依托IC.IDO虛擬現實軟件設計的實踐應用＊

苗群英，杜 潔，楊芷軒

（南京視覺藝術職業學院，江蘇 南京210000）

IC.IDO（“我看到，并能做到”）是法國ESI集團為用戶提供的虛擬現實解決方案，是一種可視化設計制造決策的平臺。它可以縮短產品的早期設計、決策制定、工程評審、迭代運算、物理樣機等過程的研發時間，從而彌補傳統CAD數字樣機的不足。

1 虛擬仿真技術與IC.IDO虛擬現實軟件

1.1 虛擬仿真技術概述

虛擬仿真技術又被稱作虛擬現實技術或者模擬技術，這種技術就是利用一個虛擬的系統來模仿另外一個真實的系統。虛擬現實技術是仿真技術中一個十分重要的方向，它是仿真技術和人機接口技術、計算機圖形學、多媒體技術、傳感技術以及網絡技術等多種技術的集合，是一門非常有挑戰意義的交叉技術，屬于前沿學科的研究領域。它可以利用計算機生成一種模擬環境，主要包括環境模擬、自然技能、感知和傳感設備等方面。

1.2 IC.IDO軟件的原理與特點

IC.IDO可以把大量的或多人小組的設計模型數據進行可視化，并能按照模型1∶1的尺寸以虛擬樣機的形式來呈現給客戶，能夠快速地實現人和模型的實時渲染和實時交互，它主要是在逐步完善產品的研發方式中，利用虛擬樣機和虛擬裝配進行輔助產品設計，從而大大提升了產品的競爭力，縮短了設計時間。IC.IDO虛擬現實解決方案以及可視化的設計決策的平臺主要有以下特點：①可以形成可視化的用戶界面、強大的可視化工程。②擁有沉浸式的3D用戶界面，能夠支持CAVE、HOLOSTAGE、POWR WALL等沉浸環境。手勢或者手指交互方式，能夠支持各種各樣的虛擬現實VR外設，支持桌面式的虛擬系統和沉浸式的3D虛擬環境。③可以快速地完成完整數據模型導入，并保持數據的結構和完整性。④具有獨特的實時物理原型設備，剛體運動學Kinematics靈活的（合成的）對象。⑤支持動態干涉檢查虛擬裝配、培訓人機工程分析、互動產品演示工作、可視化異地協同工作，提供光線追蹤和全局照明。

2 IC.IDO虛擬現實軟件在室內設計中的實踐應用

2.1 IC.IDO的虛擬仿真系統

2.1.1 雙通道立體投影系統

該系統是由2臺投影機投在單面幕布上，采用集群處理方式，適用于工業、設計、教育、科普、數字城市等諸多領域的應用。

2.1.2 4D虛擬現實系統

4D虛擬現實系統是一種立體加動感體驗系統，它可以把振動、煙霧、吹風、氣味和布景等效果疊加融入進場景中，從而形成一種獨特的、多維度的虛擬現實效果，主要用于軍事、設計、游戲等需要滿足半實物仿真的應用領域。

2.1.3 沉浸式CAVE系統

多通道式合幕沉浸式體驗系統（5面“CAVE”），即觀察者的左、前、右、上、下五個面均有投影圖像。這種系統是一種沉浸感非常強大的一種虛擬現實系統，主要適合用于人機交互、虛擬漫游和模擬體驗等需求高的應用領域。

2.2 IC.IDO的主要模塊與輔助設備

2.2.1 主要模塊

IDO:Explore基本模塊：提供CAVE、HOLOSTAGE、POWERWALL等沉浸環境的立體顯示，能夠支持各種標準的VR外設。模型轉換分別針對CATIA、PRO/E、MAYA等的轉換器，這一模塊可以實現場景漫游功能，但是不包括如物體碰撞預測、人機工程和布線等功能。

IDO:Package對象包模塊：主要是將基本模塊的圖形組合成物體，可以定義物體移動的范圍和物體之間的碰撞等。

IDO:Flexible布線系統和接頭模塊：這個模塊主要是通過鼠標拖放來操作和參數輸入（起始點、終止點、長度、彎曲度）即可創建或修改布線系統和接頭。

IDO:Reflect渲染模塊：這個模塊能夠提供光源、材質、陰影及反射漫射影響等效果，高性能、高速地處理復雜模型的可視化，光源和材質能夠實時進行變化，同時也可以仿真某一時刻的光源特性。

IDO:Cooperate異地模型交互模塊：這個模塊可以提供異地協同工作，主要是通過數字產品模型的實時可視化，讓身處不同地域的開發團隊進行協調工作和決策，這樣就能夠節約時間和成本。

