基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和三維模型的室內(nèi)色彩優(yōu)化研究

郭廣通 徐娜

摘? 要： 室內(nèi)設(shè)計(jì)當(dāng)中，環(huán)境色彩優(yōu)化不足往往導(dǎo)致家居設(shè)計(jì)不夠逼真，與預(yù)期設(shè)計(jì)效果產(chǎn)生較大差異。以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)技術(shù)依據(jù)，進(jìn)行二維平面向三維平面的空間轉(zhuǎn)換，搭建相應(yīng)的三維空間模型。同時(shí)，對(duì)室內(nèi)色彩進(jìn)行環(huán)形調(diào)和，進(jìn)行相應(yīng)的光效渲染，做到實(shí)際光照和環(huán)境下的室內(nèi)色彩仿真體現(xiàn)。優(yōu)化手段與傳統(tǒng)的CACD手段相比，光效渲染真實(shí)程度高，家居設(shè)計(jì)還原性很強(qiáng)，能夠在更大程度上保證室內(nèi)家居設(shè)計(jì)的高擬真性。通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行效果驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明所設(shè)計(jì)方式的圖像質(zhì)量更高，設(shè)計(jì)效果更優(yōu)，具有普適性。

關(guān)鍵詞： 虛擬現(xiàn)實(shí); 室內(nèi)色彩優(yōu)化; 光線渲染; 色彩搭配; 三維模型; 室內(nèi)場(chǎng)景; 三維建模

中圖分類號(hào)： TN911.73?34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2020）21?0132?05

Research on indoor color optimization based on virtual reality technology and 3D model

GUO Guangtong， XU Na

（Yanching Institute of Technology， Sanhe 065000， China）

Abstract： In interior design， the lack of environmental color optimization often leads to the lack of fidelity in home design， which is quite different from the expected design effect. On the basis of the virtual reality technology， the spatial transformation from two?dimensional plane to three?dimensional plane is carried out to build the corresponding three?dimensional space model. At the same time， the indoor color is subjected to circular adjustment and corresponding light effect rendering， so as to realize the indoor color simulation representation under the actual lighting and environment. In comparison with the traditional CACD method， the optimization method has the advantages of high fidelity of light effect rendering and strong reducibility of home design， which can guarantee the high fidelity of interior home design to a greater extent. The verification results of experiments show that the proposed method has higher image quality and better design effect. Therefore， it has universal applicability.

Keywords： virtual reality; interior color optimization; light rendering; color matching; 3D model; interior scene; 3D modeling

0? 引? 言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，同時(shí)在人們生產(chǎn)生活當(dāng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。在室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)方面，虛擬現(xiàn)實(shí)同樣有其用武之地。對(duì)于室內(nèi)家居設(shè)計(jì)來說，色彩設(shè)計(jì)是其關(guān)鍵一步。室內(nèi)的色彩應(yīng)當(dāng)如何表達(dá)，是由設(shè)計(jì)師結(jié)合客戶的主觀需求決定的[1]。但是實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，用戶往往無法直觀感受色彩應(yīng)用到室內(nèi)家居設(shè)計(jì)當(dāng)中的實(shí)際效果，也無法為設(shè)計(jì)師提出準(zhǔn)確的修改意見。設(shè)計(jì)師想要依據(jù)用戶需求對(duì)室內(nèi)的色彩設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)相對(duì)較難。需要研究出一種信息化的室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)方法，以計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)，幫助用戶更加準(zhǔn)確地掌握室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)效果，便于設(shè)計(jì)師依據(jù)用戶需求做出更契合客戶意愿的室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)。目前一般通過CACD方式進(jìn)行對(duì)應(yīng)的室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)，但是這種方法所呈現(xiàn)出來的效果不夠逼真，而且無法做到更加自然的光效渲染。CACD在進(jìn)行室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)時(shí)，難以達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。針對(duì)CACD的不足之處，提出以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)的室內(nèi)色彩優(yōu)化以及設(shè)計(jì)方案，旨在幫助用戶更為便捷、快速地選擇符合自身意愿的室內(nèi)色彩搭配，幫助設(shè)計(jì)師更加準(zhǔn)確地達(dá)到用戶需求。

