虛擬現實技術在住宅室內設計互動分析中的應用

覃　斌

(遼寧林業職業技術學院,遼寧 沈陽　110101)

?

虛擬現實技術在住宅室內設計互動分析中的應用

覃斌

(遼寧林業職業技術學院,遼寧 沈陽110101)

介紹了虛擬現實技術的概念，分析了室內設計互動分析的內容與特征，論述了虛擬現實技術應用于住宅室內設計互動分析中的可行性，并提出了構建基于虛擬現實技術的住宅室內設計互動分析系統的方法，實現了住宅室內設計的沉浸式交互表達。

虛擬現實技術，室內設計，互動分析，沉浸感

1　概述

室內設計活動本質上是設計師與用戶互動交流的過程，互動交流的媒體經歷了從手繪效果圖到電腦效果圖直至建筑動畫這一表現形式。現今，二維媒介的電腦效果圖仍是主流。基于電腦效果圖或動畫的媒體表現形式屬于人機間接溝通，盡管能在一定程度上有效的表現設計師的意圖，但缺少修改方案后實時效果的呈現；同時，用戶無法身臨其境的體會到變換設計方案帶來的空間、心理、美學諸方面的感受。室內設計亟待一種直觀的、形象的、符合現實的技術方法來呈現設計師的理念及滿足用戶真實體現需求的表達方式。虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)技術以其獨有的特點在這一方面顯現了明顯的優勢而得到了研究與應用。

虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它包括動態環境建模技術、實時三維圖像生成技術、三維視景立體顯示技術和傳感技術等[1]。通過傳感設備可以跟蹤使用者的動作，形成觸覺和力覺的反饋，還可以實現語音交互等。由此生成的三維虛擬空間環境，可以為使用者提供視、聽、觸等直觀而自然的實時感知，讓使用者“沉浸”于虛擬環境中。

2　室內設計互動分析的內容及特征

1)空間結構設計互動分析。在室內設計中，其空間結構改造主要采用的是空間加減法。主要是根據使用性質的需要通過墻體的移動、拆除和重新建造完成空間的重新規劃，以達到滿足使用功能，最大化利用空間的目的。空間結構設計直接影響到空間的布局，是用戶首要關注的問題，一般也是設計師和用戶反復溝通和調整設計方案所在。

2)室內家具選擇、擺放及空間布置互動分析。在室內設計中，室內家具的選擇、擺放及空間布置也是設計師和用戶反復溝通和調整設計方案產生互動分析所在。一般會涉及到家具的風格樣式、大小、材質、色彩和擺放位置的調整。

3)室內界面的裝飾造型設計及材質選擇互動分析。室內界面設計主要包括墻面、頂棚和地面，與之相關的方案調整及互動分析主要包括各個界面的風格樣式、使用的材質、色彩及呈現的視覺效果。

4)室內陳設品的選擇及布置互動分析。室內陳設品有兩大類，即裝飾性陳設和實用性陳設。主要有裝飾品、藝術品、綠色植物、燈具、織物、器皿等。由于受風格、樣式、大小、內容、材質等諸多因素的影響，種類繁多的陳設品致使用戶在選擇與應用上常常出現選擇障礙，故此也導致設計師與用戶的互動分析較頻繁。

3　虛擬現實技術的優勢及應用于住宅室內設計互動分析的可行性

VR技術最大的特點就是能夠為用戶提供一個交互式的可沉浸的身臨其境的虛擬三維空間。沉浸感和交互性是VR技術的兩個主要特征，沉浸感和交互性互為支撐、相互交織融合，共同作用于用戶沉浸式交互體驗。

沉浸感是指參與者在自然狀態下，對虛擬環境的投入程度[2]。VR技術可以讓用戶完全融入于計算機生成的虛擬環境中，帶給其真實的體驗感，這與用戶通過計算機屏幕觀看三維游戲場景或帶上3D眼鏡觀看3D影片的感受是完全不同的。VR帶來的視覺沉浸感是通過虛擬現實顯示器——“虛擬現實頭盔”，將人對外界的視覺和聽覺封閉，頭盔的“頭部跟蹤”技術可以根據用戶在虛擬環境中的視點和位置來控制影像，從而引導用戶全方位感受虛擬場景，產生一種身在虛擬環境中的感覺[1]。而觸覺和力覺等方面的沉浸感則來源于通過各種交互設備的操作使用戶能夠駕馭虛擬環境。用戶在虛擬現實環境中的視覺、聽覺、觸覺和力覺等諸多方面的真實感受讓用戶可以沉浸于虛擬環境中，獲得身臨其境的感覺[1]。

交互性是指用戶與虛擬場景中各種對象傳遞、交換信息，相互影響、相互作用的能力，主要表現在用戶對虛擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度[1]。在虛擬現實所創設的虛擬環境中，設計師可以借助軟件和硬件的順暢配合來促進用戶與設計方案之間的溝通與反饋，創造良好的參與性和可操控性。通過以保持用戶的意識增強性為基礎，同步呈現方案修改效果和重新塑造、處理設計方案；可以實時移動場景、360°旋轉的空間不僅增強了設計方案的沉浸感，而且可以使觀眾進入作品的內部，操縱它、觀察它的過程，賦予用戶參與再創造的機會。這種互動與真實世界中所發生的交互一模一樣。

“沉浸”是人們在工作或學習時的最佳狀態，自然程度高的交互能力能進一步增強沉浸感。良好的沉浸感和交互性是互動分析行為開展的前提條件，室內設計互動分析活動中的用戶對參與設計過程的主觀能動性是很強的，如果通過應用VR技術為室內設計互動分析活動中建立一個設計方案互動分析平臺，創造一個沉浸感強、交互性好的虛擬環境，使得設計師、用戶、計算機三者的溝通更加順利、便捷，使得設計師和用戶可以根據反饋信息適時、靈活調整設計策略，將有助于推動用戶參與設計過程的主觀能動性，這將更好的拉近設計師與用戶的距離，促進二者之間的有效溝通。

