虚拟现实技术在室内设计中的应用现状与发展趋势

魏林，姚瑶

(江西经济管理干部学院，江西南昌33008)

关键字：虚拟现实技术；室内设计；发展趋势

1 引言

随着我国科技发展的进步，数字时代的到来给人们的生活带来了翻天覆地的变化，传统信息的获取方式正在被新型数字化模式所取代。2016年以来，数字化生活体验逐步普及，虚拟现实技术走进了大众视野，人们开始追求视听体验与空间体验的接触感。随着人们对生活质量要求的提高，尤其在工作和生活环境方面，更加注重美学与实用性的融合，传统室内设计方案已经无法满足人们日益变化的需求，虚拟现实技术注重视觉交互体验，将虚拟现实技术与之相结合，能够提高整体方案的空间真实性和艺术性，进一步提升了设计工作效率和时效性。

1.1 虚拟现实技术概述

虚拟现实(Virtual Reality)技术是对计算机图像原理、传感技术、光学等各种学科综合运用，将虚拟世界和现实世界结合的一种计算机仿真技术，是一种集合了光学等各种学科的综合性技术。它通过收集现实生活中的具体数据，利用计算机技术产生一种三维虚拟环境，通过专业的输出设备，带给人们体验到身临其境的感受。当前，虚拟现实技术已经在航空航天、3D电影、建筑规划等多个专业领域得到了广泛的应用。

1.2 虚拟现实技术的3I特征

1)沉浸式体验(Immersion)是指虚拟现实技术通过数据模拟，对人们的视觉、听觉等五官感知产生一定的刺激，使人们感受到自己处于计算机系统所模拟的三维环境中，从而给人们造成进入真实环境的感觉。这一特征被作为衡量虚拟现实技术性能的重要指标，得到了世界范围内的认可。

2)交互性(Interactivity)主要是指人们通过虚拟现实技术的专业设备与三维模拟环境之间产生的自然反馈程度。当人们进入虚拟世界时，不仅能够感知到虚拟环境，还可以利用计算机技术对虚拟环境进行适当操作，适当改变虚拟空间中的环境，使两者之间产生相互作用。

3)想象性(Imagination)也称构想性，人们通过专业设备和技术进入到虚拟环境，并能够通过操作对虚拟环境进行改变，人们能够通过五官感知感受到所处环境的变化。虚拟环境是运用计算机系统仿真技术依据现实世界真实存在或想象进行构造的。

1.3 虚拟现实技术的主要构成

虚拟现实技术是通过对传感器技术、网络技术、计算机图形学以及智能接口等技术融合的综合性技术，以实现与用户交互、实时反馈交互结果等系统功能。一般而言，虚拟现实技术主要包括应用软件系统、专业图形处理计算机、数据库以及输入和输出设备(如图1所示)。

图1 虚拟现实技术的主要构成

1)应用软件系统

虚拟现实技术应用的关键是应用软件系统，它提供了工具包和场景图，主要包括建立和管理虚拟环境中对象的行为模型、物理模型、几何模型、物理模型和数据库，实时绘制三维场景、生成三维立体声。当前，国外比较成熟的软件有VEGA、Virtool和MultiGen Creator等，国内比较有名的软件有中视典公司VRP。

2)专业图形处理计算机

计算机是虚拟现实系统的引擎，在系统中具有核心地位，主要负责输入设备中读取数据、访问与任务相关的数据库，执行任务要求的实时计算，进而实时更新虚拟环境的状态，并把反馈至输出显示设备。由于虚拟世界中所有用户的动作很难被预测，呈现的场景复杂，以致很难保存所有相应的状态，这就需要虚拟世界实时绘制和删除数据，从而极大地增加了计算量，需要提高计算机配置。

