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        探索基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計(jì)創(chuàng)新及應(yīng)用

        2020-10-20 08:51:51王艷芬
        藝術(shù)大觀 2020年18期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)新應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)室內(nèi)設(shè)計(jì)

        王艷芬

        摘 要:虛擬現(xiàn)實(shí)為設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的重要技術(shù),此技術(shù)的應(yīng)用可將室內(nèi)設(shè)計(jì)效果直觀展現(xiàn)出來(lái)。本文對(duì)此技術(shù)做出簡(jiǎn)單介紹,從平面設(shè)計(jì)、生成內(nèi)景、場(chǎng)景互動(dòng)、界面實(shí)現(xiàn)等方面闡述此技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)當(dāng)中的創(chuàng)新應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);室內(nèi)設(shè)計(jì);創(chuàng)新應(yīng)用

        中圖分類號(hào):TU238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):2096-0905(2020)18-00-02

        室內(nèi)設(shè)計(jì)涉及建筑、藝術(shù)、裝飾等多個(gè)領(lǐng)域,設(shè)計(jì)內(nèi)容復(fù)雜,為保證室內(nèi)設(shè)計(jì)過(guò)程,空間使用者、設(shè)計(jì)師二者之間順利溝通,可利用虛擬現(xiàn)實(shí)這一技術(shù),為使用者提供展示平臺(tái),直觀展示室內(nèi)空間的光影、色彩、陳設(shè)、材質(zhì)等設(shè)計(jì)效果,展現(xiàn)出室內(nèi)設(shè)計(jì)的人性化。

        一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)介紹

        虛擬現(xiàn)實(shí)此項(xiàng)技術(shù)展現(xiàn)出科學(xué)技術(shù)的集成化,融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、媒體技術(shù)、交互技術(shù)、智能技術(shù)等,此技術(shù)在多個(gè)行業(yè)當(dāng)中都有廣泛應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)和環(huán)境之間為相互滲透的,可展現(xiàn)出不同的感官方式信息交互。在虛擬環(huán)境下,使用建模語(yǔ)言、技術(shù)等完成建模。使用Open GL模型庫(kù),開(kāi)發(fā)建模工具,需要大量手工處理。使用三維建模工具可創(chuàng)建3D模型,借助UDK工具,打造虛擬環(huán)境。該技術(shù)結(jié)構(gòu)有三個(gè)層次,分別為3D模型層、虛擬現(xiàn)實(shí)層、驅(qū)動(dòng)層。在模型層當(dāng)中,主要負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)的交互,UDK、Unity3D和MTK工具,在現(xiàn)實(shí)層當(dāng)中,主要負(fù)責(zé)虛擬出環(huán)境應(yīng)用,讀取數(shù)據(jù)、更新環(huán)境。在驅(qū)動(dòng)層當(dāng)中,存在3D鼠標(biāo)、傳感器和機(jī)械裝置等,還包含人機(jī)交互、圖形等界面[1]。

        設(shè)計(jì)者創(chuàng)建出虛擬空間,并對(duì)其展開(kāi)更改,直觀理解空間結(jié)構(gòu),解決傳統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計(jì)不足問(wèn)題,提升創(chuàng)新能力。在技術(shù)的運(yùn)用下,高效保存設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、文件信息等,使設(shè)計(jì)結(jié)果全面、真實(shí)。與此同時(shí),提升材料預(yù)算精準(zhǔn)性,指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員掌握工程損失狀態(tài),節(jié)約預(yù)算。

        二、室內(nèi)設(shè)計(jì)過(guò)程虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

        虛擬現(xiàn)實(shí)從三維建模至產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各個(gè)流程都得到良好應(yīng)用,幫助設(shè)計(jì)者更好地對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行體驗(yàn)。在模型制作、特征動(dòng)作、材質(zhì)渲染、交互實(shí)現(xiàn)、人機(jī)界面、包裝版本等開(kāi)發(fā)環(huán)境當(dāng)中,運(yùn)用3DS Max、Poser、Photoshop、UDK引擎、Flash標(biāo)度以及UDK包裝等開(kāi)發(fā)工具,實(shí)現(xiàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)的過(guò)程控制。具體工作內(nèi)容為,制作出室內(nèi)書柜、桌椅等場(chǎng)景模型,之后將模型UV坐標(biāo)顯示出來(lái),利用海報(bào)調(diào)用、角色調(diào)整中的模型,對(duì)模型、角色動(dòng)畫和皮膚等展開(kāi)修改,使用PS軟件,繪制漫射貼圖,并進(jìn)行修改,將其生成OA、強(qiáng)光和法線貼圖。利用地圖資源,構(gòu)建體地圖、制作材料,設(shè)置觸摸、制作互動(dòng)腳本,使用PS軟件制作界面元素,同時(shí)在Flash軟件當(dāng)中導(dǎo)入U(xiǎn)DK插件,最終將動(dòng)作、界面等向UDK內(nèi)集成,最后將項(xiàng)目原始文件進(jìn)行打包,形成執(zhí)行文件,并發(fā)布。

