虚拟现实技术在现代灯具设计中的运用研究

董琴

（安徽工程大学 艺术学院，安徽 芜湖 241000）

虚拟现实技术在现代灯具设计中的运用研究

董琴

（安徽工程大学 艺术学院，安徽 芜湖 241000）

随着物质生活水平的提升，人们对现代灯具设计也提出了更高的要求.利用虚拟现实技术，则能够实现灯具的虚拟仿真设计，所以能够满足消费者对灯具的个性化需求.基于这种认识，本文在介绍虚拟现实技术的基础上，对该技术在现代灯具设计中的运用问题展开了研究，从而为关注这一话题的人们提供参考.

虚拟现实技术；现代灯具设计；运用

在现代制造业，计算机技术和虚拟网络得到了广泛的应用，能够起到提高企业设计和加工效率和质量的作用，所以能够使消费者的需求得到进一步满足.因此，相关人员有必要对虚拟现实技术在现代灯具设计中的运用问题展开研究，以便更好的促进现代灯具加工制造行业的发展.

1 虚拟现实技术概述

所谓的虚拟现实技术，其实就是能够帮助人们创建和体验虚拟世界的计算机技术.早在上世纪90年代，该技术就已经得到了运用.利用该技术进行虚拟世界的创建，能够实现虚拟环境或给定仿真对象全体的模拟仿真，并且能够使用户在视、听、触觉的作用下产生身临其境的感受.而在虚拟世界中，人们不仅会产生沉浸性感受，还会产生交互性和构想性的感受.所以，利用虚拟现实技术使用户与虚拟环境进行交互操作，能够使人的认知手段和领域得到扩展.因此，虚拟现实技术不仅仅是演示媒体，同时也是设计工具，可以利用视觉形式为人们创造一个多维信息空间，所以能够为人们进行设计创造提供支持.

2 现代灯具设计概念

2.1 现代灯具设计的定义

灯具设计是在用途、工艺材料、经济、生产制作等各种因素的共同制约下，通过某种制作工艺加工生产成灯具图样方案的总称.作为一种研制产品的方法，它必须首先以满足日常生活环境为前提条件，再配合以现代工业技术手段，既满足使用者不同的心理需求，又要求在功能和美感两者间达到协调统一.因此，灯具设计是一种有意识的造型活动.

2.2 现代灯具的构造

现代灯具结构具有不同的分类，但无论是哪种结构，一般都是由灯体、灯罩、光源和电料四个主要部分构成.

2.2.1 灯体

灯体支架结构部件，在整个灯具中起到支撑作用.一般而言，根据使用者的用途来看，灯体的材料由木质或陶瓷、金属构成.作为支撑结构的灯体也是整个灯具设计的造型部位，起着非常重要的作用.

2.2.2 灯罩

灯罩在功能上起到保护灯具光源免受外部干扰的作用，从设计方面来看，也起到美化灯具造型的作用.灯罩通常由骨架和面罩组成，按照使用者的需求不同，灯罩一般透明、半透明和不透明三种，其材质也具有多样性.灯罩的材质、造型图样和面积大小直接影响着灯具光源的输出效率.

2.2.3 光源

灯具之所以被称为照明工具，其核心就在于光源.随着现代科学技术的发展，光源的种类也日渐丰富.光源的亮度和显色性影响着环境空间气氛，灯具光源的选择很大程度上取决于使用者的实际功能需求.

2.2.4 电料

电料指的是满足灯具供电的电线、插头、插座、开关等配件.

3 虚拟现实技术在现代灯具设计中的运用

3.1 现代灯具的设计需求分析

在现代灯具设计领域，设计师可以尝试使用布料、纸等各种能够想到的材料，并且使用装饰、象征、仿生和隐喻等各种设计手法，以便设计出具有不同设计风格的灯具，以满足多元化的市场需求.为确保灯具设计质量，现代灯具设计需要依次完成市场调研、方案设计、精细化设计、试产和批量生产等步骤，以便通过合理协调材料、造型和功能等内容达成完整的设计要求.但就实际情况而言，由于设计师的水平和现在的技术条件有限，很多反复修改设计的现象将在灯具生产中出现，从而导致灯具的设计出现了严重的同质化现象，所以既无法满足高效生产需求，同时也难以引起消费者的兴趣.应用虚拟现实技术进行现代灯具虚拟设计平台的创建，则能够使设计者在实时和逼真的虚拟环境中实现灯具设计.而利用该环境，设计者也能够与客户进行有效沟通，所以能够设计出使客户满意的作品.

对现代灯具的设计需求进行分析可以发现，在利用虚拟现实技术创建虚拟设计平台时，需要满足两方面的平台创建需求.一方面，需要确保平台能够建立逼真的虚拟场景模型，并且能够对场景进行实时驱动，以便使设计者实现不同系列灯具产品的交互选择设计[1].另一方面，平台需要为用户提供网络化的交互操作功能，从而为消费者提供灯具的选择途径，从而使设计者根据消费者的需求更好的完成灯具的设计.因此，从总体上来看，现代灯具虚拟设计平台需要拥有灯具交互建模、灯具模型交互操作和灯具展示功能.

