VR技術在室內設計中的應用

陳曉燕

摘 要：在科技高速發(fā)展的今天，計算機技術更新?lián)Q代，VR技術被廣泛運用于多個領域。房建作為民生保障中重要的一項，也在近幾年廣泛應用了VR技術。當前，VR技術在室內設計中的運用已經(jīng)較為成熟。由此，本文主要對VR技術在室內設計中的應用進行具體探究。

關鍵詞：室內設計;VR技術;應用

中圖分類號：TU238.2文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）29-0129-03

Application of VR Technology in Interior Design

CHEN Xiaoyan

（Jiangsu Union Technical Institute，Nanjing Jiangsu 211135）

Abstract： With the rapid development of science and technology， the computer technology is updated， and VR technology is widely used in many fields. As an important part of people's livelihood， housing construction has also widely used VR technology in recent years. At present， VR technology in the use of interior design has been more mature. Therefore， this paper mainly discusses the application of VR technology in interior design.

Keywords： interior design;VR technology;application

在傳統(tǒng)室內設計中，設計師首先要畫出設計圖紙，然后建立實體模型，最終確定室內設計方案。但確定的方案往往呈現(xiàn)的是二維平面，效果一般。即使可以建立實體模型幫助設計師進行修改，也十分耗時。目前雖然可以運用電腦技術進行合成，但模型始終無法與現(xiàn)實完美重合，構建時問題依然較多?？萍嫉母咚侔l(fā)展使VR技術應運而生，將VR技術運用于室內設計，不僅能使設計師輕松地進行設計，而且能向客戶直觀地展現(xiàn)設計模型。

1 VR技術概述

1.1 VR技術的發(fā)展

VR技術，即虛擬現(xiàn)實技術，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)。

1962年，莫頓·海利希（Morton Heilig）研究并發(fā)明了體驗劇場（Sensorama），并在1962年申請了專利。這種“全傳感仿真器”的發(fā)明，蘊涵了虛擬現(xiàn)實技術的思想理論。

1968年，伊萬·薩瑟蘭（Ivan Sutherland）和他的學生鮑勃·斯普勞爾（Bob Sproull）創(chuàng)造了第一個連接到電腦的VR/AR頭戴式顯示器。

1991年，日本世嘉公司宣布推出用于街機游戲的Sega VR耳機和Mega Drive控制臺。其使用液晶屏幕在遮陽板，立體聲耳機和慣性傳感器，允許系統(tǒng)跟蹤和反應用戶的頭部的運動。

2010年，Palmer Luckey創(chuàng)立了Oculus VR，設計了Oculus Rift原型機。該原型建立在另一個虛擬現(xiàn)實頭戴式耳機的外殼上，只能旋轉跟蹤。

到2016年，至少有230家公司開發(fā)了VR相關產品。亞馬遜、蘋果、Facebook、谷歌、微軟、索尼和三星都有專門的AR和VR組。

當前的VR技術最常使用虛擬現(xiàn)實頭戴式耳機或多投影環(huán)境，有時與物理環(huán)境或道具相結合，以生成逼真的圖像、聲音和其他感覺，模擬用戶在虛擬環(huán)境中的物理存在。使用VR設備的人能夠“環(huán)顧”人造世界，在人造世界中移動，并與虛擬特征或項目互動。這種效果通常是由VR頭戴設備產生的，包括頭戴式顯示器和在眼前的小屏幕，但也可以通過特殊設計的房間創(chuàng)建多個大屏幕。虛擬現(xiàn)實通常包含聽覺和視頻反饋，但也可以通過觸覺技術允許其他類型的感覺和力反饋。

1.2 硬件系統(tǒng)

VR技術主要包含四個硬件系統(tǒng)：針對構建模型的建模設備;能使畫面通過三維來顯示的三維視覺顯示設備;能在VR世界中發(fā)出聲音的聲音設備;可以在VR世界進行交互的交互設備。比如，頭戴式顯示器（HMD）可以使用戶完全沉浸在虛擬世界中。頭戴式VR設備通常包括兩個小型的高分辨率OLED或LCD監(jiān)視器，其為每只眼睛提供單獨的圖像，以渲染3D虛擬世界的立體圖形;雙耳音頻系統(tǒng)可對六個運動角度進行定位;在3D功能的選項中還包括帶有觸覺反饋的運動控件，用于在虛擬世界中以直觀的方式進行物理交互，例如，全向跑步機具有極大的身體運動自由度，可以允許用戶在任何方向進行運動。

