• 首页
  • 科学成果
  • 基于VR的装配部件法在室内设计中的应用研究-郑玉洁博士

基于VR的装配部件法在室内设计中的应用研究-郑玉洁博士

2023-08-17

摘要:鉴于虚拟现实技术能直观地展示室内设计的材料、纹理、色彩等,帮助设计师形成良好的空间感知能力,解决传统设计工具的不足。但是,基于VR技术的室内设计效果是脱节的,如何协调具体感知和抽象秩序之间的矛盾是本文研究的重点内容。本文通过可操作性、可重复性和强逻辑性的装配方法,解决了具体感知与抽象秩序之间的矛盾,实现了虚拟现实技术的应用。


1. 引言

      近年来,VR技术在室内设计中的应用越来越广泛。该技术具有沉浸性、交互性、构思性三大特点,对室内设计的空间逻辑、形式构成、肌理组织、家具风格等方面具有直观性,在显示方式弥补了图纸二维表现的不足,在数据模型的基础上增加了真实感。

      VR技术满足了人们对直接观察空间状态的迫切需求,促进了对材料纹理和色彩的感性认识,使模糊的设计想象力得以快速呈现和修正。这种技术可以极大地提高空间感知能力,诱发丰富的设计想象力,同时也暴露了一个缺陷:对整体秩序的控制。因为当VR技术介入室内设计时,很多东西、多人水平空间、空间中的多个楼层都在垂直空间中,在VR漫游过程中,分裂和割裂的现象就会暴露出来。

       目前虚拟现实技术已经在室内设计领域得到了广泛的应用,但是对“VR技术走向整体秩序”的研究比较缺乏。装配部件法对于解决基于 VR 技术的室内设计的矛盾能够起到积极的促进作用和指导作用,但是缺乏相对系统的、完整的方法指导。


2. 基于VR的装配部件法

      装配部件法是一种以研究空间问题为中心的设计方法。由于具体事物更容易被我们的人眼感知,为了关注空间形式,在设计过程中暂时忽略了它。东北大学的朱磊教授定义了装配部件法,即用一组预先确定的元素进行相应的设计。装配部件法的经典之处在于,它以一种抽象的形式避免了所有视觉装饰因素的干扰。抽象的构件和直观的构件操作,有利于将研究的重点放在空间问题本身。对传统室内设计教学的改进在方法论上提供了重要的启迪。组装构件法在建筑设计的基础教学中,无论是理论还是应用实践都得到了成功的应用。它以抽象的形式避免了视觉装饰因素的干扰,将设计重点放在整体秩序本身,这对传统室内设计的训练方法。改进提供了重要的启发。这种设计训练方法不仅可以通过抽象的构件去除风格和装饰,将设计重点放在空间的形式秩序上,还可以利用虚拟现实技术的沉浸性、交互性和概念性的特点来完善室内设计的细节,使整体秩序得到协调。在设计的基础上,细节设计也是值得我们仔细研究的。因此,本研究希望通过引入装配法,解决基于VR技术的室内设计的具体感知强化与抽象秩序之间的矛盾。

       装配法中常用的三种抽象元素是杆、板和块,分别对应梁、柱、墙、楼、房,如图1所示。上述三种抽象元素由于体积的不同,对空间的限制也不同:杆的体积最小,所以对空间的限制效果最弱;板的体积适中,所以对空间的限制也是中等偏下;块的体积一般很大,所以对空间的限制最强。

1.png

                                             图1 抽象元素表示图

       基于VR技术进行室内设计主要包括构思阶段、设计阶段、细化阶段和产出阶段。各阶段主要内容如下:

  (1)构思阶段

       在VR 具象感知阶段进行初步设计,在 VR 中根据功能赋予材质、设施、颜色,充分利用 VR 技术具象感知能力强的特性,选择适合的设施和材质。

  (2)设计阶段

      鉴于VR虽然解决了感知困难,但重点全部落在空间感知,忽略了空间秩序,所以应遵循“清晰空间形状,显现空间状态”的原则,便于观察分析。此外,还需在 VR 中抽象部件,这是装配部件法最关键的步骤,应该“抽象减弱部件特征”。

