虛擬現(xiàn)實技術(shù)在住宅室內(nèi)設(shè)計互動分析中的應(yīng)用

覃　斌

(遼寧林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧 沈陽　110101)

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虛擬現(xiàn)實技術(shù)在住宅室內(nèi)設(shè)計互動分析中的應(yīng)用

覃斌

(遼寧林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧 沈陽110101)

介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念，分析了室內(nèi)設(shè)計互動分析的內(nèi)容與特征，論述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于住宅室內(nèi)設(shè)計互動分析中的可行性，并提出了構(gòu)建基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的住宅室內(nèi)設(shè)計互動分析系統(tǒng)的方法，實現(xiàn)了住宅室內(nèi)設(shè)計的沉浸式交互表達(dá)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，室內(nèi)設(shè)計，互動分析，沉浸感

1　概述

室內(nèi)設(shè)計活動本質(zhì)上是設(shè)計師與用戶互動交流的過程，互動交流的媒體經(jīng)歷了從手繪效果圖到電腦效果圖直至建筑動畫這一表現(xiàn)形式?，F(xiàn)今，二維媒介的電腦效果圖仍是主流?；陔娔X效果圖或動畫的媒體表現(xiàn)形式屬于人機(jī)間接溝通，盡管能在一定程度上有效的表現(xiàn)設(shè)計師的意圖，但缺少修改方案后實時效果的呈現(xiàn)；同時，用戶無法身臨其境的體會到變換設(shè)計方案帶來的空間、心理、美學(xué)諸方面的感受。室內(nèi)設(shè)計亟待一種直觀的、形象的、符合現(xiàn)實的技術(shù)方法來呈現(xiàn)設(shè)計師的理念及滿足用戶真實體現(xiàn)需求的表達(dá)方式。虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)技術(shù)以其獨有的特點在這一方面顯現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢而得到了研究與應(yīng)用。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，它包括動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實時三維圖像生成技術(shù)、三維視景立體顯示技術(shù)和傳感技術(shù)等[1]。通過傳感設(shè)備可以跟蹤使用者的動作，形成觸覺和力覺的反饋，還可以實現(xiàn)語音交互等。由此生成的三維虛擬空間環(huán)境，可以為使用者提供視、聽、觸等直觀而自然的實時感知，讓使用者“沉浸”于虛擬環(huán)境中。

2　室內(nèi)設(shè)計互動分析的內(nèi)容及特征

1)空間結(jié)構(gòu)設(shè)計互動分析。在室內(nèi)設(shè)計中，其空間結(jié)構(gòu)改造主要采用的是空間加減法。主要是根據(jù)使用性質(zhì)的需要通過墻體的移動、拆除和重新建造完成空間的重新規(guī)劃，以達(dá)到滿足使用功能，最大化利用空間的目的。空間結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響到空間的布局，是用戶首要關(guān)注的問題，一般也是設(shè)計師和用戶反復(fù)溝通和調(diào)整設(shè)計方案所在。

2)室內(nèi)家具選擇、擺放及空間布置互動分析。在室內(nèi)設(shè)計中，室內(nèi)家具的選擇、擺放及空間布置也是設(shè)計師和用戶反復(fù)溝通和調(diào)整設(shè)計方案產(chǎn)生互動分析所在。一般會涉及到家具的風(fēng)格樣式、大小、材質(zhì)、色彩和擺放位置的調(diào)整。

3)室內(nèi)界面的裝飾造型設(shè)計及材質(zhì)選擇互動分析。室內(nèi)界面設(shè)計主要包括墻面、頂棚和地面，與之相關(guān)的方案調(diào)整及互動分析主要包括各個界面的風(fēng)格樣式、使用的材質(zhì)、色彩及呈現(xiàn)的視覺效果。

4)室內(nèi)陳設(shè)品的選擇及布置互動分析。室內(nèi)陳設(shè)品有兩大類，即裝飾性陳設(shè)和實用性陳設(shè)。主要有裝飾品、藝術(shù)品、綠色植物、燈具、織物、器皿等。由于受風(fēng)格、樣式、大小、內(nèi)容、材質(zhì)等諸多因素的影響，種類繁多的陳設(shè)品致使用戶在選擇與應(yīng)用上常常出現(xiàn)選擇障礙，故此也導(dǎo)致設(shè)計師與用戶的互動分析較頻繁。

3　虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢及應(yīng)用于住宅室內(nèi)設(shè)計互動分析的可行性

VR技術(shù)最大的特點就是能夠為用戶提供一個交互式的可沉浸的身臨其境的虛擬三維空間。沉浸感和交互性是VR技術(shù)的兩個主要特征，沉浸感和交互性互為支撐、相互交織融合，共同作用于用戶沉浸式交互體驗。