1? 室內(nèi)色彩搭配的重要性

室內(nèi)家居設(shè)計(jì)當(dāng)中的色彩搭配在很大程度上決定了用戶居住在室內(nèi)的舒適感、空間感，能夠調(diào)節(jié)環(huán)境氛圍，幫助用戶營(yíng)造更為舒適的居住空間[2]。對(duì)于室內(nèi)家居設(shè)計(jì)來說，色彩搭配對(duì)整體的室內(nèi)家居設(shè)計(jì)影響很大，同時(shí)室內(nèi)色彩搭配普遍較為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，易于實(shí)行。室內(nèi)色彩搭配在室內(nèi)家居設(shè)計(jì)當(dāng)中的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1? 色彩搭配調(diào)節(jié)室內(nèi)整體空間感

室內(nèi)空間的大小是固定的，但是不同的室內(nèi)色彩搭配，給人們?cè)斐傻氖覂?nèi)空間感是不同的[3]。具體來說，通過各種各樣的色彩搭配，能夠營(yíng)造不一樣的軟硬感、輕重感、冷暖感、空間感以及時(shí)間感。色彩搭配能夠直觀地從視覺上為用戶提供凹凸、上下、前后等各種效果。通過對(duì)室內(nèi)的色彩進(jìn)行搭配，人們能夠產(chǎn)生感官上的面積以及體積的大小錯(cuò)覺。對(duì)于相對(duì)狹窄的空間布局，通過一定的色彩搭配，如在兩邊墻上使用一些色彩相對(duì)明亮的冷色，在房間的頂部填涂一些色澤相對(duì)溫和的暖色，這樣能夠給人以視覺感官上的開闊度，從而盡量降低狹窄空間布局給人所造成的局促感[4]。在色彩搭配當(dāng)中，相對(duì)較低明度的冷色調(diào)，能夠營(yíng)造一種遠(yuǎn)離的、內(nèi)凹的感官錯(cuò)覺;相對(duì)較高明度的暖色調(diào)，能夠營(yíng)造一種前進(jìn)的、外凸的感官錯(cuò)覺。盡管色彩搭配無法造成實(shí)際的物理改變，但是能夠在很大程度上改變?nèi)藗円驗(yàn)橐恍┎划?dāng)室內(nèi)搭配產(chǎn)生的不適感。以溫度舉例，室內(nèi)色彩不論如何搭配，都不能夠改變室內(nèi)真實(shí)[5]的溫度。但是通過合理的室內(nèi)色彩搭配，能夠幫助人們產(chǎn)生心理上的冷暖感覺，使人們減緩對(duì)應(yīng)的溫度落差。好的色彩搭配，能夠?yàn)槭覂?nèi)家居設(shè)計(jì)帶來更加完整合理的整體空間感。

1.2? 色彩搭配影響人的情緒反應(yīng)

人的眼睛在接收外界信息時(shí)，首先通過光線接收投射成像，而后通過視神經(jīng)傳遞到大腦[6]。在這一過程中，不同的色彩傳遞給人的情緒反應(yīng)是不同的。人們會(huì)因?yàn)椴煌纳识a(chǎn)生消極或積極的各種情緒。如紅色讓人興奮，藍(lán)色讓人沉靜，綠色讓人活潑[7]?？傮w來說，冷色調(diào)的顏色多讓人產(chǎn)生安靜的情緒，甚至?xí)屓水a(chǎn)生猶豫的情緒，如藍(lán)色、綠色以及灰色等;暖色調(diào)的顏色多讓人興奮，有活潑愉悅的感受，如橙色、紅色以及黃色等。在斑斕的色彩搭配當(dāng)中，黑色與白色作為色彩的兩個(gè)極端，給人的感覺也各有不同。白色能夠給人以素潔的感覺，但是白色具有十分強(qiáng)烈的對(duì)比度，瞳孔在這種刺激下會(huì)不斷收縮，從而導(dǎo)致頭疼等各種癥狀。黑色會(huì)給人以沉悶、枯燥、憂郁的感覺，導(dǎo)致人的注意力分散，因此如果長(zhǎng)期生活在以黑色為主調(diào)環(huán)境當(dāng)中的人，其瞳孔會(huì)不斷放大，造成感覺上的麻木，日積月累會(huì)損害其自身的身心健康。色彩搭配對(duì)人的情緒反應(yīng)的影響，最終會(huì)對(duì)人的兩個(gè)方面造成影響：一是人的健康狀態(tài)，色彩搭配會(huì)影響人的內(nèi)分泌機(jī)能、心血管健康以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng);二是影響人的智力發(fā)育，研究表明，舒適悅心的色彩搭配對(duì)人的智力發(fā)育有一定的促進(jìn)作用。