IDO:Behave部件行為活動模塊：這個模塊可快速方便地定義部件對象的行為，如部件對象的可移動區域和觸發條件。如按下手柄的按鈕，或點擊其他物體可觸發物體的移動或發出聲音。

IDO:Present渲染及回放模塊：對利用其他IC.IDO模塊實現的功能的渲染，包括基于時間序列的工作流文檔。對于動畫序列和實時交互的回放，可輸出成視頻文件。

2.2.2 輔助設備

輔助設備主要包括虛擬現實頭盔和3D立體眼鏡，而虛擬現實頭盔是一種沉浸式的虛擬現實設備，它包含了頭戴式設備、兩個基站與操控式手柄、各類線材和轉接盒，可以任意自由地接觸到虛擬世界的空間場所，可以在視覺上加強分辨率，使聲音更加真實。3D立體眼鏡會使人有種身臨其境的感覺，這種產品是根據對畫面的高刷率達到效果，可以將圖畫一分為二，讓左右眼睛所看到的畫面進行交替切換，然后結合紅外線控制開關，通過技術處理能達到畫面的原始分辨率，感受真實的3D效果。

3 IC.IDO在室內設計中的具體實踐應用

IC.IDO虛擬仿真系統建立起來的虛擬的現實環境，體驗者們對虛擬環境可以很好的進行交互，以此來識別各種沉浸在虛擬環境中的信息，并且可以得到一定的反饋。在室內設計中，虛擬場景里包括場景的各類模型、場景的聲音效果、場景信息管理和相關數據處理等各方面的信息。

首先，IC.IDO虛擬現實技術在室內設計建模上的應用。在室內設計中，利用IC.IDO桌面式軟件和電腦進行建模處理。比如在進來某一空間的室內設計時，前期可以先在電腦上進行3D模型建模，將室內需要設計的空間進行3D化處理，下一步是在模型上插入一定的指令，然后將需要的交互信息、互聯網+接入，同時建立VR架構，為設計師進行下一步設計打下基礎。

其次，IC.IDO虛擬現實技術在室內設計3D渲染上的應用。3D空間渲染設計是在空間建?；A上真實反映場景的關鍵一步。首要設定紋理映射和設定相關渲染參數，然后是抽象還原真實場地和場景，使用多邊形結構模型，并利用不同光照效果和不同材質來虛擬構建室內的環境狀況。比如使用Reflect渲染模塊，觀察者通過IC.IDO軟件控制的燈光和光照、材質的選擇，隱藏信息和定位，可以實時繪制在室內的輸出設備上，便于設計師和客戶在虛擬場景中進行最直觀、最省時的漫游體驗，它可以實時進行設計和渲染。

再者，IC.IDO虛擬現實技術在室內設計細節方面的應用。在IC.IDO虛擬仿真系統中，為了更好地實現交互特點和沉浸式的特征，突出室內空間的特點、室內空間物體的形態、材質特質以及燈光效果等，需要把這個虛擬空間中的物體和人關聯起來。針對目前的VR技術而言，可以利用IC.IDO相關的輔助設施3D立體眼鏡以及相關設備中裝置能夠震動的接觸點來實現，比如使用Capture動態捕捉模塊，使人利用自己的觸覺或者沉浸感來體驗到物體的質感，再使用有光影效果的貼圖來讓整個設計場景的燈光更加真實，使室內空間的材質更加接近現實，其中這些細節也可以隨著體驗效果進行實時改動，以此節省溝通和設計的時間。

最后，IC.IDO虛擬現實技術在沉浸感、體驗化方面的應用。虛擬現實技術在室內設計中的真實應用，不能單單停留在一些簡單的三維圖畫上，應該在別的區域比如視覺、聽覺和觸覺中得到相應的真實體驗和反饋。所以，在對虛擬環境的狀況進行虛擬漫游操作時，就要將聲音、燈光和觸覺等進行有效融合，這樣可以使設計師和客戶在體驗的時候擁有感官和視覺的沖擊力，進而全面地體驗到設計和裝修后的真實效果。這就需要在以上技術和操作的基礎上，增加IC.IDO三維動畫的技術。例如，使用Behave部件行為活動模塊，在對電燈開關予以操作時，快速方便地定義部件對象的行為、燈光對室內環境產生的效果。

4 結語

綜上所述，在虛擬現實技術跨越式發展的當下，IC.IDO虛擬現實技術與室內設計的融合具備先天的優勢，并且具有不可替代的特征，讓室內空間設計從內容到形式都得到了創新性的發展，這一技術的使用不僅給設計師帶來了更多的設計靈感和設計元素，還讓客戶能夠節省資源和時間，可以先于實物體驗感受到設計的各種效果，讓室內空間設計更加人性化、智能化、具有交互體驗感。