基于虚拟现实技术的家装体验平台研究

李娇娇

摘 要：近年来，随着民众日常生活水平及科技水平的不断提升，人类对于居住环境的要求也变得愈来愈高，不少家庭对家装设计服务水平也提出更高期待。然而传统的家装设计公司在提供家装设计服务时，一般会收取高额的设计费用，消费者也只能通过图片视频等方式体验设计方案。在这样的背景下，如何实现家装设计需求满足与降低成本之间的双赢，是一个值得思考的问题。本平台主采用虚拟现实技术通过加强大数据分析和家装体验的深度融合，实现了体验用户与家装设计的虚拟交互与沉浸式体验，在提升使用感受效果的同时减少了客户的决策成本与装修成本。通过对家庭装饰体验平台做总体架构设计，引入基于虚拟现实技术的可视化建模实验室，对家庭装修成果的存储方式进行了研究，实现设计与体验的结合。

关键词：VR虚拟现实、室内设计、交互、沉浸式体验

一、虚拟现实技术的定义及分类

虚拟现实技术（VirtualReality，简称为VR），顾名思义，是将虚拟与真实的相互融合。从理论层面上来说，虚拟现实技术就是一个能够产生并感受虚拟世界的电脑模拟系统，他使用电子计算机产生了一个模拟环境，令使用者直接沉浸在该自然环境中。虚拟现实技术通过整合实际生活中的数据，并使用电子计算机所产生的电子信息，使之和各种输出设备融合，并使之形成能够被人类直接感知到的实际现象。而这种实际现象既可能是实际中真切的物体，也可能是人们肉眼所看不见的物质，运用三维仿真高新技术展示给大众。

二、虚拟现实技术的家装设计的关系

最初，家装设计仅仅局限于用户的起居需求，大致根据用户自己的规划和想象来完成施工。设计师的出现使家装不再限于基本需求，更多的是个性化布置和设计。不过，因为某些现实的因素，客户与家装设计师之间对设计方案和最后的呈现效果往往有着很大区别，对装饰后的家装环境的沉浸感也较弱，因此常常会产生施工完成后实景效果与心理预想的巨大差距。

虚拟现实技术的仿真环境可以用视觉形态表达设计者的创作理念，而在家装产品设计的最初阶段，设计者首先需要对原始的室内外建筑物结构、形状等做出全面的设想。而为了可以完整呈现建筑设计效果并实现出来，就需要绘画出大批的图样，而由于这种图样主要是给行内人看的，客户往往很难在图样上完全理解建筑设计的最后效果。虚拟现实技术则可以将这种空间设计思路，转变成可以看得见的虚拟环境与虚拟物件，从而彻底改变了原有的空间设计模型，将其提高到数字化的所见即所得的全新境地，从而使得家居装饰空间的建筑设计与规划在品质和效果上，得以极大的提高。虚拟现实技术在家装设计方面有以下三点：

（一）全方位展示家裝设计理念。

在这个流程中，虚拟现实技术的应用可以帮助克服传统家装工程设计中细节的缺陷，尤其是虚拟现实科技高度真实的数字画质以及对光影效果的加工的完美程度，让设计师的方案能够直接真切的呈现在顾客眼前，对个性化家装设计需求也能精准的描述和沟通。

（二）降低设计成本。

从设计者与家居装饰企业的视角出发，虚拟现实技术能够提升设计者生产搭配装饰方案设计的工作效率，减少客户就装饰设计方案的协调成本以及不可控的经营风险。对家居装饰企业来说，能够减少门店管理经营成本。

（三）交互能力强。

大部分顾客都对家的装饰效果抱有着超前的追求心态，期望能够及时见到在改造后的家装环境中的立体实景效果，而并非单纯的设计图或者电脑绘制的效果图。虚拟现实技术可让顾客在选择或装饰决策之前，戴上虚拟现实设备就能够真正的置身于家居装饰设计现场，自由游走查看所有装饰方案，并按照自身的偏好挑选家居和软装，决定自己的家居装饰设计风格。

三、虚拟现实技术体验平台的设计过程

（一）系统总体结构

为增强用户的视觉体验，本平台利用三维软件通过虚拟三维空间，将3D（three-dimensional）建模技术与虚拟现实技术相结合，构建三维家装体验数据模型。主要包括了用户层面、业务逻辑层面、数据层三层面，其中用户层主要是管理员、平面设计者和使用者之间的三方互动，主要模块分为用户管理模块、模型创建模块、平面设计模块、虚拟交互模块和全景展示模块。

