虚拟现实技术在室内设计中的应用

2017-09-18张馨月

科学中国人 2017年23期

关键词：室内设计虚拟现实建模

张馨月

大庆实验中学

虚拟现实技术在室内设计中的应用

张馨月

大庆实验中学

随着技术的发展和人们的需要，使用平面图纸进行室内设计已经不能满足人们的需要，一种能够更加直观地了解室内设计效果的显示和感知方式急需出现。虚拟现实技术是随着计算机技术和传感器技术的发展而产生的新技术，目前已经达到商用的程度。沉浸感和交互性是虚拟现实技术的两大特点，这两个特点可以满足对室内设计的需要，可以让客户直观感受到室内设计的效果。本文在分析了虚拟现实技术相对传统室内设计方式具有的强大优势的基础上，进一步提出了设计室内虚拟交互系统的方法。在此基础上进一步分析了新的设计方式对传统设计方式的影响，最后对目前存在的问题进行简要讨论并提出解决方案。

虚拟现实；室内设计；沉浸感；交互性

随着现代购房热潮的不断袭来，室内设计装潢已然成为现代经济发展的一大需求。然而过去固有的二维平面设计图具有一定的专业性，使得客户想象中的装修效果往往与实际效果迥异，人们已经不满足于传统的呃平面设计图。使用虚拟现实技术，人们可以对室内设计效果有更加直观的感受。应用虚拟现实技术，不仅可以实现三维效果预览，将设计样本更直观的展现在人们眼前，还可以实现空间内的自由走动，方便体验者全方位地了解设计的优缺点，进而实现参考与权衡。

1 虚拟现实技术的应用价值

虚拟现实技术是建立在计算机技术和传感器技术之上的新技术，可以通过设备进行三维虚拟图像的实呈现，同时传感设备追踪使用者行为动作并进行反馈，使用户获得视觉、听觉、触觉和运动等感知，让用户沉浸于虚拟环境中。

在室内设计中，具有沉浸式交互功能的虚拟现实技术能够同时满足客户和设计师的需求。通过建立沉浸式的活动场景，顾客可以直观体验到设计带来的改变。同时通过计算机技术，可以建立模块化的虚拟系统设计，在一定程度上可以降低设计成本、缩短设计时间并提高设计效率。

2 虚拟室内设计系统的构建

室内设计的构建包括两部分内容，一是设计师对模型的建立，这是该部分设计的基础和关键部分；二是客户对室内设计的选择、感受和进一步的交互。

2.1 虚拟室内设计系统的初步设计

由图1可知，通过以下三个步骤可以进行基于虚拟现实技术的室内设计系统的构建。

图1 基于虚拟现实技术的室内设计系统的构建

（1）原始参数的收集指住宅室内设计数据的整理，包括室内空间的整体框架、现有的家具产品、建材产品等数据的收集，并对其进行分类统计，以便后续3D模型的制作。

（2）3D模型的建立，这是是创建虚拟环境的基础。这步可以运用AutoCAD软件和3D MAX专业建模软件完成各种模型的建立和场景、灯光的设置、贴图的设计等。该部分可以根据建模内容设立一些典型的户型、布局图，方便客户选择；同时建立不同模型对应的价格数据。建模主要包括以下几部分内容：

①户型的建模。户型是沉浸式交互系统开发的基础，后续家居的布局和纹理的设置都要以此为基础。一般通过使用CAD软件先进行2维平面的绘图，然后使用3D MAX软件描绘出墙体部分，这样就可以得到一个简单的户型图，后续的细节部分需要进一步的处理；

②家具的建模。第一步中已经对常用的家具等用品进行了数据整理分类，本部分需要以收集到的数据为基础（长、宽、高等尺寸）进行3D建模，实际使用时可以直接调用建立的3D模型进行室内环境的布局；

