2-1名称

VR技术在空间设计课程教学中的应用

2-2实验目的

虚拟现实技术与空间设计课程教学相结合，利用VR技术提供真实自然的实时交互、跨时空的虚拟体验，使人们在设计阶段就能身临其境般地体验和评价三维立体空间，在设计全过程和设计成果展示评价阶段都以崭新的方式——沉浸式VR体验来进行，实现教学方式和教学模式的创新——教学内容三维可视化、教学过程三维交互化、教学评价真实客观化。

2-3实验原理（或对应的知识点）

让学生将自己的设计方案SU模型或3D模型导入虚拟现实（VR）核心教学实验平台，然后进行材质编辑、配景编辑等，并对空间的声/光/影/经纬度效果实时模拟，最终VR沉浸式交互体验。

知识点数量：   10  （个）

（1）虚拟现实（VR）核心教学实验平台3D模型兼容性导入功能

（2）虚拟现实（VR）核心教学实验平台3D/VR材质编辑

（3）虚拟现实（VR）核心教学实验平台3D/VR配景编辑

（4）虚拟现实（VR）核心教学实验平台3D/VR人流车流编辑

（5）虚拟现实（VR）核心教学实验平台声/光/影/经纬度效果实时模拟

（6）虚拟现实（VR）核心教学实验平台3D交互表现

（7）虚拟现实（VR）核心教学实验平台效果图/视频素材生成

（8）虚拟现实（VR）核心教学实验平台人行漫游热点统计评价

（9）虚拟现实（VR）核心教学实验平台多专业协同设计

（10）虚拟现实（VR）核心教学实验平台VR沉浸式交互体验及远程共享交互体验

2-4实验仪器设备（装置或软件等）

2-5实验材料（或预设参数等）

学生设计方案的SU模型或3D模型

2-6 实验教学方法（举例说明采用的教学方法的使用目的、实施过程与实施效果）

采用的教学方法的使用目的——以学生毕业设计方案为例，实现学生设计方案的VR体验。

实施过程——学生把SU模型导入虚拟现实（VR）核心教学实验平台后，进行材质编辑、配景编辑等，并对空间的声/光/影/经纬度效果实时模拟。再借助VR可穿戴设备（VR眼镜等），实现VR沉浸式交互体验。通过身临其境般的VR体验，感受设计效果，提出设计存在的问题和改进方案。

实施效果——学生在学习过程中基于沉浸式交互体验模式进行实时建模设计、实时空间体验、实时方案推敲、实时细节改良、实时经验积累，最大限度提升实际项目操作经验，同时快速把握空间感、尺度感，提升设计能力、操作能力。

2-7实验方法与步骤要求（学生交互性操作步骤应不少于10步）

（1）实验方法描述：

以空间设计课程“毕业设计”为切入点，学生们在方案设计各阶段应用VR技术——虚拟现实（VR）核心教学实验平台（Mars软件）和虚拟现实穿戴设备（VR眼镜等）支撑下实现虚拟体验，通过身临其境般的VR沉浸式交互体验，进行实时SU模型修改、实时空间体验、实时方案推敲、实时细节改良，同时快速把握空间感、尺度感，提升设计能力、操作能力。

（2）学生交互性操作步骤说明：

① 3D模型导入：安装登录“光辉城市Mars”客户端程序后，点击“新建项目”，依次填写项目信息如：项目名称、设计单位等。

进入场景，点击“导入场景文件”，选择对应的SketchUp模型，点击进行转换。

点击打开，等待一到两分钟左右时间，3D模型导入成功。

②材质编辑： 3D模型导入后，就可通过软件界面右侧第二个按钮“编辑器”进入编辑界面，选择材质编辑界面，进行材质编辑。

点击选择需要更换材质的面，该面上将会显示黑色网点状，显示被选中。

在编辑器界面选择相应的材质，点击即可更改材质。

每一种材质选中之后，点击高级编辑。都可以改变其颜色、纹理大小、纹理方向、饱和度、灰度、法线强度、粗糙度、高光强度、金属反射、纹理UV等参数。

学生在自带材质库中如果没有找到想要的材质，可以通过自定义材质，将自己需要的材质上传。选择“自定义材质”，输入“材质名”选择自己的材质贴图，点击确认，即可上传自己的材质。

③配景编辑：在编辑器界面，第三个功能为配景编辑。学生将模型导入后，附上相应的材质后，就可以利用配景编辑，添加相关配景。配景编辑器里面有上万种各类配景，如植物、动物、建筑物、桌椅、家具、灯具、道路设施、厨房、卫浴、电器等40多个子类目，可供学生选用。

每一个配景都可以进行选择、移动、缩放等命令。以配景树为例，选择一棵树，可以移动位置，旋转方向，改变大小；可以调节树叶颜色；还可以查看植物档案，每一颗树都有其树种、拉丁文、科、属、常见地域、生态习性、景观用途、观赏特性等信息。

其内置的笔刷工具，可以通过选择需要栽种的植物，调节其种植半径、种植密度以及随机参数，可以大面积的种植植物。

④车流人流编辑：在编辑器界面，第四个功能为车流/人流路径编辑，利用路径绘制工具，可以绘制交通流线、人行流线、文字路径以及自定义路径。可以增加15条路径；可以调剂密度以及速度；可以选择运动的种类以及运动开关等。