1.3 軟件系統(tǒng)

VR技術包括三個軟件：基礎建模軟件、模型驅動軟件及功能編程軟件?；A建模軟件首先對各類數(shù)據(jù)進行保存，如歷史數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)等，然后按照特定要求建成基礎模型數(shù)據(jù)庫;模型驅動軟件可以使虛擬的模型按照特定要求驅動起來，用戶可以操縱體驗;功能編程軟件可以實現(xiàn)場景轉換、動畫自動運行、色彩變換等各種用戶的體驗要求。

1.4 主要應用技術

1.4.1 動態(tài)環(huán)境建模技術。VR技術的目的之一是實現(xiàn)虛擬環(huán)境的營造。這個環(huán)境要滿足現(xiàn)實要求，就需要實現(xiàn)動態(tài)性。而動態(tài)建模技術的實現(xiàn)首先要獲取實際環(huán)境中的各種數(shù)據(jù)，建立一個虛擬的和實際環(huán)境相同的環(huán)境。在數(shù)據(jù)獲取過程中通常采用CAD技術，但這種技術只能獲取部分環(huán)境，其余要依靠Visual Modeling技術來獲取。通過這兩種技術能保證實際環(huán)境獲取的完整度。

1.4.2 實時三維圖形生成技術。為了使三維環(huán)境能在人操作時就實時生成圖像，需要重點關注如何“實時”生成。為了達到實時的目的，設計師一定要保證圖形具有較高的幀數(shù)，與此同時，不能降低圖形的分辨率，從而保證生成圖形的質量[2]。

1.4.3 立體顯示和傳感器技術。VR技術的發(fā)展離不開立體顯示器及感官設備的發(fā)展。目前的VR技術還存在很多問題，如分辨率不高、顯示范圍較小等，為了使VR技術能成為未來發(fā)展的重要技術，就需要克服現(xiàn)有的缺點，不斷開發(fā)新技術。

1.4.4 應用系統(tǒng)開發(fā)工具。VR技術的應用是基于場合以及對象的，需要在虛擬中發(fā)揮想象力去虛構然后創(chuàng)造一些場合及對象。為了能運用技術來實現(xiàn)產品的生成，就需要不斷開發(fā)新的工具來保證產品質量、生產效率等，如Virtual Reality System Development Platform、Distributed Virtual Reality Technology等。

1.4.5 系統(tǒng)集成技術。在使用VR技術的過程中，由于要創(chuàng)建讓用戶感到真實的虛擬環(huán)境，就需要運用到感官系統(tǒng)及一些相應的模型。由于這些感官模型需要設計師去獲得信息并且運用到技術中，所以系統(tǒng)集成技術的發(fā)展十分重要。系統(tǒng)集成技術包括信息同步技術、模型標定技術和數(shù)據(jù)轉換技術等[3]。

2 室內設計中運用VR技術的優(yōu)勢

2.1 模型構建方便

通過VR技術構建室內模型，可以使設計師構建出和現(xiàn)場房屋一樣比例的模型，并在這基礎上模擬各種因素，檢驗設計方案是否可行，并及時對設計方案進行修改。

2.2 設計內容直觀展現(xiàn)

傳統(tǒng)設計中，圖紙和模型的專業(yè)性比較強，對于沒有相關知識的戶主來說，很難看懂，所以就需要設計師與其進行相關溝通，即使如此，依然存在很多無法解釋的問題。而運用AR技術，則可以將設計內容直觀地展現(xiàn)給客戶，讓客戶全面地對設計方案進行體驗，對于不滿意的地方或者是有不理解的問題，可以直接告訴設計師，便于設計師能根據(jù)戶主要求及時進行修改。

3 傳統(tǒng)室內設計中存在的問題

3.1 設計師與戶主交流難度大

傳統(tǒng)室內設計中，設計師在設計時需要考慮多個因素，如材料選擇、空間布局、家具搭配等。這時，就需要與戶主進行溝通，以保證工作正常進行。在傳統(tǒng)室內設計中，設計師都是采用紙質或者電腦進行繪圖。通過此方法設計出的圖紙是二維的，最多也只能將設計方案通過動漫來表現(xiàn)。這種方式雖然可以使戶主直接觀察，但并不能讓其有全面的體驗。同時，若設計師通過動漫來設計方案，既耗時，又對技術要求較高。