1.3? 色彩搭配改變?nèi)说男睦砀兄?/p>

人之所以會(huì)對(duì)不同的色彩有不同的心理感受，這與色彩對(duì)應(yīng)的色相有很大的關(guān)系。不同色彩對(duì)應(yīng)的不同色相給人的心里感知是不同的。在我國(guó)，之前的歌劇院大多數(shù)以藍(lán)色的色調(diào)為主進(jìn)行裝飾，但是藍(lán)色無法調(diào)動(dòng)人興奮的情緒，反倒使得音樂劇變得乏味。后來劇院的裝飾改成以紅色為主的色彩基調(diào)，既能夠在很大程度上調(diào)動(dòng)觀眾積極聽歌劇的情緒，也使得音樂劇演出效果更佳。同樣，綠色往往表示活力、生命，讓人感覺安寧和感受希望，因此在醫(yī)院以及相應(yīng)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)當(dāng)中，綠色是經(jīng)常被應(yīng)用到的顏色。在醫(yī)院中，相對(duì)較淺的綠色能夠使患者的心情相對(duì)平穩(wěn)，同時(shí)也使得醫(yī)生不易疲勞，能夠更好地為患者進(jìn)行疾病醫(yī)治[8]。不同的色彩搭配，對(duì)于人的心里感知所造成的影響不盡相同，在室內(nèi)家居設(shè)計(jì)的色彩搭配當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎選擇各種色彩搭配，以達(dá)到最好的室內(nèi)設(shè)計(jì)效果。

2? 以虛擬現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ)的室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)

2.1? 室內(nèi)場(chǎng)景的模型創(chuàng)建

室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)的首要前提是對(duì)室內(nèi)的場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)應(yīng)的整體模型創(chuàng)建與整合[9]。要能夠?qū)κ覂?nèi)家居擺設(shè)的外形以及室內(nèi)整體空間布局通過模型表現(xiàn)出來。下面對(duì)室內(nèi)空間應(yīng)當(dāng)如何建模進(jìn)行詳述。首先需要確定二維空間當(dāng)中的關(guān)鍵點(diǎn)，設(shè)二維空間當(dāng)中的關(guān)鍵點(diǎn)為[（x，y）]，則：

[x=x+αN1] （1）

[y=y+αN2] （2）

式中：[α]為對(duì)應(yīng)的描述控制參數(shù);[N1]表示對(duì)室內(nèi)的整體場(chǎng)景變化進(jìn)行描述的模式矩陣;[N2]表示對(duì)應(yīng)的紋理變化的描述矩陣。描述控制參數(shù)[α]改變對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景整體輪廓以及對(duì)應(yīng)的紋理也發(fā)生變化，以此來獲取不同的室內(nèi)場(chǎng)景二維空間的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)。

求得對(duì)應(yīng)的二維空間的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)之后，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)二維空間當(dāng)中的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定，將二維空間的關(guān)鍵坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為三維空間的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)。轉(zhuǎn)換完成之后，就可以對(duì)攝像機(jī)機(jī)位進(jìn)行設(shè)定，機(jī)位設(shè)定的示意圖如圖1所示。

攝像機(jī)機(jī)位設(shè)定完成，則開始采集室內(nèi)場(chǎng)景的整體圖像。以圖1為例，其中，[D]定義為室內(nèi)家居擺設(shè)對(duì)應(yīng)的主要特征點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)成像點(diǎn)定位互成90°的兩個(gè)點(diǎn)[D1]以及[D2]。其中，直線[O1D1]與直線[O2D2]相交，交點(diǎn)為[D]。當(dāng)進(jìn)行圖像采集時(shí)，室內(nèi)擺設(shè)所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系的[z]軸與攝像機(jī)的[z]軸相互重合，其坐標(biāo)系的[x]軸與攝像機(jī)坐標(biāo)系所對(duì)應(yīng)的[x]軸重合。定義[β]為攝像機(jī)所對(duì)應(yīng)的焦距，[l]為攝像機(jī)對(duì)應(yīng)的拍攝距離。則二維空間的關(guān)鍵點(diǎn)[（x，y）]轉(zhuǎn)換為三維空間的關(guān)鍵點(diǎn)[（x，y，z）]可由以下公式得到：