⑤声/光/影/经纬度效果实时模拟：声环境实时模拟，在编辑器界面，选择“高级”选项里面的“声音”功能。里面包括车流声、水流声、昆虫声、鸟鸣声等等。可以选择任何一种声音放置于场景中，可以通过调节大小，选择声音范围。该声音模拟现实环境声音，远离声源，声音变小；靠近声源，声音变大。

光/影环境实时模拟，在编辑器界面，选择“高级”选项里面的“高级灯光”功能。选择合适的光源放置。点击高级编辑功能，可以打开灯光开关、灯光颜色、灯光强度、灯光色温、衰减半径、光柱长度、配光曲线等等；在编辑器界面，可以通过天空编辑，来调节一天24小时光影变化以及一年365天的光影变化。

经纬度实时模拟，在软件界面右侧，“选项”界面，开启“太阳仿真”功能；在软件客户端界面，点击打开“地图”功能，选择具体地理位置。然后再打开该项目，就可模拟该地区真实经纬度光照信息。以此来辅助推敲设计。

⑥ 3D交互表现：以第一人称、第三人称视角来体验设计，利用已知高度的标准尺度推敲空间。在软件右侧第三个按钮，可以切换第一人称/第三人称视角；在“选项”设置里面，可以通过选择不同身高的人物角色，来辅助判断设计的合理性。

⑦效果图/视频素材生成：通过Mars软件，可以直接输视频。在软件右侧第五个功能为“录像”功能，通过截取关键帧，设置时长以及分辨率等参数，可以自由输出普通视频、全景视频以及3D视频。

通过Mars软件，可以直接输出效果图。在软件右侧第六个功能为“拍照”功能，可以输出不同分辨率的效果图，也可以输出通道图/全景图。

⑧人行漫游热点统计评价：利用Mars软件，可以对课程设计做出一些分析。在软件界面右侧“选项”页面，打开“统计”选择“开始”。然后体验者在这个项目中漫游的路径就会被记录下来，方便设计者对设计进行优化以及修改。

⑨多专业协同设计：学生利用Mars软件的专属云功能以及合并功能，可以实现不同专业基于同一个设计场地进行不同方向上的设计。设计主导者发布基础模型，不同专业设计者设计相关环境，最终合并为一个完整的设计项目。

利用右键使用“合并”功能，将不同专业的模型逐一合并，最终生成一个完整的设计项目。

⑩ VR沉浸式交互以及远程共享交互体验：通过Mars软件转换的3D场景，可以一键切换为VR场景。学生使用穿戴式VR设备，就可以沉浸式的体验自己的设计项目。

在VR沉浸式体验中，可以利用手柄进行位移，也可以在现实世界中任意走动，使用R手柄上的移动键，就可以移动。

在VR场景中可以进行时间的调节，通过时间调节，可以观察建筑24小时的日照变化。

通过在VR场景中调节人物模型尺寸，可以调节观察者的视角高度，方便全盘观察自己的设计项目。

在VR状态下，可以像电脑端一样编辑材质以及配景，通过两个手柄的操作，可以实时的去更换。

在设计或汇报过程中，可以利用多人联机远程共享交互功能，将多人同时进入同一个设计场景，在里面可以实时语音沟通，尺度测量，以及标记。

2-8实验结果与结论要求

（1）   是否记录每步实验结果： ☑是 £否

（2）   实验结果与结论要求：£实验报告 £心得体会 其他  过程成果和最终成果        

（3）   其他描述：

过程成果包括整个过程各阶段的模型、VR文件、效果图和视频文件等。

最终成果包括最终模型、VR文件、效果图和视频等。

2-9考核要求

能将自己的方案设计模型导入虚拟现实（VR）核心教学实验平台上，并进行材质编辑、配景编辑等操作，并对空间的声/光/影/经纬度效果实时模拟，最终借助虚拟现实穿戴设备（VR眼镜等）进行VR沉浸式交互体验。考核要求完全掌握以下十个知识点，

（1）虚拟现实（VR）核心教学实验平台3D模型兼容性导入功能

（2）虚拟现实（VR）核心教学实验平台3D/VR材质编辑

（3）虚拟现实（VR）核心教学实验平台3D/VR配景编辑

（4）虚拟现实（VR）核心教学实验平台3D/VR人流车流编辑

（5）虚拟现实（VR）核心教学实验平台声/光/影/经纬度效果实时模拟

（6）虚拟现实（VR）核心教学实验平台3D交互表现

（7）虚拟现实（VR）核心教学实验平台效果图/视频素材生成

（8）虚拟现实（VR）核心教学实验平台人行漫游热点统计评价

（9）虚拟现实（VR）核心教学实验平台多专业协同设计

（10）虚拟现实（VR）核心教学实验平台VR沉浸式交互体验及远程共享交互体验

2-10面向学生要求

（1）  专业与年级要求

建筑设计、环境艺术、风景园林、展示、会展等所有空间设计类专业，二年级及以上。

（2）  基本知识和能力要求等

会SU或3D建模

2-11实验项目应用情况

（1）   上线时间  ：  2018年1月  

（2）   开放时间  ：  星期一至五上课时间    

（3）   已服务过的学生人数：  120人  

（4）   是否面向社会提供服务：£是   ☑否