虛擬技術與現(xiàn)代室內設計表現(xiàn)

趙銀花

（長春工業(yè)大學軟件職業(yè)技術學院，吉林長春 130012）

0 引 言

馬克思曾指出:“最蹩腳的建筑師從一開始就比最靈巧的蜜蜂高明的地方，是他在用蜂蠟建筑蜂房之前，已經在自己的頭腦中把它建成了，勞動過程結束時得到的結果，在這個過程開始時就已經在勞動者的表象中存在著，即已經觀念地存在著?！?/p>

這段話表述了人是帶著目的、計劃從事實踐活動的。實踐活動尤其是突破性的實踐活動往往都帶有不確定性，所以，可以通過虛擬實踐活動來降低真實實踐活動的不確定性，同時為真實實踐活動提供可參考的依據(jù)。

室內設計是一門藝術與技術相結合的學科，運用何種表現(xiàn)手段能將自己的創(chuàng)意生動、完整、清晰地展現(xiàn)出來是每一位設計師的追求。當室內設計師面對一個個迥然各異的設計藍圖時，都將是一個從無到有、逐漸完善的思維過程，這個設計過程在真正付諸于施工之前是要經過設計師本人和外界相關人員不斷探討、推敲和修改的。首先，設計師要先確定、完善自己的構思和方案，并借助于某種途徑、手段表現(xiàn)出來，之后再與相關人員（其他設計顧問、業(yè)主、施工方）做多向的意見交流，并對方案進行進一步的修正、優(yōu)化。這里說到的某種途徑、手段就是不同的設計表現(xiàn)工具，它們可以模擬設計方案最終要達到的實際效果，盡量減少想象與現(xiàn)實的差距。

所以，設計表現(xiàn)方式的這種模擬性不但能使設計師自身在設計過程中不斷深入、完善設計思維，還方便設計師與相關人員方便、有效地交流。

1 室內設計表現(xiàn)的發(fā)展動態(tài)及局限

1.1 室內設計表現(xiàn)的發(fā)展

室內設計表現(xiàn)方式經歷了語言描述、手繪表現(xiàn)、微縮模型、計算機軟件繪圖多個發(fā)展階段，總體來說是靜態(tài)向動態(tài)、抽象向具象發(fā)展的一個進程。

語言描述常見于業(yè)主選擇非專業(yè)設計、施工人員進行房屋設計，雙方參照實際場地用語言描述設計意愿，因表述和理解的因素，其結果通常差強人意，目前已不多見。微縮模型目前多見于售樓中心，它常與沙盤展示的方式共同表現(xiàn)住宅小區(qū)的整體規(guī)劃和戶型設計。目前，最為流行的是手繪表現(xiàn)與計算機軟件繪圖。

1.2 目前室內設計表現(xiàn)手段的局限[1-2]

手繪表現(xiàn)是一種具有較強藝術感染力的室內設計傳統(tǒng)表現(xiàn)方法，如圖1所示。

圖1 手繪表現(xiàn)效果圖

70年代和80年代手繪效果圖主要以水墨和水彩渲染，鋼筆淡彩、水粉及彩色鉛筆、鋼筆建筑速寫等為主，但因繪制速度慢、效率低，現(xiàn)已逐漸退出主流市場。目前室內設計手繪表現(xiàn)常用鉛筆、鋼筆、馬克筆和彩鉛等工具，其作品具有快速、美觀、清晰等特點。但它也具有一定的局限性:首先，它要求設計師必須具備良好的繪畫基礎、空間立體想象力和工程設計能力;其次，作品繪制過程中如果出現(xiàn)錯誤，不容易修改，甚至需要重新繪制;第三，設計方案的修改、調整都需要繪制新的效果圖，增大了設計師的工作強度;第四，作為設計資料來說，耗費設計師的大量精力來攜帶和保存。

近年來，隨著計算機硬件的飛速發(fā)展，計算機軟件繪圖表現(xiàn)方式已經成為設計師的首選，如圖2所示。

圖2 計算機表現(xiàn)效果圖

計算機軟件繪圖主要應用Auto CAD，3DS max，Maya，Photoshop等軟件。這種表現(xiàn)方式的優(yōu)點在于:第一，它可以在方案制定過程中反復修改;第二，畫面的真實性最大限度地反映了預期效果，便于業(yè)主的認知;第三，資料易于管理、展示。但它也有一定的局限性:首先，在方案制定初期，需要繪制不同創(chuàng)意的概念性草圖，計算機軟件表現(xiàn)在這方面不夠方便、快速;其次，效果圖雖然逼真，但過于模式化，缺乏獨特的藝術感染力;第三，為了追求理想的渲染效果，在調整軟件中的某些參數(shù)設置時，視覺上會造成與現(xiàn)實尺度的偏差。

