增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在家具定制設(shè)計(jì)中的應(yīng)用初探

■周 超，黃 迅 Zhou Chao & Huang Xun

(1.廣東培正學(xué)院藝術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510830；2.廣東東軟學(xué)院數(shù)字媒體與設(shè)計(jì)學(xué)院，廣東佛山 528225)

1 定制家具的優(yōu)勢(shì)及存在的問(wèn)題

1.1 定制設(shè)計(jì)已成為趨勢(shì)

定制家具，一般指家具企業(yè)在規(guī)模化和批量化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，將個(gè)體用戶視為一個(gè)單獨(dú)的細(xì)分市場(chǎng)，用戶按照自己的需求來(lái)設(shè)計(jì)個(gè)性化的家具，企業(yè)按照用戶的設(shè)計(jì)需求來(lái)制造個(gè)性化的家具。隨著生活水平的日益提高，在室內(nèi)裝修中，此類家具定制受到越來(lái)越多消費(fèi)者的歡迎和認(rèn)可。最典型的例子就是中國(guó)香港地區(qū)，中國(guó)香港地區(qū)家具市場(chǎng)基本上都是做定制，因?yàn)橹袊?guó)香港地區(qū)房?jī)r(jià)高、空間小[1]。

1.2 定制家具的優(yōu)點(diǎn)

定制家具為何會(huì)受到消費(fèi)者喜愛(ài)，主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：a.空間利用更合理。在房?jī)r(jià)高昂的今天，每一寸空間都顯得彌足珍貴，其中一大因素就是戶型的變化，隨著中小戶型數(shù)量的增加，成品家具漸漸無(wú)法滿足用戶日益高漲的對(duì)于空間利用率的要求，也因此帶來(lái)了定制家具的發(fā)展契機(jī)。房子空間太空，沒(méi)有家的感覺(jué)；房子空間太小又會(huì)很擁堵，因此合理的規(guī)劃空間可以讓家更溫馨。定制家具可以針對(duì)每個(gè)空間的特點(diǎn)獨(dú)立設(shè)計(jì)，用科學(xué)的方式，把空間利用得更合理。b.與家居環(huán)境更匹配。在選擇家具之前，確定整體居家風(fēng)格十分關(guān)鍵，定制家具往往需要與裝修的整體風(fēng)格匹配。如果整體是中式風(fēng)格，定制板式的家具就會(huì)顯得怪異；同樣，如果整體是現(xiàn)代風(fēng)格的居室，放一套中式沙發(fā)進(jìn)去也會(huì)格格不入。c.功能個(gè)性化。每個(gè)消費(fèi)者都有各自喜歡的風(fēng)格，可能講究到一個(gè)小件家具的擺放、色彩的替換等，消費(fèi)者是主導(dǎo)角色，定制設(shè)計(jì)師只是配合消費(fèi)者設(shè)計(jì)[2]。

1.3 傳統(tǒng)表現(xiàn)方式的不足

在計(jì)算機(jī)技術(shù)蓬勃發(fā)展的前提下，家具設(shè)計(jì)從手繪圖紙發(fā)展成電腦軟件繪圖，Sketchup、Rhino等在完整性、準(zhǔn)確性以及傳播和儲(chǔ)存等方面都比以前有了很大的進(jìn)步，但是設(shè)計(jì)方案在表現(xiàn)形式上，依舊是通過(guò)平面圖、立面圖、剖面圖等方式表達(dá)。為了更充分的表現(xiàn)出建筑裝修設(shè)計(jì)方案的整體效果，建筑效果圖、建筑模型和建筑動(dòng)畫(huà)等技術(shù)逐漸在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域施展拳腳[3]。雖然在視覺(jué)上有了巨大的進(jìn)步，但是人們最終的需求不局限于視覺(jué)感受，而是要在使用和交互中體驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。在這方面，傳統(tǒng)表現(xiàn)方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)建筑裝飾行業(yè)中，設(shè)計(jì)師與客戶的溝通基本是通過(guò)圖紙實(shí)現(xiàn)的。而作為非專業(yè)人士，客戶很難把自己的想法抽象的表現(xiàn)在圖紙上。此外，客戶在看設(shè)計(jì)圖紙的過(guò)程中，很可能會(huì)因?yàn)椴痪邆鋵I(yè)知識(shí)，而導(dǎo)致不能對(duì)設(shè)計(jì)方案有更深入的理解。因此僅把圖紙作為專業(yè)人士和非專業(yè)人士之間的溝通工具，溝通效率會(huì)大打折扣[4]。

2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)初步解讀

2.1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的價(jià)值[5]

