虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與室內(nèi)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的可行性研究

宋旭

實(shí)踐教學(xué)在室內(nèi)設(shè)計(jì)教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。就高等院校室內(nèi)設(shè)計(jì)專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，教育工作者需要在挖掘?qū)嵺`教學(xué)的潛力的基礎(chǔ)上，提升實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，并要提升學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式課堂教學(xué)代替高成本的傳統(tǒng)實(shí)踐組織教學(xué)，可以讓新穎的學(xué)習(xí)方式和豐富多彩的學(xué)習(xí)內(nèi)容提升室內(nèi)設(shè)計(jì)課堂教學(xué)的趣味性和互動(dòng)性，生動(dòng)形象的虛擬室內(nèi)環(huán)境場景會(huì)加強(qiáng)學(xué)生的記憶，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

一、高校室內(nèi)設(shè)計(jì)課程教學(xué)當(dāng)前遇到的問題

室內(nèi)課程為了使學(xué)生們能更好的適應(yīng)社會(huì)需求，大多數(shù)高校運(yùn)用實(shí)踐與理論講授相配合，通過講解演示、操作等方法教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在設(shè)計(jì)方案完成的基礎(chǔ)上，運(yùn)用設(shè)計(jì)方案圖紙，在環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，利用現(xiàn)有的制作工具進(jìn)行室內(nèi)各界面裝飾工程實(shí)訓(xùn)，并對于材料選用及構(gòu)造施工操作進(jìn)行展示。

室內(nèi)課程從注重設(shè)計(jì)方案，轉(zhuǎn)向到了解室內(nèi)裝飾材料與新的構(gòu)造技術(shù)。通過課程講授結(jié)合實(shí)訓(xùn)室、實(shí)驗(yàn)室提供的材料、構(gòu)造剖面實(shí)體模型去理解室內(nèi)裝飾材料與構(gòu)造原理，并用計(jì)算機(jī)繪制或者設(shè)計(jì)室內(nèi)裝飾材料與構(gòu)造圖紙。實(shí)訓(xùn)室、實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)為教學(xué)實(shí)踐提供支持的同時(shí)，也帶來了問題，實(shí)訓(xùn)室、實(shí)驗(yàn)室的資金投入對室內(nèi)設(shè)計(jì)教學(xué)效果有較大的影響，經(jīng)費(fèi)限制了部分教學(xué)單位在室內(nèi)設(shè)計(jì)教學(xué)的有效開展，同時(shí)也會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)影響實(shí)驗(yàn)室引入新材料與新構(gòu)造的進(jìn)度。

裝飾材料與構(gòu)造的教學(xué)內(nèi)容伴隨著市場的變化而變化，室內(nèi)設(shè)計(jì)中裝飾材料與構(gòu)造實(shí)驗(yàn)室的更新升級必須緊跟市場，材料樣品與裝飾構(gòu)造也會(huì)逐年增加或者淘汰部分內(nèi)容，在室內(nèi)設(shè)計(jì)裝飾材料實(shí)驗(yàn)室的更新?lián)Q代過程中，損耗也將無法避免。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱 VR）技術(shù)是在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、人工智能、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上綜合發(fā)展起來的。V R涉及很多計(jì)算能力和科學(xué)技術(shù)知識(shí)，可以是空間、時(shí)間等維度延伸的仿真現(xiàn)實(shí)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有 3 個(gè)基本特征：沉浸感、交互性和構(gòu)想性。沉浸感是指通過計(jì)算機(jī)的超逼真模擬，使用戶產(chǎn)生融入虛擬世界的幻覺，成為虛擬世界主動(dòng)的參與者，甚至可以通過操控改變虛擬世界中的虛擬物體。交互性指用戶通過 VR 交互設(shè)備與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互，操作虛擬物體和從虛擬環(huán)境中得到反饋。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)強(qiáng)調(diào)人機(jī)交互的自然性，但是交互實(shí)現(xiàn)需要強(qiáng)大的硬件系統(tǒng)支持。構(gòu)想性是用戶在虛擬環(huán)境中構(gòu)想虛擬的體驗(yàn)過程。虛擬現(xiàn)實(shí)具有十分開放的構(gòu)想性，用戶沉浸在虛擬環(huán)境中，除了體驗(yàn)計(jì)算機(jī)還原的自然感覺，還可模擬某些不可能發(fā)生的體驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與視覺系統(tǒng)，感覺系統(tǒng)，語音識(shí)別系統(tǒng)，音響發(fā)聲系統(tǒng)及虛擬背景生成處理系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)之間具有密切的聯(lián)系。此種技術(shù)建立在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，多媒體技術(shù)，人體捕捉傳感器技術(shù)及智能輔助技術(shù)等多種技術(shù)的基礎(chǔ)之上。用戶可以在電腦上通過鼠標(biāo)鍵盤在室內(nèi)空間漫游，降低設(shè)備成本，采用虛擬仿真系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)場景搭建或還原，再或者對于一些高風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)檢測一些相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，一些不能犯錯(cuò)的事情可以在虛擬現(xiàn)實(shí)中反復(fù)演練，對于檢測或?qū)嶒?yàn)的試錯(cuò)幾率來說，都有著其獨(dú)特的優(yōu)勢。

