基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的家裝體驗平臺研究

李嬌嬌

摘 要：近年來，隨著民眾日常生活水平及科技水平的不斷提升，人類對于居住環(huán)境的要求也變得愈來愈高，不少家庭對家裝設計服務水平也提出更高期待。然而傳統(tǒng)的家裝設計公司在提供家裝設計服務時，一般會收取高額的設計費用，消費者也只能通過圖片視頻等方式體驗設計方案。在這樣的背景下，如何實現(xiàn)家裝設計需求滿足與降低成本之間的雙贏，是一個值得思考的問題。本平臺主采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過加強大數(shù)據(jù)分析和家裝體驗的深度融合，實現(xiàn)了體驗用戶與家裝設計的虛擬交互與沉浸式體驗，在提升使用感受效果的同時減少了客戶的決策成本與裝修成本。通過對家庭裝飾體驗平臺做總體架構(gòu)設計，引入基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的可視化建模實驗室，對家庭裝修成果的存儲方式進行了研究，實現(xiàn)設計與體驗的結(jié)合。

關鍵詞：VR虛擬現(xiàn)實、室內(nèi)設計、交互、沉浸式體驗

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義及分類

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VirtualReality，簡稱為VR），顧名思義，是將虛擬與真實的相互融合。從理論層面上來說，虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是一個能夠產(chǎn)生并感受虛擬世界的電腦模擬系統(tǒng)，他使用電子計算機產(chǎn)生了一個模擬環(huán)境，令使用者直接沉浸在該自然環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過整合實際生活中的數(shù)據(jù)，并使用電子計算機所產(chǎn)生的電子信息，使之和各種輸出設備融合，并使之形成能夠被人類直接感知到的實際現(xiàn)象。而這種實際現(xiàn)象既可能是實際中真切的物體，也可能是人們?nèi)庋鬯床灰姷奈镔|(zhì)，運用三維仿真高新技術(shù)展示給大眾。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的家裝設計的關系

最初，家裝設計僅僅局限于用戶的起居需求，大致根據(jù)用戶自己的規(guī)劃和想象來完成施工。設計師的出現(xiàn)使家裝不再限于基本需求，更多的是個性化布置和設計。不過，因為某些現(xiàn)實的因素，客戶與家裝設計師之間對設計方案和最后的呈現(xiàn)效果往往有著很大區(qū)別，對裝飾后的家裝環(huán)境的沉浸感也較弱，因此常常會產(chǎn)生施工完成后實景效果與心理預想的巨大差距。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的仿真環(huán)境可以用視覺形態(tài)表達設計者的創(chuàng)作理念，而在家裝產(chǎn)品設計的最初階段，設計者首先需要對原始的室內(nèi)外建筑物結(jié)構(gòu)、形狀等做出全面的設想。而為了可以完整呈現(xiàn)建筑設計效果并實現(xiàn)出來，就需要繪畫出大批的圖樣，而由于這種圖樣主要是給行內(nèi)人看的，客戶往往很難在圖樣上完全理解建筑設計的最后效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以將這種空間設計思路，轉(zhuǎn)變成可以看得見的虛擬環(huán)境與虛擬物件，從而徹底改變了原有的空間設計模型，將其提高到數(shù)字化的所見即所得的全新境地，從而使得家居裝飾空間的建筑設計與規(guī)劃在品質(zhì)和效果上，得以極大的提高。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在家裝設計方面有以下三點：

（一）全方位展示家裝設計理念。

在這個流程中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用可以幫助克服傳統(tǒng)家裝工程設計中細節(jié)的缺陷，尤其是虛擬現(xiàn)實科技高度真實的數(shù)字畫質(zhì)以及對光影效果的加工的完美程度，讓設計師的方案能夠直接真切的呈現(xiàn)在顧客眼前，對個性化家裝設計需求也能精準的描述和溝通。

（二）降低設計成本。

從設計者與家居裝飾企業(yè)的視角出發(fā)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠提升設計者生產(chǎn)搭配裝飾方案設計的工作效率，減少客戶就裝飾設計方案的協(xié)調(diào)成本以及不可控的經(jīng)營風險。對家居裝飾企業(yè)來說，能夠減少門店管理經(jīng)營成本。

（三）交互能力強。

大部分顧客都對家的裝飾效果抱有著超前的追求心態(tài)，期望能夠及時見到在改造后的家裝環(huán)境中的立體實景效果，而并非單純的設計圖或者電腦繪制的效果圖。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可讓顧客在選擇或裝飾決策之前，戴上虛擬現(xiàn)實設備就能夠真正的置身于家居裝飾設計現(xiàn)場，自由游走查看所有裝飾方案，并按照自身的偏好挑選家居和軟裝，決定自己的家居裝飾設計風格。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)體驗平臺的設計過程

（一）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

為增強用戶的視覺體驗，本平臺利用三維軟件通過虛擬三維空間，將3D（three-dimensional）建模技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建三維家裝體驗數(shù)據(jù)模型。主要包括了用戶層面、業(yè)務邏輯層面、數(shù)據(jù)層三層面，其中用戶層主要是管理員、平面設計者和使用者之間的三方互動，主要模塊分為用戶管理模塊、模型創(chuàng)建模塊、平面設計模塊、虛擬交互模塊和全景展示模塊。

該平臺所采用的主要開發(fā)工具是Eclipse，依托SQL數(shù)據(jù)庫保存大量有效信息，選擇Java及Java3D等語言作為該體驗平臺開發(fā)語言。最終建立三層B/S架構(gòu)的虛擬體驗平臺，其總體設計結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

