。地铁公共艺术滋生于并依附于地铁站的公共空间。地铁公共艺术不应脱离地铁车站变成独立的艺术品，而应根据特定的空间属性起到提升整个地铁空间文化内涵的作用，所以在设计中应体现“在地性”，不同的人在乘坐地铁时才会因其所承载的符号意义和共同经验产生特殊的情感共鸣，人为地为地铁空间赋予不同的性质和心理内涵。

虚拟现实空间的性质与地铁站空间有着极强的相似性与关联性，其空间的属性同样由使用者的身体参与经验而界定，当带上VR眼镜时，使用者便形成了属于自己独特的空间文本，人们可以通过转变姿态，距离、视角以及焦点等，自由的移动身体，并形成多种互动关系，因此会产生现实空间中的临场感和在地性，这与段义孚教授的理念近乎一致。在虚拟现实环境中，创作地铁公共艺术的过程就类似于从空间被“人化”为“地方”的过程。

例如，韩国科技公司Olim Planet基于UE4引擎创建的房地产平台ZipView，平台的作用除了看房之外，还包括浏览室内设计、样板间的参观、合同的签订、咨询房地产经纪人、买卖房地产，客户可随时随地体验沉浸式三维VR环境，能让客户仿佛置身于屋内，感受窗外洒入的阳光，体验布置虚拟家具的乐趣，沉浸式的场景中既有栩栩如生的效果，同时也免去了去实地查看的必要，如图2。

（二）地铁公共艺术设计的困境

1.选位的困境：地铁公共艺术与空间属性的矛盾：地铁公共艺术为地铁空间带来了一定的层次感和节奏感，地铁公共艺术的公共性是在车站空间的公共场所中体现的，因此两者产生出一种共生的关系，而非简单叠加，这使得地铁站成为具有公共性的审美场所。而现实的困境是，地铁公共艺术虽然依附于地铁空间，但是不可避免地与地铁空间属性存在着一定的矛盾，作为城市交通运输空间，功能性是前提，安全性是保障。地铁空间虽然为公共艺术提供了场所，但是却没有提供相应的自由度，因此如何把握好地铁公共艺术设计的选位尺度才显得尤为重要。

在中国地铁建设标准化施工的方针下，城市中的地铁公共艺术创作受到传统思维的影响，仍以站厅层为主要的安放位置，而且受到商业、广告和导视的影响，站厅层的公共艺术往往传播效果不佳，公共艺术的价值没有真正发挥出来。另外，地铁出入口、楼梯处、走廊、顶面和地面这些区域却往往被忽视。如图3，图中的车站站厅层的设计只是简单的将色块运用在立柱上，而天花板也只是最常见的裸顶设计，天花板运用线条元素打破单调，地面的盲道和标识简单粗暴，设计感缺乏。而通道的设计略显单调，走廊墙面的导视牌、禁烟标志、灯箱关广告牌等，造成视觉混乱，总体上缺乏一体化设计的意识。

2.选题的困境：地铁公共艺术与公众审美的矛盾：公共艺术的公共性质决定它一方面必须与公众进行有效的沟通，另一方面也需要对大众进行必要的艺术教育[5] 。创作者在专注于作品想要表达的内涵时往往忽略了对公众审美的思虑，在最初选择设计选题时缺少对大众审美程度的考量，选题过于晦涩难懂，地铁公共艺术面向的是大众老百姓，传统公共艺术常常是缄默不言的，公众由于与设计师之间存在审美差异，便无法从地铁公共艺术中做出主观判断，无法读取有效信息，形成公共艺术选题与公众审美教育之间的矛盾困境。

另外，在城市地域文化题材的运用方面，对当地的文化重复、零散、过度使用，只是取其表面，并没有进行深度文化挖掘，例如对于某种标志性元素的反复使用，缺少对城市文化的调研和将其转化为艺术的深度，设计出来的公共艺术过于表面，缺少感染力，也不能引起公众的情感共鸣，无法让乘客对作品本身产生过多的思考与关注，地铁公共艺术陷入“名不副实”“门可罗雀”的选题困境。这与前文提到的困境形成了两种极端。

