虛擬現(xiàn)實的室內(nèi)設(shè)計方法

1、虛擬現(xiàn)實的室內(nèi)設(shè)計方法 摘要:虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指計算機模擬系統(tǒng),它可以給用戶一種完全身臨其境的感覺。在本文中,提出了一個基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的新型室內(nèi)設(shè)計框架。所提出的室內(nèi)設(shè)計框架的工作流程包括三個步驟:硬裝飾設(shè)計,軟裝飾設(shè)計及視覺設(shè)計。硬裝飾的設(shè)計就像繪畫的色彩或影院的背景,軟裝飾的目的是創(chuàng)造家居的品味和角色。在此根底上提出一種基于Web技術(shù)的虛擬現(xiàn)實設(shè)計。詳細(xì)包括3D建模,3D顯示及交互式實現(xiàn)。最后,通過室內(nèi)裝飾效果圖的一些例子來證明所提的室內(nèi)設(shè)計方法的有效性。關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實;室內(nèi)設(shè)計;UDK1引言隨著計算機科學(xué)技術(shù)的日益開展,它正悄然計影響我們的日常生活。與此同時,計算機科學(xué)技術(shù)在很多方面改

2、變了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計方法。特別是虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR),被認(rèn)為是21世紀(jì)最有可能改變世界的技術(shù)之一【5】。虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜合集成了計算機圖形學(xué),計算機人機交互,傳感器技術(shù),人工智能,機器人技術(shù)等,旨在為用戶提供逼真的圖像,聲音和其他可以模擬虛擬環(huán)境的感覺,使用戶感覺他們處于物理環(huán)境中。一般利用交互式軟件和硬件創(chuàng)立一個真實的,逼真的三維環(huán)境模擬,然后通過身體的運動來體驗或控制,用戶可以像真實環(huán)境一樣觸摸環(huán)境【6】。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有良好的互動性,沉浸感和實時性,為我們提供了一個與真實世界一樣的虛擬世界。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用,建筑工程師可以在3D虛擬世界中實現(xiàn)他們的作品。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以

3、為建筑創(chuàng)作提供一種新的藝術(shù)表達(dá)方式,而且使建筑設(shè)計方法和概念有了很大的變化。近年來,虛擬現(xiàn)實技術(shù)被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域,特別是室內(nèi)設(shè)計和裝飾領(lǐng)域。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),設(shè)計師和客戶都可以對室內(nèi)布局產(chǎn)生鮮明的感受。在此根底上,設(shè)計師還可以根據(jù)自己的想法充分構(gòu)建裝飾虛擬;房間,并可以在虛擬房間中改變自己的位置以觀察設(shè)計的效果,直到滿意為止。這種設(shè)計方法可以有效節(jié)省設(shè)計時間,進(jìn)而節(jié)省模型構(gòu)建的本錢。隨著計算機硬件的開展,近年來已經(jīng)提出了許多基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計方法。本文首先提出一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計方法,在此根底上,詳細(xì)介紹了基于3dsMax,Photoshop等實現(xiàn)室內(nèi)設(shè)計建模及UDK實現(xiàn)

4、場景遨游的關(guān)鍵技術(shù)。2基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計方法在現(xiàn)代室內(nèi)裝飾設(shè)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(shè)計的細(xì)節(jié),如燈具,油畫,靠墊,窗簾等軟裝飾的選擇。整體設(shè)計過程可分為兩個階段:1)硬裝飾設(shè)計和2)軟裝飾設(shè)計。硬此外,計算機輔助設(shè)計軟件的應(yīng)用由兩個階段組成:1)建模和2)可視化。因此本文將室內(nèi)設(shè)計的工作流程包含三個步驟,即硬裝飾設(shè)計,軟裝飾設(shè)計和視覺設(shè)計(如圖1所示)。裝飾設(shè)計階段模型需要準(zhǔn)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(shè)計。軟裝飾的設(shè)計只依賴視覺注意模型,并不需要完全準(zhǔn)確的物理信息模型。視覺設(shè)計旨在追求渲染結(jié)果的真實感,并考慮影響

5、渲染速度的關(guān)鍵因素。這個階段可以滿足材質(zhì)和質(zhì)感的要求,裝飾光線,進(jìn)而提升物體外表真實感的細(xì)節(jié)。同時,為了更好地滿足不同用戶在室內(nèi)設(shè)計中的需求,在場景中需要實現(xiàn)交互功能設(shè)計。3室內(nèi)設(shè)計建模過程及關(guān)鍵技術(shù)UDK(虛幻開發(fā)工具包)是一款基于虛幻引擎的免費開發(fā)工具,支持64位HDR高精度動態(tài)渲染,多級照明和高級動態(tài)陰影效果。3DStudioMax(3dsMax)是由Autodesk基于PC開發(fā)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(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計,工業(yè)設(shè)計,可視化等領(lǐng)域。本文主要針對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計方面的應(yīng)用進(jìn)展討論和研究,使用3dsMax,Photoshop等工具在此系統(tǒng)