沉浸感是指參與者在自然狀態(tài)下，對虛擬環(huán)境的投入程度[2]。VR技術(shù)可以讓用戶完全融入于計算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中，帶給其真實的體驗感，這與用戶通過計算機(jī)屏幕觀看三維游戲場景或帶上3D眼鏡觀看3D影片的感受是完全不同的。VR帶來的視覺沉浸感是通過虛擬現(xiàn)實顯示器——“虛擬現(xiàn)實頭盔”，將人對外界的視覺和聽覺封閉，頭盔的“頭部跟蹤”技術(shù)可以根據(jù)用戶在虛擬環(huán)境中的視點和位置來控制影像，從而引導(dǎo)用戶全方位感受虛擬場景，產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的感覺[1]。而觸覺和力覺等方面的沉浸感則來源于通過各種交互設(shè)備的操作使用戶能夠駕馭虛擬環(huán)境。用戶在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的視覺、聽覺、觸覺和力覺等諸多方面的真實感受讓用戶可以沉浸于虛擬環(huán)境中，獲得身臨其境的感覺[1]。

交互性是指用戶與虛擬場景中各種對象傳遞、交換信息，相互影響、相互作用的能力，主要表現(xiàn)在用戶對虛擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度[1]。在虛擬現(xiàn)實所創(chuàng)設(shè)的虛擬環(huán)境中，設(shè)計師可以借助軟件和硬件的順暢配合來促進(jìn)用戶與設(shè)計方案之間的溝通與反饋，創(chuàng)造良好的參與性和可操控性。通過以保持用戶的意識增強性為基礎(chǔ)，同步呈現(xiàn)方案修改效果和重新塑造、處理設(shè)計方案；可以實時移動場景、360°旋轉(zhuǎn)的空間不僅增強了設(shè)計方案的沉浸感，而且可以使觀眾進(jìn)入作品的內(nèi)部，操縱它、觀察它的過程，賦予用戶參與再創(chuàng)造的機(jī)會。這種互動與真實世界中所發(fā)生的交互一模一樣。

“沉浸”是人們在工作或?qū)W習(xí)時的最佳狀態(tài)，自然程度高的交互能力能進(jìn)一步增強沉浸感。良好的沉浸感和交互性是互動分析行為開展的前提條件，室內(nèi)設(shè)計互動分析活動中的用戶對參與設(shè)計過程的主觀能動性是很強的，如果通過應(yīng)用VR技術(shù)為室內(nèi)設(shè)計互動分析活動中建立一個設(shè)計方案互動分析平臺，創(chuàng)造一個沉浸感強、交互性好的虛擬環(huán)境，使得設(shè)計師、用戶、計算機(jī)三者的溝通更加順利、便捷，使得設(shè)計師和用戶可以根據(jù)反饋信息適時、靈活調(diào)整設(shè)計策略，將有助于推動用戶參與設(shè)計過程的主觀能動性，這將更好的拉近設(shè)計師與用戶的距離，促進(jìn)二者之間的有效溝通。

4　虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計互動分析中的應(yīng)用價值

1)營造沉浸式交互設(shè)計活動情景，實現(xiàn)室內(nèi)設(shè)計最直觀的表達(dá)。在信息技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，智能科技被廣泛地利用，現(xiàn)代室內(nèi)設(shè)計也應(yīng)順應(yīng)時代趨勢，在信息化設(shè)計手段、信息化交流方式和信息化表達(dá)呈現(xiàn)等方面不斷地嘗試更新。傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計涉及專業(yè)領(lǐng)域多且流程復(fù)雜，表現(xiàn)手法以效果圖為主，較單一。對于設(shè)計師而言，效果圖難以全方位地展現(xiàn)設(shè)計師的想法，基于效果圖為媒介的設(shè)計溝通常存有障礙；而對于客戶而言，并不能直觀的理解設(shè)計方案，也無法預(yù)先體驗設(shè)計內(nèi)涵，難以達(dá)到理想的互動溝通效果，甚至?xí)?dǎo)致許多設(shè)計的缺陷。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具備的沉浸式交互體驗功能能很好的滿足設(shè)計師和用戶的需求，使得交互式表達(dá)的廣泛利用成為可能。基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)來構(gòu)建開放式交互性的室內(nèi)設(shè)計互動分析系統(tǒng)，可以通過虛擬環(huán)境交互式地傳遞設(shè)計信息，能實現(xiàn)藝術(shù)設(shè)計與科學(xué)技術(shù)的結(jié)合，使顧客能夠身臨其境的體驗到設(shè)計變化帶來的不同環(huán)境感受[3，4]。

2)整合信息化設(shè)計資源，提高工作效率，節(jié)省成本。傳統(tǒng)的設(shè)計資源主要來自于設(shè)計師的經(jīng)驗及案例積累，將這些已有的資料或案例轉(zhuǎn)換成一個新的設(shè)計，需要重新的整理素材、完成設(shè)計繪圖以至預(yù)算工作，這其中會耗費設(shè)計師大量的勞動力，且效率較低?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)建立室內(nèi)設(shè)計互動分析系統(tǒng)，將建筑構(gòu)件、裝飾構(gòu)件、家具、裝飾材料、工程造價等內(nèi)容通過參數(shù)化，模塊化這一概念引入室內(nèi)設(shè)計互動分析系統(tǒng)中。將已取得的各類設(shè)計數(shù)據(jù)整合，在一定程度上可以提高其設(shè)計工作效率，由此也可以節(jié)省成本。