3)数据库

数据库用于存储虚拟世界中所有对象的模型信息，并对该信息进行分类管理，包括场景的实时绘制、对象保存、更新和调用等。

4)输入设备

输入设备通过外接设备检测用户的信息，并通过传感器输入计算机，输入设备除传统的键盘鼠标外，还包括身体姿态的数据衣、手姿输入的数据手套、语音交互的麦克风等，做到多感觉通道的交互。

5)输出设备

输出设备将计算机生成的信息通过传感器反馈给人们进行体验，包括视觉、听觉、触觉等。输出设备包括屏幕，立体声耳机、力反馈的数据手套以及大屏幕立体显示系统等。

2 虚拟现实技术在室内设计中的应用

《毕马威2020 科技行业创新》数据显示，受到新冠疫情影响，实体企业加大对虚拟产业的投入，71%的企业在支出中增加对虚拟现实产业的投入，其中14%的企业增幅超过40%。企业对虚拟现实的投入增加，将推动虚拟现实行业进入到快速发展阶段。虚拟现实技术的特征与室内设计以用户体验为重点的特征相似，室内设计过程中使用虚拟现实技术将室内完工后的真实场景展现出来，可以全方位地感受到设计方案。

2.1 室内设计流程中的应用

虚拟现实技术通过改变传统设计流程，增加客户群体，提升签约成功率。传统室内设计一般包括构思设计、细节设计和修改设计三个流程[1]。确定要开始进行室内设计时，需要确定设计方向、风格等，在设计的基本框架的基础上，再对设计细节进行确定，包括颜色、个人偏好等方面，设计师完成平面效果图后，需求方根据效果图提出相关修改意见，通过多次沟通后，确定最终设计方案。通过设计平面图，无法完全向人们展示出设计效果，双方体验感比较差，在沟通过程中，比较容易出现信息传导失误的情况，最终造成设计效果达不到双方预期，同时会延长设计周期。传统室内设计过程中，修改设计成为整个流程中最重要的环节，取决了是否能成功签约。虚拟现实技术以现场模拟体验作为设计亮点，更加强调细节设计，通过构建三维虚拟空间，还原真实的室内空间环境，直观、全面地向人们展示出设计效果，提高了设计方案的使用功能。同时根据人们的需求处理好空间合理布局，在细节设计中把人与环境之间的相互关系纳入考虑范围，给人们带来视觉冲击，让人们切身体会到未来室内所呈现的模样，能够更好满足人们精神层面的要求。虚拟现实技术的运用，通过详细全面的设计方案，大大提高了签约成功率，从而提升设计方案的使用率。

2.2 室内设计方案中的应用

虚拟现实技术有助于提升室内设计方案的真实性。虚拟现实技术以人们进入虚拟空间体验为基础，人们可以更加直接参与到方案的细节设计中，可以及时将人们的需求反馈到方案中，实现设计方案的多样性[2]。在虚拟空间进行体验式，人们可以通过行走、移动等方式，来改变体验视角，也可以体验到室内空间的各个部分，从而对设计方案有一个整体印象，保障最终设计方案符合人们的主观需求。虚拟现实技术的使用带来了一种全新的体验方式，与平面设计方案以及3D设计方案不同，虚拟现实技术的设计方案不再是固定在纸面上，也不再是单纯体现在屏幕上的展现。虚拟现实技术带来的是一种全视野全景的视角，人们观察设计方案的视野不再受限制，人们的一个转头、一个回头都能看到不同的空间设计，人们通过头部转动，体验到720°视角的旋转，为了让画面更加真实，在刚进入虚拟空间时，呈现给人们的画面会慢慢加载，提升虚拟空间画面与现实空间的契合度，通过建模，使得体验感更加方面，提升交互感的真实感[3]。根据虚拟现实技术确定下来的最终室内设计实施方案，最后室内空间的真实性会得到大幅度提升。

