虚拟技术与现代室内设计表现

赵银花

（长春工业大学软件职业技术学院，吉林长春 130012）

0 引 言

马克思曾指出:“最蹩脚的建筑师从一开始就比最灵巧的蜜蜂高明的地方，是他在用蜂蜡建筑蜂房之前，已经在自己的头脑中把它建成了，劳动过程结束时得到的结果，在这个过程开始时就已经在劳动者的表象中存在着，即已经观念地存在着。”

这段话表述了人是带着目的、计划从事实践活动的。实践活动尤其是突破性的实践活动往往都带有不确定性，所以，可以通过虚拟实践活动来降低真实实践活动的不确定性，同时为真实实践活动提供可参考的依据。

室内设计是一门艺术与技术相结合的学科，运用何种表现手段能将自己的创意生动、完整、清晰地展现出来是每一位设计师的追求。当室内设计师面对一个个迥然各异的设计蓝图时，都将是一个从无到有、逐渐完善的思维过程，这个设计过程在真正付诸于施工之前是要经过设计师本人和外界相关人员不断探讨、推敲和修改的。首先，设计师要先确定、完善自己的构思和方案，并借助于某种途径、手段表现出来，之后再与相关人员（其他设计顾问、业主、施工方）做多向的意见交流，并对方案进行进一步的修正、优化。这里说到的某种途径、手段就是不同的设计表现工具，它们可以模拟设计方案最终要达到的实际效果，尽量减少想象与现实的差距。

所以，设计表现方式的这种模拟性不但能使设计师自身在设计过程中不断深入、完善设计思维，还方便设计师与相关人员方便、有效地交流。

1 室内设计表现的发展动态及局限

1.1 室内设计表现的发展

室内设计表现方式经历了语言描述、手绘表现、微缩模型、计算机软件绘图多个发展阶段，总体来说是静态向动态、抽象向具象发展的一个进程。

语言描述常见于业主选择非专业设计、施工人员进行房屋设计，双方参照实际场地用语言描述设计意愿，因表述和理解的因素，其结果通常差强人意，目前已不多见。微缩模型目前多见于售楼中心，它常与沙盘展示的方式共同表现住宅小区的整体规划和户型设计。目前，最为流行的是手绘表现与计算机软件绘图。

1.2 目前室内设计表现手段的局限[1-2]

手绘表现是一种具有较强艺术感染力的室内设计传统表现方法，如图1所示。

图1 手绘表现效果图

70年代和80年代手绘效果图主要以水墨和水彩渲染，钢笔淡彩、水粉及彩色铅笔、钢笔建筑速写等为主，但因绘制速度慢、效率低，现已逐渐退出主流市场。目前室内设计手绘表现常用铅笔、钢笔、马克笔和彩铅等工具，其作品具有快速、美观、清晰等特点。但它也具有一定的局限性:首先，它要求设计师必须具备良好的绘画基础、空间立体想象力和工程设计能力;其次，作品绘制过程中如果出现错误，不容易修改，甚至需要重新绘制;第三，设计方案的修改、调整都需要绘制新的效果图，增大了设计师的工作强度;第四，作为设计资料来说，耗费设计师的大量精力来携带和保存。

近年来，随着计算机硬件的飞速发展，计算机软件绘图表现方式已经成为设计师的首选，如图2所示。

图2 计算机表现效果图

计算机软件绘图主要应用Auto CAD，3DS max，Maya，Photoshop等软件。这种表现方式的优点在于:第一，它可以在方案制定过程中反复修改;第二，画面的真实性最大限度地反映了预期效果，便于业主的认知;第三，资料易于管理、展示。但它也有一定的局限性:首先，在方案制定初期，需要绘制不同创意的概念性草图，计算机软件表现在这方面不够方便、快速;其次，效果图虽然逼真，但过于模式化，缺乏独特的艺术感染力;第三，为了追求理想的渲染效果，在调整软件中的某些参数设置时，视觉上会造成与现实尺度的偏差。

