虛擬現實技術在室內設計中的應用

張馨月

大慶實驗中學

虛擬現實技術在室內設計中的應用

張馨月

大慶實驗中學

隨著技術的發展和人們的需要，使用平面圖紙進行室內設計已經不能滿足人們的需要，一種能夠更加直觀地了解室內設計效果的顯示和感知方式急需出現。虛擬現實技術是隨著計算機技術和傳感器技術的發展而產生的新技術，目前已經達到商用的程度。沉浸感和交互性是虛擬現實技術的兩大特點，這兩個特點可以滿足對室內設計的需要，可以讓客戶直觀感受到室內設計的效果。本文在分析了虛擬現實技術相對傳統室內設計方式具有的強大優勢的基礎上，進一步提出了設計室內虛擬交互系統的方法。在此基礎上進一步分析了新的設計方式對傳統設計方式的影響，最后對目前存在的問題進行簡要討論并提出解決方案。

虛擬現實；室內設計；沉浸感；交互性

隨著現代購房熱潮的不斷襲來，室內設計裝潢已然成為現代經濟發展的一大需求。然而過去固有的二維平面設計圖具有一定的專業性，使得客戶想象中的裝修效果往往與實際效果迥異，人們已經不滿足于傳統的呃平面設計圖。使用虛擬現實技術，人們可以對室內設計效果有更加直觀的感受。應用虛擬現實技術，不僅可以實現三維效果預覽，將設計樣本更直觀的展現在人們眼前，還可以實現空間內的自由走動，方便體驗者全方位地了解設計的優缺點，進而實現參考與權衡。

1 虛擬現實技術的應用價值

虛擬現實技術是建立在計算機技術和傳感器技術之上的新技術，可以通過設備進行三維虛擬圖像的實呈現，同時傳感設備追蹤使用者行為動作并進行反饋，使用戶獲得視覺、聽覺、觸覺和運動等感知，讓用戶沉浸于虛擬環境中。

在室內設計中，具有沉浸式交互功能的虛擬現實技術能夠同時滿足客戶和設計師的需求。通過建立沉浸式的活動場景，顧客可以直觀體驗到設計帶來的改變。同時通過計算機技術，可以建立模塊化的虛擬系統設計，在一定程度上可以降低設計成本、縮短設計時間并提高設計效率。

2 虛擬室內設計系統的構建

室內設計的構建包括兩部分內容，一是設計師對模型的建立，這是該部分設計的基礎和關鍵部分；二是客戶對室內設計的選擇、感受和進一步的交互。

2.1 虛擬室內設計系統的初步設計

由圖1可知，通過以下三個步驟可以進行基于虛擬現實技術的室內設計系統的構建。

圖1 基于虛擬現實技術的室內設計系統的構建

（1）原始參數的收集指住宅室內設計數據的整理，包括室內空間的整體框架、現有的家具產品、建材產品等數據的收集，并對其進行分類統計，以便后續3D模型的制作。

（2）3D模型的建立，這是是創建虛擬環境的基礎。這步可以運用AutoCAD軟件和3D MAX專業建模軟件完成各種模型的建立和場景、燈光的設置、貼圖的設計等。該部分可以根據建模內容設立一些典型的戶型、布局圖，方便客戶選擇；同時建立不同模型對應的價格數據。建模主要包括以下幾部分內容：

①戶型的建模。戶型是沉浸式交互系統開發的基礎，后續家居的布局和紋理的設置都要以此為基礎。一般通過使用CAD軟件先進行2維平面的繪圖，然后使用3D MAX軟件描繪出墻體部分，這樣就可以得到一個簡單的戶型圖，后續的細節部分需要進一步的處理；

②家具的建模。第一步中已經對常用的家具等用品進行了數據整理分類，本部分需要以收集到的數據為基礎（長、寬、高等尺寸）進行3D建模，實際使用時可以直接調用建立的3D模型進行室內環境的布局；

③紋理貼圖的建模，包括地板、墻壁、家居等表面紋理的建模。使用時候，可以選擇該部分建立的模型，觀察使用不同地板紋理、墻壁貼圖或者家居紋理時候整體的室內設計效果；

圖2 客戶使用流程

④燈光的建模。不同燈光對室內環境的影響是不一樣，在傳統的設計方式中，該部分很難體現出來。借助虛擬現實技術，該部分的實現能夠變成現實。

（3）沉浸式交互系統的開發。通過傳感器設備的使用，建立三維仿真虛擬環境，使得用戶和三維模型之間可以進行交互操作甚至可以自主編輯室內的模塊，并通過傳感器獲得視覺或者觸覺方面的感知。

