虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張馨月

大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張馨月

大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)

隨著技術(shù)的發(fā)展和人們的需要，使用平面圖紙進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足人們的需要，一種能夠更加直觀地了解室內(nèi)設(shè)計(jì)效果的顯示和感知方式急需出現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的新技術(shù)，目前已經(jīng)達(dá)到商用的程度。沉浸感和交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的兩大特點(diǎn)，這兩個(gè)特點(diǎn)可以滿足對室內(nèi)設(shè)計(jì)的需要，可以讓客戶直觀感受到室內(nèi)設(shè)計(jì)的效果。本文在分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相對傳統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計(jì)方式具有的強(qiáng)大優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了設(shè)計(jì)室內(nèi)虛擬交互系統(tǒng)的方法。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了新的設(shè)計(jì)方式對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的影響，最后對目前存在的問題進(jìn)行簡要討論并提出解決方案。

虛擬現(xiàn)實(shí)；室內(nèi)設(shè)計(jì)；沉浸感；交互性

隨著現(xiàn)代購房熱潮的不斷襲來，室內(nèi)設(shè)計(jì)裝潢已然成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大需求。然而過去固有的二維平面設(shè)計(jì)圖具有一定的專業(yè)性，使得客戶想象中的裝修效果往往與實(shí)際效果迥異，人們已經(jīng)不滿足于傳統(tǒng)的呃平面設(shè)計(jì)圖。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，人們可以對室內(nèi)設(shè)計(jì)效果有更加直觀的感受。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)三維效果預(yù)覽，將設(shè)計(jì)樣本更直觀的展現(xiàn)在人們眼前，還可以實(shí)現(xiàn)空間內(nèi)的自由走動(dòng)，方便體驗(yàn)者全方位地了解設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)參考與權(quán)衡。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)之上的新技術(shù)，可以通過設(shè)備進(jìn)行三維虛擬圖像的實(shí)呈現(xiàn)，同時(shí)傳感設(shè)備追蹤使用者行為動(dòng)作并進(jìn)行反饋，使用戶獲得視覺、聽覺、觸覺和運(yùn)動(dòng)等感知，讓用戶沉浸于虛擬環(huán)境中。

在室內(nèi)設(shè)計(jì)中，具有沉浸式交互功能的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠同時(shí)滿足客戶和設(shè)計(jì)師的需求。通過建立沉浸式的活動(dòng)場景，顧客可以直觀體驗(yàn)到設(shè)計(jì)帶來的改變。同時(shí)通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以建立模塊化的虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在一定程度上可以降低設(shè)計(jì)成本、縮短設(shè)計(jì)時(shí)間并提高設(shè)計(jì)效率。

2 虛擬室內(nèi)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建

室內(nèi)設(shè)計(jì)的構(gòu)建包括兩部分內(nèi)容，一是設(shè)計(jì)師對模型的建立，這是該部分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵部分；二是客戶對室內(nèi)設(shè)計(jì)的選擇、感受和進(jìn)一步的交互。

2.1 虛擬室內(nèi)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)

由圖1可知，通過以下三個(gè)步驟可以進(jìn)行基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建。

圖1 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建

（1）原始參數(shù)的收集指住宅室內(nèi)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的整理，包括室內(nèi)空間的整體框架、現(xiàn)有的家具產(chǎn)品、建材產(chǎn)品等數(shù)據(jù)的收集，并對其進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，以便后續(xù)3D模型的制作。

（2）3D模型的建立，這是是創(chuàng)建虛擬環(huán)境的基礎(chǔ)。這步可以運(yùn)用AutoCAD軟件和3D MAX專業(yè)建模軟件完成各種模型的建立和場景、燈光的設(shè)置、貼圖的設(shè)計(jì)等。該部分可以根據(jù)建模內(nèi)容設(shè)立一些典型的戶型、布局圖，方便客戶選擇；同時(shí)建立不同模型對應(yīng)的價(jià)格數(shù)據(jù)。建模主要包括以下幾部分內(nèi)容：