        (一)平面設(shè)計(jì)

        室內(nèi)設(shè)計(jì)需要利用Unity3D系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì),并實(shí)現(xiàn)虛擬漫游等功能。平面設(shè)計(jì)圖通常使用Auto CAD軟件制作,此軟件是基于Autodesk開(kāi)發(fā)的,可應(yīng)用于二維繪圖、三維設(shè)計(jì)、文檔設(shè)計(jì)以及詳細(xì)繪制等當(dāng)中,逐漸成為主流的繪圖工具,可應(yīng)用在建筑、裝潢、工業(yè)制圖等領(lǐng)域當(dāng)中。

        (二)生成內(nèi)景

        使用幾何建模,利用計(jì)算機(jī)軟件,對(duì)物體進(jìn)行建立三維模型,具體分為曲面、框線、實(shí)體三種模型。為高效完成設(shè)計(jì)目標(biāo),需要按照設(shè)計(jì)要求,合理選擇建模方法。如:室內(nèi)設(shè)計(jì)中,常涉及沙發(fā)、茶幾、燈具和櫥柜等內(nèi)景的設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)計(jì)劃制定之后,可利用3D軟件中的工具生成場(chǎng)景。當(dāng)室內(nèi)大環(huán)境形成之后,內(nèi)部家具模型可互相對(duì)比。為便于修改,保持模塊獨(dú)立性,可將每個(gè)家具都設(shè)置成為單獨(dú)模塊,之后將模塊節(jié)點(diǎn)大小、位置等進(jìn)行更改,并逐一安放到各個(gè)房間當(dāng)中,確保組裝之后室內(nèi)整體設(shè)計(jì)效果。在場(chǎng)景當(dāng)中添加交互功能之后,需分別提取模塊展開(kāi)修改,因?yàn)檎彰饔成潆y以使用單獨(dú)一組二維的坐標(biāo)實(shí)現(xiàn),因此,需將不重復(fù)的二維坐標(biāo)添加至模型當(dāng)中,而光照映射主要利用三維坐標(biāo)完成。

        保持模型外表數(shù)量不變的前提下,借助地圖模型進(jìn)行處理,增添處理細(xì)節(jié),保證紋理部分的處理效果,更改原有建模方式,使室內(nèi)場(chǎng)景和實(shí)際更貼近。在映射保存時(shí),通道存儲(chǔ)32位,無(wú)映射24位,勾選UDK支持存儲(chǔ)格式。以u(píng)cx-uuu來(lái)命名場(chǎng)景內(nèi)碰撞對(duì)象。當(dāng)對(duì)象數(shù)量較多時(shí),可使用序列號(hào)。修改模型之后,將其導(dǎo)入至UDK模型格式文件當(dāng)中,當(dāng)模型的平滑度不足時(shí),可在3Ds Max當(dāng)中,對(duì)平滑度進(jìn)行修改,保證相鄰曲面不處于同一平滑組當(dāng)中[2]。

        (三)場(chǎng)景互動(dòng)

        應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)展開(kāi)室內(nèi)設(shè)計(jì),需為設(shè)計(jì)者提供多種場(chǎng)景,保證使用者多樣化的審美需求。為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程場(chǎng)景交互性,在場(chǎng)景選擇方面應(yīng)重點(diǎn)注意。當(dāng)室內(nèi)房間為開(kāi)放形式,可按照居住者愛(ài)好,選擇墻壁樣式以及物品的使用,以便使用者可靈活改變墻壁的裝修方式以及墻壁燈飾,感受室內(nèi)光線發(fā)生的明暗變化,之后把模型向UDK當(dāng)中導(dǎo)入,并將軸定位于3D Max原點(diǎn)位置。保持模型軸位置和其在UDK當(dāng)中坐標(biāo)相同,保證位置快速對(duì)齊。使用UDK生產(chǎn)普通材料,只需在資源包內(nèi)構(gòu)建新材料,此時(shí)對(duì)應(yīng)地圖可拖入至“材料編輯器”當(dāng)中,和材料通道相連,在編輯器內(nèi)對(duì)特殊材質(zhì)展開(kāi)參數(shù)配置。室內(nèi)玻璃使用假反射,確保操作順利。自由漫游可利用跨場(chǎng)動(dòng)畫、系統(tǒng)漫游路徑等共同實(shí)現(xiàn)。使用UDK事件自動(dòng)、交互等觸發(fā)組件表現(xiàn)形式,借助觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)交互函數(shù)。

        (四)界面實(shí)現(xiàn)

        在新版本UDK當(dāng)中,能夠?qū)崿F(xiàn)用戶界面,將Flash動(dòng)畫添加到UDK,并在場(chǎng)景當(dāng)中添加觸發(fā)器,更改其半徑,在Flash運(yùn)行時(shí),設(shè)置多個(gè)分層,儲(chǔ)存序列圖片,通過(guò)控制對(duì)象間距離控制動(dòng)畫的停止、播放等。

