建筑景觀設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

（閩江學(xué)院海峽學(xué)院 福建 福州 350108）

0.引言

景觀建筑設(shè)計(jì)是一門新興學(xué)科，設(shè)計(jì)領(lǐng)域的多學(xué)科交叉共榮已成其必然趨勢。景觀建筑學(xué)是以建筑、園林、規(guī)劃為研究理論支撐骨架，探索多學(xué)科交叉的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。景觀建筑一般是指在風(fēng)景區(qū)、公園、廣場等景觀場所中出現(xiàn)的抑或本身具有景觀標(biāo)識作用的建筑，其具有景觀與觀景的雙重身份。景觀建筑和一般建筑相比，有著與環(huán)境、文化結(jié)合緊密，生態(tài)節(jié)能，造型優(yōu)美，注重觀景與景觀和諧等多種特征。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑景觀中的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)二者之間的有效結(jié)合，所以本文從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀設(shè)計(jì)中所占據(jù)的優(yōu)勢、景觀設(shè)計(jì)的前景和優(yōu)勢進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際情況來盤點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑景觀中應(yīng)用的流程和注意事項(xiàng)，希望能夠有效提高建筑景觀中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用效率，切實(shí)提高建筑景觀工程的質(zhì)量。

1.概述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到我們的生活之中了，所謂虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)其實(shí)也就是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動態(tài)的三維立體逼真圖像。VR藝術(shù)是伴隨著“虛擬現(xiàn)實(shí)時(shí)代”的來臨應(yīng)運(yùn)而生的一種新興而獨(dú)立的藝術(shù)門類，在《虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)：形而上的終極再創(chuàng)造》一文中，關(guān)于VR藝術(shù)有如下的定義：“以虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等人工智能技術(shù)作為媒介手段加以運(yùn)用的藝術(shù)形式，我們稱之為虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)，簡稱VR藝術(shù)。該藝術(shù)形式的主要特點(diǎn)是超文本性和交互性。”虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有多感知性、存在感、交互性以及自主性的特點(diǎn)，所以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠廣泛的融入到醫(yī)學(xué)應(yīng)用、娛樂應(yīng)用、軍事航天、室內(nèi)設(shè)計(jì)、房產(chǎn)開發(fā)以及工業(yè)仿真、應(yīng)急推演、文物古跡、游戲、道路橋梁、地理監(jiān)測等領(lǐng)域之中。本文將會從應(yīng)用優(yōu)勢以及應(yīng)用過程等角度來研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果以及發(fā)展過程，對于推動我國建筑行業(yè)的進(jìn)步具有非常重要的意義[1]。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑景觀設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1 展示整個建筑物信息

在傳統(tǒng)景觀建筑設(shè)計(jì)的過程中，經(jīng)常會采用二維或三維繪圖的方式來構(gòu)建，專業(yè)圖紙對于將要使用建筑景觀的客戶及管理部門們來說較為專業(yè)性，很多他們不了解的專業(yè)表達(dá)手法不僅大幅度降低了他們的判斷能力，也會給后期修改時(shí)雙方意見的同意造成阻礙。但是在實(shí)際生活中這樣的繪圖方式并不能夠全面客觀地展示整個建筑物的信息，只能單一的傳遞建筑物部分屬性的信息，例如比例、尺寸以及門窗位置等，但是在虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用下，就能夠完全真實(shí)地展示一整棟建筑物信息，讓人有身臨其境的感受，能夠更加真實(shí)的感受到建筑景觀和整體環(huán)境二者之間的關(guān)系和搭配是否恰當(dāng)，除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用還能夠幫助除設(shè)計(jì)師外不懂建筑知識的景觀使用者來更加簡單直觀的評判整個建筑物，對決定建筑景觀是否符合要求以及哪里需要修改起到了輔助決策的作用，所以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用對于展示整個建筑的信息，提高建筑雙方溝通的有效性具有非常重要的意義[2]。

2.2 提高網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高效發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀建筑模型中的應(yīng)用能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性更加高效的發(fā)揮出來，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過程中，建筑是指能夠應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)發(fā)送自己的設(shè)計(jì)圖紙，這樣的發(fā)展背景之下，網(wǎng)絡(luò)所扮演的也就知識傳遞信息的角色，而在線景觀建筑模型的建立能夠更加深刻的展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性，設(shè)計(jì)師利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起相應(yīng)的建筑景觀模型，然后就可以通過互聯(lián)網(wǎng)電子技術(shù)將自己的作品快速的發(fā)給建筑的承包商，承包商的決策人就可以在線觀看建筑師所設(shè)計(jì)的建筑景觀模型，也能夠?qū)ㄖ途坝^之間的配合以及建筑物本身作出判斷，將語言和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模型結(jié)合在一起，能夠更加具體的描述建筑物的可行性以及完整性提高網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性，網(wǎng)絡(luò)在建筑模型設(shè)計(jì)的過程中還扮演著重現(xiàn)、展示建筑物以及輔助決策的作用[3]。