[r1=βl-xy] （3）

[s1=βl-xz] （4）

[r2=βl-xcos α+ysin α（ycos α-xsin α）] （5）

[s2=βl-xcos α+ysin α] （6）

2.2? 室內(nèi)色彩的優(yōu)化與設(shè)計(jì)

室內(nèi)的場(chǎng)景搭建完成之后，借助截面環(huán)形調(diào)和的方式對(duì)室內(nèi)的色彩進(jìn)行搭配。截面環(huán)形的調(diào)和方式示意圖如圖2所示。

首先進(jìn)行與目標(biāo)任務(wù)相對(duì)應(yīng)的三點(diǎn)調(diào)和。定義[Oa0b0M0]為對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)色點(diǎn)，則與基礎(chǔ)色點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)調(diào)和色點(diǎn)為[Oa1b1M1]與[Oa2b2M2]。其中，[a0=a1=a2]，[b0=b1=b2]，[M0≠M(fèi)1≠M(fèi)2]。則對(duì)應(yīng)于點(diǎn)[Oa0b0M0]的色環(huán)半徑可以定義為[R]，且色環(huán)半徑為[x2+y2=R2]，同時(shí)[z=z0]。之后計(jì)算[b=0]平面與其夾角[γ]，公式如下：

[γ=arctan（y0x0）] （7）

獲得平面的色環(huán)點(diǎn)之后，要對(duì)其進(jìn)行三維空間的轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換公式如下：

[O′abM=OabM×z] （8）

[O′a1b1M1=-32R，-12R，z0，1] （9）

[O′a2b2M2=32R，-12R，z0，1] （10）

式中：[z]為對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)，若對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)[z=3]，則與之相對(duì)應(yīng)的色環(huán)的調(diào)和點(diǎn)坐標(biāo)為：

[Oa1b1M1=z-1×O′a1b1M1] （11）

[O′a2b2M2=z-1×O′a2b2M2] （12）

由以上步驟能夠?qū)κ覂?nèi)色彩進(jìn)一步搭配與優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)更好的室內(nèi)色彩方案設(shè)計(jì)。

2.3? 光效渲染處理

在完成室內(nèi)色彩的調(diào)和搭配以后，為達(dá)到更好的室內(nèi)色彩的優(yōu)化效果，選擇在此基礎(chǔ)上做出進(jìn)一步的光效渲染處理。室內(nèi)色彩的搭配通常分為三個(gè)部分，即室內(nèi)空間當(dāng)中的輔光照明、主光照明以及背景光的照明[10]。由布爾原則易知，在這三類光中，主光對(duì)于整個(gè)室內(nèi)家居的影響更為關(guān)鍵[11]。主光照明往往能夠決定室內(nèi)空間的亮度基調(diào)以及空間的照明氛圍。因此在光渲染處理的部分，主要對(duì)主光對(duì)于室內(nèi)色彩的渲染進(jìn)行研究。

通過對(duì)室內(nèi)主光對(duì)應(yīng)的光線折射、光線反射及其直接輻射亮度進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)整體場(chǎng)景的主光渲染。輻射亮度對(duì)應(yīng)的公式如下：

[W（x，ρ）=Wp（x，ρ）+ψW?（x，ρ），ρcos βfr（x，ρ），ρdρ]? （13）

式中：[Wpx，ρ]表示相同方向上同一點(diǎn)的直接輻射;[W（x，ρ）]表示室內(nèi)空間中的特定點(diǎn)[x]沿著[ρ]方向?qū)?yīng)的輻射度;[ψW（?（（x，ρ），ρ）cos? βfr（x，ρ），ρ）dρ]描述的是光線折射與光線反射對(duì)應(yīng)的間接光。

通常對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)的室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)而言，通過間接光與直接光結(jié)合后所得的平均亮度數(shù)值實(shí)現(xiàn)相關(guān)燈光渲染的虛擬仿真。其中有關(guān)于間接光的計(jì)算相對(duì)繁瑣，但是納入間接光能夠使室內(nèi)設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)應(yīng)的整體亮度更加融合，因此對(duì)其通過亮度色階對(duì)應(yīng)的光照方式做出描述。對(duì)間接光進(jìn)行面光源的模擬處理，能夠達(dá)到對(duì)應(yīng)間接光的光照效果水平[12]。同時(shí)，為達(dá)到室內(nèi)光源模擬的效果最優(yōu)，對(duì)其進(jìn)行一定的燈光整合。要保持照射距離與燈光距離的一致，燈光距離保證為遠(yuǎn)距離光線的衰減距離的一半。其具體的光線照射模型如圖3所示。