3.表现形式困境：地铁公共艺术与表现形式的矛盾：地铁公共艺术设计的形式大致可以分为三种，永久性地铁公共艺术;阶段性公共艺术;公共艺术创意产业。目前中国地铁公共艺术还属于起步阶段，表现形式大多数还是永久性公共艺术，在阶段性公共艺术和公共艺术创意产业两个方面还缺少经验，在国内出现较少。地铁公共艺术近几年呈现出表现形式单调、创作手法陈旧的困境。

永久性公共艺术具体表现形式包括壁画、雕塑、景观、装置艺术、艺术设施、艺术导向、艺术空间等[6] 。包含的种类并不局限，而国内地铁空间因为人流量大、高运能，考虑到公共艺术的维护成本和安全耐用，多采用模数化、标准化的方式建造地铁站，因为经济预算上的限制，所以在公共艺术上的投入只能以最常见的壁画形式出现，导致车站的公共艺术设计的形式千篇一律。虽然新媒体的发展带动了一些新的表现形式，但是并没有被得到很好的普及。一方面，新媒体类的公共艺术设计成本较高，实施难度大，不仅受到技术的限制，还涉及到LED屏幕、液晶屏等易耗设备的维护问题，另一方面，新媒体类的公共艺术耗电量以及安全问题也是值得进一步考虑的问题。

二、虚拟现实技术如何解决地铁公共艺术设计的困境

（一）解决选位困境：虚实结合，方案预演

1.虚实结合对空间性的整体感知：设计师在设计之初就要熟悉现场环境的详细情况，并且想办法把室内空间各个具体部位的形象直观地表达出来，完整全面地表达设计意图和最终效果[7] 。地铁公共艺术的设计因为涉及面庞大，很难在现实空间中完成整个设计的宏观观察。更不可能在地铁车站完全建成之后再进行设计，而是需要与空间设计师协同设计。

虚拟现实技术可以有效解决这一困境，在虚拟现实环境中，根据CAD文件展现出地铁空间的平面图，利用3DSmax建立空间的三维效果，全方位展现空间的内部三视图，模拟真实的地铁车站空间环境。公共艺术在空间中位置比例，与建筑结构的尺度参照按照真实的比例呈现出来，整个空间进行可视化的呈现，清晰明朗。在模拟真实空间的基础上再进行公共艺术的设计可以更加全面地看待整个车站空间，设计师可以对地铁中公共艺术的的位置、朝向、人流布局、人流动线等进行模拟，做到与周围空间环境相融合，模拟乘客整体的视觉感受，以找到最合适的公共艺术选位。

Zoan是一家使用实时技术为各行各业创作各种沉浸式体验的芬兰公司。这家工作室在过去几年中大力推进的一个项目就是以虚拟方式再现芬兰首都赫尔辛基。虚拟赫尔辛基是芬兰首都的数字化副本，它可以用于从VR体验到房地产解决方案的各种用途，已经被芬兰国家商务促进局搬到了Slush Singapore等展会上，用于宣传赫尔辛基，还在这座城市当选为2019欧洲智能化旅游之都时出现在芬兰的技术展示中，对于房地产的选址及展示具有重要作用，如图4。

2.方案预演对可行性的预先验证：地铁公共艺术的选位往往需要融合建筑学、艺术学、材料学等多学科知识体系来完成实际方案，在设计中的任何一个失误都将造成地铁车站空间的整体隐患。建筑设计的传统方式之中，建筑的设计过程往往有较长的设计周期和大量的设计费用，并且很难对建筑的设计方案进行修改，所以对建筑的前期设计预览十分重要[8] 。

