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VR虚拟现实在设计中的应用有哪些?

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虚拟现实系统最大的特色是在于其互动性及其即时的反应,当应用在设计上,可让设计者、使用者或客户随心所欲地自行操作电脑,从任何角度位置,全方位地观看设计成品,甚至作即时修改,可以肯定的是虚拟现实将会是21世纪电脑资讯业的重要趋势。兹就Krueger(1991)提出的观点,将虚拟现实视为具有三个要素(3I)的一种介面,概述如下:

a.沉浸(Immersion):是指参观者融入情境当中,甚至到了一种忘我的境界。

b.想像(Imagination):参观者在虚拟场景中受到声、光、影像效果的刺激,营造出另一种想像空间

c.互动(Interactive):一般而言是指人机介面的操作与回馈。

虚拟现实应用

虚拟现实是一种艺术与科技的整合,广泛运用在不同属性的领域,如飞行模拟器可算是虚拟现实技术最完整的发挥、虚拟现实电玩机台和软体是虚拟现实技术商业上最广泛的应用。由于虚拟现实软体功能的日新月异,以及个人电脑为主的虚拟现实系统价格降低,更能将虚拟现实运用推向大众化与普遍化。

其用范围甚广,如教育、训练、医药、治疗、政治、旅游、购物、广告、宗教、设计、战争、通讯传播、娱乐、心理、哲学、太空研究、工业制造、就业及休闲等(Sherman & Judkins,1995)。至今虚拟现实随着科技的进步,其应用范围仍不断地扩大,由此可知虚拟现实的技术对日常生活的影响已普及到各个领域。针对设计行业体系来说,不管是视觉传达设计、工业设计空间设计等,更是密不可分。

虚拟现实种类

虚拟现实依据资料形式可区分为几何体式、影像式及混合式三种:

a.几何式虚拟现实(Geometry-based Virtual Reality):直接将3D几何体直接转换成虚拟现实格式,以利互动观看或指定属性,VR软件保留原软件大部分量体特征且可用滑鼠制作360度立体转向。观看者可以步行或飞行方式穿越其中。其的优点是执行速度较快,效率较高,而且互动性强;缺点是拟真效果较差。

b.影像式虚拟现实(Image-based Virtual Reality):本方式利用相片模拟环场景像或物件360度景像之虚拟现实技术,基本上它属于一种相片品质的虚拟环境。顾名思义,它就是利用真实的影像,再以电脑技术为基础,作一个类比我们真实环境的虚拟世界。

c.混合式虚拟现实(Hybrid Virtual Reality):几何式虚拟现实与影像式虚拟现实的相互混合运用。可大量减低几何图形计算的时间,增加处理的速度,同时也可以增进影像式虚拟现实的互动性,配合网际网路的风行,的确给虚拟现实带来新的思考方向。

虚拟现实技术分类

虚拟现实依据不同的视觉产生方式及使用设备的不同,可区分为以下几大类:

a.桌上型虚拟现实(Desktop VR):通常使用滑鼠、轨迹球、摇杆等设备做为输入设备,并以一般个人电脑萤幕为输出。

b.模拟型虚拟现实(Simulator VR):提供仿真的机械与设备,让使用者在特定的操作环境中使用,并结合影像萤幕以达到模拟的效果。

c.投射型虚拟现实(Projection VR):使用大型投射萤幕配合数个投影机及立体声音输出装置,将整个场景在使用者的周围投影出来,形成一个环场的场景。

d.融入型虚拟现实(Immersion VR):系统中配有特定的输出、入设备,如头盔显示器、3d滑鼠、追踪器或资料手套、立体声音装置、感官输出装置等。

空间设计虚拟化趋势

虚拟现实空间

虚拟现实空间是一种模仿真实的虚拟空间,以使用者主观经验角度的定义,虚拟现实是一个事件或实体,其具有真实的效果,但并非真正的真实,先决条件是人类的感官要相信这是真实。而虚拟现实是具有内容的,并非只是人机界面或是沟通媒介。虚拟现实具有后现代的产物特征,透过虚拟的形式,实体空间的经验被符号化,并过度再现为超现实的视觉经验,甚至触觉、嗅觉、听觉等感官经验,这些经验超越模仿真实而是制造虚拟的真实。如透过角色扮演与情境描述(context description),制造者可生产一非功能性的产品,它是一种超越传统交换价值的消费,成为另一种象征价值,虚拟现实是一种操作经验的想像,甚至是一种身分地位、生活型态的想像[7]。

虚拟现实空间运用

虚拟现实在空间设计范畴有相当多的应用研究,以下参阅施乃中<虚拟现实:一种表达、沟通、互动的方式>一文中,提出虚拟现实在建筑相关领域运用的实例,同时透过笔者再整理以探讨虚拟现实在空间设计相关领域的运用。

既存实体视觉化

1.都市环境模拟:以实际存在的都市与建筑为对象之实体数位化,甚至改变环条件。

2.历史建筑:例如建筑装饰构件(如石狮子)之数位再现或传统建筑模拟。

3.展览博物馆:透过互动式虚拟博物馆检视传统博物馆的展现方式与体验,以提供更多元化的展览空间

虚体视觉化

1.设计典例:未完成的纸上建筑设计典例,透过虚拟空间关系重建,探讨物体及空间相对位置。

2.建筑设计:除可以模拟设计外观外,尚包括内涵之呈现。

3.防灾:如火灾逃生模拟。

4.营建:施工计画与过程模拟。

5.灯光设计:不同颜色光源变化的空间效果。

6.公共艺术:作品形式、尺度与环境或人的互动关系。

7.其他:如展示、舞台设计、日照、采光率等等。

虚拟现实技术其实已普遍运用在空间设计范畴,相较于传统的的手工绘制图面,当代以电脑科技为主要的设计生产工具,数位设计广泛被运用在各个设计流程,其中以虚拟现实进行空间视觉模拟可作为设计评估之参考,例如在施工前的设计模拟可先行发现问题并加以改善,减少试误的代价;而在设计阶段的沟通方面,虚拟现实空间的模拟更可加强不同专业领域的密切整合;同时让设计者、使用者或客户自行操作电脑,由任何角度位置观看设计成品,甚至作即时修改。下列尝试对虚拟现实空间模拟的优缺点进行探讨。

优点

1.审视设计:在建构实物前预视其外观,以了解外型、颜色、配置等项目之适当组合,或变更外观。

2.观察构件间关系:检查几何体构件间是否契合、如何分解,是否有接触、碰撞情形。

检查建造可行性:检查是否符合设计规范、应力负荷、热传导率需求,构建是否能有效率建造。

3.估算:预估造价、体积、面积、工时、复杂空间构建断面。

4.展现物理性:展现物表反射光源情形、物表性质(如光滑度、透明度)。

5.表达艺术性:纯粹为艺术性的视觉化呈现。

6.传统文化保存:传统建筑空间的模拟、再现或纪录。

缺点

1.形式的操作玩弄:数位科技软体的无重力、去物质化、视觉化