虛擬現實技術在校園環境設計中的應用分析

摘 要：虛擬現實技術是近年來電子信息技術發展的一個新領域，發展前景廣泛，發展速度很快，應用范圍很廣。本文以吉林建筑大學為案例，探討了虛擬現實技術在校園環境設計中的應用流程，虛擬現實技術的現狀以及發展前景，分析了在校園環境設計中，如何利用虛擬現實技術來完善校園景觀環境，建立一個虛擬化校園系統，展示校風校貌、豐富校園文化。

關鍵詞：虛擬現實技術；校園環境設計；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.108

0 前言

隨著社會和科學技術的發展，基于圖像繪制的虛擬現實技術已經成為計算機視覺，圖像處理，計算機圖形學，人工智能研究的熱點。雖然虛擬現實技術目前在很多領域中的實際應用已有很大進展，例如虛擬現實技術己經廣泛地應用于軍事、醫學、建筑、商業等領域。

伴隨著虛擬現實技術（VR技術）的日益成熟和飛速發展，在園林景觀設計中，對虛擬現實技術的應用也不斷加強。

1 虛擬現實技術的簡介

虛擬現實技術又稱VR技術，是20世紀90年代伴隨著計算機技術而興起的新興技術，主要特點是可沉浸式的與虛擬場景進行交流互動，它的基礎媒介和載體是計算機和互聯網，利用計算機生成一種仿真系統來模擬真實環境，利用互聯網充分傳播虛擬現實技術，虛擬現實技術被應用在軍事、醫學、商業、建筑規劃等多個領域，具有廣泛的發展前景。

而近幾年隨著虛擬現實技術的不斷發展，人機交互技術成為了虛擬現實領域的一項重要研究方向，由此而引發了一系列的交互性硬件載體的出現，如3D虛擬眼鏡、浮動鼠標器、頭盔式虛擬顯示器、數據手套、數據衣、語音識別器等，通過這些傳感設備，體驗者可以對虛擬世界中的物體進行觀察和操作，使體驗者擁有沉浸式的體驗感受，融入五感體驗（視覺、嗅覺、聽覺、味覺、觸覺）的虛擬現實技術與以前的單純通過視覺來刺激體驗者的模式發生了質的變化。

2 虛擬現實技術在校園環境設計領域的應用

2.1 虛擬現實軟件

虛擬現實技術所應用的軟件主要分為前期建模階段的軟件和后期渲染的軟件，前期建模階段的主流軟件有：MAYA、3Dsmax、犀牛、Google Sketchup，后期渲染的軟件主要有lumion、unity3D、C4D、Vray、光輝城市、酷家樂。

2.2 應用特點介紹

（1）準確性：利用計算機輔助系統下的虛擬現實技術，在虛擬場景建立方面具有很強的精準度，根據實際設計中的真實尺寸可以創造出真實建立之后的效果感受，供使用者觀察。（2）實時渲染：利用虛擬現實軟件生成的實時渲染場景，具有良好的可視化效果，通過實時渲染技術，生成真實的陽光、風向、天氣、季節，模擬大自然的真實光照，使體驗者沉浸于場景的游覽交互中，而且無需像傳統渲染那樣耗費大量時間。（3）想象力：除了虛擬現實校園環境具有模擬真實場景外，還可以進行模擬某些不可能發生的場景環境，使得游覽體驗過程中的趣味性得到極大的提高，超越體驗者的想象。

2.3 虛擬現實技術與3D動畫的區別

傳統的3D動畫與虛擬現實表現技術表面上看起來都具有動態效果，但實質卻完全不同。虛擬現實技術可以進行人機交互，由人控制虛擬場景的鏡頭，具有實時渲染的效果，而3D動畫雖然也是動態效果，卻是不可操控的，由設計師事先做好播放的，更不能進行場景切換和鏡頭操控等動作。在虛擬場景下操控者可以對設計方案進行創作、修改和優化，而3D動畫無法進行二次修改，只能重新制作而耗費了大量人力物力和時間成本。

2.4 虛擬現實技術在景觀設計中的應用特色

傳統校園景觀設計的表現多側重于手繪圖和平面CAD圖和PS效果圖，在對外宣傳過程中，CAD圖和PS效果圖這些表現方法，無法提供給體驗者沉浸感和真實的3維感受，也無法根據意愿自由旋轉視角，通過平面圖推敲想象方案，無法以人的視角進行活動。而在虛擬現實系統中的校園景觀，我們利用計算機可以對不同人物的視線高度進行設置調整，體驗者可以隨意觀察場景內的任意角度，讓體驗者有親臨現場的真實感受。

3 交互性設備在校園環境設計中的應用發展

虛擬現實技術經過十幾年的快速發展，在傳統的建模方法、效果表現等方面，已經有了較大的突破和發展，隨著交互性設備在虛擬現實技術中的應用，校園環境設計領域的效果表現也迎來了新的改變。lumion6.3結合虛擬3D眼鏡，把lumion中的場景導出全景模式，將3D眼鏡與lumion連接，就可以進行3維全景觀看效果圖，伴隨著頭部的晃動，3D眼鏡內的的場景也會隨之變化。利用3D眼鏡觀察虛擬校園場景方案，相比傳統2維效果圖和平面圖，有了質的飛越，對于校園方案的效果感受將會更強烈。國內新晉軟件光輝城市也在虛擬現實表達領域有所發展，可以通過該軟件進行虛擬場景內的互動，漫游和修改場景，利用外接鼠標可以對場景內的鏡頭進行控制，利用鍵盤可以實現場景內的移動與行走，全方位觀察場景內的物體。酷家樂作為新型互聯網+的設計軟件，在室內設計領域的虛擬場景表現上技術很成熟，通過該軟件制作的虛擬校園室內實時渲染場景，體驗用戶可以通過鼠標進行3維角度旋轉進行瀏覽，比傳統3Dsmax渲染效果更直觀，最重要的是通過該軟件進行實時渲染效果好，速度快，節省了大量的渲染時間，從而節約了時間成本。

4 發展展望

伴隨著電腦和手機客戶端的日益強大、交互性硬件設施越來越完善，虛擬現實技術也將會越來越成熟，虛擬現實技術未來的兩大發展方向便是手機客戶端和交互性硬件的應用，伴隨著虛擬現實技術的發展，在校園景觀環境設計中，也將更多的被應用于方案設計階段、方案表達階段、以及后期虛擬校園運營服務階段，在21世紀，可視化的表達已經不僅限于傳統二維平面的形式。

參考文獻：

[1]李國松.虛擬現實（VR）技術在風景園林規劃與設計中的應用研究[D].中南林業科技大學碩士學位論文，2007.

[2]蘆建國，蘇同向.虛擬現實技術與風景園林設計[A].南京林業大學，2007.

科研項目：本文是吉林建筑大學大學生創新創業訓練項目研究課題《虛擬校園漫游系統制作研究》成果，項目批準號：201510191033。

作者簡介：秦傳文（1994-），男，吉林長春人，本科，研究方向：景觀園林設計。