探析虛擬現實技術在環境藝術設計中的應用價值

張騰 宋軍

摘? 要：虛擬現實技術以其強大的沉浸式體驗與實時交互手段為人們提供新的感官體驗，在內容上與同為改造環境為基礎的環境藝術設計有著極強的關聯性與促進意義。文章以虛擬現實技術為出發點，探究虛擬現實技術特征及其作用，并結合虛擬現實技術對視覺環境的改變探析其在環境藝術設計領域中的應用價值及推廣意義。

關鍵詞：虛擬現實技術;環境藝術設計;應用價值

中圖分類號：TU238 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0032-02

Abstract： With its powerful immersive experience and real-time interaction means， virtual reality technology provides people with new sensory experience， which has strong relevance and promotion significance to environmental art design， which is also based on transforming the environment. This paper takes virtual reality technology as the starting point， investigates the features of virtual reality technology and its functions， and analyzes its application value and popularization significance in the field of environmental art design in combination with the changes of virtual reality technology on visual environment.

Keywords： virtual reality technology; environmental art and design; application value

1 概述

伴隨著5G網絡的到來，更大的帶寬及更快的網絡刷新速率使得一些阻礙虛擬現實技術發展的因素逐漸被攻克，這一技術產業近年來得到了長足的發展。不論是生物醫療、航空航天、數字娛樂等方面虛擬現實技術的應用領域都十分廣泛。本文所研究的環境藝術設計即是該領域范疇內虛擬現實的一項重要應用解決方案，在環境藝術設計項目案例前期、中期、后期都有極強的助推作用，為設計服務提供突出便利。

2 虛擬現實技術及其特征

虛擬現實技術（英文名稱：Virtual Reality，縮寫為VR）是一種多維化的信息空間處理技術，是將感性和理性認知相結合的綜合環境承載技術。簡單來說，虛擬現實是一種依靠計算機處理進行創作或改變的“新世界”。這個新世界看似真實，實則是虛擬現實技術通過人腦中的鏡像神經系統經由“想象”和“知覺”兩個過程，對人以往的經驗進行模擬而創造的一個虛擬場景[1]，并通過外接傳感設備，將用戶操作數據進行數據反饋以對虛擬環境做出交互改變。

虛擬現實技術除上文提到的對環境的模擬仿真外還包括對用戶自身具備的視覺、聽覺、觸覺、味覺等一切用戶自身所具備的多方性感知，以及傳感設備所接收的人體自身行為動作等模塊。也正是這虛擬現實技術的種種科技綜合，極大豐富其技術承載內容及承載方式，對環境藝術設計等眾多領域提供了介入可能并為各類應用領域帶來新的可選方案。對于虛擬現實技術的研究，隨著新的虛擬現實硬件設備及內容的不斷升級更新國內外學者對其特征的界定也各不相同，但是總結來說其特點不外乎如下三點：

2.1 沉浸式

虛擬現實沉浸式體驗是其至關重要的技術特征，通過技術手段將用戶進行場景置換，并營造虛擬空間以增強用戶對產品的代入感。沉浸式虛擬現實一般采用頭盔、投影等手段，采用封閉空間的多角度場景顯示器進行360度全景顯示，依靠視覺、聲音、甚至觸覺，根據特定視角進行環境模擬，增強用戶對環境的體驗感。

2.2 實時性

5G網絡的應用對虛擬現實實時刷新速率做出更大程度的改變，更大的帶寬與網絡延遲速率的改善使得虛擬現實應用更貼近人們的舒適感受，減少人們對于畫面延遲的眩暈感。這其中實時性就包括對實時畫面的刷新率、對交互設備的刷新率、對技術服務對象感官的刷新率。在環境設計領域最直接的應用即是在方案的修訂與環境改變的應用上，極速的實時刷新率將會大程度提高環境設計工作流程和效率，極大地提高環境虛擬體驗。

2.3 交互感

虛擬現實技術的“趣味”即體現在他的交互感上，依靠傳感設備對身體所發出的指令進行數據傳遞，在接受設備及核心計算機環境控制中心的“大腦”終控的處理下，這些信號源轉變為數據庫對應的程序命令進行即時的效果反饋，隨之對輸出設備（目前成熟的設備多為視覺VR頭盔及手持應用）進行環境場景的交互。

3 虛擬現實與環境藝術設計的關聯性

環境藝術設計是集合生態學、園藝學、設計學、建筑學等領域的跨域整合創造的實用藝術，有著廣泛的涉及范圍，其以建筑室內與室外之分，包括室內與室外所有的空間元素與裝飾陳列的有機結合。環境藝術設計是一項復雜而又龐大的系統性工程，他是建立在物理客觀事實上的科學性設計過程，是對環境的科學化改造。而這一點恰恰與虛擬現實有著極強的關聯性，虛擬現實技術同樣是在環境上“做文章”的科學改造過程。