同時(shí)，在對(duì)應(yīng)的光照渲染模型當(dāng)中進(jìn)行對(duì)應(yīng)的燈光陣列的設(shè)置，具體要求是與泛光燈保持相同的距離。定義[u]為泛光燈光線到平面的距離，[k]為遠(yuǎn)距離光線的衰減距離的半徑，[g]為對(duì)應(yīng)的陳列燈距。若[x]軸上存在垂直于光源的線段[n]，對(duì)應(yīng)的光源數(shù)量為[m]，則對(duì)應(yīng)的光照亮度按照如下公式求得：

[Wxj=j=1mWjxj，ρj]? （14）

綜上獲得間接光對(duì)應(yīng)的模擬效果，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)家居設(shè)計(jì)當(dāng)中色彩亮度完善的光照感覺。

3? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析

3.1? 設(shè)計(jì)方法及其結(jié)果綜述

通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)室內(nèi)色彩的優(yōu)化與設(shè)計(jì)的方法概述如下：對(duì)室內(nèi)家居的整體場(chǎng)景進(jìn)行模型建立，并構(gòu)筑各室的單獨(dú)模型，最終以三維模型的方式呈現(xiàn)。首先需要對(duì)二維圖形進(jìn)行采集與錄入，借助攝像機(jī)來完成。待二維模型建立完成之后，通過計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的三維模型。而后對(duì)三維模型進(jìn)行進(jìn)一步的色彩設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的光線渲染。三維模型建立要考慮到兩個(gè)方面的因素：一是要充分考慮到對(duì)應(yīng)的實(shí)際家居擺設(shè)與整體室內(nèi)環(huán)境的位置分布;二是要考慮到實(shí)際應(yīng)用。

三維模型的場(chǎng)景搭建是以3D平面為基礎(chǔ)的。如室內(nèi)客廳當(dāng)中的桌椅、壁柜以及整體空間的擺設(shè)，都要通過3D模型進(jìn)行確認(rèn)[13]。同時(shí)，墻面及窗戶的形狀需要通過布爾計(jì)算進(jìn)行求取。具體如圖4所示。

在整體的場(chǎng)景空間的尺度與對(duì)應(yīng)比例確認(rèn)之后，再對(duì)室內(nèi)的其他家具擺設(shè)進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)節(jié)調(diào)整。如通過對(duì)沙發(fā)面數(shù)、對(duì)倒角的半徑以及其邊緣線的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)當(dāng)中沙發(fā)的軟硬感官上的調(diào)節(jié)。對(duì)于一些形狀不是十分規(guī)則的家居擺設(shè)來說，通過調(diào)點(diǎn)法對(duì)不同的擺設(shè)進(jìn)行進(jìn)一步的形狀調(diào)整，使其趨于真實(shí)[14]。以不規(guī)則座椅為例，通過擠壓和調(diào)點(diǎn)，得到最終的椅子造型，具體如圖5所示。

室內(nèi)場(chǎng)景建模的最后一步是對(duì)各類家具擺設(shè)進(jìn)行細(xì)節(jié)增強(qiáng)。模型面數(shù)已經(jīng)固定的前提下，可以借助一些其他物品作為輔助，幫助室內(nèi)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)更逼真的模擬效果。可以通過書本、水杯的點(diǎn)綴使其更為生動(dòng)，效果圖如圖6所示。

為便于更為便捷直觀的色彩搭配，可以通過建立不同材質(zhì)單元的方式為室內(nèi)家居的不同擺設(shè)及家具上色，以保證色彩搭配更為靈活，效率更高。材質(zhì)單元相對(duì)獨(dú)立，同時(shí)能夠進(jìn)行互相之間的疊加，以保證顏色的豐富性。材質(zhì)單元可以廣泛應(yīng)用到室內(nèi)家居設(shè)計(jì)的桌椅、沙發(fā)、掛件以及門窗上。材質(zhì)單元組成的材質(zhì)庫(kù)的設(shè)立如圖7所示。

材質(zhì)庫(kù)建立完成之后，需要對(duì)光照渲染進(jìn)行安排。具體要對(duì)燈光渲染的亮度、光照角度進(jìn)行一定程度的微調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)整體環(huán)境光的流暢自然。

