5G時代虛擬現實技術在建筑裝飾教學中的應用與發展

姚立國　劉思佳　趙天雨

摘? ?要：虛擬現實技術通過視覺、聽覺、觸覺等多種維度的交互式信息環境，以最直觀、最有效的方式為參與者掌握新知識和新技能提供前所未有的新途徑。在虛擬學習環境中，學習者通過與學習系統或其他學習者進行交流與合作，獲得真實的認知體驗，從而完成知識建構。5G時代建筑裝飾教學中虛擬現實技術可成為一種主流的教學實踐形態，推動教育信息化的發展。

關鍵詞：5G時代;虛擬現實技術;建筑裝飾;發展應用

中圖分類號：G632.4? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1009-010X（2021）12-0011-

我國教育事業在“5G”時代迎來了新的發展和變革，且“5G+智慧教育”以迅雷不及掩耳之勢來到我們身邊。2020年3月，國家發展改革委辦公廳、工業和信息化部辦公廳發布了《關于組織實施2020年新型基礎設施建設工程（寬帶網絡和5G領域）的通知》，“基于 5G、VR/AR等技術，打造百校千課萬人優秀案例，探索 5G 在遠程教育、智慧課堂/教室、校園安全等場景下應用，重點開展 5G+高清遠程互動教學、AR/VR 沉浸式教學、全息課堂、遠程督導、高清視頻安防監控等業務。”該通知指引了“5G+VR”等多種信息化手段實際落地的教育發展前景。

一、“5G”時代的虛擬現實交互技術

VR虛擬現實技術（Virtual Reality）是20世紀發展起來的一項全新實用技術，它的基本實現方式是通過計算機圖形構成三維空間的“虛擬環境”，并通過人身臨其境地參與到虛擬環境事件的發展變化過程，體會這種環境的沉浸感。2021年春晚首次采用AI+VR裸眼3D演播室技術。其中《山水霓裳》通過VR渲染引擎在LED屏幕上實時呈現動態虛擬場景，可促進演員能夠根據屏幕畫面，與身邊的虛擬元素進行沉浸式互動，從而實現虛擬空間與現實世界的無縫銜接。

由此可見，人工智能、XR/AR、云計算等技術正在走向大眾生活。與此同時，建筑裝飾行業的虛擬現實技術應用雖然存在著很多需要不斷改進的地方，但這些應用領域仍為建筑裝飾教學中的虛擬現實技術指引了方向。虛擬現實交互技術主要有以下三個特征：

（一）全三維的立體仿真性，具有高度的環境沉浸體驗感

虛擬現實交互技術可以用于建筑裝飾設計場景的三維展示，能夠使人們在模擬世界中感受到未建造的環境和事物的真實存在。沉浸就是讓人專注在當前的目標情境下感受到愉悅和滿足，而忘記真實世界的情境。在專業教學中應用虛擬現實技術已經受到了越來越多人的認可。因為它可使學生在虛擬的現實世界中獲得最真實的感受，其所模擬的環境的真實性與現實世界相比難辨真假，能給人一種身臨其境的感覺。與此同時，通過學生自己的親身體驗，可以感知自己設計的場景給人帶來的視覺感受，從而幫助用戶提前感受設計效果，降低用戶不滿意度或需要返工的幾率。

（二）全過程的自主交互性，體現認知行為的自由選擇

虛擬現實交互技術還能實現人機交互。在設計方案的VR體驗中，人與虛擬出來的環境之間可以進行互動操作，同時，在室內空間中可以隨意選擇去不同的空間，并通過不同的角度看到自己想要看到的效果。例如，我們可以關閉客廳、臥室的窗簾，打開燈具看一下晚間的房間效果;可以在廚房里打開灶具，體會一下櫥柜使用是否方便。因此，在實際的教學過程中，教師可以通過鼓勵學生親自操作完成一些設計或者施工步驟，也可以指導學生通過選擇工具、儀器來反復體會不同的操作步驟，達到掌握裝飾技能知識點的目的。

（三）全方位的多感官體驗，更有利于學生掌握知識和技能

多感官學習通過創設良好的教學情境，可刺激學生的聽覺、視覺、運動、語言、感覺等方面器官。多感官學習有助于學生全身心地投入到知識學習與情境體驗中。

虛擬現實技術在一般計算機視覺感知的基礎上，能讓人全方位地體驗到真實世界所帶來的感覺，可以讓夢想插上騰飛的翅膀，成為學生拓展知識的新途徑。當學生們沉浸在自己設計的室內環境中時，可通過親手操作、親臨體驗發現問題，并在分析研究問題的基礎上嘗試解決問題，從而在不斷試錯的過程中破解難題。比如，色彩搭配、人體工程學、流線設計等困擾學生和教師的難點問題。

二、虛擬現實技術在建筑裝飾行業的發展

越來越多的裝飾設計消費者迫切希望借助信息技術提升裝飾設計的效率和觀看效果，同時他們對智能家居、智能操控等產品的需求也越來越普遍。在此基礎上，各類智能化虛擬現實軟件不斷更新迭代。這就標志著虛擬現實技術將成為中國裝飾行業必須要融合的內容之一。

（一）裝飾設計引領裝飾產業數字化發展

裝飾設計在裝飾產業中扮演著重要的角色，其中，設計環節為消費者展示裝修效果，是影響消費者決策的重要環節。因為圖紙設計既是施工操作的主要依據，同時也為后期裝飾產品的選購提供重要的參考。因此，裝飾設計軟件經歷從無到有、從有到精的發展歷程，成為提升行業效率的主要方式。此外，追求“所見即所得”也是長久以來裝飾設計軟件的核心目標，而虛擬現實技術是達到此目標最直接的手段。