①戶型的建模。戶型是沉浸式交互系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)，后續(xù)家居的布局和紋理的設(shè)置都要以此為基礎(chǔ)。一般通過使用CAD軟件先進(jìn)行2維平面的繪圖，然后使用3D MAX軟件描繪出墻體部分，這樣就可以得到一個(gè)簡單的戶型圖，后續(xù)的細(xì)節(jié)部分需要進(jìn)一步的處理；

②家具的建模。第一步中已經(jīng)對常用的家具等用品進(jìn)行了數(shù)據(jù)整理分類，本部分需要以收集到的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)（長、寬、高等尺寸）進(jìn)行3D建模，實(shí)際使用時(shí)可以直接調(diào)用建立的3D模型進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境的布局；

③紋理貼圖的建模，包括地板、墻壁、家居等表面紋理的建模。使用時(shí)候，可以選擇該部分建立的模型，觀察使用不同地板紋理、墻壁貼圖或者家居紋理時(shí)候整體的室內(nèi)設(shè)計(jì)效果；

圖2 客戶使用流程

④燈光的建模。不同燈光對室內(nèi)環(huán)境的影響是不一樣，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式中，該部分很難體現(xiàn)出來。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，該部分的實(shí)現(xiàn)能夠變成現(xiàn)實(shí)。

（3）沉浸式交互系統(tǒng)的開發(fā)。通過傳感器設(shè)備的使用，建立三維仿真虛擬環(huán)境，使得用戶和三維模型之間可以進(jìn)行交互操作甚至可以自主編輯室內(nèi)的模塊，并通過傳感器獲得視覺或者觸覺方面的感知。

2.2 虛擬室內(nèi)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)和交互

由圖2可知，客戶使用流程主要分為三個(gè)部分，其中最主要的是VR模式的體驗(yàn)。客戶通過選擇自己房屋的戶型，然后導(dǎo)入已有的布局圖或者自己根據(jù)需要和設(shè)計(jì)師一起定制布局圖?？蛻艨梢愿鶕?jù)自己的喜好，實(shí)時(shí)更換家居、地板或者屋內(nèi)裝飾物。完成上述選擇之后，客戶可以通過VR設(shè)備可以直觀感受到設(shè)計(jì)效果，減少傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的代入感。在體驗(yàn)時(shí)可以設(shè)置不同的燈光效果，這是以往的設(shè)計(jì)中不能實(shí)現(xiàn)的。通過客戶的選擇，還可以生成該設(shè)計(jì)方式所需要的家居和物料費(fèi)用。

圖3 Decorilla公司推出的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備

圖3 所示是室內(nèi)設(shè)計(jì)公司Decorilla推出的一款虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，讓用戶可以使用Cardboard，Oculus和三星Gear VR等虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備進(jìn)行虛擬室內(nèi)設(shè)計(jì)的體驗(yàn)。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí)，選擇額外花費(fèi)79美元就可以使Decorilla提供虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)服務(wù)，得到360度無死角的觀察。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對室內(nèi)設(shè)計(jì)的影響

（1）有利于客戶和設(shè)計(jì)師的交流。室內(nèi)設(shè)計(jì)發(fā)展的成熟，出現(xiàn)了各種各樣的設(shè)計(jì)人才，了解自己在工作中的作用，并且相互協(xié)作，使室內(nèi)設(shè)計(jì)融入到各家各戶。用戶通過告知自己的想法，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出虛擬技術(shù)產(chǎn)品以便于更直觀驗(yàn)證是否滿足客戶要求。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，模擬人的自然行為和感覺，客戶甚至可以在設(shè)計(jì)師的指導(dǎo)下自己修改出想要的效果，這樣一來客戶參與的積極性也變高，這樣不但使得設(shè)計(jì)師與用戶之間進(jìn)行無障礙的交流和溝通，還能找出方案的不足。

