淺析基于VR 技術的園林景觀設計

母俊景，程千凌

（新疆農業大學，新疆 烏魯木齊 830052）

0 前言

園林景觀設計是集自然科學與人文藝術于一身的綜合性應用學科。俞孔堅認為：“景觀設計是關于土地的分析、設計、管理、規劃、保護和恢復的科學與藝術。”隨著VR 技術的出現，在園林景觀設計領域的應用也開始逐漸興起。

虛擬現實是利用計算機設備模擬生成一種三維模擬空間，讓使用者通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等感官去體驗虛擬空間，產生一種身臨其境的感受。隨著VR 技術的發展和設備的不斷便捷化、低成本化，VR 領域于2016 年進入了“VR 商用元年”，越來越多的廠商開發便攜式、低成本的VR 體驗設備，VR 技術也逐漸走入尋常人家，更多的行業也開始研究如何與VR 技術相結合，利用VR 技術改變行業的發展。如今，VR 技術在園林景觀設計領域的應用也開始逐漸興起。本文將從園林景觀設計、風景園林教育與VR 建模的園林效果展示3 個方面來探討VR 技術與傳統風景園林技術領域的融合帶來的好處。

從市場來看VR 產品主要有硬件設備和內容兩大類，其中硬件主要有頭戴設備，例如：眼鏡、頭盔、一體機等；還有非頭戴設備和手套；其中內容主要有場景、游戲、分發平臺等。

頭戴VR 設備是通過沉浸式的頭盔或者VR 眼鏡，用戶可以直接置身于虛擬世界中，體驗到十分真實的場景與感受，用戶使用效果較好，也是VR 技術設備的一個主要發展方向。非頭戴產品以體感類設備為主，由于技術條件限制，該類產品在過去一段時間，是大家體驗VR 的基本方法，不過比起頭戴類VR 設備，非頭戴設備并不能提供很好的用戶體驗，無法使人能身臨其境地進行感受。而作為頭戴式VR 的附屬產品，手套的設計出發點就是為了更好地體驗頭戴式VR 產品，通過手套，用戶增加了觸覺體驗，因此能更全面地體驗VR 產品。

1 VR 技術在園林規劃設計中應用

現狀的調研是為開展規劃設計的基礎，現階段比較常見的事拍照記錄的調查手法。影像和相關文字的記錄，同時結合一些需要甲方提供的相關基礎信息和數據是設計師們常見的數據資料，但是這些數據在后續的工作中不能持續性地造成感官影響，從而減低設計師的場地感受。利用全景地圖設計師可以通過全景圖路徑控制功能，隨時利用自己的智能手機搭載的VR 等設備即可觀看自己手機拍攝的場地全景圖，逼真的場景效果展示、還原的空間視覺感受，都使我們能夠隨時為專業設計師快速回想現場的細節設計，提供充分的幫助和支持。

園林專業教育需要充分調動和培養學生的想象力，例如風景園林設計專業的學生需要充分學習繪圖所必須掌握的空間感、距離感、平面立面轉換的能力、想象力等基本素質，這些抽象的、感知層面的教學內容很難只單純憑借教師的圖畫和語言表達能力來進行描述。基于VR 對于三位空間的立體還原與虛擬空間建模的功能，可以將其作為入門教學過程中輔助的道具，從而能有效訓練和提高學生對于空間的立體感知力和三位空間與平面轉換的能力，能夠在進行風景園林設計專業教學的任何時候更加直觀、幫助學生們培養和提高想象力和設計思維感覺。這種直觀而且又具有實際互動性的立體模型教學手法，可以迅速地培養和提高初學者的立體空間視覺感受的能力。

2 VR 技術在園林規劃設計課程應用的實踐

風景園林規劃設計方向的教育是高等院校培養未來的風景園林設計人才的一個重要途徑，而風景園林設計教學中也需要充分調動和培養學生的想象力，例如風景園林設計專業的學生需要充分學習繪圖所必須掌握的空間感、距離感、平面立面轉換的能力、想象力等基本素質，這些抽象的、感知層面的教學內容很難只單純憑借教師的圖畫和語言表達能力來進行描述。這就是為什么造成許多高校的學生在早期學習風景園林設計過程中因對于空間與立體認知的能力差、立體設計想象力的不足等一些問題而對園林設計無從下手，也不知道什么樣的設計方式才是更好的景觀設計，就是大家常說的“入門難”的風景園林景觀設計問題。

基于VR 對于三位空間的立體還原與虛擬空間建模的功能，可以將其作為入門教學過程中輔助的道具，從而能有效訓練和提高學生對于空間的立體感知力和三位空間與平面轉換的能力，能夠在進行風景園林設計專業教學的任何時候更加直觀、有效幫助培養和提高學生們的想象力和設計思維感覺。初學者往往因為不具備對空間的想象力，很難正確理解教師口中所說的“空間圍合”“空間轉換”含義，也很難正確理解構筑物或其他植物的不同空間擺放方式和位置會對初學者的空間感受方式造成什么樣的變化和影響。而VR 的交互性空間組合體驗感的特性，可以通過多種方法讓教師引導學生親身體驗和感受不同狀態空間的場景，來向其他初學者傳達不同的狀態空間信息，讓其通過自己的親身感受和體驗來充分理解不同狀態空間性質的區別和其差異。