4　虛擬現實技術在室內設計互動分析中的應用價值

1)營造沉浸式交互設計活動情景，實現室內設計最直觀的表達。在信息技術發達的今天，智能科技被廣泛地利用，現代室內設計也應順應時代趨勢，在信息化設計手段、信息化交流方式和信息化表達呈現等方面不斷地嘗試更新。傳統的室內設計涉及專業領域多且流程復雜，表現手法以效果圖為主，較單一。對于設計師而言，效果圖難以全方位地展現設計師的想法，基于效果圖為媒介的設計溝通常存有障礙；而對于客戶而言，并不能直觀的理解設計方案，也無法預先體驗設計內涵，難以達到理想的互動溝通效果，甚至會導致許多設計的缺陷。虛擬現實技術具備的沉浸式交互體驗功能能很好的滿足設計師和用戶的需求，使得交互式表達的廣泛利用成為可能。基于虛擬現實技術來構建開放式交互性的室內設計互動分析系統，可以通過虛擬環境交互式地傳遞設計信息，能實現藝術設計與科學技術的結合，使顧客能夠身臨其境的體驗到設計變化帶來的不同環境感受[3，4]。

2)整合信息化設計資源，提高工作效率，節省成本。傳統的設計資源主要來自于設計師的經驗及案例積累，將這些已有的資料或案例轉換成一個新的設計，需要重新的整理素材、完成設計繪圖以至預算工作，這其中會耗費設計師大量的勞動力，且效率較低。基于虛擬現實技術建立室內設計互動分析系統，將建筑構件、裝飾構件、家具、裝飾材料、工程造價等內容通過參數化，模塊化這一概念引入室內設計互動分析系統中。將已取得的各類設計數據整合，在一定程度上可以提高其設計工作效率，由此也可以節省成本。

3)引入科技元素吸引消費群體。科技進步將我們帶入了一個全信息化的時代，如何為用戶高效的提供可靠、科學的解決方案是獲得用戶認同的基礎，也是時代的要求。基于虛擬現實技術建立室內設計互動分析系統，能有效的調動用戶參與設計活動的積極性，及時地為用戶呈現設計方案及配套的解決措施，讓用戶沉浸在虛擬環境中預先體驗設計內涵，并促使用戶在眾多選擇中及時做出決策，科技元素帶來的優質服務有利于吸引消費群體。

5　基于虛擬現實技術的住宅室內設計互動分析系統建構

1)住宅室內設計數據的整理。以可持續發展為原則，遵循時代發展趨勢，在設計法則的基礎上結合項目實踐經驗，對已建成的住宅室內空間、市場現有的家具、家居產品、建材產品等從定量(造型、樣式、風格)和變量(品牌、尺寸、價格、材料與色彩等)兩個方面8項內容進行數據收集，按如下9種類別歸納整理并建立數據庫：a.住宅室內空間戶型與結構；b.住宅室內家具選擇與配置；c.住宅室內頂棚設計；d.住宅室內墻面設計；e.住宅室內地面設計;f.住宅室內燈具選擇與配置;g.住宅室內門窗的選擇與配置;h.住宅室內陳設設計;i.常用家電設施的選擇與配置。

2)3D模型及配套信息數據庫的建立。在上一步資料整理的基礎上，根據定量和變量的需求，對空間組成的各部件進行三維信息的編輯，構建可視化和可編輯的3D數據模型庫，提供可用于交互設計，具有社會應用價值和直觀視覺效果的信息化參數化的模型素材資料集。

3)沉浸式交互系統的開發。通過VR虛擬現實技術實現沉浸式交互系統的開發，向設計師和用戶提供三維仿真虛擬環境，通過傳感設備，將視景系統和交互系統合為一體，使用戶自然技能的使用可以與之相互作用，讓客戶有種身臨其境的感覺。操作者通過傳感器裝置與虛擬環境交互作用，可根據定量選擇或根據變量實時編輯，獲得視覺、聽覺、觸覺等多種感知，從而實現住宅室內設計互動分析功能。

6　結語

基于VR虛擬現實技術建構的住宅室內設計互動分析系統可以為住宅室內設計帶來良好的沉浸感，同時實現住宅室內設計的交互式表達。為設計人員和用戶參與設計提供良好的交流平臺，有助于協調設計和解決項目實施間的各種具體問題。

[1]黨保生.虛擬現實及其發展趨勢[J].中國現代教育裝備,2007(4)：94-96.

[2]卜彩麗，趙紅敏.沉浸感理論在網絡學習中的應用[J].軟件導刊，2013(9)：185-187.

[3]甘偉，邱嵐.室內設計交互式表達應用研究[J].中國建筑裝飾裝修，2014(6)：128-131.

[4]李玲.室內設計交互式表達應用探究[J].家居裝飾，2015(10)：60-61.

The application of virtual reality technology in residential interior design and interaction analysis

Qin Bin

(Liaoning Vocational College of Forestry, Shenyang 110101, China)

This paper introduced the concept of virtual reality technology, analyzed the content and features of interior design interactive analysis, discussed the feasibility application of virtual reality technology in residential interior design interaction analysis, and put forward the method of residential interior design interaction analysis system based on virtual reality technology, realization of immersive interactive expression of residential interior design.

virtual reality technology, interior design, interactive analysis, immersion

1009-6825(2016)25-0007-02

2016-06-26

覃斌(1980- )，男，碩士，副教授

TU238.2

A