依托IC.IDO虚拟现实软件设计的实践应用＊

苗群英，杜 洁，杨芷轩

（南京视觉艺术职业学院，江苏 南京210000）

IC.IDO（“我看到，并能做到”）是法国ESI集团为用户提供的虚拟现实解决方案，是一种可视化设计制造决策的平台。它可以缩短产品的早期设计、决策制定、工程评审、迭代运算、物理样机等过程的研发时间，从而弥补传统CAD数字样机的不足。

1 虚拟仿真技术与IC.IDO虚拟现实软件

1.1 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术又被称作虚拟现实技术或者模拟技术，这种技术就是利用一个虚拟的系统来模仿另外一个真实的系统。虚拟现实技术是仿真技术中一个十分重要的方向，它是仿真技术和人机接口技术、计算机图形学、多媒体技术、传感技术以及网络技术等多种技术的集合，是一门非常有挑战意义的交叉技术，属于前沿学科的研究领域。它可以利用计算机生成一种模拟环境，主要包括环境模拟、自然技能、感知和传感设备等方面。

1.2 IC.IDO软件的原理与特点

IC.IDO可以把大量的或多人小组的设计模型数据进行可视化，并能按照模型1∶1的尺寸以虚拟样机的形式来呈现给客户，能够快速地实现人和模型的实时渲染和实时交互，它主要是在逐步完善产品的研发方式中，利用虚拟样机和虚拟装配进行辅助产品设计，从而大大提升了产品的竞争力，缩短了设计时间。IC.IDO虚拟现实解决方案以及可视化的设计决策的平台主要有以下特点：①可以形成可视化的用户界面、强大的可视化工程。②拥有沉浸式的3D用户界面，能够支持CAVE、HOLOSTAGE、POWR WALL等沉浸环境。手势或者手指交互方式，能够支持各种各样的虚拟现实VR外设，支持桌面式的虚拟系统和沉浸式的3D虚拟环境。③可以快速地完成完整数据模型导入，并保持数据的结构和完整性。④具有独特的实时物理原型设备，刚体运动学Kinematics灵活的（合成的）对象。⑤支持动态干涉检查虚拟装配、培训人机工程分析、互动产品演示工作、可视化异地协同工作，提供光线追踪和全局照明。

2 IC.IDO虚拟现实软件在室内设计中的实践应用

2.1 IC.IDO的虚拟仿真系统

2.1.1 双通道立体投影系统

该系统是由2台投影机投在单面幕布上，采用集群处理方式，适用于工业、设计、教育、科普、数字城市等诸多领域的应用。

2.1.2 4D虚拟现实系统

4D虚拟现实系统是一种立体加动感体验系统，它可以把振动、烟雾、吹风、气味和布景等效果叠加融入进场景中，从而形成一种独特的、多维度的虚拟现实效果，主要用于军事、设计、游戏等需要满足半实物仿真的应用领域。

2.1.3 沉浸式CAVE系统

多通道式合幕沉浸式体验系统（5面“CAVE”），即观察者的左、前、右、上、下五个面均有投影图像。这种系统是一种沉浸感非常强大的一种虚拟现实系统，主要适合用于人机交互、虚拟漫游和模拟体验等需求高的应用领域。

2.2 IC.IDO的主要模块与辅助设备

2.2.1 主要模块

IDO:Explore基本模块：提供CAVE、HOLOSTAGE、POWERWALL等沉浸环境的立体显示，能够支持各种标准的VR外设。模型转换分别针对CATIA、PRO/E、MAYA等的转换器，这一模块可以实现场景漫游功能，但是不包括如物体碰撞预测、人机工程和布线等功能。

IDO:Package对象包模块：主要是将基本模块的图形组合成物体，可以定义物体移动的范围和物体之间的碰撞等。

IDO:Flexible布线系统和接头模块：这个模块主要是通过鼠标拖放来操作和参数输入（起始点、终止点、长度、弯曲度）即可创建或修改布线系统和接头。

IDO:Reflect渲染模块：这个模块能够提供光源、材质、阴影及反射漫射影响等效果，高性能、高速地处理复杂模型的可视化，光源和材质能够实时进行变化，同时也可以仿真某一时刻的光源特性。

IDO:Cooperate异地模型交互模块：这个模块可以提供异地协同工作，主要是通过数字产品模型的实时可视化，让身处不同地域的开发团队进行协调工作和决策，这样就能够节约时间和成本。