另外，以上兩種表現(xiàn)方式還有一些共存的局限性。首先，完整的一套設計方案不僅包括透視圖（即效果圖），還要有相應配套的平面圖、頂面圖、立面圖、剖面圖等一系列用以輔助說明設計方案的圖集，除了透視圖是三維立體效果，其余的圖都是二維平面效果，而且在這些圖中不乏一些專指符號。像這類的圖通常只有專業(yè)人員才會看懂并理解設計意圖，大多數(shù)業(yè)主是不具備這種專業(yè)素質的，那么在與業(yè)主交流、溝通的時候無疑會對業(yè)主產生認知上的障礙。所以，不管是手繪表現(xiàn)，還是計算機繪圖表現(xiàn)，二維圖紙這種媒介方式都會對有效、準確的交流以及認知產生制約。其次，室內設計是表現(xiàn)空間與時間的藝術，人在空間中的行走使時間有了序列的概念。人對于整體空間的認識不是一瞬間形成的平面的、靜止的映象，而是在時間的運動中，人處在不同的位置，產生不同的視覺印象和心理狀態(tài)，逐漸形成的一種認識。如同中國古典園林中以小見大、先抑后揚、步移景異等處理手法一樣，空間設計就像音樂一樣是有節(jié)奏、有韻律的。若只是將靜態(tài)的圖片簡單地羅列、疊加是不能使人深入地理解、感受設計理念的。所以，室內設計中有些本質性的因素是無法通過現(xiàn)有的表現(xiàn)方式來表達的。

2 虛擬技術的概念及應用[3-4]

2.1 虛擬技術的概念

虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality，VR）簡稱虛擬技術，又稱靈鏡技術，是20世紀末才興起的一門綜合性信息技術。虛擬技術是一種以虛擬的信息世界取代客觀世界中的客體，使人獲得與某一客觀世界中一樣的感受和知覺的技術。

虛擬技術綜合利用了計算機圖形學、多媒體技術、仿真技術、人工智能等技術，先生成一個模擬環(huán)境，再通過先進的傳感技術和聲像技術，如頭盔或手套，使用戶與該環(huán)境直接進行自然的交互。它不僅能帶給用戶如同在真實世界里“身臨其境”的逼真感，還能不受時間、空間的制約，體驗在真實世界中無法實現(xiàn)的感受。

2.2 虛擬技術的特征

虛擬技術具有3個基本特征:沉浸（Immersion）、交互（Interactivity）和構想（Imagination）。

2.2.1 沉浸

計算機生成的虛擬環(huán)境最大限度地模擬了客觀世界，不僅在視覺上給人帶來逼真的空間感，甚至在聽覺、觸覺、嗅覺上也給人以真實感，所以使人自然而然地產生“身臨其境”的體驗。

2.2.2 交互

計算機生成的虛擬環(huán)境不是一個模型般的靜態(tài)物質，而是開放的、互動的，人是這個環(huán)境中的“主角”，它強調人的親身參與。在這個虛擬環(huán)境中，人可以對任何對象進行選擇性地觀察、訪問，也可以利用鼠標、鍵盤、數(shù)據(jù)手套等交互設備觸摸、移動、修改對象。

2.2.3 構想

由人的想象力、構思的參與和建構才形成了虛擬現(xiàn)實，所以人與虛擬環(huán)境的交互作用在本質上是生成性的。也就是說，人在虛擬環(huán)境中可以自己做決定，控制把握自己的行為，而不再是以往千篇一律的被動經歷。

2.3 虛擬技術的發(fā)展應用

1956年，理克爾德（J.C.R.Licklider）最早提出電腦以人腦的方式來處理信息的基本思想。20世紀末，虛擬技術開始應用于城市規(guī)劃、機械制造、特種作業(yè)培訓等實踐領域，但目前仍屬于應用開發(fā)的初始階段，還遠不夠成熟。

在美國，利用虛擬技術對洛杉磯改造進行了虛擬實驗，這個虛擬模擬系統(tǒng)曾被認為是全球最成功的虛擬城市模擬系統(tǒng)之一，如圖3所示。

圖3 虛擬洛杉磯

在2008年奧運會申辦過程中，加拿大的多倫多市也應用虛擬技術制作了未來奧運會的規(guī)劃模型。

在我國，虛擬技術的應用多用于城市模擬、房地產360°全景銷售、地理信息系統(tǒng)等領域，還處于探索、發(fā)展期。故宮文化遺產數(shù)字化應用研究所利用虛擬技術開發(fā)了一個虛擬的“紫禁城”，用戶通過控制遙控器，可以從不同視角欣賞故宮內外;上海為浦東新區(qū)建設采用了超級UNIX虛擬現(xiàn)實圖形工作站城市模擬系統(tǒng)，它可以實時、交互地對城市進行漫游，為城市的規(guī)劃、建設提供了一個很好的工具。

