AR技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計專業(yè)中的應(yīng)用

謝青伶+羅旭

一、AR技術(shù)簡介

AR（Augmented Reality）技術(shù)被稱為增強現(xiàn)實技術(shù)，它是將眼前真實空間的圖象與虛擬的圖象疊加顯示。AR技術(shù)突破時空的限制，將圖像、音頻和視頻以及觸覺感知等數(shù)字信息或者計算機生成的信息實時地融合到真實環(huán)境里。與虛擬現(xiàn)實不同，增強現(xiàn)實可以讓用戶看到一個添加了虛擬物體的真實世界。這項技術(shù)致力于將計算機生成的物體疊加到現(xiàn)實景物上。它通過多種設(shè)備，如與計算機相連接的光學(xué)透視式頭盔顯示器，或配有各種成像原件的眼鏡等，讓虛擬物體能夠疊加到真實場景上，以便使它們一起出現(xiàn)在使用者的視場中。同時使用者可以通過各種方式來與虛擬物體進行交互。

增強現(xiàn)實有三個特點：

（1）把真實場景信息與虛擬信息相結(jié)合；

（2）可以實時地進行人機交互；

（3）用于三維環(huán)境中。

增強現(xiàn)實系統(tǒng)的組成：

硬件

（4）計算機，如PC機或者移動設(shè)備；

（5）顯示器或者顯示屏；

（6）攝像機；

（7）跟蹤與傳感系統(tǒng)，如GPS、羅盤、加速度計等

（8）計算機網(wǎng)絡(luò)；

（9）標(biāo)識物。

軟件：

（1）本地運行的應(yīng)用軟件或程序；

（2）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

（3）內(nèi)容服務(wù)器。

二、增強現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展

1968年，Ivan Sutherland創(chuàng)建了使用光學(xué)透視式頭盔顯示器的“達(dá)摩克利斯之劍”，是第一個已知的增強現(xiàn)實系統(tǒng)，并且首次使用六自由度跟蹤器。1992年，Tom Caudell和David Mizell為波音公司計算機服務(wù)部的自適應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)研究與開發(fā)項目設(shè)計的一款軟件，可以為波音公司制造部門設(shè)計鋪設(shè)電纜的位置上疊加顯示增強信息以幫助工作人員更好的處理工作任務(wù)。1996年，Jun Rekimoto 開發(fā)了NaviCam增強現(xiàn)實原型系統(tǒng)，改進了二維矩陣標(biāo)識物的設(shè)計思想，使得攝像機能更好的跟蹤真實環(huán)境物體，這一技術(shù)至今仍在使用。1999年，Hirokazu Kato在開源社區(qū)發(fā)布了ARToolKit軟件包，這個軟件包可以把虛擬物體融合進真實場景視頻，使增強現(xiàn)實技術(shù)能夠在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器上使用，讓這一技術(shù)朝平民化普及。2000年，Bruce Thomas等制作了一款增強現(xiàn)實版本的流行游戲Quake，這款游戲集成了六自由度跟蹤系統(tǒng)、GPS、數(shù)字羅盤和基于視覺的標(biāo)識物跟蹤技術(shù)。

增強現(xiàn)實的用途非常廣泛，可以被用在游戲、娛樂、體育、設(shè)計、教育、維護、醫(yī)學(xué)、商業(yè)、公共服務(wù)、軍事等各個方面。

在室內(nèi)設(shè)計領(lǐng)域，增強現(xiàn)實技術(shù)可以更好的幫助工程項目各團隊進行方案的交流與理解。

三、室內(nèi)設(shè)計專業(yè)工作流程

室內(nèi)設(shè)計（Interior Design）也被稱為室內(nèi)建筑設(shè)計，我國民間俗稱裝修。是對建筑內(nèi)部空間進行二次開發(fā)使之滿足該空間特定使用者的功能與審美需求。室內(nèi)設(shè)計的流程一般為 ：1.項目需求解讀、2.社會調(diào)研資料收集、3.方案設(shè)計（明確問題、發(fā)展方案、評價方案、交流方案、確定方案）、4.施工、5.驗收評估，五個階段。在這五個階段中，前三個階段是設(shè)計師工作的主要環(huán)節(jié)。在工作過程中，設(shè)計師主要利用圖解思考的方式來設(shè)計、優(yōu)化方案。表達(dá)方式有手繪草圖、電腦繪制工程圖、電腦繪制效果圖（虛擬場景）、真實模型等。