三維模型建立完畢，光照渲染完成之后，室內(nèi)家居設(shè)計(jì)的色彩搭配初步完成，整體效果得以呈現(xiàn)。最終效果圖如圖8所示。從圖8中可以看出，經(jīng)過對(duì)應(yīng)的色彩搭配之后，室內(nèi)設(shè)計(jì)的整體效果更加自然，色彩還原度更高，整體空間感強(qiáng)烈，富有層次感。既便于用戶直觀地了解室內(nèi)家居設(shè)計(jì)效果，也便于設(shè)計(jì)師更為便捷準(zhǔn)確地進(jìn)行室內(nèi)色彩的搭配。

3.2 設(shè)計(jì)結(jié)果的測(cè)試與分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果，確認(rèn)室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)是否得到優(yōu)化，請(qǐng)30位室內(nèi)設(shè)計(jì)師幫助完成實(shí)驗(yàn)。每位設(shè)計(jì)師都會(huì)通過色彩轉(zhuǎn)換方法、CACD方法以及上述色彩搭配方法進(jìn)行室內(nèi)家居的整體場(chǎng)景色彩設(shè)計(jì)。各設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)完成之后，通過UIQD以及相應(yīng)的評(píng)價(jià)梯度進(jìn)一步評(píng)價(jià)室內(nèi)設(shè)計(jì)效果的質(zhì)量，并將測(cè)試所得結(jié)果的平均數(shù)值進(jìn)行縱向比較。

平均梯度用來表征圖像影線兩側(cè)或者是其邊界的灰度所呈現(xiàn)出來的差異，也就是對(duì)應(yīng)的灰度變化率。因此，平均梯度從另一方面對(duì)圖像是否清晰做出了表征。當(dāng)對(duì)應(yīng)的圖像清晰率較低，也就是紋理變化以及對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)反差相對(duì)較小時(shí)，平均梯度反而越大。平均梯度的公式表述如下：

[G=1A+Bi=0A-1j=0B-1ΔE2m+ΔE2n2] （15）

式中：[ΔEm]，[ΔEn]為對(duì)應(yīng)的[x]軸以及[y]軸的差分;[A]，[B]分別代表對(duì)應(yīng)的像素。

UIQD表示對(duì)應(yīng)的圖像質(zhì)量指標(biāo)，它表征了圖像的逼真效果以及是否易懂，反映的是人眼的視覺質(zhì)量。圖像質(zhì)量指標(biāo)越高，人眼對(duì)應(yīng)的視覺質(zhì)量就越高。UIQD的計(jì)算可以通過下式求得：

[UIQD=4αabβaβbα2a+α2bβ2a+β2b] （16）

式中：[αab]，[αa]，[αb]定義為對(duì)應(yīng)圖像在各種朝向下的協(xié)方差以及灰度方差;[βa]及[βb]表示對(duì)應(yīng)圖像的色彩數(shù)值。

具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

由表1分析不難發(fā)現(xiàn)，與CACD方法以及色環(huán)轉(zhuǎn)換的方法相比，本文使用方法能夠獲得較高的圖像質(zhì)量指標(biāo)以及平均梯度。也就是該方法能夠?qū)κ覂?nèi)色彩設(shè)計(jì)做進(jìn)一步的優(yōu)化，使其效果更優(yōu)，因此該方法真實(shí)有效。

4? 結(jié)? 語

現(xiàn)有的室內(nèi)家居設(shè)計(jì)的色彩設(shè)計(jì)方案，盡管能夠在一定程度上幫助用戶和設(shè)計(jì)師對(duì)實(shí)際室內(nèi)家居色彩設(shè)計(jì)效果進(jìn)行預(yù)覽和調(diào)整，但是由于光照渲染的不足，實(shí)際虛擬效果不夠真實(shí)。本文通過三維模型的空間建立，對(duì)其進(jìn)行光照渲染，對(duì)以虛擬現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ)的室內(nèi)色彩優(yōu)化提供新的設(shè)計(jì)方案，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有效可行。

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作者簡(jiǎn)介：郭廣通（1982—），男，江蘇徐州人，碩士，講師，研究方向?yàn)槭覂?nèi)設(shè)計(jì)和虛擬現(xiàn)實(shí)。

徐? 娜（1984—），女，北京人，碩士，講師，主要從事虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的研究與應(yīng)用。