虛擬紫禁城如圖4所示。

圖4 虛擬紫禁城

3 虛擬技術在室內設計表現(xiàn)中的應用優(yōu)勢[5-8]

3.1 從根本上解決了空間、時間的制約

正如前面提到的，想要真正體驗室內設計的內涵僅靠靜態(tài)的圖片是無法實現(xiàn)的，只有靠人在時間的運動中，人處于不同的狀態(tài)才能完整地體會空間。虛擬技術的應用可以真實地令人從踏入空間入口的第一步開始，深刻地感受從狹小到寬闊、從明處到暗處、從低處到高處的不同空間表情，體會如音樂般的序曲、過渡、高潮以及結束的空間節(jié)奏，從而體驗設計中的本質因素，如圖5所示。

圖5 室內虛擬場景入口

3.2 最大限度地排除業(yè)主認知上的障礙

目前對方案的溝通方式通常是設計師先按照自己的理解將設計中的重點和細節(jié)逐一用效果圖表現(xiàn)出來，當業(yè)主在認知上出現(xiàn)問題時，則需要按業(yè)主所需重新操作、渲染效果圖，補充說明，不但增加了設計師的工作強度還耗費業(yè)主的時間。應用虛擬技術可以令業(yè)主在場景中按任意路線行走、觀察，從而清晰地了解設計中的各個細節(jié)，準確地判斷設計中的尺寸與功能的合理性，如圖6所示。

圖6 交互式瀏覽室內虛擬場景

3.3 降低風險

由于虛擬技術是基于真實數(shù)據(jù)建立的數(shù)字模型，所以它是對預期目標的真實再現(xiàn)。首先，對于設計師來說，可以在設計方案場景中任意漫游，來體驗、觀察作品，這樣很多在二維圖紙上不易察覺的漏洞、缺陷能夠輕易被發(fā)現(xiàn)，減少了由于考慮不周而造成的失誤和損失。其次，對于業(yè)主來說，在虛擬場景中親身體驗尺度、功能、材質、整體的色彩與風格等，可以無任何障礙地實時與設計師交流、修正方案，從而避免了在施工時因雙方溝通不善、業(yè)主認知有誤帶來的物質損失。

3.4 提供了人性化的服務

在現(xiàn)有的表現(xiàn)方法里也有用動畫制作軟件（如3DS max，Maya等）制作出的動態(tài)瀏覽，即“建筑漫游”。這種動畫是按照設計師設定好的順序，沿著某一條路徑瀏覽的“死”動畫，只能按照既定的路線和模式反復播放，如果想換個路徑來演示的話，則需要再制作、渲染幾天，用戶在其中只是被動的觀察者。而虛擬技術的“交互”特征使生成的場景“活”了，它的每一幀圖像都是根據(jù)用戶的動作實時進行計算和渲染。用戶可以利用鼠標、鍵盤、數(shù)據(jù)手套等交互設備，不受任何限制地任意瀏覽，從而使得對用戶的服務更具備人性化的特點。

3.5 保證了設計思維的連貫性

設計師在虛擬設計方案空間中的漫游使三維空間加入了時間的元素成為四維空間，使自身的設計體驗不再是對二維畫面的片段體驗，而是更加生動、真實、有機的整體體驗，這樣有利于設計師更好地感受空間中各元素的相互關系，并實時進行調整和修改，譬如改變材質、體量、顏色等，從而使設計師保持一個連貫的設計思維，如圖7所示。

圖7 體驗整體空間

3.6 激發(fā)設計師的創(chuàng)作靈感

虛擬技術的特征之一“沉浸感”，使設計師的設計體驗更加真實，在如同身臨其境的漫游過程中，設計師的想象力、創(chuàng)造力和靈感將最大限度地被激發(fā)。

3.7 有利于方案的確定

設計師在為業(yè)主做設計時，通常會提供幾套不同風格、不同檔次、不同空間規(guī)劃的方案供業(yè)主選擇，同以往提供的靜態(tài)圖片相比，虛擬技術的“沉浸”和“交互”特征會帶給用戶真實、強烈的切身體驗，更容易判斷其喜好，以明確確定最終方案，如圖8所示。

4 結 語

虛擬技術目前還在不斷地發(fā)展、完善過程中，具有廣闊的發(fā)展前景，它將會是未來最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g之一。將虛擬技術應用于室內設計表現(xiàn)，不僅為設計師與業(yè)主的溝通提供了一個有效的平臺，便于設計師及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，同時，還為業(yè)主提供了一個近乎真實的切身體驗。虛擬技術的強大功能極大地豐富了室內設計表現(xiàn)的技法，它跨越了科學與藝術的界限，使室內設計表現(xiàn)向著更為人性化、個性化的方向發(fā)展，它將是未來室內設計表現(xiàn)的發(fā)展方向。

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