探索基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計創(chuàng)新及應(yīng)用

王艷芬

摘 要：虛擬現(xiàn)實為設(shè)計領(lǐng)域中的重要技術(shù)，此技術(shù)的應(yīng)用可將室內(nèi)設(shè)計效果直觀展現(xiàn)出來。本文對此技術(shù)做出簡單介紹，從平面設(shè)計、生成內(nèi)景、場景互動、界面實現(xiàn)等方面闡述此技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計當(dāng)中的創(chuàng)新應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);室內(nèi)設(shè)計;創(chuàng)新應(yīng)用

中圖分類號：TU238 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-0905（2020）18-00-02

室內(nèi)設(shè)計涉及建筑、藝術(shù)、裝飾等多個領(lǐng)域，設(shè)計內(nèi)容復(fù)雜，為保證室內(nèi)設(shè)計過程，空間使用者、設(shè)計師二者之間順利溝通，可利用虛擬現(xiàn)實這一技術(shù)，為使用者提供展示平臺，直觀展示室內(nèi)空間的光影、色彩、陳設(shè)、材質(zhì)等設(shè)計效果，展現(xiàn)出室內(nèi)設(shè)計的人性化。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)介紹

虛擬現(xiàn)實此項技術(shù)展現(xiàn)出科學(xué)技術(shù)的集成化，融合計算機(jī)技術(shù)、媒體技術(shù)、交互技術(shù)、智能技術(shù)等，此技術(shù)在多個行業(yè)當(dāng)中都有廣泛應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實和環(huán)境之間為相互滲透的，可展現(xiàn)出不同的感官方式信息交互。在虛擬環(huán)境下，使用建模語言、技術(shù)等完成建模。使用Open GL模型庫，開發(fā)建模工具，需要大量手工處理。使用三維建模工具可創(chuàng)建3D模型，借助UDK工具，打造虛擬環(huán)境。該技術(shù)結(jié)構(gòu)有三個層次，分別為3D模型層、虛擬現(xiàn)實層、驅(qū)動層。在模型層當(dāng)中，主要負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)的交互，UDK、Unity3D和MTK工具，在現(xiàn)實層當(dāng)中，主要負(fù)責(zé)虛擬出環(huán)境應(yīng)用，讀取數(shù)據(jù)、更新環(huán)境。在驅(qū)動層當(dāng)中，存在3D鼠標(biāo)、傳感器和機(jī)械裝置等，還包含人機(jī)交互、圖形等界面[1]。

設(shè)計者創(chuàng)建出虛擬空間，并對其展開更改，直觀理解空間結(jié)構(gòu)，解決傳統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計不足問題，提升創(chuàng)新能力。在技術(shù)的運用下，高效保存設(shè)計數(shù)據(jù)、文件信息等，使設(shè)計結(jié)果全面、真實。與此同時，提升材料預(yù)算精準(zhǔn)性，指導(dǎo)設(shè)計人員掌握工程損失狀態(tài)，節(jié)約預(yù)算。

二、室內(nèi)設(shè)計過程虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實從三維建模至產(chǎn)品開發(fā)各個流程都得到良好應(yīng)用，幫助設(shè)計者更好地對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行體驗。在模型制作、特征動作、材質(zhì)渲染、交互實現(xiàn)、人機(jī)界面、包裝版本等開發(fā)環(huán)境當(dāng)中，運用3DS Max、Poser、Photoshop、UDK引擎、Flash標(biāo)度以及UDK包裝等開發(fā)工具，實現(xiàn)室內(nèi)設(shè)計的過程控制。具體工作內(nèi)容為，制作出室內(nèi)書柜、桌椅等場景模型，之后將模型UV坐標(biāo)顯示出來，利用海報調(diào)用、角色調(diào)整中的模型，對模型、角色動畫和皮膚等展開修改，使用PS軟件，繪制漫射貼圖，并進(jìn)行修改，將其生成OA、強(qiáng)光和法線貼圖。利用地圖資源，構(gòu)建體地圖、制作材料，設(shè)置觸摸、制作互動腳本，使用PS軟件制作界面元素，同時在Flash軟件當(dāng)中導(dǎo)入UDK插件，最終將動作、界面等向UDK內(nèi)集成，最后將項目原始文件進(jìn)行打包，形成執(zhí)行文件，并發(fā)布。

