基于計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)的室內(nèi)建筑設(shè)計研究

□ 余 瑞

計算機技術(shù)與室內(nèi)建筑設(shè)計的結(jié)合，給室內(nèi)建筑設(shè)計工作提供了諸多的便利，且最終呈現(xiàn)的設(shè)計效果可滿足用戶的多樣需求。尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)建筑設(shè)計中的應(yīng)用，給室內(nèi)建筑設(shè)計帶來了新的機遇，能夠跳脫早期“平面、立面、剖面和三維模型”的表現(xiàn)方式對設(shè)計工作的限制，從而能夠不斷開拓設(shè)計思路[1]。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

在進行室內(nèi)建筑設(shè)計的過程中，引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠獲得超乎想象的效果。這一技術(shù)主要是將人們的想象通過仿真的方法創(chuàng)造出一個虛擬的場景。這些場景雖然是虛擬的，但是對于我們的感官而言卻如同真實存在，不僅能夠感受，甚至可以參與其中，給人們帶來獨特的體驗。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下特點：一是沉浸性。用戶可以憑借傳感器進入虛擬的環(huán)境中，在虛擬的空間中漫游，感受虛擬對象的各項特征，從而成為虛擬系統(tǒng)的重要組成部分，獲得更好的體驗。二是交互性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要是以傳感器為媒介，進行感受的傳遞，大腦會對接收的感覺進行分析并做出決定，通過輸入界面將決定傳遞給系統(tǒng)，實現(xiàn)兩者之間的互動，進而更好地滿足用戶的需求。三是聯(lián)想性。用戶在虛擬世界中可以根據(jù)得到信息和自己的需求進行聯(lián)想，對未來的系統(tǒng)情況進行構(gòu)想。

因虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠處理好細節(jié)問題，獲得較好的設(shè)計效果，在室內(nèi)建筑設(shè)計中受到設(shè)計者與用戶的青睞。目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)常應(yīng)用在設(shè)計比例、噪音處理等諸多領(lǐng)域[2]。

2 虛擬場景的建立

2.1 虛擬現(xiàn)實的感知設(shè)備

2.1.1 視覺感知設(shè)備

立體眼鏡是發(fā)展已比較成熟的視覺感知設(shè)備，主要包括有源立體眼鏡和無源立體眼鏡兩種類型。其中，有源立體眼鏡是依據(jù)眼睛視圖的頻率進行信號發(fā)射，對其狀態(tài)進行控制，一般適用于人比較少的環(huán)境。優(yōu)點是圖像成像效果好，但是價格比較貴，會增加用戶的使用成本。而無源立體眼鏡的設(shè)計依據(jù)是光學偏振原理，成像效果相較于有源立體眼鏡要差一點，但其成本更低，能夠滿足更多用戶的需求。為此，用戶在選擇立體眼鏡時可以根據(jù)自己的需求和經(jīng)濟情況而定。

頭盔顯示器也是比較常用的視覺感知設(shè)備。其優(yōu)勢是沉浸效果好，用戶能夠借助該設(shè)備進入虛擬的環(huán)境中。其不僅具有高分辨率的顯示和跟蹤設(shè)備。當用戶佩戴頭盔移動的時候，跟蹤設(shè)備可以獲得用戶位置的動態(tài)報告，獲取與眼睛方向相同的圖像，并及時進行記錄。與其他的視覺感知系統(tǒng)相比，三維顯示屏的視覺效果比較差，而且造價比較高，在短時間內(nèi)難以普及，但未來經(jīng)過不斷研究與改進，有可能成為最先進的視覺感知設(shè)備，為人們在虛擬場景中進行交互提供便利。

2.1.2 聽覺感知設(shè)備

人們在獲取信息的過程中，通過聲音和畫面的配合得到更為全面的信息，因此聽覺是人們獲取信息的重要渠道。由于虛擬環(huán)境中的三維音效和立體聲音具有較大的差異，這種虛擬的音效是計算機對人類的聲音進行分析后合成的。它的形成經(jīng)過較為繁復的科學分析和研究，更符合人們的聽覺習慣，使用戶直觀感受到虛擬的空間，并沉浸在其中。用戶在獲取虛擬聲音的過程中需要借助一定的聽覺感知設(shè)備，當前比較常用的設(shè)備包括耳機式、雙揚聲器等，不同的設(shè)備具有不同的優(yōu)缺點，因此在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的特點進行合理的選擇，以獲得較強的真實感。

2.1.3 觸覺感知設(shè)備

首先應(yīng)該明確一點，觸覺和力覺存在較大的差別，正確認識這兩種感覺之間的不同，才能夠科學地進行感知設(shè)備的研制，使人們在虛擬場景中準確獲取感知信息。觸覺是指接觸感覺，即在與事物進行接觸的過程中能夠感受物體的溫度、紋理等，而不同的物體能夠給人帶來不同的觸感。力覺則是人對物體進行作用力的方向和大小的感知。在虛擬系統(tǒng)中，對觸覺進行感知所常用的設(shè)備是數(shù)據(jù)手套和三維鼠標。這兩種設(shè)備都具有自身的優(yōu)勢，前者可以對虛擬空間中的物品位置進行控制，使人們能夠在虛擬空間中進行物體的運送，使物品放置在人們想放的位置，并且能夠感知到物品的重量，從而在虛擬系統(tǒng)中獲取更多的信息；而三維鼠標無法感知物品的重量等信息，但是能夠?qū)ζ湮恢眠M行調(diào)控。