2.1 項目選型與模型搭建

在初次嘗試決定將VR 技術運用于園林設計時，對于項目組是一個不小的挑戰，于是項目組決定以指導老師的一個實地項目作為基礎，進行規劃設計。項目組對新疆水電院總局的建筑周邊環境進行了設計。在手繪方案繪出后，項目組經過了一番討論修改，完成了CAD 圖紙。在平面方案出爐后，交予項目組小組成員進行3DMAX 模型的建立。將植物，地形，人物等模型按照設計方案一一建立。項目組在地形方面進行了詳細地處理。對于簡單的地形，可以使用3DS MAX 中的位移（displace）修改器制作。通過位移修改器對三維物體施加一個灰度圖，使三維物體對應圖上亮的地方產生凸起，從而亮度的不同會導致凸起的程度不同。然后將設計的地形用Photoshop 處理成一張灰度圖，在3DS MAX中作為位移修改器的貼圖施加到一個平面上，得到項目組想要的地形。在平面圖與3D 模型建立完畢后，項目組開始嘗試將模型導入VR 平臺。項目組采用的是MARS 平臺，將模型置于坐標原點附近，便于進入MARS 后能馬上看到模型因為MARS 默認進入漫游的起始位置是坐標原點。然后清理掉不需要的模型，將材質都修改為標準材質，將模型按類型劃分為多個區塊，盡量保證各個區塊的面數相等。繼而運用插件將每個區塊的模型塌陷在一起。最后調整好模型將其導入即可。

2.2 VR 場景的生成與測評

將模型成功導入制作完成后，項目組將制作出來的虛擬視頻帶給周邊的老師、同學們，并請他們帶上VR 眼鏡進行感受和體驗。等他們感受完畢后，項目組對他們進行了一系列的體驗感官的采訪，將他們的感覺與意見記錄下來，并進行分析與整理，為項目組更好的提高項目組的視頻質量做準備。

2.2.1 樹木、復雜地形等模型的制作問題

樹木在建筑園林景觀的設計與模型制作中一直是必不可少的一種景觀元素，其景觀表現的好壞將直接地影響到整個園林景觀設計過程表現的效果。但由于一棵樹本身就可以擁有成千上萬片的樹葉，做成一個模型植物完成后所需要用到的樹葉面積可能到百萬的數量級，這對現階段的普通計算機來說，實現流暢的VR 體驗效果幾乎是不可能的。為了解決這個復雜的問題，有這樣一種解決辦法：就是對于左右對稱的植物，關聯的方法是復制一棵左右對稱樹木的平面公告板，然后將這兩個平面的樹木公告板相互關聯垂直，這樣不管在什么樣的角度都攝像機就能清晰地看到完整的一棵樹，但要特別注意的是，當一個攝像機與某一面幾乎完全垂直時，就與另一面幾乎完全平行了，這時的垂直會使樹木外觀看上去顯得有些不自然。

2.2.2 VR 場景展示效果的局限

VR 技術在產品推廣以及服務器的升級應用方面都面臨著一系列的挑戰和難題，如轉幀的速度不夠，畫面不夠流暢，對于設計場景的實際使用情況也不能夠準確地展現表達出來，容易讓人出現視覺畫面停滯，真實感不強的感受。制作精良的VR 視頻技術能讓大多數初次進行嘗試的VR 平臺的用戶都感到很興奮和驚嘆。但是除了真實的視覺，其他的各種感覺仍不能及時得到良好的呈現，如嗅覺、觸覺等。有些同學甚至表示“感覺自己進入了一個盒子，來到空曠的地上，想奔跑卻被困在了原地”。這種感覺是目前流行的虛擬世界結合現實視頻技術帶給大多數人的另一種感覺。

3 結論

雖然虛擬現實技術已經作為未來的景觀設計領域的重要技術和應用發展方向，有著極大的技術優勢和廣闊的應用發展前景，但是在具體的開發和推廣應用中還是存在著各種各樣的阻礙。一方面，使用者應解放思想，把握發展機遇，大膽的利用新技術；另一方面，虛擬現實技術服務商還需要進一步加強對基礎設施創新技術的開發和研究，加大對數據處理以及其他沉浸式裝備的技術研究和投入，充分地提高其用戶體驗性。基金項目：國家級大學生創新項目：《基于VR 技術的園林景觀設計與實踐》支撐；自治區教研項目《虛擬現實技術在設計類專業教學中的應用研究-以園林專業為例》階段成果。