2.3 進(jìn)行多方案分析比較

在建筑景觀設(shè)計(jì)的過程中，往往需要建筑設(shè)計(jì)師涉及很多個版本后由開發(fā)商或者承包商進(jìn)行比對之后才能夠正式的投入到使用生產(chǎn)中，所以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)際生活中的建筑景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用能夠有效地解決多方案比較的問題，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過程中根據(jù)自己的想法制作相應(yīng)的模型建筑，在虛擬的三維建筑模型之中，能夠根據(jù)實(shí)際情況來切換不同的模型方案，還能夠?qū)崿F(xiàn)在同一個觀察點(diǎn)觀察不同的建筑或者是在不同的角度觀察同一個建筑物，能夠更加具體、細(xì)致的將不同的建筑方案放在一起進(jìn)行對比，更加突出項(xiàng)目優(yōu)勢，還可以更加具體的修改某個局部景觀建筑部位，并實(shí)時(shí)在線對比修改前后的方案之間的差別，有助于建筑承包商能夠更加客觀地作出決策[4]。

2.4 建立良好的專用人機(jī)接口互交

人機(jī)接口作為使用者與計(jì)算機(jī)溝通的橋梁，它不僅能夠表達(dá)使用者的意圖轉(zhuǎn)換，同時(shí)執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序，建立良好的人機(jī)接口，能大大縮短使用者對系統(tǒng)的學(xué)習(xí)時(shí)間，還能有效提高系統(tǒng)的使用效率。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠更好地應(yīng)用人機(jī)接口互交的技術(shù)，所謂人機(jī)接口互交技術(shù)，也就是指軟件界面是人-機(jī)之間的信息界面，從某種意義上講，它比硬件和工作環(huán)境 更為重要。優(yōu)化軟件界面就是要合理設(shè)計(jì)和管理人-機(jī)對話的結(jié)構(gòu)。對話的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)一般可分為初始設(shè)計(jì)、形式評價(jià)和總結(jié)評價(jià)三個階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效建立良好的人機(jī)接口互交，有效提高建筑景觀設(shè)計(jì)的效率[5]。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀設(shè)計(jì)中的前景和現(xiàn)實(shí)性分析

3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在古建筑修復(fù)中的應(yīng)用

建筑景觀不僅客觀的見證了我國建筑業(yè)的發(fā)展，其中也凝聚著每一位中華兒女的智慧和汗水，所以古建筑景觀群對于我們來說具有非常重要的意義，由于過去一些不可抗力所造成的破壞以及人們保護(hù)意識不強(qiáng)所造成的破壞，致使古建筑景觀不能夠再完整的呈現(xiàn)在我們的眼前，所以古建筑物的保護(hù)和修復(fù)是每一位現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)師所肩負(fù)的重要任務(wù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對于古建筑景觀的修復(fù)和還原具有指南性作用，對于傳統(tǒng)景觀的再現(xiàn)起到了非常重要的推動作用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在古建筑修復(fù)中的應(yīng)用具有天然的優(yōu)勢，只需要通過實(shí)際的測量以及科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，就能夠利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將所得到的大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化的重建，數(shù)字化建筑的出現(xiàn)對于古文化的還原以及古建筑的展示具有非常重要的作用，例如圓明園的毀滅對于每一個中國人來說都是不可磨滅的痛，遭到嚴(yán)重破壞的圓明園讓我們沒有辦法具體地感受到它曾經(jīng)的輝煌以及華麗，但是還是有很多的專家學(xué)者們認(rèn)為需要保留現(xiàn)在圓明園現(xiàn)在的殘缺美和廢墟美，所以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用對于圓明園美景的重現(xiàn)就具有非常重要的作用，通過構(gòu)建圓明園景觀模型不及能夠讓更多的人看到圓明園以往的風(fēng)光，還能夠避免因?yàn)槊つ繑U(kuò)建以及開發(fā)損壞現(xiàn)有的古跡，除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在古建筑的修復(fù)中還有很多例子可循，所以說虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用對于我們每一個人來說都具有非常重要的意義[6]。