该平台所采用的主要开发工具是Eclipse，依托SQL数据库保存大量有效信息，选择Java及Java3D等语言作为该体验平台开发语言。最终建立三层B/S架构的虚拟体验平台，其总体设计结构如下图1所示。

（二）系统详细流程

该系统的详细设计过程包括家装数据的采集和整合、模块划分、模型构建、平台展示四部分。其中，本文将重心放在基于虚拟现实技术的可视化模型构建上。如图2是整个系统的详细设计流程。

1、数据的采集和整合

在数据收集方面，本体验平台需要采集家装用户的体验数据，其中主要涉及照片、音乐和视频三种素材。本文将对系统中所需要的数据素材进行加工，通过计算机获取视觉、触觉、听觉等众多感官感受，进一步提升用户体验感和满意度。

图片数据的采集主要可分为：系统整体背景图、UI设计图标、装修家具材质以及其他家装材料的图片信息;音频数据的采集主要包括：系统整体背景音乐以及其他特定场景的音乐信息。视频数据主要为虚拟现实技术设计所需要的展示视频，大致可分为VR体验模式、普通高清模式以及画中画三种不同的体验模式。

2、模块划分

用户管理模块主要包括需求用户的个人信息登录注册、需求信息以及各项体验数据的管理;平台设计师的个人信息登记注册信息管理。

平台设计模块中，用户通过注册个人信息，填写需求信息，平台会生成相应的需求订单对接到符合条件的平台设计师。平台设计师接收到订单，按照需求完成设计后，交付给虚拟体验平台。该平台设计模块主要处理各种数据素材，实现家装设计的全局展示。

虚拟交互模块主要为需求用户的虚拟现实体验和平台设计师的虚拟交互和设计优化。在该模块中，平台设计师会根据用户体验情况及时修改设计，使其逐步满足用户的要求。

全景展示模块中，最终的设计作品通过3D建模技术和虚拟现实技术的相互结合，以虚拟现实体验的方式呈现给需求用户。

3、可视化建模

该平台的三维虚拟现实模型表达方法，主要融合了虚拟现实技术与计算机图形学的可视化技术，带给用户全身心投入的沉浸式体验，需求用户以身临其境的方式参与到家装的设计与改良中，收集切实的体验数据和改良方向，达到最真实有效的设计效果。

在以往的二维可视化建模家装设计中，仅仅通过一些简单的要素勾勒矢量图形，比如点、线等。显然，这些平面图标已经不能满足高还原度的三维立体设计。但在虚拟现实技术和可视化技术不断成熟的大背景下，即使简单的平面图标也可还原高真实度的几何场景。

本文从用户需求出发，将可视化建模分为室内设计和室外设计两种场景。利用CAD软件对室内和室外环境进行建模，涉及到的三维模型大致有线框、平面和实体三种模型，采用多边形网格的建模方法生成三维动画。

4、平台展示

设计师将设计成果展示在家装体验平台，最终实现与需求用户的虚拟交互。本系统的平台展示开发流程主要依托数据层，以SQL数据库为基础，连接平台设计模块、全景展示模块与虚擬交互模块。

本系统的平台与展示开发过程主要依托第三层的数据层，以SQL数据库为基础，连接平台的设计模块、显示模块和虚拟交互模块。

四、虚拟现实家装体验平台的现实和未来

现在，虚拟现实技术应用到家装或建筑设计方面的案例已经非常多见。有VR体验科技农场，也有基于虚拟现实技术的建筑空间设计、家居仿真模拟展示以及场景设计可视化建模等。

对于现代化的家装设计行业来说，与虚拟现实技术相结合拥有更加广阔的设计前景。此外，随着VR技术的不断完善与发展，3D立体建模会更加有助于需求用户体验到更真实、更直观的设计效果。用户与设计师的交流会更加便捷，能够简化设计流程，达到需求用户满意的效果。

五、结语

本文主要梳理了基于虚拟现实技术的家装体验平台的设计流程及总体框架，基本符合该虚拟体验平台的设计初衷，具有一定的研究价值。

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