（2）更先進(jìn)的營銷手段。沙盤模型、樣板房是室內(nèi)設(shè)計(jì)銷售領(lǐng)域中最為常見的一種方式，只能通過鳥瞰的方式進(jìn)行觀看，不能正常感受室內(nèi)空間的變換，也不能讓用戶身入其中的去感受。模型的制作也需要很大的成本來進(jìn)行修改，在銷售方面不能很好的讓用戶滿意。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)師可以把方案做成虛擬環(huán)境，讓客戶任意的觀看室內(nèi)環(huán)境。用戶能夠在虛幻的場景里隨意走動(dòng)，讓其感受到真實(shí)，促進(jìn)了銷售效果的提高。

（3）豐富設(shè)計(jì)師的實(shí)際思維。當(dāng)前室內(nèi)設(shè)計(jì)方法的不足可以用虛擬現(xiàn)實(shí)來代替，使用戶能夠全方面的了解設(shè)計(jì)方案，致使設(shè)計(jì)師有更多的辦法來呈現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅使得室內(nèi)的表現(xiàn)方式得到改善，而且室內(nèi)環(huán)境的特征被設(shè)計(jì)師所熟悉，使他們了解各個(gè)部分，增加了設(shè)計(jì)靈感。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)方面面臨的問題

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還不夠成熟。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)資源比較龐大，這需要完善的硬件系統(tǒng)支持。而且在現(xiàn)有的技術(shù)條件下設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品，用戶佩戴半小時(shí)以上就會(huì)有會(huì)不舒服的感覺，這都是需要迫切需要改進(jìn)的地方。

（2）渲染和交互方面存在困難。室內(nèi)設(shè)計(jì)需要快速的模塊化制作，但是目前基于游戲引擎制作的家裝項(xiàng)目成本高而且效率低。同時(shí)，客戶在移動(dòng)瀏覽進(jìn)程中，場景的變化還不夠流暢。在一些用戶與場景內(nèi)物體交互時(shí)操作體驗(yàn)不夠自然，例如通過手柄調(diào)整燈光的大小、更換沙發(fā)的材質(zhì)、移動(dòng)室內(nèi)物體。解決這些問題可能需要設(shè)計(jì)新引擎，而不是沿用固有的游戲引擎。

（3）沒有統(tǒng)一的建模標(biāo)準(zhǔn)。目前一些室內(nèi)設(shè)計(jì)公司的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)方式都是通過建立自有模型庫，各個(gè)公司的標(biāo)準(zhǔn)都不一樣。將來應(yīng)該建立一些統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并建立公共模型庫供設(shè)計(jì)師共享。戶型模型庫和常用家電模型庫的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)快速規(guī)?；O(shè)計(jì)的前提。

總結(jié)

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建構(gòu)的室內(nèi)設(shè)計(jì)可以為室內(nèi)設(shè)計(jì)帶來良好的沉浸感，消除了傳統(tǒng)二維圖紙帶來的代入感。通過這種方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以幫助用戶和設(shè)計(jì)師更具體進(jìn)行交流，方便協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)中的問題，達(dá)到更加滿意的設(shè)計(jì)效果。由于目前硬件和軟件方面的一些限制，在室內(nèi)設(shè)計(jì)方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還有很多需要改進(jìn)的地方。

[1]祝磊.論室內(nèi)設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2016,06：274-275.

[2]林茂.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].硅谷,2011（7）：155-155.

[3]王美.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].信息技術(shù)與信息化,2015（10）：203-204.

[4]楊素芳.虛擬現(xiàn)實(shí)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的研究[J].電腦編程技巧與維護(hù),2012（16）：107-108.

[5]羅作喜.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].復(fù)旦大學(xué),2011.

導(dǎo)師：袁路路。

張馨月，黑龍江省大慶市大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)學(xué)生。