   (3)细化阶段

      结合 VR 技术强有力的空间具象感知,使得室内空间设计达到一个尽可能好的状态。细化阶段要增加具体颜色、材质、家具等,还要判断空间的秩序性、完整性和丰富性是否达到了优秀。如果达到,就可以输出设计成果;否则,再次返回组织空间的秩序。

   (4)产出阶段

      借助 VR 技术展示项目,为出施工图的设计公司提供详细的前期资料。

       在VR应用过程中需要注意的是:墙面界面和家具设施是室内设计中的两个关键因素。在具体的功能要求下,界面和家具的类型和表现形式都很复杂、多样。因此,我们在做设计时,首先要关注的是界面和家具。如何对这些复杂多样的部件进行抽象和组织,是方法移植的关键点。在装配零件法的介入下,现实生活中的复杂零件按照预设的棒、板、块等雾件进行抽象,并根据其体积大小、外部形态、功能要求等进行抽象。例如,墙和地板可以被抽象为板,柱子和栏杆可以被抽象为棒,床和房间可以被抽象为块,等等。抽象和简化的部分使我们忽略了装饰和表面风格,而专注于空间的组织。

2.png

                                                          图2 抽象组件示意图

       首先调整各部分,使"空"的地方连续起来,有图形感;其次,把实际功能放到各部分,思考功能和精简,然后再做"空"的部分调整。这样螺旋式的审视使我们在组织空间阶段获得了良好的空间秩序,同时在功能布局上也获得了合理的结果。

3.png                                                             图3 组织空间示意图

       在使用VR技术后,对原有的单一材料中的元素进行区分。区分意味着差异和对比,意味着在原有秩序的基础上建立新的元素和空间之间的秩序,在抽象的形式和空间表达的基础上寻求更丰富的表达内容。我们主要考虑VR中材料的三个特点:材料的质感,如木材和金属材料的对比;颜色和亮度,如各种颜色的墙面的对比;材料的透明度,如透明材料、半透明材料和不透明材料的对比。通过身临其境的观察,我们可以感知到材料的区别对空间感知的影响。

4.png                                                 图4 基于VR的设计示意图


3. 总结

       虚拟现实技术的广泛应用,借助其沉浸性、交互性和构思性三大特点,直观地展示了早期设计的空间逻辑、形式构成、肌理组织、家具风格等,帮助设计师形成良好的空间感知能力,解决了传统设计辅助工具手绘图纸和模型的表现力不足的问题。但是,人们往往更注重具体的感知,如:材料工艺、家具风格、灯光效果等。这种室内设计往往有较好的具体效果,但抽象的空间秩序却不太理想。因此,在VR介入室内设计后,如何实现具体感知到抽象秩序的转换是我们面临的一个难题。

       作为一种有效的空间设计练习,拼装法已经成功应用于建筑设计的基础教学中。它的抽象性、预设元素和构件操作使空间形式的研究更有针对性,有助于做出复杂的设计。这个过程以更加清晰直观的方式完成,对培养学生的逻辑设计思维和合理的设计决策起到有效的辅助作用。鉴于此,本文试图将装配式构件训练方法移植到VR干预的室内设计中,并针对VR干预后空间研究中面临的一系列问题,提出相应的改进策略以指导设计实践。

       本研究首先得出了基于VR技术解决室内设计矛盾的装配式方法策略,并从室内设计中空间意识的发展和室内设计原有训练方法对空间秩序的忽视等角度深入分析了VR在空间设计的应用。其次,分析了虚拟现实技术的特点、应用现状、在室内设计中的应用范围,并进一步分析了原有矛盾产生的原因以及在VR介入后如何加剧这一矛盾。