③纹理贴图的建模，包括地板、墙壁、家居等表面纹理的建模。使用时候，可以选择该部分建立的模型，观察使用不同地板纹理、墙壁贴图或者家居纹理时候整体的室内设计效果；

图2 客户使用流程

④灯光的建模。不同灯光对室内环境的影响是不一样，在传统的设计方式中，该部分很难体现出来。借助虚拟现实技术，该部分的实现能够变成现实。

（3）沉浸式交互系统的开发。通过传感器设备的使用，建立三维仿真虚拟环境，使得用户和三维模型之间可以进行交互操作甚至可以自主编辑室内的模块，并通过传感器获得视觉或者触觉方面的感知。

2.2 虚拟室内设计系统的设计检验和交互

由图2可知，客户使用流程主要分为三个部分，其中最主要的是VR模式的体验。客户通过选择自己房屋的户型，然后导入已有的布局图或者自己根据需要和设计师一起定制布局图。客户可以根据自己的喜好，实时更换家居、地板或者屋内装饰物。完成上述选择之后，客户可以通过VR设备可以直观感受到设计效果，减少传统平面设计所产生的代入感。在体验时可以设置不同的灯光效果，这是以往的设计中不能实现的。通过客户的选择，还可以生成该设计方式所需要的家居和物料费用。

图3 Decorilla公司推出的虚拟现实设备

图3 所示是室内设计公司Decorilla推出的一款虚拟现实应用，让用户可以使用Cardboard，Oculus和三星Gear VR等虚拟现实头戴设备进行虚拟室内设计的体验。在传统设计的同时，选择额外花费79美元就可以使Decorilla提供虚拟现实设计服务，得到360度无死角的观察。

3 虚拟现实技术对室内设计的影响

（1）有利于客户和设计师的交流。室内设计发展的成熟，出现了各种各样的设计人才，了解自己在工作中的作用，并且相互协作，使室内设计融入到各家各户。用户通过告知自己的想法，设计师设计出虚拟技术产品以便于更直观验证是否满足客户要求。利用虚拟现实技术，模拟人的自然行为和感觉，客户甚至可以在设计师的指导下自己修改出想要的效果，这样一来客户参与的积极性也变高，这样不但使得设计师与用户之间进行无障碍的交流和沟通，还能找出方案的不足。

（2）更先进的营销手段。沙盘模型、样板房是室内设计销售领域中最为常见的一种方式，只能通过鸟瞰的方式进行观看，不能正常感受室内空间的变换，也不能让用户身入其中的去感受。模型的制作也需要很大的成本来进行修改，在销售方面不能很好的让用户满意。虚拟现实技术弥补了这一缺点，运用虚拟现实技术的优点，设计师可以把方案做成虚拟环境，让客户任意的观看室内环境。用户能够在虚幻的场景里随意走动，让其感受到真实，促进了销售效果的提高。

（3）丰富设计师的实际思维。当前室内设计方法的不足可以用虚拟现实来代替，使用户能够全方面的了解设计方案，致使设计师有更多的办法来呈现室内环境。虚拟现实技术不仅使得室内的表现方式得到改善，而且室内环境的特征被设计师所熟悉，使他们了解各个部分，增加了设计灵感。

4 虚拟现实技术在室内设计方面面临的问题

（1）虚拟现实技术还不够成熟。使用虚拟现实技术进行室内设计所需要的数据资源比较庞大，这需要完善的硬件系统支持。而且在现有的技术条件下设计出来的产品，用户佩戴半小时以上就会有会不舒服的感觉，这都是需要迫切需要改进的地方。

（2）渲染和交互方面存在困难。室内设计需要快速的模块化制作，但是目前基于游戏引擎制作的家装项目成本高而且效率低。同时，客户在移动浏览进程中，场景的变化还不够流畅。在一些用户与场景内物体交互时操作体验不够自然，例如通过手柄调整灯光的大小、更换沙发的材质、移动室内物体。解决这些问题可能需要设计新引擎，而不是沿用固有的游戏引擎。

（3）没有统一的建模标准。目前一些室内设计公司的虚拟现实设计方式都是通过建立自有模型库，各个公司的标准都不一样。将来应该建立一些统一的标准，并建立公共模型库供设计师共享。户型模型库和常用家电模型库的建设是实现室内设计快速规模化设计的前提。