IDO:Behave部件行为活动模块：这个模块可快速方便地定义部件对象的行为，如部件对象的可移动区域和触发条件。如按下手柄的按钮，或点击其他物体可触发物体的移动或发出声音。

IDO:Present渲染及回放模块：对利用其他IC.IDO模块实现的功能的渲染，包括基于时间序列的工作流文档。对于动画序列和实时交互的回放，可输出成视频文件。

2.2.2 辅助设备

辅助设备主要包括虚拟现实头盔和3D立体眼镜，而虚拟现实头盔是一种沉浸式的虚拟现实设备，它包含了头戴式设备、两个基站与操控式手柄、各类线材和转接盒，可以任意自由地接触到虚拟世界的空间场所，可以在视觉上加强分辨率，使声音更加真实。3D立体眼镜会使人有种身临其境的感觉，这种产品是根据对画面的高刷率达到效果，可以将图画一分为二，让左右眼睛所看到的画面进行交替切换，然后结合红外线控制开关，通过技术处理能达到画面的原始分辨率，感受真实的3D效果。

3 IC.IDO在室内设计中的具体实践应用

IC.IDO虚拟仿真系统建立起来的虚拟的现实环境，体验者们对虚拟环境可以很好的进行交互，以此来识别各种沉浸在虚拟环境中的信息，并且可以得到一定的反馈。在室内设计中，虚拟场景里包括场景的各类模型、场景的声音效果、场景信息管理和相关数据处理等各方面的信息。

首先，IC.IDO虚拟现实技术在室内设计建模上的应用。在室内设计中，利用IC.IDO桌面式软件和电脑进行建模处理。比如在进来某一空间的室内设计时，前期可以先在电脑上进行3D模型建模，将室内需要设计的空间进行3D化处理，下一步是在模型上插入一定的指令，然后将需要的交互信息、互联网+接入，同时建立VR架构，为设计师进行下一步设计打下基础。

其次，IC.IDO虚拟现实技术在室内设计3D渲染上的应用。3D空间渲染设计是在空间建模基础上真实反映场景的关键一步。首要设定纹理映射和设定相关渲染参数，然后是抽象还原真实场地和场景，使用多边形结构模型，并利用不同光照效果和不同材质来虚拟构建室内的环境状况。比如使用Reflect渲染模块，观察者通过IC.IDO软件控制的灯光和光照、材质的选择，隐藏信息和定位，可以实时绘制在室内的输出设备上，便于设计师和客户在虚拟场景中进行最直观、最省时的漫游体验，它可以实时进行设计和渲染。

再者，IC.IDO虚拟现实技术在室内设计细节方面的应用。在IC.IDO虚拟仿真系统中，为了更好地实现交互特点和沉浸式的特征，突出室内空间的特点、室内空间物体的形态、材质特质以及灯光效果等，需要把这个虚拟空间中的物体和人关联起来。针对目前的VR技术而言，可以利用IC.IDO相关的辅助设施3D立体眼镜以及相关设备中装置能够震动的接触点来实现，比如使用Capture动态捕捉模块，使人利用自己的触觉或者沉浸感来体验到物体的质感，再使用有光影效果的贴图来让整个设计场景的灯光更加真实，使室内空间的材质更加接近现实，其中这些细节也可以随着体验效果进行实时改动，以此节省沟通和设计的时间。

最后，IC.IDO虚拟现实技术在沉浸感、体验化方面的应用。虚拟现实技术在室内设计中的真实应用，不能单单停留在一些简单的三维图画上，应该在别的区域比如视觉、听觉和触觉中得到相应的真实体验和反馈。所以，在对虚拟环境的状况进行虚拟漫游操作时，就要将声音、灯光和触觉等进行有效融合，这样可以使设计师和客户在体验的时候拥有感官和视觉的冲击力，进而全面地体验到设计和装修后的真实效果。这就需要在以上技术和操作的基础上，增加IC.IDO三维动画的技术。例如，使用Behave部件行为活动模块，在对电灯开关予以操作时，快速方便地定义部件对象的行为、灯光对室内环境产生的效果。

4 结语

综上所述，在虚拟现实技术跨越式发展的当下，IC.IDO虚拟现实技术与室内设计的融合具备先天的优势，并且具有不可替代的特征，让室内空间设计从内容到形式都得到了创新性的发展，这一技术的使用不仅给设计师带来了更多的设计灵感和设计元素，还让客户能够节省资源和时间，可以先于实物体验感受到设计的各种效果，让室内空间设计更加人性化、智能化、具有交互体验感。