2.2 虛擬室內設計系統的設計檢驗和交互

由圖2可知，客戶使用流程主要分為三個部分，其中最主要的是VR模式的體驗。客戶通過選擇自己房屋的戶型，然后導入已有的布局圖或者自己根據需要和設計師一起定制布局圖?？蛻艨梢愿鶕约旱南埠?，實時更換家居、地板或者屋內裝飾物。完成上述選擇之后，客戶可以通過VR設備可以直觀感受到設計效果，減少傳統平面設計所產生的代入感。在體驗時可以設置不同的燈光效果，這是以往的設計中不能實現的。通過客戶的選擇，還可以生成該設計方式所需要的家居和物料費用。

圖3 Decorilla公司推出的虛擬現實設備

圖3 所示是室內設計公司Decorilla推出的一款虛擬現實應用，讓用戶可以使用Cardboard，Oculus和三星Gear VR等虛擬現實頭戴設備進行虛擬室內設計的體驗。在傳統設計的同時，選擇額外花費79美元就可以使Decorilla提供虛擬現實設計服務，得到360度無死角的觀察。

3 虛擬現實技術對室內設計的影響

（1）有利于客戶和設計師的交流。室內設計發展的成熟，出現了各種各樣的設計人才，了解自己在工作中的作用，并且相互協作，使室內設計融入到各家各戶。用戶通過告知自己的想法，設計師設計出虛擬技術產品以便于更直觀驗證是否滿足客戶要求。利用虛擬現實技術，模擬人的自然行為和感覺，客戶甚至可以在設計師的指導下自己修改出想要的效果，這樣一來客戶參與的積極性也變高，這樣不但使得設計師與用戶之間進行無障礙的交流和溝通，還能找出方案的不足。

（2）更先進的營銷手段。沙盤模型、樣板房是室內設計銷售領域中最為常見的一種方式，只能通過鳥瞰的方式進行觀看，不能正常感受室內空間的變換，也不能讓用戶身入其中的去感受。模型的制作也需要很大的成本來進行修改，在銷售方面不能很好的讓用戶滿意。虛擬現實技術彌補了這一缺點，運用虛擬現實技術的優點，設計師可以把方案做成虛擬環境，讓客戶任意的觀看室內環境。用戶能夠在虛幻的場景里隨意走動，讓其感受到真實，促進了銷售效果的提高。

（3）豐富設計師的實際思維。當前室內設計方法的不足可以用虛擬現實來代替，使用戶能夠全方面的了解設計方案，致使設計師有更多的辦法來呈現室內環境。虛擬現實技術不僅使得室內的表現方式得到改善，而且室內環境的特征被設計師所熟悉，使他們了解各個部分，增加了設計靈感。

4 虛擬現實技術在室內設計方面面臨的問題

（1）虛擬現實技術還不夠成熟。使用虛擬現實技術進行室內設計所需要的數據資源比較龐大，這需要完善的硬件系統支持。而且在現有的技術條件下設計出來的產品，用戶佩戴半小時以上就會有會不舒服的感覺，這都是需要迫切需要改進的地方。

（2）渲染和交互方面存在困難。室內設計需要快速的模塊化制作，但是目前基于游戲引擎制作的家裝項目成本高而且效率低。同時，客戶在移動瀏覽進程中，場景的變化還不夠流暢。在一些用戶與場景內物體交互時操作體驗不夠自然，例如通過手柄調整燈光的大小、更換沙發的材質、移動室內物體。解決這些問題可能需要設計新引擎，而不是沿用固有的游戲引擎。

（3）沒有統一的建模標準。目前一些室內設計公司的虛擬現實設計方式都是通過建立自有模型庫，各個公司的標準都不一樣。將來應該建立一些統一的標準，并建立公共模型庫供設計師共享。戶型模型庫和常用家電模型庫的建設是實現室內設計快速規?；O計的前提。

總結

基于虛擬現實技術建構的室內設計可以為室內設計帶來良好的沉浸感，消除了傳統二維圖紙帶來的代入感。通過這種方式進行設計，可以幫助用戶和設計師更具體進行交流，方便協調設計中的問題，達到更加滿意的設計效果。由于目前硬件和軟件方面的一些限制，在室內設計方面，虛擬現實技術還有很多需要改進的地方。

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導師：袁路路。

張馨月，黑龍江省大慶市大慶實驗中學學生。