如果說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)是用模擬環(huán)境完全取代了用戶的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)則是改變了人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境的持續(xù)感知。它用于改善自然環(huán)境或情況，并提供可感知的豐富體驗(yàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是將數(shù)字虛擬世界與人對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感知進(jìn)行結(jié)合，不僅僅只是數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單顯示，而是通過(guò)內(nèi)外信息融合帶來(lái)的沉浸感將其感知為現(xiàn)實(shí)的自然部分環(huán)境。在AR環(huán)境中，設(shè)計(jì)工作可以變得更加生動(dòng)，方便和智能。AR技術(shù)可以作為室內(nèi)設(shè)計(jì)的新型動(dòng)畫(huà)仿真工具，使用戶可以通過(guò)HMD，視頻顯示器或PDA看到混合的AR場(chǎng)景。另外，設(shè)計(jì)工作和制造可以同時(shí)進(jìn)行，還可以根據(jù)用戶的需求來(lái)增加交互潛力。借助AR圖形技術(shù)，虛擬產(chǎn)品不僅可用于仿真，而且還能獲得更高的價(jià)值[6]。

2.2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工具

借助先進(jìn)的AR技術(shù)（例如，添加計(jì)算機(jī)視覺(jué)，將AR攝像頭集成到智能手機(jī)應(yīng)用程序和對(duì)象識(shí)別中），用戶周圍真實(shí)世界的信息將變?yōu)榻换ナ綌?shù)字處理。AR系統(tǒng)的關(guān)鍵在于如何將擴(kuò)增對(duì)象與實(shí)際環(huán)境結(jié)合，AR算法軟件必須要從輸入設(shè)備中的影像獲取真實(shí)世界的座標(biāo)，再將擴(kuò)增對(duì)象疊合到座標(biāo)上。為了能讓增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)更加容易開(kāi)發(fā)，市面上已有許多軟件開(kāi)發(fā)工具包（SDK），例如 ARK it，ARCore，Unity等。

3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在定制家具領(lǐng)域的運(yùn)用

3.1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在家具選購(gòu)中的簡(jiǎn)單應(yīng)用

2017年9月，宜家推出了一款基于AR技術(shù)的移動(dòng)應(yīng)用——IKEA Place。利用它，用戶足不出戶就可以看到宜家的家具擺在房間中是什么樣的效果。應(yīng)用會(huì)要求用戶掃描一下當(dāng)前房間的地板，當(dāng)它準(zhǔn)確識(shí)別到一塊空曠的平面時(shí)，用戶就可以點(diǎn)擊屏幕底部的“+”挑選家具，并往房間里添加了。使用兩個(gè)手指轉(zhuǎn)動(dòng)，可以控制家具的旋轉(zhuǎn)；使用一根手指滑動(dòng)可以控制家具遠(yuǎn)近擺放，操作起來(lái)非常簡(jiǎn)單順暢。當(dāng)挑選好合適的位置和角度后，點(diǎn)擊屏幕底部的勾號(hào)，“家具就會(huì)砰地落下，同時(shí)屏幕上會(huì)揚(yáng)起一圈“小灰塵”，宛如真有一條沙發(fā)躺椅落在了地板上”。

IKEA Place AR技術(shù)通過(guò)攝像頭捕捉現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，智能分析地板或墻面等參照面并建立空間坐標(biāo)，將設(shè)計(jì)好的三維家具模型畫(huà)面與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景融合，消費(fèi)者通過(guò)手機(jī)或者平板電腦即可在自己真實(shí)的居家環(huán)境里預(yù)覽虛擬的家具放置效果。并可以在這個(gè)融合的場(chǎng)景中進(jìn)行操作互動(dòng)。這只是AR技術(shù)運(yùn)用在家具銷售領(lǐng)域的一個(gè)示范。

■圖1 IKEA Place AR 技術(shù)通過(guò)攝像頭捕捉現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景

■圖2 Home Design 3D軟件界面

■圖3 Live Home 3D軟件界面

■圖4 3D Warehouse模型庫(kù)

3.2 使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工具進(jìn)一步定制設(shè)計(jì)家具

Anuman公司出品的軟件Home design 3D，是跨平臺(tái)的家裝設(shè)計(jì)軟件，其中移動(dòng)平臺(tái)的版本提供了AR功能，用戶的攝像頭能夠檢測(cè)并計(jì)算現(xiàn)實(shí)空間的3D位置和方向，并將設(shè)計(jì)好的虛擬的家具放置在攝像頭呈現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)空間中。