（二）系統(tǒng)詳細流程

該系統(tǒng)的詳細設計過程包括家裝數(shù)據(jù)的采集和整合、模塊劃分、模型構(gòu)建、平臺展示四部分。其中，本文將重心放在基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的可視化模型構(gòu)建上。如圖2是整個系統(tǒng)的詳細設計流程。

1、數(shù)據(jù)的采集和整合

在數(shù)據(jù)收集方面，本體驗平臺需要采集家裝用戶的體驗數(shù)據(jù)，其中主要涉及照片、音樂和視頻三種素材。本文將對系統(tǒng)中所需要的數(shù)據(jù)素材進行加工，通過計算機獲取視覺、觸覺、聽覺等眾多感官感受，進一步提升用戶體驗感和滿意度。

圖片數(shù)據(jù)的采集主要可分為：系統(tǒng)整體背景圖、UI設計圖標、裝修家具材質(zhì)以及其他家裝材料的圖片信息;音頻數(shù)據(jù)的采集主要包括：系統(tǒng)整體背景音樂以及其他特定場景的音樂信息。視頻數(shù)據(jù)主要為虛擬現(xiàn)實技術(shù)設計所需要的展示視頻，大致可分為VR體驗模式、普通高清模式以及畫中畫三種不同的體驗模式。

2、模塊劃分

用戶管理模塊主要包括需求用戶的個人信息登錄注冊、需求信息以及各項體驗數(shù)據(jù)的管理;平臺設計師的個人信息登記注冊信息管理。

平臺設計模塊中，用戶通過注冊個人信息，填寫需求信息，平臺會生成相應的需求訂單對接到符合條件的平臺設計師。平臺設計師接收到訂單，按照需求完成設計后，交付給虛擬體驗平臺。該平臺設計模塊主要處理各種數(shù)據(jù)素材，實現(xiàn)家裝設計的全局展示。

虛擬交互模塊主要為需求用戶的虛擬現(xiàn)實體驗和平臺設計師的虛擬交互和設計優(yōu)化。在該模塊中，平臺設計師會根據(jù)用戶體驗情況及時修改設計，使其逐步滿足用戶的要求。

全景展示模塊中，最終的設計作品通過3D建模技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的相互結(jié)合，以虛擬現(xiàn)實體驗的方式呈現(xiàn)給需求用戶。

3、可視化建模

該平臺的三維虛擬現(xiàn)實模型表達方法，主要融合了虛擬現(xiàn)實技術(shù)與計算機圖形學的可視化技術(shù)，帶給用戶全身心投入的沉浸式體驗，需求用戶以身臨其境的方式參與到家裝的設計與改良中，收集切實的體驗數(shù)據(jù)和改良方向，達到最真實有效的設計效果。

在以往的二維可視化建模家裝設計中，僅僅通過一些簡單的要素勾勒矢量圖形，比如點、線等。顯然，這些平面圖標已經(jīng)不能滿足高還原度的三維立體設計。但在虛擬現(xiàn)實技術(shù)和可視化技術(shù)不斷成熟的大背景下，即使簡單的平面圖標也可還原高真實度的幾何場景。

本文從用戶需求出發(fā)，將可視化建模分為室內(nèi)設計和室外設計兩種場景。利用CAD軟件對室內(nèi)和室外環(huán)境進行建模，涉及到的三維模型大致有線框、平面和實體三種模型，采用多邊形網(wǎng)格的建模方法生成三維動畫。

4、平臺展示

設計師將設計成果展示在家裝體驗平臺，最終實現(xiàn)與需求用戶的虛擬交互。本系統(tǒng)的平臺展示開發(fā)流程主要依托數(shù)據(jù)層，以SQL數(shù)據(jù)庫為基礎，連接平臺設計模塊、全景展示模塊與虛擬交互模塊。

本系統(tǒng)的平臺與展示開發(fā)過程主要依托第三層的數(shù)據(jù)層，以SQL數(shù)據(jù)庫為基礎，連接平臺的設計模塊、顯示模塊和虛擬交互模塊。

四、虛擬現(xiàn)實家裝體驗平臺的現(xiàn)實和未來

現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用到家裝或建筑設計方面的案例已經(jīng)非常多見。有VR體驗科技農(nóng)場，也有基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的建筑空間設計、家居仿真模擬展示以及場景設計可視化建模等。

對于現(xiàn)代化的家裝設計行業(yè)來說，與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合擁有更加廣闊的設計前景。此外，隨著VR技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，3D立體建模會更加有助于需求用戶體驗到更真實、更直觀的設計效果。用戶與設計師的交流會更加便捷，能夠簡化設計流程，達到需求用戶滿意的效果。

五、結(jié)語

本文主要梳理了基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的家裝體驗平臺的設計流程及總體框架，基本符合該虛擬體驗平臺的設計初衷，具有一定的研究價值。

參考文獻：

[1]郭心宏.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)裝修設計中的應用[J].城市住宅，2021，28（06）：128-129.

[2]王鑫.談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在家裝設計中的應用[J].建材與裝飾，2020（03）：95-96.

[3]鄒永新，陳曉瑩.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的場景設計可視化建模研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2021，44（01）：83-87.

[4]邢福生.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的平面設計展示系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2021，44（10）：135-138.

[5]周屹.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的家具產(chǎn)品數(shù)字展示平臺研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2021，44（03）：172-176.

[6]王海麥.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的建筑空間環(huán)境設計[J].居舍，2021（23）：101-102.