3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助景觀建筑教育

在素質(zhì)教育的影響下，越來越多的教育學(xué)者們意識到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑景觀教育中的重要意義。在傳統(tǒng)教學(xué)方法中，經(jīng)常采用老師們在課堂上講、學(xué)生們在座位上聽的教學(xué)方式，但是這種填鴨式方式不僅缺乏師生之間的情感交流，在一定程度上也會扼殺學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑景觀教育中的應(yīng)用不僅貫徹落實(shí)了以人為本的教育理念，還能夠以其獨(dú)特的體驗(yàn)性以及代入性來喚起學(xué)生們的學(xué)習(xí)欲望，除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的還可以幫助學(xué)生們在其眼前構(gòu)建虛擬的四維建筑景觀，更加直觀的教育方式，不僅能夠幫助學(xué)生們更好的掌握本節(jié)課程中所學(xué)習(xí)的建筑知識，除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑教育中的應(yīng)用還能夠幫助學(xué)生們制作自己的建筑模型，為進(jìn)入工作狀態(tài)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，建筑模型的設(shè)計(jì)和運(yùn)營過程中，還能夠幫助學(xué)生們發(fā)現(xiàn)自己在學(xué)習(xí)過程中沒有掌握的問題，更加具體地意識到自己的不足之處，貫徹落實(shí)了以人為本的教學(xué)理念，構(gòu)建綜合素質(zhì)人才，幫助學(xué)生們構(gòu)建教學(xué)知識和建筑經(jīng)驗(yàn)之間的關(guān)系，有效提高了景觀建筑教育的教學(xué)效率。

3.3 虛擬顯示技術(shù)輔助城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃中也扮演著重要的角色，對于整個城市的規(guī)劃和發(fā)展具有非常重要的作用，在實(shí)際生活中，城市規(guī)劃需要對全城范圍內(nèi)的整體布局作出調(diào)整，如果采用傳統(tǒng)的繪制地圖的方法，不僅需要花費(fèi)大量的時(shí)間，還需要消耗大量的人力物力，除此之外，資源的浪費(fèi)和設(shè)計(jì)的合理性也都在我們的考慮之中。城鄉(xiāng)規(guī)劃實(shí)施計(jì)劃的決策不僅由政府來決策，還需要綜合的考慮到策劃者、實(shí)施者以及體驗(yàn)者們的意見，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用不僅僅是簡單的構(gòu)建城市的模型，還可以在構(gòu)建模型的過程中表現(xiàn)出規(guī)劃過程中的環(huán)境因素、地理形貌。安全系數(shù)等一系列復(fù)雜的內(nèi)容，還能夠從根本上避免設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，虛擬現(xiàn)實(shí)是由真實(shí)數(shù)據(jù)形成的數(shù)字化模型，是嚴(yán)格按照科學(xué)的工程要求來塑造的四維空間模型，可以真正意義上實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，綜合呈現(xiàn)一個城鄉(xiāng)規(guī)劃過程中所需要的各項(xiàng)復(fù)雜的信息因素，有效提高城鄉(xiāng)規(guī)劃工程的質(zhì)量和效率。

4.建筑景觀設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用方法

4.1 建筑景觀設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用流程

虛擬技術(shù)在建筑景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不及能夠有效減輕建筑景觀設(shè)計(jì)師們的工作難度，還能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)效果以3D的形式呈現(xiàn)在客戶的面前，此外，越來越成熟的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以幫助設(shè)計(jì)師們發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)建筑景觀過程中所存在的一些非常微小的問題。在實(shí)際建筑景觀中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要經(jīng)過收集資料、構(gòu)建三維場景以及基于平臺實(shí)現(xiàn)集成三個步驟。

模型的構(gòu)建是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑景觀設(shè)計(jì)中的一個重要環(huán)節(jié)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作模型的關(guān)鍵在于如何才能構(gòu)建一個真實(shí)度較高的模擬環(huán)境，在模擬環(huán)境的構(gòu)建過程中，不僅要求場景難易程度適中，還要求模型具備所必需的三維場景和立體聲音等內(nèi)容。地形模型的構(gòu)建是虛擬模型構(gòu)建中難度最大的部分，對于地勢較為平坦的小區(qū)來說，地形變化幅度較低，所以一般采用幾何平面來代替，而對于地形變化較高的山坡、土丘來說，則可以借助灰度圖像來制作模型，對比之下，建筑模型的建模則較為簡單，只需要按照實(shí)際尺寸和畫面之間的比例勾勒底線輪廓后再縱向拉伸形成建筑物的概貌后，再對門窗、樓梯、陽臺等細(xì)節(jié)工程進(jìn)行添加和細(xì)化即可。在建設(shè)好基礎(chǔ)的景觀模型后，則需要結(jié)合實(shí)體賦材質(zhì)和設(shè)置光源既可以進(jìn)入動態(tài)瀏覽，以三維方式所呈現(xiàn)出來的景觀雛形能夠讓客戶仿佛真正的身處在景觀之中。