2.3 室内设计效果中的应用

传统室内设计的效果一方面通过平面设计图展现效果，另一方面通过提前打造好样板房来向人们展示设计效果。虚拟现实技术沉浸性的特征，是人们通过输出设备进入到虚拟空间，看到设计效果，体验设计的空间感，凭借电脑建模，大大降低了样板间所需人力成本、店面租金、展厅装修等方面构成的决策成本。室内设计主要体现人们对美学的理解和体现，主要遵循大自然美感、室内和谐美感和需求方个性美感的原则。大自然美感主要通过设计材料的使用来体现，增加人们对大自然的亲近度，虚拟现实技术可以选择以原木为主要材料来进行设计，在设计方案中让人们真实感受到不同材料的使用所带来的不同效果。室内和谐美感代表整个室内空间是一个整体，每个空间设计之间存在着一定的联系，达到相辅相成的效果，通过模拟现场的体验为人们带来和谐完整的感受。人们在设计方案中的个性体现，表现了每个人对美感和舒适度的不同理解，也可以通过相关设备达到身临其境的感受。由于虚拟现实技术构建了一个相对真实的环境，在设计效果中还能体验到室内光线的变化。室内设计中采光效果会直接影响到室内设计方案最终的舒适性，通过虚拟现实技术可以改变空间，改变光线，甚至直接或间接影响方案中的色彩、形状等方面的感知。

3 虚拟现实技术在室内设计中发展趋势

3.1 虚拟现实技术在室内设计中可行性分析

虚拟现实技术在室内设计中的应用具有明显优势。首先，可以帮助人们更加直观体验到设计效果，与传统室内设计相比，虚拟现实技术为人们提供清晰设计方案和思路，直观地感受设计效果，人们可以根据自身的感受，提出修改意见，从而带来更多的参与感、认同感和成就感。其次，可以帮助设计师更好投入工作。室内设计一般包括构思设计、细节设计和修改设计三个流程。在构思设计中，虚拟现实技术具有沉浸性，可以为设计师提供临场感，从而激发设计灵感；在细节设计中，设计师可以利用虚拟现实技术为空间分割、光线色彩运用、装饰品拜访等方面提供技术支撑，设置不同强度、不同类型、不同位置的光源观察室内光线效果，从而寻找到最佳设计方案。最后，可以加强供需双方的互动与沟通。通过构建一个虚拟空间，为双方提供了沟通交流的载体，共同推动设计流程的进行。同时提高双方沟通的效率，形成快速的反馈机制，而且能够避免因沟通不畅造成的纠纷和误解。

3.2 虚拟现实技术在室内设计中局限性分析

虽然虚拟现实技术在室内设计领域中发展前景广阔，但目前仍受限于一些因素，存在着一些亟待解决的问题。第一，虚拟现实技术对硬件配置要求较高。虚拟现实技术构建的空间复杂，尤其后续交互涉及材质、色调、光线等问题，都对进行设计的计算机配置要求极高。第二，虚拟现实技术在室内设计中使用会导致制作周期较长，增加运营成本。设计师了解人们需求后，不能直接展示预期效果，需要通过相关技术、软件等操作后，才能最终对虚拟空间进行修改。同时，为了让设计师能够熟练使用虚拟现实技术在室内设计的功能，设计师需要在学习上投入大量时间，参加专业培训，从而增加运营成本[4]。第三，虚拟行业缺乏统一标准。我国虚拟现实技术仍处于起步阶段，缺乏行业统一的标准，这也妨碍了虚拟现实技术向普通人群为消费对象的市场的推广。虚拟现实技术目前在游戏领域应用较多，其沉浸性体验感和交互反映的实时性效果还不够理想，产品成熟度亟待提高。第四，虚拟现实技术市场覆盖率较低。由于虚拟现实技术特性，需要购买视觉佩戴外设、相应软件、计算机设备等。对企业来说，还需要配置后台服务器。在满足不同的观感需要时，往往需要购买多个设备。在技术尚不够成熟的情况下，人们往往不愿为其买单。