2.2 建立虛擬室內(nèi)建筑設(shè)計的軟件

在進行室內(nèi)建筑設(shè)計的過程中，需要考慮裝修材料和室內(nèi)的空間構(gòu)成等諸多因素的影響。在進行室內(nèi)建筑設(shè)計的時候應(yīng)該科學地認識實體和空間的關(guān)系，兩者是相互影響的關(guān)系[3]。唯有實體的存在，才能對空間進行合理的劃分。在利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行室內(nèi)建筑設(shè)計的時候，要在虛擬的空間設(shè)計和現(xiàn)實的空間設(shè)計遵循一致原理。為了獲得理想的設(shè)計效果，在利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行設(shè)計的過程中，要重視相關(guān)軟件的應(yīng)用。目前常用的軟件較多且功能多樣，可滿足人們各個方面的設(shè)計需求。例如，實時仿真軟件可以對虛擬環(huán)境進行調(diào)動以呈現(xiàn)不同的效果。用戶可以根據(jù)自己的喜好輸入需求，對設(shè)計的效果進行更換，在使用過程中獲得較強的參與感。又如，草圖大師SketchUp軟件不僅可以根據(jù)實際設(shè)計需求選擇自帶的模型庫，也可以自行繪制，最終生成更加逼近實際情況的立體圖形，獲得越來越好的視覺體驗。并且草圖大師軟件也能夠?qū)崿F(xiàn)和其他渲染軟件之間的數(shù)據(jù)對接，完成模型數(shù)據(jù)共享等操作。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)建筑設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 提高設(shè)計效果

通常，設(shè)計人員先考慮用戶的需求和室內(nèi)的具體特點，再將設(shè)計方案繪制在圖紙上，之后與用戶進行交流，并根據(jù)用戶的意見，對設(shè)計方案進行調(diào)整。這種設(shè)計方式更能考驗設(shè)計人員的能力，但由于空間不足，不能把所有的細節(jié)都呈現(xiàn)出來，也無法向用戶直觀地表達想法，導致用戶和設(shè)計人員在意見交流的過程中，容易出現(xiàn)信息不對稱等問題。

而虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)建筑設(shè)計中的應(yīng)用，能夠有效改變這一狀況。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠提供一個虛擬的、三維的空間，設(shè)計人員在這個空間內(nèi)進行設(shè)計方案的展示，用戶能夠直觀地感受到設(shè)計人員的創(chuàng)意，并就細節(jié)進行討論，而設(shè)計人員也能直接領(lǐng)悟到用戶的需求，對設(shè)計方案進行準確的修改[4]。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)建筑設(shè)計中的應(yīng)用不僅能夠呈現(xiàn)出較好的設(shè)計效果，還有利于雙方進行溝通，從而提高設(shè)計效率。

3.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)作用于室內(nèi)建筑設(shè)計的要素

在進行室內(nèi)建筑設(shè)計的過程中，要考慮到色彩要素、光影要素、設(shè)計風格等。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠作用于這些要素，并呈現(xiàn)出更好的設(shè)計效果，能夠為室內(nèi)建筑設(shè)計提供諸多便利，有利于設(shè)計工作的順利開展。例如，設(shè)計人員根據(jù)用戶的要求完成室內(nèi)的搭配，可以通過三維立體模型將效果呈現(xiàn)出來。并且虛擬現(xiàn)實技術(shù)還能夠為用戶打造身臨其境的沉浸感，從而激發(fā)用戶的創(chuàng)造欲，為整個設(shè)計提供自己的創(chuàng)意。

3.3 節(jié)約項目成本

室內(nèi)建筑設(shè)計采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，還能夠達到節(jié)約項目成本的效果。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)呈現(xiàn)出來的設(shè)計效果與施工后的效果之間的誤差較小，可幫助用戶提前感受實際效果。例如，用戶想要了解田園風的設(shè)計方案，雖然設(shè)計圖稿可以幫助用戶了解這種設(shè)計風格的特點，但是無法了解入住后的感受，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用則可以解決這個問題，使用戶能夠在三維空間感受這種設(shè)計風格的居住體驗。

4 結(jié)語

隨著科技不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)不斷成熟并在越來越多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，尤其是對于提高室內(nèi)建筑設(shè)計的效果具有重要的作用。但是實際應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)仍有一些技術(shù)問題有待解決，如基礎(chǔ)材料庫的開發(fā)等問題，使其在室內(nèi)建筑設(shè)計中的應(yīng)用仍不夠普及。要推動虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)建筑設(shè)計中的應(yīng)用，應(yīng)該重視解決短板問題，滿足室內(nèi)建筑設(shè)計的需求，提高室內(nèi)建筑設(shè)計的水平。