虚拟现实系统可以对地铁公共艺术的方案进行事先的预演和检测。

结合计算机图形学、大数据、人工智能等技术手段，不仅能够真实显现整个地铁空间的形态，在后台通过计算机将数据进行分析和仿真演示，结合城市的人口、人流量、周边设施等数据的分析，对公共艺术和整体车站空间进行预先的模拟，对未来20-30年的空间因素进行科学分析预测。利用VR头戴设备，设计师可以在虚拟现实的环境中验证设计方案的可行性，对地铁公共艺术的位置选取的可行性进行分析，以此来选择公共艺术的最佳位置，避免公共艺术选位的失误。

位于瑞典拉普兰的北极小镇耶利瓦勒-马尔姆贝里耶因为一个正在扩建的铁矿迫使这座城市整体搬迁，瑞典的社区开发咨询公司Tyréns利用虚幻引擎技术将现有建筑的拆除到新建筑的施工，再到某些建筑的整体搬迁一瞬间进行展示，也就是最终城市模型的完全體形象，若集成到VR展示平台，能够在其中浏览并提供相关反馈。设计师可以在施工前进入实时的城市环境中模拟创意，预先了解各种设计决定的影响，例如在哪里布置公共汽车站，或者新的住宅开发项目会产生什么影响。有利于搬迁工作更好地决策，如图5。

（二）解决选题困境：实时演示，加强联结

1.实时演示对时空性的限制打破：虚拟交互技术具有沉浸式、实时性、交互感，其中的实时性将其理解为两个层面，第一层面就是说虚拟现实技术不会受到真实环境和物理时间的影响，可以模仿任何时间段的场景，实时感受百年前甚至是亿年前的场景，做到穿梭古今与未来。第二层面是在使用上也不会受到时间限制，使用者可以随打开设备进行实时观测或修改。在地铁公共艺术设计方面，设计师会希望在工程实施前向市民公开计划，测试人们的感受，了解人们的情绪，看是否有负面感受或情绪，这样一来，在工程实际实施前，通过虚拟现实技术就解决了问题。

那么在地铁公共艺术设计的运用中，首先虚拟现实技术可以模拟出地铁建成后的空间环境，将地铁空间建成的时间前置，提前预演公共艺术的设计效果;其次是设计师可以随时将方案利用虚拟现实技术发布到网络中，受众只要拥有一台电脑或移动终端，便能实时观测方案的效果，有条件的受众还能通过VR设备及时体验设计效果，提供一种更强大的视觉体验工具，使设计更加平民化，体验感在设计中是非常重要的感受，如果人们能够体验某种设计，对它的记忆会更加深刻，比起给大众提供书面信息或者图像，体验的效果会更好。两种层面的实时性对于设计方面无疑是降低了设计的门槛，设计不局限于专业的设计师，而公众也可以通过自己的理解和审美进行设计。

2.联结公众对审美性的一致把握：在设计过程中与专家、公众的交流与沟通方面，传统的地铁公共艺术设计缺乏真实性和互动性，因此再设计方案的比较和择取方面增加了一定难度。虚拟现实帮助设计师更能体会他人的感受，无论是在利益相关方、共同决策者或是最终用户，不同的受众会提出不同的感受。

虚拟现实技术能带来光明，揭示未知，帮助设计师理解不同受众对设计的想法，这样在设计和开发时就能够更好地包容所有人，可以用更多的、更通用的设计思路来处理，而不是基于业主方的指导原则和设计策略。公众可以进入到设计者设计好的虚拟环境中，通过自身的感官了解虚拟现实技术构建的地铁空间里的公共艺术，按照自身的感受向设计者提出设计需求，在这种立体化、直观化展示环境中与设计者进行深入交流。而这些是传统的电脑绘图设计所无法做到的，所以虚拟现实技术也会成为地铁业主方认可和接受的方案演示模式。虚拟现实技术联结了设计师与公众，打通了在审美性方面难以对话的壁垒。对某个方案进行剖析时，可随时切换方案，随时放大某一部位的设计，对方案设计进行严密的分析，在公共艺术题材的选择上做到审美上和形式上的统一，从而可以改善地铁公共艺术因缺乏与专家和公众的交流而出现的选题困境。