3.3 虚拟现实技术在室内设计中适用性分析

根据中国信通院数据显示，2020年全球虚拟现实(VR)终端出货量约为567万台，到2024年将达到3375万台，年复合增长率达到56%；2020 年全球虚拟现实(VR)行业市场规模约为620亿元，到2024年将达到2400亿元，年复合增长率达到45%。虚拟现实技术虽然有一定的局限性，但是相较于传统的室内设计媒介，对于体验者和设计师具有一定的适用性。第一，提升体验感，满足人们的需求。传统室内设计中使用图纸、平面效果图无法让人们感受到室内空间性，这种方式呈现出的设计效果往往与最终现实空间产品产生较大误差，从而降低人们对室内设计方案的信任感。利用虚拟现实技术可以让人们在虚拟空间中，根据真实需求进行运动、移动，调整角度和方向，进而去选择设计方案，这样的体验更加主观，更能挖掘用户的真正诉求。第二，虚拟现实技术可以让人们对设计方案进行实时交互。传统室内设计方案呈现出来的是设计效果，很难与人们进行实时反馈。虚拟现实技术让人们参与到设计当中，实时对设计方案进行调整，设计师根据人们的实际需求进行修改，在修改中可以及时得到反馈，经过不断反复，从而得到最优的设计方案。第三，室内设计已进入以用户体验、前端设计以及口碑为核心的新时代[5]。足不出户的在线体验式设计方案更能迎合人们的真实需求。通过人们切身体验真实的室内环境，摆脱了现实世界中空间和时间的限制，再结合虚拟现实技术，给人们带来感官、认知以及理念等方面的冲击，还原真实场景，全面提升人们体验感。伴随虚拟现实技术逐渐成熟应用，通过虚拟现实技术，在施工开始之前就可以体验到各种设计方案的实际效果，实现沉浸式体验。

3.4 虚拟现实技术在室内设计中趋势性分析

当前，虚拟现实技术已然是时代的热点，正逐步呈现在我们生活中的各个领域且表现出不可或缺的特征。伴随着经济社会的发展，人们对室内设计的需求日益剧增且多样化，虚拟现实技术具有着广阔的发展前景，同时对虚拟现实技术如何更好运用于室内设计领域提出了更高的要求和标准。虚拟现实技术遵循着“低成本、高性能”的发展趋势和方向，由于室内设计涉及到规划和设计以及建设施工等流程，因成本过高且执行程序不可逆，不能出现过多的差错，而利用虚拟现实技术优于其他呈现方式的逼真效果，可以将室内设计方案进行预览展示，并且可对方案随时预览随时更改。设计师和用户可以随时随处进入虚拟室内空间，从任意角度去审视自己的设计作品，真切地感受作品的空间及尺度，由此解决因观看二维设计图所导致的忽略了设计中存在的错误等问题。虚拟现实技术对于空间设计领域有着其天然优势和应用效果，可以为空间设计发展提供全新的渠道和平台。借助虚拟现实技术的发展，极大地展现人们对室内设计的要求和理念，更好更快捷达到立体美学和实用性融合，突破时间与空间制约与局限，满足人们多样化、个性化的需求。在这样的背景下，正在高速发展的虚拟现实技术帮助促进了室内互动设计的表达，提高了方案体验的真实感，同时也满足了当代使用者不断增加的对“互动性”的渴求。

4 结束语

综上所述，随着我国经济社会的快速发展，人们对生活品质有着更高更多样的需求，尤其是室内设计，关系到人们日常生活。虚拟现实技术的发展为传统室内设计提供了更新换代的机会，在建筑室内设计领域获得运用，帮助设计师做到根据人们的真实感受做出更科学、个性化的设计，更好地满足人们的真实需求。尽管当前虚拟现实技术在室内设计应用中存在一些问题，但随着虚拟现实技术的迭代和发展，将极大地推动室内设计发展，为现代建筑工程带来新时代的变革。