另外，以上两种表现方式还有一些共存的局限性。首先，完整的一套设计方案不仅包括透视图（即效果图），还要有相应配套的平面图、顶面图、立面图、剖面图等一系列用以辅助说明设计方案的图集，除了透视图是三维立体效果，其余的图都是二维平面效果，而且在这些图中不乏一些专指符号。像这类的图通常只有专业人员才会看懂并理解设计意图，大多数业主是不具备这种专业素质的，那么在与业主交流、沟通的时候无疑会对业主产生认知上的障碍。所以，不管是手绘表现，还是计算机绘图表现，二维图纸这种媒介方式都会对有效、准确的交流以及认知产生制约。其次，室内设计是表现空间与时间的艺术，人在空间中的行走使时间有了序列的概念。人对于整体空间的认识不是一瞬间形成的平面的、静止的映象，而是在时间的运动中，人处在不同的位置，产生不同的视觉印象和心理状态，逐渐形成的一种认识。如同中国古典园林中以小见大、先抑后扬、步移景异等处理手法一样，空间设计就像音乐一样是有节奏、有韵律的。若只是将静态的图片简单地罗列、叠加是不能使人深入地理解、感受设计理念的。所以，室内设计中有些本质性的因素是无法通过现有的表现方式来表达的。

2 虚拟技术的概念及应用[3-4]

2.1 虚拟技术的概念

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）简称虚拟技术，又称灵镜技术，是20世纪末才兴起的一门综合性信息技术。虚拟技术是一种以虚拟的信息世界取代客观世界中的客体，使人获得与某一客观世界中一样的感受和知觉的技术。

虚拟技术综合利用了计算机图形学、多媒体技术、仿真技术、人工智能等技术，先生成一个模拟环境，再通过先进的传感技术和声像技术，如头盔或手套，使用户与该环境直接进行自然的交互。它不仅能带给用户如同在真实世界里“身临其境”的逼真感，还能不受时间、空间的制约，体验在真实世界中无法实现的感受。

2.2 虚拟技术的特征

虚拟技术具有3个基本特征:沉浸（Immersion）、交互（Interactivity）和构想（Imagination）。

2.2.1 沉浸

计算机生成的虚拟环境最大限度地模拟了客观世界，不仅在视觉上给人带来逼真的空间感，甚至在听觉、触觉、嗅觉上也给人以真实感，所以使人自然而然地产生“身临其境”的体验。

2.2.2 交互

计算机生成的虚拟环境不是一个模型般的静态物质，而是开放的、互动的，人是这个环境中的“主角”，它强调人的亲身参与。在这个虚拟环境中，人可以对任何对象进行选择性地观察、访问，也可以利用鼠标、键盘、数据手套等交互设备触摸、移动、修改对象。

2.2.3 构想

由人的想象力、构思的参与和建构才形成了虚拟现实，所以人与虚拟环境的交互作用在本质上是生成性的。也就是说，人在虚拟环境中可以自己做决定，控制把握自己的行为，而不再是以往千篇一律的被动经历。

2.3 虚拟技术的发展应用

1956年，理克尔德（J.C.R.Licklider）最早提出电脑以人脑的方式来处理信息的基本思想。20世纪末，虚拟技术开始应用于城市规划、机械制造、特种作业培训等实践领域，但目前仍属于应用开发的初始阶段，还远不够成熟。

在美国，利用虚拟技术对洛杉矶改造进行了虚拟实验，这个虚拟模拟系统曾被认为是全球最成功的虚拟城市模拟系统之一，如图3所示。

图3 虚拟洛杉矶

在2008年奥运会申办过程中，加拿大的多伦多市也应用虚拟技术制作了未来奥运会的规划模型。

在我国，虚拟技术的应用多用于城市模拟、房地产360°全景销售、地理信息系统等领域，还处于探索、发展期。故宫文化遗产数字化应用研究所利用虚拟技术开发了一个虚拟的“紫禁城”，用户通过控制遥控器，可以从不同视角欣赏故宫内外;上海为浦东新区建设采用了超级UNIX虚拟现实图形工作站城市模拟系统，它可以实时、交互地对城市进行漫游，为城市的规划、建设提供了一个很好的工具。