3.2 灯具虚拟设计平台的构建

3.2.1 平台的开发软件

在对灯具虚拟设计平台进行开发时，需要使用具有独立功能的虚拟现实软件.使用该软件，用户将能完成实时交互虚拟环境的建立，并且也能够完成模型可视化和环境漫游等平台功能的开发.此外，利用该软件也能够提供立体眼镜、力反馈数据手套和头盔显示器等虚拟外设，从而帮助用户对虚拟世界进行感知和控制.从软件构成上来看，该软件的开发平台为Eon Studio5.2，拥有构建树状结构虚拟世界、对虚拟世界的物理行为进行模拟和构建虚拟视景的功能[2].软件使用的3D建模工具主要有两种，即SolidWorks和3ds-Max8.0.而前者能够用于进行机械零部件建模，后者能够实现模型渲染，因此可以结合两种工具进行灯具虚拟场景构建.

3.2.2 平台的开发流程

从平台结构组成上来看，显示模块和人机交互模块是平台的两大模块.其中，显示模块的开发需要使用EonX控件，而该控件为ActiveX控件，能够控制利用Eon开发出的模拟场景.利用控件内部集成的浏览器，则能够将虚拟场景和设备真实展现在用户面前，从而实现灯具设计的虚拟仿真.引入Eon控件后，平台可以借助送出事件完成场景中对象行为的控制，然后利用接受数据的事件程序进行实时信息的获取.而交互模块的功能是实现仿真过程的三维立体可视化处理，通过操纵鼠标，用户就能完成灯具设计过程的操控.具体在进行平台创建时，需要先在软件中进行灯具模型的创建，然后进行3dsMax的导入，并且完成贴图材质的设置.完成虚拟场景创建后，需要在软件中进行模拟程序的修改，从而通过对程序增加的节点的行为属性进行定义完成节点间逻辑关系的设定.完成交互设计后，需要在尚未安装Eon Studio软件的条件下运行Eon模拟程序.在此基础上，需要将程序嵌入网页发布[3].用户在观看程序时，可以在网页中查看程序，也可以通过Eon Viewer观看.

3.2.3 灯具模型的创建

利用Eon进行模型创建时，需要从外部导入3D模型，并且完成功能节点或原件的添加.完成节点间逻辑关系定义后，需要进行交互应用级效果的程序文件预定.而由于Eon本身不具有建模功能，所以还要使用建模工具完成3D模型的创建，并且完成声音文件和纹理贴图等内容的编辑.在创建Eon程序时，需要给模拟树视窗添加节点，然后对节点的行为属性和与其他节点的逻辑关系进行定义.为使虚拟场景更加真实，需要完成声音和灯光等特殊场景效果的编辑.在Eon软件中，平台默认的模拟树结构中将包含软件应用程序的主体部分，如camera相机节点、lights灯光节点、scene场景节点和模拟视窗节点等.利用这些节点，将能够完成基本的灯光设计的虚拟环境的搭建.而后续在进行节点添加或删除时，需要在该框架下完成节点位置和属性的设定[4].在该框架下，通过双击就能够将节点属性设定对话框打开，所以能够为用户设置节点提供便利.

3.2.4 虚拟设计的实现

完成灯具模型的创建后，需要实现灯具的交互设计.在这一环节，如果用户并未安装Eon Raptor插件，就需要先将制作的三维场景文件在3ds Max软件中输出，然后在Eon软件中打开刚导出的3ds文件，从而实现交互节点的添加.如果用户已经安装了Eon Raptor插件，用户就可将3ds Max中的模型转化为Eon格式.利用该插件，用户还能够完成复杂3ds Max场景的浏览，并且利用内嵌网页完成创作的应用系统的发布.具体来讲，就是打开3ds Max的工具栏，然后在模型压缩优化功能区的面板上进行Eon系统单位的设定，并且完成模型压缩质量、行走速度、纹理压缩质量等内容的设定.而以新的格式进行文件保存，则能够实现虚拟现实应用程序的输出.在Eon软件中打开这一程序，则能够进行灯具的交互设计.由于利用Eon Raptor插件输出的程序具有漫游场景功能，所以能够在软件中看到程序节点和脚本程序.在虚拟场景中，通过鼠标进行灯具各个部分的接触，就能获得各部件名称[5].对不同类型的灯具图标进行点击，就能够使灯具显示得到改变.点击不同颜色，则能够改变灯具颜色.

4 结论

总之，利用虚拟现实技术进行现代灯具的设计，可以帮助设计者在逼真的虚拟场景中完成灯具的交互设计，所以能够在提高灯具设计效率的同时，更好的满足客户的设计要求.因此，相信随着现代灯具行业的发展，虚拟现实技术也将在灯具设计上得到更为广泛的运用.

〔1〕马驰.仿生灯饰产品网络三维展示及定制设计[J].设计, 2013（07）:188-189.

〔2〕赵忠超,韩波,李红梅.将照明模拟技术引入室内设计教学的途径与方法探讨[J].美与时代(上),2015（10）:111-113.

〔3〕刘霞,吴迪,高杰.基于VRP的虚拟演播室灯光照明系统设计[J].实验室研究与探索,2015（08）:98-100.

〔4〕余雷,刘志成,王娜.基于LabVIEW的智能照明网络虚拟实验系统设计[J].现代建筑电气,2012（08）:71-74.

〔5〕袁朝辉,马煜.基于虚拟仪器的城市景观照明分布式控制系统设计与实现[J].电子技术应用,2010（05）:100-103.

TU238.2；TP319.9

：A

：1673-260X（2017）05-0134-02

2017-02-21