探索基于虛擬現實技術的室內設計創新及應用

王艷芬

摘 要：虛擬現實為設計領域中的重要技術，此技術的應用可將室內設計效果直觀展現出來。本文對此技術做出簡單介紹，從平面設計、生成內景、場景互動、界面實現等方面闡述此技術在室內設計當中的創新應用。

關鍵詞：虛擬現實技術;室內設計;創新應用

中圖分類號：TU238 文獻標識碼：A文章編號：2096-0905（2020）18-00-02

室內設計涉及建筑、藝術、裝飾等多個領域，設計內容復雜，為保證室內設計過程，空間使用者、設計師二者之間順利溝通，可利用虛擬現實這一技術，為使用者提供展示平臺，直觀展示室內空間的光影、色彩、陳設、材質等設計效果，展現出室內設計的人性化。

一、虛擬現實技術相關介紹

虛擬現實此項技術展現出科學技術的集成化，融合計算機技術、媒體技術、交互技術、智能技術等，此技術在多個行業當中都有廣泛應用。虛擬現實和環境之間為相互滲透的，可展現出不同的感官方式信息交互。在虛擬環境下，使用建模語言、技術等完成建模。使用Open GL模型庫，開發建模工具，需要大量手工處理。使用三維建模工具可創建3D模型，借助UDK工具，打造虛擬環境。該技術結構有三個層次，分別為3D模型層、虛擬現實層、驅動層。在模型層當中，主要負責各種數據的交互，UDK、Unity3D和MTK工具，在現實層當中，主要負責虛擬出環境應用，讀取數據、更新環境。在驅動層當中，存在3D鼠標、傳感器和機械裝置等，還包含人機交互、圖形等界面[1]。

設計者創建出虛擬空間，并對其展開更改，直觀理解空間結構，解決傳統室內設計不足問題，提升創新能力。在技術的運用下，高效保存設計數據、文件信息等，使設計結果全面、真實。與此同時，提升材料預算精準性，指導設計人員掌握工程損失狀態，節約預算。

二、室內設計過程虛擬現實技術的應用

虛擬現實從三維建模至產品開發各個流程都得到良好應用，幫助設計者更好地對生產環節進行體驗。在模型制作、特征動作、材質渲染、交互實現、人機界面、包裝版本等開發環境當中，運用3DS Max、Poser、Photoshop、UDK引擎、Flash標度以及UDK包裝等開發工具，實現室內設計的過程控制。具體工作內容為，制作出室內書柜、桌椅等場景模型，之后將模型UV坐標顯示出來，利用海報調用、角色調整中的模型，對模型、角色動畫和皮膚等展開修改，使用PS軟件，繪制漫射貼圖，并進行修改，將其生成OA、強光和法線貼圖。利用地圖資源，構建體地圖、制作材料，設置觸摸、制作互動腳本，使用PS軟件制作界面元素，同時在Flash軟件當中導入UDK插件，最終將動作、界面等向UDK內集成，最后將項目原始文件進行打包，形成執行文件，并發布。

（一）平面設計

室內設計需要利用Unity3D系統輔助設計，并實現虛擬漫游等功能。平面設計圖通常使用Auto CAD軟件制作，此軟件是基于Autodesk開發的，可應用于二維繪圖、三維設計、文檔設計以及詳細繪制等當中，逐漸成為主流的繪圖工具，可應用在建筑、裝潢、工業制圖等領域當中。

（二）生成內景

使用幾何建模，利用計算機軟件，對物體進行建立三維模型，具體分為曲面、框線、實體三種模型。為高效完成設計目標，需要按照設計要求，合理選擇建模方法。如：室內設計中，常涉及沙發、茶幾、燈具和櫥柜等內景的設計。當設計計劃制定之后，可利用3D軟件中的工具生成場景。當室內大環境形成之后，內部家具模型可互相對比。為便于修改，保持模塊獨立性，可將每個家具都設置成為單獨模塊，之后將模塊節點大小、位置等進行更改，并逐一安放到各個房間當中，確保組裝之后室內整體設計效果。在場景當中添加交互功能之后，需分別提取模塊展開修改，因為照明映射難以使用單獨一組二維的坐標實現，因此，需將不重復的二維坐標添加至模型當中，而光照映射主要利用三維坐標完成。

保持模型外表數量不變的前提下，借助地圖模型進行處理，增添處理細節，保證紋理部分的處理效果，更改原有建模方式，使室內場景和實際更貼近。在映射保存時，通道存儲32位，無映射24位，勾選UDK支持存儲格式。以ucx-uuu來命名場景內碰撞對象。當對象數量較多時，可使用序列號。修改模型之后，將其導入至UDK模型格式文件當中，當模型的平滑度不足時，可在3Ds Max當中，對平滑度進行修改，保證相鄰曲面不處于同一平滑組當中[2]。