虚拟紫禁城如图4所示。

图4 虚拟紫禁城

3 虚拟技术在室内设计表现中的应用优势[5-8]

3.1 从根本上解决了空间、时间的制约

正如前面提到的，想要真正体验室内设计的内涵仅靠静态的图片是无法实现的，只有靠人在时间的运动中，人处于不同的状态才能完整地体会空间。虚拟技术的应用可以真实地令人从踏入空间入口的第一步开始，深刻地感受从狭小到宽阔、从明处到暗处、从低处到高处的不同空间表情，体会如音乐般的序曲、过渡、高潮以及结束的空间节奏，从而体验设计中的本质因素，如图5所示。

图5 室内虚拟场景入口

3.2 最大限度地排除业主认知上的障碍

目前对方案的沟通方式通常是设计师先按照自己的理解将设计中的重点和细节逐一用效果图表现出来，当业主在认知上出现问题时，则需要按业主所需重新操作、渲染效果图，补充说明，不但增加了设计师的工作强度还耗费业主的时间。应用虚拟技术可以令业主在场景中按任意路线行走、观察，从而清晰地了解设计中的各个细节，准确地判断设计中的尺寸与功能的合理性，如图6所示。

图6 交互式浏览室内虚拟场景

3.3 降低风险

由于虚拟技术是基于真实数据建立的数字模型，所以它是对预期目标的真实再现。首先，对于设计师来说，可以在设计方案场景中任意漫游，来体验、观察作品，这样很多在二维图纸上不易察觉的漏洞、缺陷能够轻易被发现，减少了由于考虑不周而造成的失误和损失。其次，对于业主来说，在虚拟场景中亲身体验尺度、功能、材质、整体的色彩与风格等，可以无任何障碍地实时与设计师交流、修正方案，从而避免了在施工时因双方沟通不善、业主认知有误带来的物质损失。

3.4 提供了人性化的服务

在现有的表现方法里也有用动画制作软件（如3DS max，Maya等）制作出的动态浏览，即“建筑漫游”。这种动画是按照设计师设定好的顺序，沿着某一条路径浏览的“死”动画，只能按照既定的路线和模式反复播放，如果想换个路径来演示的话，则需要再制作、渲染几天，用户在其中只是被动的观察者。而虚拟技术的“交互”特征使生成的场景“活”了，它的每一帧图像都是根据用户的动作实时进行计算和渲染。用户可以利用鼠标、键盘、数据手套等交互设备，不受任何限制地任意浏览，从而使得对用户的服务更具备人性化的特点。

3.5 保证了设计思维的连贯性

设计师在虚拟设计方案空间中的漫游使三维空间加入了时间的元素成为四维空间，使自身的设计体验不再是对二维画面的片段体验，而是更加生动、真实、有机的整体体验，这样有利于设计师更好地感受空间中各元素的相互关系，并实时进行调整和修改，譬如改变材质、体量、颜色等，从而使设计师保持一个连贯的设计思维，如图7所示。

图7 体验整体空间

3.6 激发设计师的创作灵感

虚拟技术的特征之一“沉浸感”，使设计师的设计体验更加真实，在如同身临其境的漫游过程中，设计师的想象力、创造力和灵感将最大限度地被激发。

3.7 有利于方案的确定

设计师在为业主做设计时，通常会提供几套不同风格、不同档次、不同空间规划的方案供业主选择，同以往提供的静态图片相比，虚拟技术的“沉浸”和“交互”特征会带给用户真实、强烈的切身体验，更容易判断其喜好，以明确确定最终方案，如图8所示。

4 结 语

虚拟技术目前还在不断地发展、完善过程中，具有广阔的发展前景，它将会是未来最具发展潜力的技术之一。将虚拟技术应用于室内设计表现，不仅为设计师与业主的沟通提供了一个有效的平台，便于设计师及时发现问题、解决问题，同时，还为业主提供了一个近乎真实的切身体验。虚拟技术的强大功能极大地丰富了室内设计表现的技法，它跨越了科学与艺术的界限，使室内设计表现向着更为人性化、个性化的方向发展，它将是未来室内设计表现的发展方向。

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