基于虛擬現實的室內設計方法研究

聞金亮

摘要：現如今，科技越來越發達，而且普遍應用于各種技術之中，例如虛擬現實技術在教學的過程中，可用于避免真實的實驗操作所帶來的危險，虛擬現實技術在室內裝飾設計中的應用，虛擬現實技術是一種可以創造和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它是利用計算機生成的一種模擬環境，室內裝飾技術是給人創造出一種合理而且能令人感到舒適的室內環境，這兩種技術相結合，可以帶給人既方便又舒適的體驗。

關鍵詞：虛擬現實技術；室內裝飾設計；方法研究

引言

虛擬現實技術在室內設計中的應用在設計物品或者建筑時，通過虛擬現實技術，將要設計的東西呈現出來，這樣就能展示出它的優點與缺點，方便人們進行修改。在室內裝飾設計中，合理的把科學技術運用進去，可以使設計出來的建筑或者是空間更加舒適。本文就虛擬現實技術如何在室內裝飾中應用進行闡述。

1如何理解虛擬現實技術

虛擬現實技術（VirtualReality，VR）是美國的JarnLanier提出的，最開始是應用于美國軍方對宇航員跟飛行駕駛員的模擬訓練，后來隨著科技技術越來越發達，這種技術也普遍應用于生活，比如說室內設計。虛擬現實技術主要就是仿真技術與計算機的圖形學材料人機接口技術、多媒體技術、數字圖像處理、專業圖像處理技術傳感技術等多種技術的結合，虛擬現實技術主要包括模擬環境，自然感知，傳感設備等。它是利用三維圖形生成技術，形成三維逼真的虛擬環境，讓人有種身臨其境的感覺。虛擬現實技術讓我們切身感受一切，包括聽覺、觸覺、力覺，還有你所能接觸到的感覺，有些高端技術，甚至還包括了嗅覺與味覺，現實所有的感知功能都能在虛擬技術中體現出來，一般人在體驗虛擬技術時，都會真假難辨，比如在游樂城玩賽車，到終點的時候，會害怕撞到東西，這種置身其中的感覺是很逼真，很難讓人忘記的。

2基于虛擬現實技術的室內設計方法

在現代室內裝飾設計中，除了吊頂，地板，墻面處理等一些硬裝飾貼面之外，人們還注意設計的細節，如燈具，油畫，靠墊，窗簾等軟裝飾的選擇。整體設計過程可分為兩個階段：1）硬裝飾設計和2）軟裝飾設計。硬此外，計算機輔助設計軟件的應用由兩個階段組成：

1）建模和2）可視化。因此本文將室內設計的工作流程包含三個步驟，即硬裝飾設計，軟裝飾設計和視覺設計。裝飾設計階段模型需要精確的尺寸，形狀和空間位置，并且可以自動生成施工圖紙來完成施工設計。軟裝飾的設計只依賴視覺注意模型，并不需要完全準確的物理信息模型。視覺設計旨在追求渲染結果的真實感，并考慮影響渲染速度的關鍵因素。這個階段可以滿足材質和質感的要求，裝飾光線，進而提升物體表面真實感的細節。同時，為了更好地滿足不同用戶在室內設計中的需求，在場景中需要實現交互功能設計。

3室內設計建模過程及關鍵技術

UDK（虛幻開發工具包）是一款基于虛幻引擎的免費開發工具，支持64位HDR高精度動態渲染，多級照明和高級動態陰影效果。3DStudioMax（3dsMax）是由Autodesk基于PC開發的3D動畫渲染和制作軟件。因其在多邊形建筑建模方面的優勢，廣泛應用于建筑設計，工業設計，可視化等領域。