四、AR技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計中的應(yīng)用

AR技術(shù)輔助增強室內(nèi)設(shè)計可以表現(xiàn)在以下幾個工作環(huán)節(jié)：

一、現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集階段：當(dāng)設(shè)計師接到任務(wù)后，要對原空間及環(huán)境進行數(shù)據(jù)采集，可以使用平板電腦或者智能手機等數(shù)字終端設(shè)備記錄現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息。這個過程看似方便，但是在現(xiàn)場真實操作卻比較麻煩，效率低下費時費力，測量與記錄不同步。測量一個數(shù)據(jù)后，圖片存儲、導(dǎo)入、編輯、再導(dǎo)出需要一段時間才能進入下一個數(shù)據(jù)的測量。因此，實操時還是采用傳統(tǒng)紙筆記畫的方式要簡便快捷。借助AR技術(shù)，可以將當(dāng)前用數(shù)碼設(shè)備拍照存儲的過程優(yōu)化，利用攝像頭實時攝取畫面，應(yīng)用交互技術(shù)在畫面上結(jié)構(gòu)處觸屏標(biāo)識出尺寸名稱等信息，再以截屏或其他方式即時存儲。這個操作方式比當(dāng)前的方法快捷很多，能將測量與記錄無縫結(jié)合。相比紙筆記錄下速度更快，并且可以記錄很多不方便紙面操作的細(xì)節(jié)信息。

二、方案表現(xiàn)階段：方案的設(shè)計通過各種圖紙表現(xiàn)，設(shè)計師的交流通過設(shè)計圖紙，但是設(shè)計師與甲方的交流就需要更直接的效果圖來展示方案。目前使用3Dsmax等軟件進行虛擬室內(nèi)空間環(huán)境，不管是在屏幕上還是在紙張上，這種表現(xiàn)都是靜態(tài)的游離在真實環(huán)境之外的。如果引入AR技術(shù)，則可以將設(shè)計方案與現(xiàn)場空間環(huán)境融合來表現(xiàn)方案，使方案的表現(xiàn)能夠感知周圍環(huán)境，帶來更好的現(xiàn)場感、真實感和空間感，是即時、動態(tài)交互，非靜態(tài)的。能更科學(xué)的幫助確定方案。即使在“紙上談兵”時也可以通過智能終端對著平面圖紙掃描讓屏幕上平面圖的位置出現(xiàn)該設(shè)計方案的三維模型，用戶觀察評估方案就更直觀、理解圖紙更容易。

三、施工階段：工人通過閱讀施工圖與效果圖來形成施工的認(rèn)識。設(shè)計師到工地現(xiàn)場與工人交底。將施工圖紙上工人不理解的地方進行溝通解釋，把設(shè)計概念與思路告訴工人。工人領(lǐng)會設(shè)計師意圖后就會輕松的完成圖紙工藝，若有與圖紙不符的情況，工人可以根據(jù)自己的經(jīng)驗給設(shè)計師提供更好的參考意見。如果利用AR技術(shù)，工人通過手機對施工節(jié)點進行定位，手機屏幕作為交互界面會給出該節(jié)點的立體虛擬仿真圖像，并且與現(xiàn)場結(jié)合，工人會更容易理解節(jié)點等其他部分的工藝材料設(shè)計特點，施工起來就能做到胸有成竹。

增強現(xiàn)實技術(shù)現(xiàn)在雖然在很多領(lǐng)域開始應(yīng)用，但仍是一項發(fā)展中的技術(shù)，從硬件到軟件都還有些不成熟的技術(shù)等待去完善，但是由于該技術(shù)應(yīng)用相比沉浸式的虛擬現(xiàn)實來說，它簡便靈活、與真實環(huán)境能完美接合的特點讓它具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

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