同類軟件還有Belight Software出品的Live Home 3D，除了前面提到的功能之外，還可以導(dǎo)入外部的3D模型。來(lái)源有兩種，一是3D Warehouse平臺(tái)，上面有不計(jì)其數(shù)的SketchUp家具模型；二是導(dǎo)入obj/fbx等通用模型文件，配合Sketchup等三維建模軟件，可以設(shè)計(jì)任何造型的家具，具備無(wú)限可能。除了模型之外，還可以根據(jù)地理位置和光照估算，獲取AR場(chǎng)景中正確的照明[7]。定制設(shè)計(jì)流程大致如下：首先在軟件中根據(jù)實(shí)際尺寸畫(huà)出房間的平面圖，然后可自動(dòng)生成三維虛擬空間。接下來(lái)，可以在模型庫(kù)中選擇家具類別，平臺(tái)的家裝設(shè)計(jì)軟件，其中移動(dòng)平臺(tái)的版本提供了AR功能，用戶的攝像頭能夠檢測(cè)并計(jì)算現(xiàn)實(shí)空間的3D位置和方向，選擇或?qū)胩摂M的家具放置在攝像頭呈現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)空間中。這個(gè)過(guò)程并不復(fù)雜，稍有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師應(yīng)該都能輕松掌握。設(shè)計(jì)師通過(guò)與客戶進(jìn)行溝通、調(diào)整和修改，直至達(dá)成共識(shí)后，可以將調(diào)整好尺寸的粗模導(dǎo)出，以其為基礎(chǔ)進(jìn)一步設(shè)計(jì)加工及制造[8]。

3.3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于定制室內(nèi)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

比起傳統(tǒng)方式，使用AR技術(shù)輔助家具定制具有以下優(yōu)勢(shì)：

a.交流更加方便。隨著室內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展，分工越來(lái)越細(xì)致，項(xiàng)目經(jīng)理、設(shè)計(jì)師、施工人員以及客戶各自負(fù)責(zé)不同的工作，難免會(huì)出現(xiàn)交流和溝通的問(wèn)題。雖然傳統(tǒng)的效果圖一定程度上能夠傳達(dá)設(shè)計(jì)師的想法，但限于表現(xiàn)形式，無(wú)法做到足夠準(zhǔn)確和全面，并且還存在著一定的誤差。在前期，設(shè)計(jì)師與客戶進(jìn)行溝通交流的階段，AR技術(shù)能讓雙方更直觀地交流想法，避免誤會(huì)；在中期，AR技術(shù)同樣可以使得施工方更有效，避免了潛在可能的錯(cuò)誤及其導(dǎo)致的重復(fù)施工。

b.能有效提升設(shè)計(jì)效率。利用AR技術(shù)，設(shè)計(jì)師在建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)方面可以及時(shí)的進(jìn)行多方面的模擬，這可以大大縮短設(shè)計(jì)驗(yàn)證周期。既節(jié)約了時(shí)間，又節(jié)省了精力，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是企業(yè)的有效助手。

c.設(shè)備成本低。AR技術(shù)的影像依托現(xiàn)實(shí)環(huán)境，并與虛擬內(nèi)容進(jìn)行融合。實(shí)現(xiàn)這些只需要相關(guān)應(yīng)用軟件外加一塊屏幕。人們常用的智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備在下載對(duì)應(yīng)的軟件后，都可以作為設(shè)計(jì)和展示的終端設(shè)備。除此之外，對(duì)于想嘗試自己定制設(shè)計(jì)的客戶，AR技術(shù)能夠在他們作出決定前提供更直觀的視覺(jué)參考和更良好的體驗(yàn)。在家裝AR系統(tǒng)里，消費(fèi)者不僅可以用手機(jī)控制選取家居場(chǎng)景搭配，還可以對(duì)家私的顏色、材質(zhì)、樣式進(jìn)行自由的搭配，搭建屬于自己的家裝場(chǎng)景，讓人人成為家居設(shè)計(jì)師。另外消費(fèi)者還可以將自己的定制家裝效果圖分享到朋友圈，讓更多的人籌謀劃策[9-10]。

4 結(jié)語(yǔ)

家具定制設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既需要計(jì)算房間以及各類家具的尺寸大小，還要考慮材料選擇、顏色搭配等各種因素。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工具的幫助下，用戶可以化被動(dòng)為主動(dòng)，擺脫以往只能在腦海想象的限制，使得用戶可以在設(shè)計(jì)階段就預(yù)先看到家具的實(shí)際布置效果，讓他們?cè)谧鞒鲞x擇前可以根據(jù)自己喜好輕松地選擇和搭配家具與裝潢。AR技術(shù)通過(guò)拍攝現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景以及虛擬家具的投射，輕松實(shí)現(xiàn)了720°無(wú)死角的全屋家具定制設(shè)計(jì)，三維模型和現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景結(jié)合起來(lái)后，讓眼前的場(chǎng)景感覺(jué)更加逼真，體驗(yàn)感更強(qiáng)，同時(shí)更具有實(shí)際價(jià)值。