VR技術在環境設計中的運用研究

陳哲

摘要：由于擁有良好的沉浸性與交互性體驗，VR技術逐漸被各個行業領域應用，其中在設計行業多應用于后期的方案展示。本文通過梳理現有VR技術，探討VR技術在環境設計中應用的技術流程，通過甘泉愛情博物館實踐設計嘗試在設計流程中進行結合運用，以期為環境設計方法提供一種新的操作流程與思路。

關鍵詞：VR虛擬技術;環境設計;技術應用

VR技術是虛擬現實技術的簡稱，是以沉浸性、交互性為基本特征的計算機高級人機界面。通過計算機生成一種模擬環境，模擬人的感官功能，創造交互式的三維動態視景和實體行為的仿真系統。本文通過梳理現有VR技術，提出VR技術在環境設計流程中的運用方式。

1.VR技術在環境設計流程中的運用

1.1場地信息獲取與VR模式觀察

VR全景照片是實際項目中最實用的功能，全景資料的獲取可以由全景相機在地面進行拍攝，或是由無人機進行全景航拍。依靠獲取的VR全景照片，設計師能夠在電腦、手機移動端、VR頭戴設備等平臺進行觀察使用。其中電腦平臺因其設備限制，難以給人帶來沉浸感，而后兩者的顯示方式沉浸感較好，能夠讓設計師對設計場地有較為準確的空間把控而不是根據圖紙尺度進行經驗性評判。

對場地現狀進行掃描從而建立三維場地模型，再通過VR技術在場景中進行漫游是一種更加擬真的場地現況展示方式。在場地模型生成階段常用的是基于傾斜攝影測繪的三維合成技術，一般使用的軟件如：ContextCapture、PhotoScan等。在建立完成現有場地模型后可以通過Mars、Unity3D等軟件轉換成VR設備支持的格式進行沉浸式觀察。但較第一種操作模式而言，傾斜攝影測繪技術建立模型的操作流程對設備、時間、技術的要求更高，在實際項目運用中一般由手工沙盤模型代替，所以實際運用較少。

1.2方案草圖繪制

傳統環境設計在草圖階段主要依靠手繪草圖、制作手工模型或電腦草圖進行空間形態推敲，但以上這些工作手法都還存在一大缺點：設計師始終憑借自己的經驗與想象去模擬建筑的最終形態，在這模擬過程中可能產生對空間體驗上的偏差，這也是新手設計師在創作過程中常出現的問題。而借助VR技術的沉浸性特征，設計師能夠在草圖階段就能進行真實比例下的建筑空間體驗，并對其進行實時修改。

Tilt Brushs和Google block是同為google公司開發的VR創作應用，其中Tilt Brushs強調手繪創作，但與依附于紙面之上的二維草圖繪制不同，在VR頭戴顯示器的輔助下創作者可以在空間中描繪任意形狀。在建筑設計草圖階段，設計師能夠憑借Tilt Brushs快速手繪出建筑的三維體量。與前者類似，Google block也是一款草圖階段的VR設計軟件，但不同的是它能夠搭建Low-Poly模型，設計師可以將它導出為OBJ文件在常規三維軟件中進行再次創作。

1.3方案表達編輯及展示

由于技術條件以及實際設計需求的限制，在VR模式中對設計方案的精細化加工的必要性還需論證。目前并沒有針對環境設計專業化、精細化建模的VR應用軟件。現有應用主要集中在中后期模型調整與表達，以宋曉宇教授開發的Mars應用為例，在VR編輯模式下，Mars內置的VR動態配景庫提供可交互的植物、燈光、人物、動物、材質，并且集成化的參數調節設計，讓各項參數均可進行簡便的可視化調整以便為后期效果表達做準備。

運用Unity3D引擎對方案后期表達是一種技術性要求更高的方法，相應的，這種展示方式有更加強大的交互功能。設計師通過對項目場景進行編程預設，用戶能夠與場景進行互動如：門、燈、電視的開關、空間的移動與轉換等。

較前兩種VR展示手段而言，VR全景效果圖展示對技術與設備要求都不高，制作也相對快速，所以能夠在匯報中被廣泛運用。設計師通過對設計模型進行全景渲染再輔助以手機、VR頭顯設備，客戶能夠隨時隨地體驗項目建成后的空間。

1.4 小結

目前VR技術應用種類繁多，為設計師的設計體驗與方案展示方式提供了更多的選擇，但也有部分應用的使用因技術要求過高、時間投入過大限制了其使用面，所以VR技術如何輔助環境設計進行需要新的思路去挖掘設計師的設計需求，從而開發更加專業化的應用方案。

2.甘泉愛情博物館設計中VR技術運用

本次設計使用Unity3D將設計模型轉換成可供HTC Vive等主流頭戴顯示器瀏覽的模式，在實際操作過程中總結出以下幾點注意事項：

2.13D模型的導入

Unity3D支持多種3D模型格式，如常用的3Dmax的.maxl格式或Sketchuo的.skp格式等，一般都轉換成fbx格式以保證兼容性，但要注意的是，Unity3D對多面數模型優化較差，復雜場景模型或植物模型都需要進行簡化處理。這樣會影響樹的真實感，看上去也不夠自然。在室內設計中也涉及很多精細部件的模型問題，比如造型復雜的水晶燈，目前也是使用貼圖來代替，同樣會降低出圖的質量。

2.2 VR視角的控制

由于現有VR設備技術限制，用戶在頭戴顯示器的狀態下只能進行小范圍內的運動，這并不能滿足大空間VR展示的需求。目前設計師采用預定路線移動或使用手柄控制空間跳躍等手法去彌補這一缺陷。而預定路線移動的展示方式類似于在現有場景漫游視頻的基礎上加上自由轉動視角的功能，并在一定程度上提供與場景進行交互的功能。相比空間跳躍的視角移動手法，預定路線移動自由度較低，但具有較強的線性敘事的能力，設計者可以根據自己的設計場景以單線性、多分支線性等故事敘事手法給用戶展示設計空間。

甘泉愛情博物館的空間布局是以“相遇-相識-相知-相戀-相守”五個以愛情過程為節點作為展館參觀流線，依據這一空間特點，在本次VR展示中筆者采用以預設流線為主的視角移動方式，其中加入了部分互動元素以增強觀察者的沉浸感，如代入場景的方式以由“車中視角-下車視角-建筑的外觀展示-引入室內”四個步驟將觀察者視角逐步引入設計空間，另外展廳內的燈光、音樂以及部分視頻播放屏通過程序設置能夠通過按鈕控制其開關等。

3.總結

VR技術給環境設計帶來多種操作模式的選擇，其中在設計前期融入VR技術雖有嘗試，但對環境設計而言優勢與需求并不明顯，我們還需在等待技術成熟的同時不斷探索其應用可能性。相比較而言VR技術在方案展示應用上大有前景，我們可以深度發掘其方案展示形式，脫離目前效果圖這單一表達手段，跨界探索不同藝術形式在方案展示中的運用。

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