3.2 外界環(huán)境的影響

在傳統(tǒng)室內設計，設計師還要考慮外力的影響。隨著建筑的不斷發(fā)展，目前很多住宅都是高層建筑。在這樣的建筑中，就要考慮一些外界因素，如考慮光照，是否需要對室內做隔熱或者保溫處理;考慮風力大小，是否需要對陽臺做擋風處;考慮底層離街道較近，是否需要強化隔音效果等[4]。但是，在傳統(tǒng)設計中，設計師無法掌握這些因素帶來的影響。

3.3 方案修改不方便

在室內設計中，由于考慮的因素較多，因此，需要隨時對方案進行修改。在傳統(tǒng)設計中，由于方案一般都是繪制在紙上的，因此，當需要對方案進行修改時，需要重新畫圖，耗時又耗力。室內裝修的時間一般是有期限的，在沒有拿到具體設計方案時，工期無法按時啟動，從而導致工期拖延。

3.4 模型展現(xiàn)困難

在設計好圖紙后，由于戶主不具備相關知識，因此，存在無法看懂圖紙的情況，這時就需要利用模型來展現(xiàn)圖紙內容。傳統(tǒng)設計中，模型一般采用實體模型或者電腦動畫模型。一般來說，實體模型成本較大，普通居民住戶不會采用這種方式。但是，動畫模型對專業(yè)性要求較高，技術成本也很大。這兩方面難題導致模型展示困難。而且，在討論過程中，戶主與設計師的時間不一定能完全一致，有時候并不能到現(xiàn)場觀看模型。

4 VR技術在室內設計中的應用

4.1 對設計方案的展現(xiàn)

在室內設計中，有很多工作要做，不僅是構建圖紙模型的問題，還需要考慮空間布局、材料使用、客戶預算等問題。為了保證客戶的體驗，設計師需要考慮虛擬環(huán)境的動態(tài)性。在傳統(tǒng)設計工作中，設計師可以采用動畫形式來展現(xiàn)方案，但這種方式也存在較多缺點：一是展現(xiàn)角度不夠;二是技術成本較高。而采用VR技術，客戶則能實時模擬真實的環(huán)境，從多方面去感受，也能及時地與設計師進行溝通。

4.2 模擬多種環(huán)境因素

在設計師進行室內設計時，需要考慮很多外部因素，而且設計師在設計時無法模擬出這些因素對最終設計方案的影響。例如，高樓層的溫度比低樓層低，如果設計師不考慮該因素，戶主在居住時就會受到外部風力的影響，室內溫度過低，居住體驗不佳。引入VR技術之后，設計師可以對這些因素進行模擬，然后在考慮相關因素的條件下設計出完美的方案。

4.3 設計師能隨時進行方案修改

設計師運用VR技術后，可以隨時修改設計方案，克服了傳統(tǒng)設計方法的弊端。比如，客戶在檢查方案時，可以通過VR技術進行直觀體驗，及時與設計師進行溝通，設計師可以根據(jù)客戶的要求去修改方案。

4.4 虛擬模型移動化

利用VR技術可以使客戶體驗方案，還可以隨時對方案進行修改，大大地節(jié)約了成本。而且，如果客戶沒有時間到現(xiàn)場進行環(huán)境模擬體驗，還可以將VR技術加載到手機或電腦中，客戶可以隨時隨地對設計方案進行模擬觀察。

5 結語

VR技術作為一項新興技術，有著非常好的發(fā)展前景。由此，本文探討了VR技術在室內設計中的應用。相信在不遠的將來，虛擬現(xiàn)實技術一定是室內設計行業(yè)的一把利劍，應用前景相當廣闊。

參考文獻：

[1]蒲春花.VR技術在建筑室內設計中的應用分析[J].北方文學，2018（24）：157.

[2]蔚建元.VR技術在建筑室內設計中的應用探討[J].居業(yè)，2016（8）：54-55.

[3]鄒吉平.燈具配光曲線及其標準格式[J].照明工程學報，2007（2）：76-80.

[4]孫正興，周良，鄭宏源.計算機圖形學教程[M].北京：清華大學出版社，2004.