基于虛擬現實技術的商業展示空間設計

馬玉喆

（西安翻譯學院，陜西 西安 710125）

0 引言

傳統商業展示模式雖然可以達到營銷目標，但在現實中傳統商業展示模式需要消耗過多的人力和物力[1]，并且新時代消費者不再愿意進入實體店進行消費，而是趨向于網絡購物，因此創新商業展示模式是非常有必要的[2]。薛天寒等人提出BIM+GIS的空間規劃和設計技術方法，首先構建BIM模型，再運用GIS分析模型的環境，最終實現空間可視化，但是該方法未考慮空間圖像的清晰度問題[3]。陳凱等人提出光空間變換技術實現場景的三維設計，首先設計場景的虛擬草圖，再采用空間變換技術將草圖轉化為3D模型，最終將其導入至三維設計軟件中，實現空間的三維場景設計，使空間更具有立體度。但是該方法沒有考慮用戶與場景的互動性，缺乏趣味性[4]。

虛擬現實技術是將人工智能、計算機圖形學、多媒體等多項技術融合在一起，使用戶能夠通過計算機感受三維虛擬環境，并依據嗅覺、視覺以及聽覺等方式與虛擬環境進行實時交互，感受到和真實世界相似的操作體驗[5]。為了提高虛擬商業展示空間的清晰度、真實性，并增加用戶與場景之間的交互性，本文探討基于虛擬現實技術的商業展示空間設計。

1 基于虛擬現實技術的商業展示空間設計

1.1 三維虛擬建模

首先根據商業展示空間的基本情況確定商業展示空間模型關鍵點的具體位置，然后依據這些點位構建商業展示空間的四元組H(αi，βi，ξi，δi)，其中α代表商業展示空間的具體信息；β代表商業展示空間的空間位置狀態；ξ代表商業展示空間的拓撲信息；δ代表商業展示空間的特征值。并將商業展示空間的四元組信息H(αi，βi，ξi，δi)儲存于數據庫中，將其作為商業展示空間的最終信息Vi。為提高四元組信息的準確性，需要對商業展示空間的四元組信息設置約束條件，并將約束記作Bi。由此構建商業展示空間的三維虛擬模型，具體構建過程如下：

（1）輸入商業展示空間的點位數據構建四元組H(αi，βi，ξi，δi)；

（2）自動識別商業展示空間的具體信息αi，并判定商業展示空間最終信息Vi的具體情況。如果Vi處于Bi范圍之內，說明商業展示空間設計為單筆畫，可將此時的Vi作為最終輸出結果；如果Vi超出Bi的范圍，那么進入下一步驟。

（3）在約束條件的范圍內，對商業展示空間設計方案進行分析：

（4）判定Vm是否已經存在于商業展示空間模型中，如果商業展示空間模型中已包含Vm，那么將約束條件插入至商業展示空間模型中；如果商業展示空間模型中未包含Vm，那么直接跳轉至第一步，重新輸入數據。

商業展示空間三維虛擬模型的構建過程中，步驟（2）是重中之重，步驟（2）可以確定商業展示空間數據的單雙筆特性，如果為單筆畫，直接可以輸出商業展示空間設計結果；如果為雙筆畫，那么利用約束條件匹配求解，直至獲得最優商業展示空間設計的三維虛擬模型為止。

1.2 商業展示空間設計的定位

在虛擬商業展示空間內安裝一個信號發射裝置，該信號發射裝置的傳輸速率固定不變，依據信號從發射裝置傳輸至接收裝置的過程完成商業展示空間的定位。

虛擬商業展示空間設計內距離的計算公式為:

式中：

L——發射裝置與接收裝置之間的距離；

V——信號發射裝置的傳輸速率；

T——信號從發射裝置傳輸至接收裝置所花費的時間；

T0——接收裝置獲得信號的時間。

傳輸單獨信號時，發射器與接收器之間的間距應該較小，如果間距過大會降低信號傳輸質量。假定信號發射器同時發射兩種信號，通過計算接收器獲得兩種不同信號的時間差對商業展示空間設計進行定位，具體計算公式為：