6、中構(gòu)建立體場景,UDK用于實現(xiàn)場景遨游。詳細(xì)的工作步驟包括三維模具修改,模型UV(地圖坐標(biāo))展覽,照片和地圖烘焙,法線貼圖制作,模型和地圖導(dǎo)出,UDK靜態(tài)模型和地圖導(dǎo)入,UDK素材制作,UDK虛擬場景構(gòu)建,場景遨游等。從3D建模到最終產(chǎn)品發(fā)布過程,虛擬現(xiàn)實室內(nèi)設(shè)計的開發(fā)使用多種開發(fā)工具并體驗多種消費環(huán)節(jié)。目前,實現(xiàn)虛擬遨游主要有兩種方式,一種是3D模型(基于3D建模技術(shù)),另一種是三維全景虛擬現(xiàn)實(基于圖像渲染)。本工程采用三維模型虛擬現(xiàn)實,開發(fā)過程和工具見表1。建模過程中使用的三維建模技術(shù)如下:(1)根本幾何建模;(2)樣條線建模;(3)多邊形建模。一般根據(jù)在盡可能少的時間內(nèi)使用盡可能少且簡

7、單的操作滿足設(shè)計要求;的原那么確定建模方法。建模時,首先確定一個基準(zhǔn)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(jié)點的位置和大小逐個位于房間中每個模塊,并根據(jù)需求設(shè)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(jìn)展優(yōu)化,以利于模型UV的擴展。同時,考慮整個系統(tǒng)的整體性能,對模型進(jìn)展簡化。模型UV擴展主要使用兩個修改器進(jìn)展UVW擴展和UVW映射,為了進(jìn)步地圖的利用率,假如遇到紋理圖案需要重復(fù)的物體,那么可以利用UV重疊來節(jié)約一些紋理空間。使用漫反射貼圖來創(chuàng)立法線貼圖和高光貼圖可以使材質(zhì)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

8、的.tga格式,大小為2的n次冪。場景中的碰撞對象應(yīng)該命名為UCX_;作為前綴,假如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(dǎo)出到UDK引擎支持的ASE或FBX格式文件。假如導(dǎo)入UDK的模型不平滑,那么有必要修改3DSMax中的平滑組,以使相鄰曲面不存在于平滑組中。虛擬現(xiàn)實的應(yīng)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(nèi)設(shè)計中的審美需求,為了在場景中實現(xiàn)更多的交互功能,設(shè)計場景應(yīng)該有很強的選擇性。例如,整個房間沒有關(guān)閉,門和窗戶可以翻開,用戶可以走出房間環(huán)顧四周;在墻上的墻壁圖案房間可以改變,用戶可以根據(jù)自己的愛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

9、上的墻壁燈可以翻開,讓用戶感受到室內(nèi)燈光的明暗變化;在房間里的櫥柜玻璃可以挪動,然后室內(nèi)裝飾和桌椅可以做出類似的變化等等。為了改善現(xiàn)場的真實性和虛擬環(huán)境的浸潤性提升,需要在三維場景中碰撞檢測。將模型導(dǎo)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(yīng)將所有模型軸位置設(shè)置在同一坐標(biāo)中。假如3D中沒有碰撞模型,那么可以在UDK中自動生成碰撞。自動遨游主要包括兩局部:穿插場動畫和系統(tǒng)默認(rèn)途徑遨游。系統(tǒng)中的自動遨游主要由UDK中的攝像機動畫實現(xiàn)。UDK中事件觸發(fā)的組件包括多種類型的自動觸發(fā),交互式觸發(fā)等。交互功能主

10、要通過設(shè)置事件觸發(fā)器來實現(xiàn)。UI界面的實現(xiàn)主要由新版本的UDK完成。在Flash中,角色間隔 觸發(fā)界面元素的隱藏程序完成,也就是說,當(dāng)角色靠近時,彈出flash接口,并且當(dāng)角色分開始景時,flash交互功能關(guān)閉。在Flash中完成動畫并引入到UDK后,觸發(fā)器將添加到場景中同時觸發(fā)半徑被修改。在Flash中,設(shè)置了兩個圖層來存儲圖片序列以通過角色和對象之間的間隔 來控制播放停頓Flash動畫?；谏鲜龇椒?實現(xiàn)室內(nèi)設(shè)計3D模型建立、顯示及交互性設(shè)計,效果如圖2所示。4完畢語虛擬現(xiàn)實室內(nèi)設(shè)計為室內(nèi)設(shè)計提供了新的研究視角和研究方向。它為室內(nèi)設(shè)計的概念體系和構(gòu)造體系注入了新的科學(xué)內(nèi)涵,這有利于整個室內(nèi)設(shè)計行業(yè)的繁榮開展。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可用于全室顯示,使參觀者可以快速理解布局并獲得實際經(jīng)歷。構(gòu)建虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的工作主要包括