3.1室內場景的生成及組合建模過程中使用的三維建模技術如下

（1）基本幾何建模；（2）樣條線建模；（3）多邊形建模。一般根據“在盡可能少的時間內使用盡可能少且簡單的操作滿足設計要求”的原則確定建模方法。建模時，首先確定一個基準空間模型，然后逐一添加場景模型，并確保模型獨立，可以通過改變節點的位置和大小逐個位于房間中每個模塊，并根據需求設計交互功能。建模過程中，需要在保證模型真實性的前提下對模型進行優化，以利于模型UV的擴展。同時，考慮整個系統的整體性能，對模型進行簡化。模型UV擴展主要使用兩個修改器進行UVW擴展和UVW映射，為了提高地圖的利用率，如果遇到紋理圖案需要重復的物體，則可以利用UV重疊來節約一些紋理空間。使用漫反射貼圖來創建法線貼圖和高光貼圖可以使材質更逼真。

保存地圖時，無alpha地圖保存為24位，通道保存為32位，并選擇UDK支持的.tga格式，大小為2的n次冪。場景中的碰撞對象應該命名為“UCX_”作為前綴，如果模型中碰撞對象過多，需要在其后面添加序列號。修改后的模型逐個導出到UDK引擎支持的ASE或FBX格式文件。如果導入UDK的模型不平滑，則有必要修改3DSMax中的平滑組，以使相鄰曲面不存在于平滑組中。

3.2室內場景的交互性設計

虛擬現實的應用需要為用戶提供幾種不同的場景，以滿足不同用戶在室內設計中的審美需求，為了在場景中實現更多的交互功能，設計場景應該有很強的選擇性。例如，整個房間沒有關閉，門和窗戶可以打開，用戶可以走出房間環顧四周；在墻上的墻壁圖案房間可以改變，用戶可以根據自己的喜好決定使用哪一面墻。該房間墻壁的圖案可以改變；房間墻壁上的墻壁燈可以打開，讓用戶感受到室內燈光的明暗變化；在房間里的櫥柜玻璃可以移動，然后室內裝飾和桌椅可以做出類似的變化等等。

為了改善現場的真實性和虛擬環境的浸潤性提升，需要在三維場景中碰撞檢測。將模型導入到UDK后，該軸將自動定位到3dsMax的原點（軸相對于原點的位置是模型相對于它自己的軸的最大位置）。因此為了快速對齊位置，在UDK中應將所有模型軸位置設置在同一坐標中。如果3D中沒有碰撞模型，則可以在UDK中自動生成碰撞。自動漫游主要包括兩部分：交叉場動畫和系統默認路徑漫游。系統中的自動漫游主要由UDK中的攝像機動畫實現。UDK中事件觸發的組件包括多種類型的自動觸發，交互式觸發等。交互功能主要通過設置事件觸發器來實現。

3.3UI界面設計

UI界面的實現主要由新版本的UDK完成。在Flash中，角色距離觸發界面元素的隱藏程序完成，也就是說，當角色靠近時，彈出flash接口，并且當角色離開場景時，flash交互功能關閉。在Flash中完成動畫并引入到UDK后，觸發器將添加到場景中同時觸發半徑被修改。在Flash中，設置了兩個圖層來存儲圖片序列以通過角色和對象之間的距離來控制播放停止Flash動畫。

第一層的代碼如下：

Functionwalkanime（toggle：Boolean）：

Void{if（toggle）{yp01.gotoAndPlay（“stop”）；}

showScores（）；

Functionwalkanimestop（toggle：Boolean）：

Void{if（toggle）{yp01.gotoAndPlay（“on”）；}

showScores（）；

導入動畫時，Flash動畫會被賦予新材質。

4結束語

虛擬現實室內設計為室內設計提供了新的研究視角和研究方向。它為室內設計的概念體系和結構體系注入了新的科學內涵，這有利于整個室內設計行業的繁榮發展。盡管虛擬現實技術在室內設計中的應用還不是很成熟，但它已經初步顯示了其廣闊的應用前景。后續的研究將重點跟進改造設計流程，并將虛擬現實方法推廣到建筑設計其他應用中去。

參考文獻

[1]D.PASCO.ThePotentialofUsingVirtualRealityTechnologyinPhysicalActivitySettings，Quest[J].2013，65（4）：429-441.

[2]劉贏.基于Internet環境下的虛擬現實技術在室內設計中的應用[J].數字技術與應用，2016，（9）：167.

（作者單位：七嘉文化（北京）有限公司）