在2018年的Slush大会上，芬兰航空公司展示了一款交互式VR/AR概念软件，让用户得以一窥该系统的全貌，大会上展示了如何通过它来创建可视化场景、优化决策，同时改善客户体验。在AR仿真软件中，用户得以体验并扮演一位负责运营赫尔辛基枢纽的主管，还能执行任务来缩短飞机的周转时间。在VR体验中，他们就是地面操作团队的一分子，需要像地面团队那样在飞机起飞前执行任务。此设备可以协助机场管理人员组织更好地管理设备以及下达业务决策，如图6。

（三）解决表现形式困境：直观展现，节约成本

1.直观展现对落地性的效果预测：从广义上看，任何与数字技术相关的艺术都可以称之为新媒体艺术，作为具有颠覆性的艺术形式，它不但为艺术家提供了一个全新的体验和表达空间，同时也在积极地转变受众的角色，让受众由传统的观看者的角色成为一个具有选择权和影响力的角色[9] 。由此可见，将新媒体公共艺术介入地铁公共空间是考虑到时代的发展，大众的生活态度和价值观发生变化，传统公共艺术无法再满足公众的审美和精神诉求。

传统的地铁公共艺术虽然能够通过静态渲染图，达到展示设计方案的要求，但是展现形式始终不够直观，人们只能通过固定的角度感受艺术品的形态，并不能够看到新媒体公共艺术的动态演示，为了提高展现效果的直观性，需要一种更能展现地铁空间中公共艺术效果的方法。利用虚拟现实技术开发的平台，可以为设计者营造一个高度仿真的虚拟环境与公共艺术产生模拟的互动。新媒体艺术的形式得以在虚拟环境中得到完全的真实呈现。而新媒体形式的公共艺术在先前的创作阶段是无法看到作品的全貌，只有等项目落地，才可以完整地呈现其形态，在虚拟现实的世界中，通过计算机手段，可以提前感知最终的作品形态，审视其最终效果，得以及时修改方案，直观展现对落地性的效果预测。

2.节约预算对成本性的经济改观：虚拟现实技术辅助创作下的地铁公共艺术设计可以实时的调整空间的布局、结构、装饰等，减轻了传统设计方法中因整改方案而产生的人力物力和经济的成本，同时对方案实施的周期也减轻了时间上的压力。身临其境的沉浸式展示方式提高了項目的展示效果和质量，改善了项目的成本输出，同时也提高了资源利用率，对整体项目的经济做出节省于改观。例如，加拿大航空公司通过虚幻引擎，在促销展会以VR形式进行其商务舱的展示交互体验，颇受好评，节约了现场布置的时间与金钱的成本，只需几台计算机和轻便的VR眼镜，就可以真实再现舱内的环境，进行体验商务舱的真实体验，如图7。

将虚拟现实利用计算机后台系统，能够把设计方案中各个细节进行准确的成本估算，而且还可以避免人为计算的失误，这样可以在创作前期提前做好假设成本和维护成本的预算。这样显著提高了设计效率和施工效率，降低了项目成本的预算。以此来解决由于资金预算，维护成本的问题而造成的公共艺术形式单一的困境。

结论

地铁空间的设计实现了对种类多样的现代科学技术的融合运用，地铁公共艺术作为地铁空间设计的一部分，承载着非同一般的意义。文章从地铁公共艺术的综合发展中出现的困境角度展开分析，论述对虚拟现实技术的合理化结合运用，有助于改善地铁公共艺术发展中存在的困境，从而得出了虚拟现实技术在地铁站公共艺术设计中的应用价值发挥着不容忽视的重要作用。通过虚拟现实技术可以做到对设计方案的预演，并进行预先验证;虚实结合可以对空间做到整体感知;实时的演示功能可以打破时空的限制，做到设计师与大众的沟通;更直观的展现方式可以精准预算，节约成本等。希望本文的研究能够为虚拟现实技术在地铁公共艺术设计过程中的使用提供借鉴思路。

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