        (五)案例介紹

        本案例是通過(guò)3D Max軟件,將創(chuàng)建完成的場(chǎng)景導(dǎo)入其中,使用UDK實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景。設(shè)計(jì)過(guò)程主要內(nèi)容為模型修改、紫外分布、處理光影映射、正太映射、輸出模型、UDK映射、模型等導(dǎo)入、材料制作、場(chǎng)景建立等。

        漫游設(shè)計(jì):

        1.處理素材

        在3D模型建立過(guò)程中,一維平面圖為室內(nèi)設(shè)計(jì)的核心,因此需要對(duì)各類平面圖素材加以整理。按照平面圖對(duì)室內(nèi)空間輪廓精準(zhǔn)確定,之后確定各個(gè)房間大小比例以及分布特點(diǎn)等。使用Auto CAD直線工具,將室內(nèi)各個(gè)物體外形勾勒出來(lái),同時(shí)將房間模底圖在CAD格式文件當(dāng)中保存,之后導(dǎo)入到3D Max當(dāng)中,視作室內(nèi)虛擬設(shè)計(jì)建模底圖。

        2.建立三維模型

        大部分的空間模型,都可將基本幾何形狀展開(kāi)三維變化得出。當(dāng)室內(nèi)家具或者其他物體呈現(xiàn)出不規(guī)則的狀態(tài)時(shí),需要利用3D Max修改物體。如:可使用擠壓、旋轉(zhuǎn)等修改方式,修改空間幾何形狀。三維場(chǎng)景建立需要先創(chuàng)建三維模型、設(shè)置材質(zhì)以及室內(nèi)場(chǎng)景。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需結(jié)合用戶需求,創(chuàng)建模型、材質(zhì)和場(chǎng)景等,并展開(kāi)對(duì)應(yīng)設(shè)置。如:燈光布局、家具擺放以及材質(zhì)應(yīng)用等符合用戶的需求,使用3D Max創(chuàng)建模型,將Auto CAD圖紙導(dǎo)入其中,使用直線工具,勾勒墻體輪廓線條,利用“擠出”工具,將墻體擠出長(zhǎng)度2900mm,之后制作門洞、窗洞等。設(shè)計(jì)家具部分,可在網(wǎng)上查找家具模型,適當(dāng)修改。制作筒燈,為后期布光奠定基礎(chǔ),選擇簡(jiǎn)單類型筒燈,最后,為三維模型賦予貼圖,圖形完成之后,需要烘焙,防止材質(zhì)出現(xiàn)丟失問(wèn)題,呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)效果。

        3.模型優(yōu)化

        UDK當(dāng)中長(zhǎng)使用材質(zhì)編輯作為節(jié)點(diǎn)的連接方式,主要的工作原理和PS當(dāng)中圖層疊加相似。對(duì)于有基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)師操作較為容易。常見(jiàn)的建模方式為多邊形建模,對(duì)模型優(yōu)化十分重要。

        4.場(chǎng)景優(yōu)化

        在場(chǎng)景優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)中,需要從設(shè)備運(yùn)行、負(fù)載等方面綜合考慮,實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景優(yōu)化。具體可通過(guò)以下三方面入手:第一,將模型當(dāng)中表面的數(shù)量最大化減少,同時(shí),將同種材質(zhì)物體進(jìn)行合并;第二,將模型貼圖壓縮;第三,將光源使用量減少。在3D Max當(dāng)中的貼圖當(dāng)中,將陰影、照明等保存。在虛擬環(huán)境下,視角發(fā)生一個(gè)單位變化時(shí),空間內(nèi)要產(chǎn)生光影效果,需要展開(kāi)大量計(jì)算,加劇硬件運(yùn)行負(fù)擔(dān)。使用烘焙技術(shù),可無(wú)須大量計(jì)算環(huán)節(jié),展現(xiàn)高真實(shí)度以及高精度光源貼圖,同時(shí),將物理模型按照特定格式,向3D Max當(dāng)中導(dǎo)入,在UDK當(dāng)中將模型文件、貼圖等導(dǎo)入其中,并進(jìn)行內(nèi)容修改[3]。

        總之,虛擬現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)的應(yīng)用為室內(nèi)設(shè)計(jì)的發(fā)展提供全新方向,技術(shù)應(yīng)用過(guò)程,借助各類設(shè)計(jì)方法,完善設(shè)計(jì)方案,全方位展示設(shè)計(jì)空間,使用UDK進(jìn)行多邊形渲染,借助法線、二維坐標(biāo)等映射建模多邊形,為室內(nèi)設(shè)計(jì)的發(fā)展帶來(lái)更廣闊的空間。

        參考文獻(xiàn):

        [1]郭鵬程,劉杰.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)住宅設(shè)施,2019(09):49-50.

        [2]楊勇.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法研究[J].藝術(shù)科技,2019,32(10):176.

        [3]周小平,蔣玉芳.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的研究及應(yīng)用[J].教育觀察,2019,8(20):52-54.

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