三、室內(nèi)設(shè)計(jì)課程沉浸感體驗(yàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

虛擬實(shí)踐教學(xué)可以讓教師借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 3D 室內(nèi)空間成像與學(xué)生之間的整體互動(dòng)。根據(jù)室內(nèi)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的實(shí)際情況，虛擬實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用于室內(nèi)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的作用主要表現(xiàn)為以下方面。一是虛擬技術(shù)與人體感官之間的交互作用。二是環(huán)境的構(gòu)造性。三是感官的真實(shí)性。教師可以根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，改變室內(nèi)空間環(huán)境和材料表現(xiàn)，并借助模擬技術(shù)讓學(xué)生感受到室內(nèi)物體的大小，尺寸，重量及顏色等信息。教師在虛擬實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用于室內(nèi)設(shè)計(jì)教學(xué)以后，也可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的場景進(jìn)行原始步驟還原，也可以對未來場景進(jìn)行模擬。可以讓學(xué)生各種感官都沉浸在課程內(nèi)容中，從多個(gè)角度觀察和學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，讓學(xué)生有身臨其境的感覺，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。

虛擬實(shí)踐室內(nèi)設(shè)計(jì)教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生和教學(xué)內(nèi)容的互動(dòng)，學(xué)生還可以根據(jù)自身的情況自主選擇教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。同時(shí)，因?yàn)樘摂M實(shí)踐課堂給課程內(nèi)容帶來了立體化和沉浸交互感，把抽象的室內(nèi)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容直接以虛擬場景呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生直接沉浸在課堂內(nèi)容中，可以幫助學(xué)生理解和記憶課堂內(nèi)容，鞏固學(xué)生對課堂內(nèi)容的掌握。

學(xué)生為了理解更深入的知識(shí)，可以方便應(yīng)利用手機(jī)移動(dòng)端或PC端掃描二維碼或鏈接程序，課程內(nèi)容就可以讓虛擬教學(xué)環(huán)境出現(xiàn)在手機(jī)移動(dòng)端或PC端，讓學(xué)生進(jìn)入該課程沉浸課堂教學(xué)環(huán)境當(dāng)中，課程內(nèi)容就會(huì)以課程邏輯方式出現(xiàn)。由于課程內(nèi)容已經(jīng)保存到手機(jī)移動(dòng)端或PC端，學(xué)生可以根據(jù)自身的實(shí)際情況自主學(xué)習(xí)。為了獲取學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，學(xué)生需要在手機(jī)移動(dòng)端或PC端通過課程完成實(shí)踐任務(wù)并進(jìn)行測試，系統(tǒng)根據(jù)完成的任務(wù)得出教學(xué)效果并獲取數(shù)據(jù)，同時(shí)上傳至后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，以備后續(xù)室內(nèi)設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)課程優(yōu)化使用。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的室內(nèi)設(shè)計(jì)沉浸式課堂，只需要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問就可以進(jìn)行操作使用。教師或?qū)嶒?yàn)員只要定期對不同的虛擬場景設(shè)備進(jìn)行更新，一旦出現(xiàn)故障或者問題對設(shè)備的維護(hù)成本都比較低。而且不同專業(yè)的實(shí)驗(yàn)場景設(shè)備還可以有效融合應(yīng)用，提高虛擬場景和設(shè)備的利用率。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程未來發(fā)展

隨著5G 網(wǎng)絡(luò)的普及，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將廣泛地運(yùn)用在教學(xué)過程中，實(shí)現(xiàn)沉浸式的課堂教學(xué)。以課程內(nèi)容為基礎(chǔ)搭建沉浸式體驗(yàn)區(qū)，讓學(xué)生的各種感官（視覺、聽覺、觸覺）都可以沉浸在課堂內(nèi)容中，學(xué)生具有高度真實(shí)情境體驗(yàn)、跨越時(shí)空界限、動(dòng)感交互穿越的感受，在課程內(nèi)容里遨游，抽象的內(nèi)容可觸摸、可互動(dòng)、可感知。以自己為中心沉浸在課程內(nèi)容里，更加生動(dòng)的接受方式去掌握課程內(nèi)容;利用5G網(wǎng)絡(luò)與學(xué)生聯(lián)動(dòng)的優(yōu)勢，打破傳統(tǒng)的授課空間和時(shí)間，使學(xué)生可以在任意地點(diǎn)、任何時(shí)間完成對課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

在未來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將有更大的突破。數(shù)字光場技術(shù)的飛躍正在將虛擬現(xiàn)實(shí)帶向一個(gè)類似全息增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)的未來場景，到時(shí)候?qū)W生不需要笨重的可穿戴設(shè)備就能輕松開展學(xué)習(xí)。從而大大降低穿戴笨重設(shè)備和長時(shí)間穿戴設(shè)備產(chǎn)生的暈眩感。（作者單位：西安工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與傳媒學(xué)院）

基金項(xiàng)目：1.本文系陜西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題 “沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究” 項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：SGH18H106）的階段性研究成果。2.本文系西安工業(yè)大學(xué)校長基金項(xiàng)目“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：XAGDXJJ17033）的階段性研究成果。