3)引入科技元素吸引消費群體。科技進(jìn)步將我們帶入了一個全信息化的時代，如何為用戶高效的提供可靠、科學(xué)的解決方案是獲得用戶認(rèn)同的基礎(chǔ)，也是時代的要求?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)建立室內(nèi)設(shè)計互動分析系統(tǒng)，能有效的調(diào)動用戶參與設(shè)計活動的積極性，及時地為用戶呈現(xiàn)設(shè)計方案及配套的解決措施，讓用戶沉浸在虛擬環(huán)境中預(yù)先體驗設(shè)計內(nèi)涵，并促使用戶在眾多選擇中及時做出決策，科技元素帶來的優(yōu)質(zhì)服務(wù)有利于吸引消費群體。

5　基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的住宅室內(nèi)設(shè)計互動分析系統(tǒng)建構(gòu)

1)住宅室內(nèi)設(shè)計數(shù)據(jù)的整理。以可持續(xù)發(fā)展為原則，遵循時代發(fā)展趨勢，在設(shè)計法則的基礎(chǔ)上結(jié)合項目實踐經(jīng)驗，對已建成的住宅室內(nèi)空間、市場現(xiàn)有的家具、家居產(chǎn)品、建材產(chǎn)品等從定量(造型、樣式、風(fēng)格)和變量(品牌、尺寸、價格、材料與色彩等)兩個方面8項內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，按如下9種類別歸納整理并建立數(shù)據(jù)庫：a.住宅室內(nèi)空間戶型與結(jié)構(gòu)；b.住宅室內(nèi)家具選擇與配置；c.住宅室內(nèi)頂棚設(shè)計；d.住宅室內(nèi)墻面設(shè)計；e.住宅室內(nèi)地面設(shè)計;f.住宅室內(nèi)燈具選擇與配置;g.住宅室內(nèi)門窗的選擇與配置;h.住宅室內(nèi)陳設(shè)設(shè)計;i.常用家電設(shè)施的選擇與配置。

2)3D模型及配套信息數(shù)據(jù)庫的建立。在上一步資料整理的基礎(chǔ)上，根據(jù)定量和變量的需求，對空間組成的各部件進(jìn)行三維信息的編輯，構(gòu)建可視化和可編輯的3D數(shù)據(jù)模型庫，提供可用于交互設(shè)計，具有社會應(yīng)用價值和直觀視覺效果的信息化參數(shù)化的模型素材資料集。

3)沉浸式交互系統(tǒng)的開發(fā)。通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)沉浸式交互系統(tǒng)的開發(fā)，向設(shè)計師和用戶提供三維仿真虛擬環(huán)境，通過傳感設(shè)備，將視景系統(tǒng)和交互系統(tǒng)合為一體，使用戶自然技能的使用可以與之相互作用，讓客戶有種身臨其境的感覺。操作者通過傳感器裝置與虛擬環(huán)境交互作用，可根據(jù)定量選擇或根據(jù)變量實時編輯，獲得視覺、聽覺、觸覺等多種感知，從而實現(xiàn)住宅室內(nèi)設(shè)計互動分析功能。

6　結(jié)語

基于VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)建構(gòu)的住宅室內(nèi)設(shè)計互動分析系統(tǒng)可以為住宅室內(nèi)設(shè)計帶來良好的沉浸感，同時實現(xiàn)住宅室內(nèi)設(shè)計的交互式表達(dá)。為設(shè)計人員和用戶參與設(shè)計提供良好的交流平臺，有助于協(xié)調(diào)設(shè)計和解決項目實施間的各種具體問題。

[1]黨保生.虛擬現(xiàn)實及其發(fā)展趨勢[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2007(4)：94-96.

[2]卜彩麗，趙紅敏.沉浸感理論在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊，2013(9)：185-187.

[3]甘偉，邱嵐.室內(nèi)設(shè)計交互式表達(dá)應(yīng)用研究[J].中國建筑裝飾裝修，2014(6)：128-131.

[4]李玲.室內(nèi)設(shè)計交互式表達(dá)應(yīng)用探究[J].家居裝飾，2015(10)：60-61.

The application of virtual reality technology in residential interior design and interaction analysis

Qin Bin

(Liaoning Vocational College of Forestry, Shenyang 110101, China)

This paper introduced the concept of virtual reality technology, analyzed the content and features of interior design interactive analysis, discussed the feasibility application of virtual reality technology in residential interior design interaction analysis, and put forward the method of residential interior design interaction analysis system based on virtual reality technology, realization of immersive interactive expression of residential interior design.

virtual reality technology, interior design, interactive analysis, immersion

1009-6825(2016)25-0007-02

2016-06-26

覃斌(1980- )，男，碩士，副教授

TU238.2

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