隨著時(shí)代的發(fā)展和虛擬技術(shù)應(yīng)用能力的提高，在構(gòu)建建筑景觀的過程中對于其真實(shí)感和實(shí)時(shí)性的要求變得越來越高，園林景觀設(shè)計(jì)多種多樣，且造型各不相同，為了減輕設(shè)計(jì)師們的工作負(fù)擔(dān)，在必要時(shí)，設(shè)計(jì)師們只需要利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對貼圖坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算后用位圖文理材質(zhì)實(shí)體進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示即可呈現(xiàn)相同的景觀模型效果。而為了有效提高建筑景觀中光源的真實(shí)度，在用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)置景觀模型中光源的時(shí)候，也不會直接采用顏色的填補(bǔ)，而是選擇使用色彩的融合或柔化等技術(shù)來提高模型的顯示精度。

除此之外，植物也是建筑景觀設(shè)計(jì)中經(jīng)常會用到的元素，但是在建模的過程中，植物的建模則給設(shè)計(jì)師們創(chuàng)造了很大的難題。目前很多設(shè)計(jì)師在完成植物、樹木建模的過程中，都會選擇使用PS軟件在模型中添加貼圖，對于體積較大的植物來說，則選用不同角度的照片來實(shí)現(xiàn)模型的建立，這樣的建模方式在實(shí)際應(yīng)用過程中會大大降低模型的真實(shí)度，無法讓客戶產(chǎn)生共鳴感，雖然虛擬技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到建筑景觀模型構(gòu)建之中，但是因?yàn)槿S植物模型較少，現(xiàn)有的三維樹模型也不符合中國境內(nèi)常見樹種的特點(diǎn)，且樹木模型的專業(yè)性較差，仿真度較低，所以設(shè)計(jì)者們在建立建筑景觀虛擬模型時(shí)，往往會采用遠(yuǎn)處多角度樹圖片、近處樹模型的方式來表現(xiàn)建筑景觀中的樹木，虛擬技術(shù)應(yīng)用的不完善即讓我們發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)階段建筑景觀中虛擬技術(shù)應(yīng)用的不足，也為我們指引了未來發(fā)展的方向。

4.2 建筑景觀設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

一個虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模型的基本內(nèi)容包括場景尺寸、單位、模型歸類塌陷、命名、節(jié)名編輯，紋理、坐標(biāo)、紋理尺寸、紋理格式、材質(zhì)球、在創(chuàng)作建筑景觀虛擬技術(shù)模型的過程中，要求這些指標(biāo)必須要嚴(yán)格符合國家的標(biāo)準(zhǔn)，所以一個歸類清晰、簡單明確、制作規(guī)范的模型文件在后期的程序管理中扮演著重要的角色。此外，在建立模型的過程中，我們還需要考慮到模型的尺寸和比例，按照慣例，在制作建筑景觀模型的時(shí)候通常采用的長度單位是毫米（mm），并根據(jù)實(shí)際情況來選擇合適的比例，確保所建模型的仿真性和客觀性，此外，如果建模的時(shí)候由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖時(shí)，則需要根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖進(jìn)行建模，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖的應(yīng)用能夠更好地保證設(shè)計(jì)圖紙的準(zhǔn)確性，如果沒有提供計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，設(shè)計(jì)者則需要根據(jù)手頭已有的資料，例如視頻、圖片等內(nèi)容合理建模，將設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。此外，在選擇模型內(nèi)容的材質(zhì)時(shí)，也需要設(shè)計(jì)者整合專業(yè)的設(shè)計(jì)知識后才能夠進(jìn)行操作，例如奧林匹克公園的仰山種植設(shè)計(jì)以及福安宮屋頂?shù)木G化都因?yàn)榫G樹模型材質(zhì)的選擇恰當(dāng)而使實(shí)際情況達(dá)到了預(yù)想的效果，所以模型材質(zhì)的選擇是決定設(shè)計(jì)完成度和真實(shí)度的重要標(biāo)準(zhǔn)。模型的細(xì)化、優(yōu)化以及燈光的烘焙都是決定虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑景觀中應(yīng)用效果的重要內(nèi)容。

5.總結(jié)

雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑景觀設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到了很廣泛的應(yīng)用，但是還是有很多問題需要我們?nèi)ゲ粩嗟膬?yōu)化和完善的，只有通過不斷提高三維空間中模型的細(xì)化程度，并設(shè)置光度的可快捷調(diào)節(jié)性等方式才能其實(shí)提高虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用效率，也只有這樣，才能夠從根本上促進(jìn)我國景觀建筑行業(yè)的不斷發(fā)展。