（三）場景互動

應用虛擬現實展開室內設計，需為設計者提供多種場景，保證使用者多樣化的審美需求。為實現設計過程場景交互性，在場景選擇方面應重點注意。當室內房間為開放形式，可按照居住者愛好，選擇墻壁樣式以及物品的使用，以便使用者可靈活改變墻壁的裝修方式以及墻壁燈飾，感受室內光線發生的明暗變化，之后把模型向UDK當中導入，并將軸定位于3D Max原點位置。保持模型軸位置和其在UDK當中坐標相同，保證位置快速對齊。使用UDK生產普通材料，只需在資源包內構建新材料，此時對應地圖可拖入至“材料編輯器”當中，和材料通道相連，在編輯器內對特殊材質展開參數配置。室內玻璃使用假反射，確保操作順利。自由漫游可利用跨場動畫、系統漫游路徑等共同實現。使用UDK事件自動、交互等觸發組件表現形式，借助觸發器實現交互函數。

（四）界面實現

在新版本UDK當中，能夠實現用戶界面，將Flash動畫添加到UDK，并在場景當中添加觸發器，更改其半徑，在Flash運行時，設置多個分層，儲存序列圖片，通過控制對象間距離控制動畫的停止、播放等。

（五）案例介紹

本案例是通過3D Max軟件，將創建完成的場景導入其中，使用UDK實現場景。設計過程主要內容為模型修改、紫外分布、處理光影映射、正太映射、輸出模型、UDK映射、模型等導入、材料制作、場景建立等。

漫游設計：

1.處理素材

在3D模型建立過程中，一維平面圖為室內設計的核心，因此需要對各類平面圖素材加以整理。按照平面圖對室內空間輪廓精準確定，之后確定各個房間大小比例以及分布特點等。使用Auto CAD直線工具，將室內各個物體外形勾勒出來，同時將房間模底圖在CAD格式文件當中保存，之后導入到3D Max當中，視作室內虛擬設計建模底圖。

2.建立三維模型

大部分的空間模型，都可將基本幾何形狀展開三維變化得出。當室內家具或者其他物體呈現出不規則的狀態時，需要利用3D Max修改物體。如：可使用擠壓、旋轉等修改方式，修改空間幾何形狀。三維場景建立需要先創建三維模型、設置材質以及室內場景。設計環節需結合用戶需求，創建模型、材質和場景等，并展開對應設置。如：燈光布局、家具擺放以及材質應用等符合用戶的需求，使用3D Max創建模型，將Auto CAD圖紙導入其中，使用直線工具，勾勒墻體輪廓線條，利用“擠出”工具，將墻體擠出長度2900mm，之后制作門洞、窗洞等。設計家具部分，可在網上查找家具模型，適當修改。制作筒燈，為后期布光奠定基礎，選擇簡單類型筒燈，最后，為三維模型賦予貼圖，圖形完成之后，需要烘焙，防止材質出現丟失問題，呈現出設計效果。

3.模型優化

UDK當中長使用材質編輯作為節點的連接方式，主要的工作原理和PS當中圖層疊加相似。對于有基礎的設計師操作較為容易。常見的建模方式為多邊形建模，對模型優化十分重要。

4.場景優化

在場景優化設計當中，需要從設備運行、負載等方面綜合考慮，實現場景優化。具體可通過以下三方面入手：第一，將模型當中表面的數量最大化減少，同時，將同種材質物體進行合并;第二，將模型貼圖壓縮;第三，將光源使用量減少。在3D Max當中的貼圖當中，將陰影、照明等保存。在虛擬環境下，視角發生一個單位變化時，空間內要產生光影效果，需要展開大量計算，加劇硬件運行負擔。使用烘焙技術，可無須大量計算環節，展現高真實度以及高精度光源貼圖，同時，將物理模型按照特定格式，向3D Max當中導入，在UDK當中將模型文件、貼圖等導入其中，并進行內容修改[3]。

總之，虛擬現實這一技術的應用為室內設計的發展提供全新方向，技術應用過程，借助各類設計方法，完善設計方案，全方位展示設計空間，使用UDK進行多邊形渲染，借助法線、二維坐標等映射建模多邊形，為室內設計的發展帶來更廣闊的空間。

參考文獻：

[1]郭鵬程，劉杰.虛擬現實技術在室內空間設計中的應用與發展趨勢[J].中國住宅設施，2019（09）：49-50.

[2]楊勇.虛擬現實技術在室內裝飾設計中的應用方法研究[J].藝術科技，2019，32（10）：176.

[3]周小平，蔣玉芳.虛擬現實技術在室內設計中的研究及應用[J].教育觀察，2019，8（20）：52-54.