（一）平面設(shè)計

室內(nèi)設(shè)計需要利用Unity3D系統(tǒng)輔助設(shè)計，并實現(xiàn)虛擬漫游等功能。平面設(shè)計圖通常使用Auto CAD軟件制作，此軟件是基于Autodesk開發(fā)的，可應(yīng)用于二維繪圖、三維設(shè)計、文檔設(shè)計以及詳細(xì)繪制等當(dāng)中，逐漸成為主流的繪圖工具，可應(yīng)用在建筑、裝潢、工業(yè)制圖等領(lǐng)域當(dāng)中。

（二）生成內(nèi)景

使用幾何建模，利用計算機(jī)軟件，對物體進(jìn)行建立三維模型，具體分為曲面、框線、實體三種模型。為高效完成設(shè)計目標(biāo)，需要按照設(shè)計要求，合理選擇建模方法。如：室內(nèi)設(shè)計中，常涉及沙發(fā)、茶幾、燈具和櫥柜等內(nèi)景的設(shè)計。當(dāng)設(shè)計計劃制定之后，可利用3D軟件中的工具生成場景。當(dāng)室內(nèi)大環(huán)境形成之后，內(nèi)部家具模型可互相對比。為便于修改，保持模塊獨立性，可將每個家具都設(shè)置成為單獨模塊，之后將模塊節(jié)點大小、位置等進(jìn)行更改，并逐一安放到各個房間當(dāng)中，確保組裝之后室內(nèi)整體設(shè)計效果。在場景當(dāng)中添加交互功能之后，需分別提取模塊展開修改，因為照明映射難以使用單獨一組二維的坐標(biāo)實現(xiàn)，因此，需將不重復(fù)的二維坐標(biāo)添加至模型當(dāng)中，而光照映射主要利用三維坐標(biāo)完成。

保持模型外表數(shù)量不變的前提下，借助地圖模型進(jìn)行處理，增添處理細(xì)節(jié)，保證紋理部分的處理效果，更改原有建模方式，使室內(nèi)場景和實際更貼近。在映射保存時，通道存儲32位，無映射24位，勾選UDK支持存儲格式。以ucx-uuu來命名場景內(nèi)碰撞對象。當(dāng)對象數(shù)量較多時，可使用序列號。修改模型之后，將其導(dǎo)入至UDK模型格式文件當(dāng)中，當(dāng)模型的平滑度不足時，可在3Ds Max當(dāng)中，對平滑度進(jìn)行修改，保證相鄰曲面不處于同一平滑組當(dāng)中[2]。

（三）場景互動

應(yīng)用虛擬現(xiàn)實展開室內(nèi)設(shè)計，需為設(shè)計者提供多種場景，保證使用者多樣化的審美需求。為實現(xiàn)設(shè)計過程場景交互性，在場景選擇方面應(yīng)重點注意。當(dāng)室內(nèi)房間為開放形式，可按照居住者愛好，選擇墻壁樣式以及物品的使用，以便使用者可靈活改變墻壁的裝修方式以及墻壁燈飾，感受室內(nèi)光線發(fā)生的明暗變化，之后把模型向UDK當(dāng)中導(dǎo)入，并將軸定位于3D Max原點位置。保持模型軸位置和其在UDK當(dāng)中坐標(biāo)相同，保證位置快速對齊。使用UDK生產(chǎn)普通材料，只需在資源包內(nèi)構(gòu)建新材料，此時對應(yīng)地圖可拖入至“材料編輯器”當(dāng)中，和材料通道相連，在編輯器內(nèi)對特殊材質(zhì)展開參數(shù)配置。室內(nèi)玻璃使用假反射，確保操作順利。自由漫游可利用跨場動畫、系統(tǒng)漫游路徑等共同實現(xiàn)。使用UDK事件自動、交互等觸發(fā)組件表現(xiàn)形式，借助觸發(fā)器實現(xiàn)交互函數(shù)。

（四）界面實現(xiàn)

在新版本UDK當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶界面，將Flash動畫添加到UDK，并在場景當(dāng)中添加觸發(fā)器，更改其半徑，在Flash運行時，設(shè)置多個分層，儲存序列圖片，通過控制對象間距離控制動畫的停止、播放等。

（五）案例介紹

本案例是通過3D Max軟件，將創(chuàng)建完成的場景導(dǎo)入其中，使用UDK實現(xiàn)場景。設(shè)計過程主要內(nèi)容為模型修改、紫外分布、處理光影映射、正太映射、輸出模型、UDK映射、模型等導(dǎo)入、材料制作、場景建立等。

