基于虚拟现实的室内设计方法研究

Techniques of Automation & Applications | 157

基于虚拟现实的室内设计方法研究

朱达黄

(上海工艺美术职业学院,上海 201808)

摘 要:虚拟现实技术是指计算机模拟系统,它可以给用户一种完全身临其境的感觉。在本文中,提出了一个基于虚拟现实技术

的新型室内设计框架。所提出的室内设计框架的工作流程包括三个步骤:硬装饰设计,软装饰设计及视觉设计。硬装饰的设计就像绘画的色彩或影院的背景,软装饰的目的是创造家居的品味和角色。在此基础上提出一种基于W e b 技术的虚拟现实设计。具体包括3D 建模,3D 显示及交互式实现。最后,通过室内装饰效果图的一些例子来证明所提的室内设计方法的有效性。

关键词:虚拟现实;室内设计;UDK

中图分类号:TP391.1 文献标识码:A 文章编号:1003-7241(2019)02-0157-04

Research on Interior Design Method Based on Virtual Reality Technology

ZHU Da-huang

( Shanghai Arts and Crafts V ocational College, Shanghai 201808 China )

Abstract: As is well known that virtual reality technology refers to a computer simulation system, which can give users a full

immersive feeling. In this paper, a novel interior design framework is proposed based on virtual reality technology. The work flow of the proposed interior design framework includes three steps: hard decoration design, soft decoration design and visual design. Particularly, the hard decoration design is just like the painting color or a background in theater, on the other hand, the soft decoration aims to create a home furnishing taste and role. The main idea of this paper is to present a virtual reality design based on Web technology. Our proposed virtual reality design method consists of three parts: 3D modeling, 3D display and interactive implementation. Finally, some examples of interior decoration effect drawings are provided to demonstrate the effectiveness of our proposed interior design method.

Key words: virtual reality technology; interior design; UDK

收稿日期:2018-05-02

1 引言

随着计算机科学技术的日益发展,它正悄然计影响我们的日常生活。与此同时,计算机科学技术在很多方面改变了传统的建筑设计方法

[1-4]

。特别是虚拟现实技术

(VR),被认为是21世纪最有可能改变世界的技术之一[5]。

虚拟现实技术综合集成了计算机图形学,计算机人机交互,传感器技术,人工智能,机器人技术等,旨在为用户提供逼真的图像,声音和其他能够模拟虚拟环境的感觉,使用户感觉他们处于物理环境中。一般利用交互式软件和硬件创建一个真实的,逼真的三维环境模拟,

然后通过身体的运动来体验或控制,用户可以像真实环境一样触摸环境[6]。

虚拟现实技术具有良好的互动性,沉浸感和实时性[9],为我们提供了一个与真实世界一样的虚拟世界。随着虚拟现实技术在建筑设计中的应用,建筑工程师能够在3D 虚拟世界中实现他们的作品。虚拟现实技术不仅可以为建筑创作提供一种新的艺术表达方式,而且使建筑设计方法和概念有了很大的变化[7-8]。近年来,虚拟现实技术被广泛应用于建筑领域,特别是室内设计和装饰领域。利用虚拟现实技术,设计师和客户都可以对室内布局产生鲜明的感受[8-9]。在此基础上,设计师还可以根据自己的想法充分构建装饰“虚拟”房间,并可以在虚拟房间中改变

| Techniques of Automation & Applications

158自己的位置以观察设计的效果,直到满意为止。这种设计方法可以有效节省设计时间,进而节省模型构建的成本。随着计算机硬件的发展,近年来已经提出了许多基于虚拟现实技术的室内设计方法[10-12]。

本文首先提出一种基于虚拟现实技术的室内设计方法,在此基础上,详细介绍了基于3dsMax,Photoshop 等实现室内设计建模及UDK实现场景漫游的关键技术。

2 基于虚拟现实技术的室内设计方法

在现代室内装饰设计中,除了吊顶,地板,墙面处理等一些硬装饰贴面之外,人们还注意设计的细节,如灯具,油画,靠垫,窗帘等软装饰的选择。整体设计过程可分为两个阶段:1)硬装饰设计和2)软装饰设计。硬此外,计算机辅助设计软件的应用由两个阶段组成:1)建模和2)可视化。因此本文将室内设计的工作流程包含三个步骤,即硬装饰设计,软装饰设计和视觉设计(如图1所示)。

装饰设计阶段模型需要精确的尺寸,形状和空间位置,并且可以自动生成施工图纸来完成施工设计。软装饰的设计只依赖视觉注意模型,并不需要完全准确的物理信息模型。

视觉设计旨在追求渲染结果的真实感,并考虑影响渲染速度的关键因素。这个阶段可以满足材质和质感的要求,装饰光线,进而提升物体表面真实感的细节。同时,为了更好地满足不同用户在室内设计中的需求,在

场景中需要实现交互功能设计。

3 室内设计建模过程及关键技术

UDK(虚幻开发工具包)是一款基于虚幻引擎的免费开发工具,支持64位HDR 高精度动态渲染,多级照明和高级动态阴影效果[13]。3D Studio Max(3ds Max)是由Autodesk 基于PC 开发的3D 动画渲染和制作软件[14]。因其在多边形建筑建模方面的优势,广泛应用于建筑设计,工业设计,可视化等领域。

本文主要针对虚拟现实技术在室内设计方面的应用进行探讨和研究,使用3dsMax,Photoshop 等工具在此系统中构建立体场景,UDK 用于实现场景漫游。具体的工作步骤包括三维模具修改,模型UV(地图坐标)展览,照片和地图烘焙,法线贴图制作,模型和地图导出,UDK 静态模型和地图导入,UDK 素材制作,UDK 虚拟场景构建,场景漫游等[15]。

从3D 建模到最终产品发布过程,虚拟现实室内设计的开发使用多种开发工具并体验多种生产环节。目前,实现虚拟漫游主要有两种方式,一种是3D 模型(基于3D 建模技术),另一种是三维全景虚拟现实(基于图像渲染)。本项目采用三维模型虚拟现实,开发过程和工具见表

1。

3.1 室内场景的生成及组合

建模过程中使用的三维建模技术如下:(1)基本几何

图1 基于虚拟现实的室内设计主要流程图