（二）裝飾設計從平面到立體再到實景展示的發展歷程

近年來，計算機輔助設計逐步代替手繪，設計從平面走向了立體。但由于效果圖的展現過于理想，與裝修后的實景差距較大，因此，這就進一步削減了消費者對于效果圖的信任。

基于此種原因，在裝飾行業發展的過程中，“所見即所得”就是要將消費者的“所想”變成可以施工和展示的“所見”， 再將圖紙中的“所見”變為消費者真正可以使用和實現的“所得”。因此，提升設計圖對實景的模擬程度將成為設計軟件現階段努力的重點，其中的VR技術、UE4游戲級渲染技術、云計算技術等將成為裝飾設計軟件的重點探索方向。

（三） BIM+VR應用有望成為裝飾行業新的發展趨勢

BIM（建筑信息模型技術Building Information Modeling）是以信息技術為手段結合3D數字信息的仿真模擬技術。裝飾BIM可以串聯起設計、施工、裝修和管理各個環節，是對建筑裝飾三維模型的設計。該技術通過實時渲染、一鍵出圖、精準算量等功能，可以很好地解決裝飾過程中效果圖與后續裝修施工脫離，及由于消費者不具備對施工圖的讀圖能力和判斷能力，最終引發在裝修交付環節互相推諉和成本增加等的問題。由此可見，裝飾施工過程是一個需要以結果為導向的高度精細的過程。

在2020年新型冠狀病毒疫情期間，很多地產開發商在探索線上化轉型的過程中，對裝飾BIM軟件的使用方式和使用場景進行了很多創新。裝飾BIM+VR應用不僅可以有效幫助地產開發商提高裝飾裝修的整體效率，而且有助于開發商和地產裝飾企業的有機結合。

三、虛擬現實技術在建筑裝飾專業教學中的應用

（一）虛擬現實技術開創教育互動新模式

眾所周知，人們對于虛擬世界最熟悉的就是網絡游戲，在網絡游戲中，人們常深陷于代入式的角色扮演中。基于此，我們的教學便借鑒這種角色扮演，幫助學生在虛擬的世界里沉浸于學習中。經過實踐，我們發現，VR思政教室可通過愛國主義德育教室實現多人互動， 同時，VR+AI外教教室、5G+VR在線教育平臺也可以實現多人遠程VR教學，并通過使用VR跨越時空的功能再現各種場景，讓學生瞬間深受感染，達到理想的教育效果。

（二）虛擬現實技術體驗式教學可突破傳統的教育模式

傳統的課堂教學就是教師講解、學生聽講;教學活動以及教學過程中使用的所有教具，就是教師傳授知識和技能的全過程。而在5G背景下，課堂教學中采用的教學方法可以多種多樣，與此同時，這些不同的教學方法在“5G+智慧教育”時代都可以通過視覺媒體、聽覺媒體、視聽媒體和交互媒體等信息技術的加持，達到最佳的教學效果。其中，最能激發起學生興趣和愛好的除了參與訓練與實踐外，就是運用虛擬現實交互技術進行自主探索，從而達到體驗式的學習效果。例如，教學中通過沉浸式3D立體頭盔，可將“看不見、進不去、動不了、難再現”的場景呈現在學生面前，同時，學生通過人機交互設備與場景里的物件進行交互，可進行多種自主式實驗練習，提升學習效果。

（三）虛擬現實技術創新真實情景實現理實一體教學

虛擬現實技術的主要功能體現為再現功能、集成功能、交互功能和虛擬功能。其中，通過多種感官的體驗能夠創造出真實的情景，實現形象化教學。在專業課教學過程中，學生既可以通過3Done建模建立三維立體的概念，還可以通過阿拉丁BIM云平臺、酷家樂家裝智能平臺實現創設真實場景的目的。

在設計過程中，“設計師”可以通過快速地搜索戶型、導入Cad平面圖或者快速繪制平面等途徑完成平面圖的繪制，然后通過添加墻、頂、地硬裝和家居、電器、飾品等軟裝搭配出符合客戶滿意的裝飾設計，最后再通過快速渲染、VR全景展示、沉浸式體驗，快速打動“客戶”;在后續的設計溝通過程中，“客戶”可以再次通過VR體驗主材軟裝的搭配效果，并通過裝飾設計的實景渲染體驗全景裝飾細節，以最終確定方案。此外，我們在選擇主材、配飾、家具的過程中，選擇的都是具體品牌的在售樣式，如此，可使課堂教學緊跟市場潮流，同時也可為線上電商提供真實場景和良好的購物體驗。

（四）提高師生的教育信息化能力，調動學生的學習主動性

在整個教學過程中，除了交互教育平臺上的VR內容資源外，教師還可以通過智能手機、全景攝像設備，隨時錄制VR場景，制作個性化的VR課件。同時，學生可通過微信小程序、手機上的VR教學App、個人VR學習機等學習VR課件。除此之外，學校等教育場所可以通過大屏幕觸摸電視、全景教學一體機等專業設備達到更逼真的教學效果，這在我們的傳統教學中是很難達到的。在此過程中，學生們在角色扮演中不僅可以獲得全方位專業知識的學習和拓展，而且可以充分調動學習的主動性。

綜上所述，建筑裝飾行業要順應5G時代劇烈的時代變革，積極探索虛擬現實交互技術影響下的行業發展和教學應用，從而推動整個行業的信息化教學水平。

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