漫游設(shè)計：

1.處理素材

在3D模型建立過程中，一維平面圖為室內(nèi)設(shè)計的核心，因此需要對各類平面圖素材加以整理。按照平面圖對室內(nèi)空間輪廓精準(zhǔn)確定，之后確定各個房間大小比例以及分布特點等。使用Auto CAD直線工具，將室內(nèi)各個物體外形勾勒出來，同時將房間模底圖在CAD格式文件當(dāng)中保存，之后導(dǎo)入到3D Max當(dāng)中，視作室內(nèi)虛擬設(shè)計建模底圖。

2.建立三維模型

大部分的空間模型，都可將基本幾何形狀展開三維變化得出。當(dāng)室內(nèi)家具或者其他物體呈現(xiàn)出不規(guī)則的狀態(tài)時，需要利用3D Max修改物體。如：可使用擠壓、旋轉(zhuǎn)等修改方式，修改空間幾何形狀。三維場景建立需要先創(chuàng)建三維模型、設(shè)置材質(zhì)以及室內(nèi)場景。設(shè)計環(huán)節(jié)需結(jié)合用戶需求，創(chuàng)建模型、材質(zhì)和場景等，并展開對應(yīng)設(shè)置。如：燈光布局、家具擺放以及材質(zhì)應(yīng)用等符合用戶的需求，使用3D Max創(chuàng)建模型，將Auto CAD圖紙導(dǎo)入其中，使用直線工具，勾勒墻體輪廓線條，利用“擠出”工具，將墻體擠出長度2900mm，之后制作門洞、窗洞等。設(shè)計家具部分，可在網(wǎng)上查找家具模型，適當(dāng)修改。制作筒燈，為后期布光奠定基礎(chǔ)，選擇簡單類型筒燈，最后，為三維模型賦予貼圖，圖形完成之后，需要烘焙，防止材質(zhì)出現(xiàn)丟失問題，呈現(xiàn)出設(shè)計效果。

3.模型優(yōu)化

UDK當(dāng)中長使用材質(zhì)編輯作為節(jié)點的連接方式，主要的工作原理和PS當(dāng)中圖層疊加相似。對于有基礎(chǔ)的設(shè)計師操作較為容易。常見的建模方式為多邊形建模，對模型優(yōu)化十分重要。

4.場景優(yōu)化

在場景優(yōu)化設(shè)計當(dāng)中，需要從設(shè)備運行、負(fù)載等方面綜合考慮，實現(xiàn)場景優(yōu)化。具體可通過以下三方面入手：第一，將模型當(dāng)中表面的數(shù)量最大化減少，同時，將同種材質(zhì)物體進(jìn)行合并;第二，將模型貼圖壓縮;第三，將光源使用量減少。在3D Max當(dāng)中的貼圖當(dāng)中，將陰影、照明等保存。在虛擬環(huán)境下，視角發(fā)生一個單位變化時，空間內(nèi)要產(chǎn)生光影效果，需要展開大量計算，加劇硬件運行負(fù)擔(dān)。使用烘焙技術(shù)，可無須大量計算環(huán)節(jié)，展現(xiàn)高真實度以及高精度光源貼圖，同時，將物理模型按照特定格式，向3D Max當(dāng)中導(dǎo)入，在UDK當(dāng)中將模型文件、貼圖等導(dǎo)入其中，并進(jìn)行內(nèi)容修改[3]。

總之，虛擬現(xiàn)實這一技術(shù)的應(yīng)用為室內(nèi)設(shè)計的發(fā)展提供全新方向，技術(shù)應(yīng)用過程，借助各類設(shè)計方法，完善設(shè)計方案，全方位展示設(shè)計空間，使用UDK進(jìn)行多邊形渲染，借助法線、二維坐標(biāo)等映射建模多邊形，為室內(nèi)設(shè)計的發(fā)展帶來更廣闊的空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭鵬程，劉杰.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)空間設(shè)計中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].中國住宅設(shè)施，2019（09）：49-50.

[2]楊勇.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)裝飾設(shè)計中的應(yīng)用方法研究[J].藝術(shù)科技，2019，32（10）：176.

[3]周小平，蔣玉芳.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計中的研究及應(yīng)用[J].教育觀察，2019，8（20）：52-54.