式中：

T0、T1——發射器發射第一種信號與第二種信號的時間；

v、v'——第一種信號與第二種信號在商業展示虛擬空間內的傳輸速率；

L'——發射器與接收器之間的距離。

通過上述過程即可準確獲取商業展示空間的點位數據，確定商業展示空間的具體位置。

1.3 基于虛擬現實技術的商業展示空間設計的實現

通過虛擬現實技術展現商業展示空間時，需要確保商業展示空間的圖像和音頻處于同步狀態，具體計算公式為：

式中：

ω——圖像和音頻同步的識別系數；

ux、uy——商業展示空間定位圖像每行的幀數與每列的幀數；

G1——三維音效。

基于商業展示空間圖像色差獲得商業展示空間的三維視覺色差，具體計算公式為：

式中：

M——商業展示界面每個角度的色差分割閾值；

xr——商業展示空間圖像的初始顏色識別率；

x'rp——商業展示空間圖像的搭配顏色識別率；

Krp——色差變化率。

經過上述圖像和音頻同步處理后的商業展示空間呈現效果為：

式中：

Q——商業展示空間成像在像素x方向的視覺呈現值；

t(x)——時間函數；

H(x)——商業展示空間的音頻結合率；

f(x)——商業展示空間成像在展示域內的色澤分布。

由此可確保商業展示空間圖像出現變化時，對應的音頻也發生變化，提高用戶在虛擬商業展示空間內的真實性。

1.4 虛擬現實體感交互裝置設計

虛擬現實體感交互裝置設計的好壞影響商業展示空間的真實性，通過虛擬現實體感交互裝置可以使用戶最大限度參與到三維虛擬商業展示空間中，與場景進行互動。交互裝置包括雙向傳感器和傳感手套設備，雙向傳感器可以展現商業展示空間的虛擬現實立體場景，需要將雙向傳感器和主控芯片進行連接并構成閉合交互電路，交互裝置電路結構圖如圖1所示。

圖1 交互裝置電路結構圖

通過圖1所示即可實現交互裝置電路結構的關聯和設計。基于無驅動顯示器組建體感硬件環境，將商業展示空間的虛擬立體場景與Inside-ou定位系統相關聯，此時整體會形成一個雙向控制的電路，各交互節點之間都有單獨的過渡元器件。在電路中安裝適合的電阻，分散整個電路的電流和電壓，可以防止電路出現爆電、混電的情況。

2 商業展示空間設計方法對比

將商業展示空間的平面設計圖采用本文方法轉化為三維立體圖，具體呈現情況如圖2、圖3所示。

圖2 商業展示空間平面設計圖

圖3 基于虛擬現實技術的商業展示空間三維立體圖

對比圖2與圖3可以發現，本文方法設計的商業展示空間平面設計圖與三維立體圖的貼合度極高，三維立體圖的色彩鮮明、真實性極高。說明本文方法能夠直觀展現設計師的設計創意，具有較高的生動性與真實性。

統計本文方法構建的商業展示空間模型的各參數指標，為更突出本文方法的性能，將本文方法與文獻[3]BIM+GIS的設計技術和文獻[4]光空間變換技術進行對比，具體對比結果如表1所示。

表1 本文方法與文獻[3]和文獻[4]方法的對比結果

根據表1可見，本文方法設計的商業展示空間三維立體圖的面穩定性與效果關聯度均高于文獻[3]和文獻[4]方法，本文方法的視覺聚焦能力最好，比文獻[3]方法高2.48，比文獻[4]方法高3.01；本文方法的線條覆蓋率與頂點重復率均為0，說明本文方法設計的商業展示空間三維立體圖更加簡潔，優于文獻[3]和文獻[4]方法；線條、頂點固定系數以及圖像分辨率也比文獻[3]和文獻[4]方法高，說明本文方法設計的商業展示空間三維立體圖更加清晰真實。計算本文方法與文獻[3]、文獻[4]方法設計過程中不同圖像變化頻率的模擬度，具體結果如圖4所示。

圖4 圖像變化頻率的模擬度

從圖4可知，在102、104、106、108的圖像空間頻率的情況下，本文方法設計的商業展示空間三維立體圖的模擬度均高于文獻[3]和文獻[4]方法。圖像空間頻率的改變會影響商業展示空間三維立體圖的模擬度，模擬度過低會使圖像抖動。因此說明本文方法能夠更平穩清晰地展現商業展示空間三維立體圖。

3 結束語

綜上所述，基于虛擬現實技術的商業展示空間設計能夠清晰、直觀地展現商業展示空間，為用戶帶來更優質的視覺、感覺體驗，增加商業展示的趣味性，可以廣泛用于現代設計領域中。在不遠的將來，采用虛擬現實技術將商業展示空間運用顯示終端展示在用戶面前，實現用戶與商業展示空間的交互，是商業銷售的重要形式之一。