在內容上虛擬現實的環境改造建立在視覺的“轉換”，即以視覺及相關感知為出發點，對周圍環境進行數據改造，模擬或創造與虛擬現實接收對象所對應的三維空間元素。在內容角度環境藝術設計同樣是對環境的改造過程，但是與虛擬現實的“環境”不同的是環境藝術設計是建立在現實空間中的物理改造，在合理規劃的基礎上迎合自然與人居環境相協調去改造自然及人造環境。

近年來，工業化對生態環境的影響不斷加強，導致出現了一系列的環境問題。環境藝術的虛擬化已成為當代社會焦點現象。由于其靈活多樣的形式，多功能復合化特征以及更容易滿足上層階級的精神需求，在信息社會的語境下愈發顯示出獨特的優勢，在信息社會人類環境的發展中已成為一個重要的方向。[2]這也恰恰說明虛擬現實與環境藝術設計不可分割的關系，虛擬現實為環境藝術設計開拓了滿足人居環境藝術與精神性需求的新途徑。

4 虛擬現實對環境藝術設計的作用

總的來說，虛擬現實技術擁有高效率三維仿真、環境數字處理、大數據建立分析等得天獨厚的優勢與環境藝術設計相輔相成，二者是手段與目標的關系。虛擬現實技術的出現極大程度的減少了環境藝術設計工作中的工作損耗、提高工作效率和成單率，解決了繁瑣的人工繪圖精準度問題與計算機粗糙的效果圖渲染力問題。并對方案模擬提供有效場景，對環境藝術設計教育方式及工作方法產生重大變革。

4.1 專業教育方式及工作方法的創新變革

環境藝術設計專業從設計角度來看知識體系龐雜，設計師依靠前期調研數據、環境分析、風格方案等要求進行設計工作，還需要添加個人主觀靈感元素，并結合實際以達到各項事務協調統一，進而展現出全局化的效果。虛擬現實技術的應用極大的推進該專業的數字化升級，通過數字模型三維化，設計師可以以第一人稱視角進入環境空間，做到設計師與設計對象的合二為一。通過第一人稱視角，設計師可以充分的站在環境受用者角度去規劃，且各類數據信息轉化為可視性二維、三維模型，增加了教學和工作的直觀感受。通過1：1的環境模擬空間，高仿真虛擬空間觸發專業學習或者設計工作者最敏感的主觀感知系統，使其主觀意識思維呈現出認同感，進而對環境空間體系深度解析增加其知識儲備。

此外，環境設計匯報階段從傳統的手繪圖紙到使用電腦制作效果圖演示過程中，虛擬現實技術的引進，可以通過硬件平臺和軟件平臺構建一個仿真實的虛擬環境空間，加強對客戶視覺、聽覺、觸覺等感官刺激，使其高度集中和在思維活躍條件下加強對展示內容的記憶。并且通過計算機算法可以現場對客戶要求進行環境調整，以達到客戶最真實的體驗狀態，提高工作效率減少時間成本、經濟成本，避免因溝通及思維指向性不準確而帶來的損失。

4.2 方案的預演對設計可行性的預先驗證

建筑項目的安全性、綠色環保性、空間適應性等問題一直是環境藝術設計工作者在設計之初最先應該考慮的實際性問題，這也就體現出了環境設計實踐中的技術要求的特殊性，往往需要融合多學科知識體系來完成設計方案，在系統設計的任何一個疏漏都將成為工程重大的事故隱患的因素。因此，在方案設計的過程中對方案未來可能發生的情況做出預先檢驗就顯得至關重要。

虛擬現實系統可以分為前端輸出模擬與后臺數據處理兩個主要部分，在計算機硬件、軟件的支撐下，完成虛擬仿真系統模型的架設。[3]通過后臺計算機系統的數據分析，對設計方案進行模擬，可以快速對近三十年空間因素進行科學預測，融合多平臺數據模塊通過前臺模擬進行視覺呈現。設計師可以以此檢查設計方案的可行性，并通過數據庫系統的集成和應用相關技術，輸入各種信息資源，地理位置資源，媒體為核心系統儲備資源，以便隨時調用。

4.3 展示方式的交互輸出對實體項目建設的經濟改觀

虛擬現實技術憑借上文提到的實時性、交互感、沉浸式的特點與環境藝術設計的設計流程相結合，該技術優勢得到了極大的體現。虛擬現實技術在多維計算機輔助的情況下可以實時的對環境調整要求做出改變，節約了因設計方案調整所帶來的時間和人力成本，大大縮減了實體項目中工程的實際周期。沉浸式的展示效果做到甲乙雙方的真實體驗，極大程度改善傳統環境藝術設計項目展示效果及質量，改善項目資源利用效率和成本輸出，從而對整體實體項目的經濟做出改觀。

5 結束語

從國家“十三五規劃綱要”中提出推進虛擬現實創新和產業化可以看出，國家對虛擬現實產業有著很大的信心和期望。而5G網絡的推廣，更大的帶寬及更小的網絡延遲速率使得一些阻礙虛擬現實技術發展的因素逐漸被攻克，逼真的虛擬場景與電子信息科技的整合將會給人們帶來更優質的體驗。新的技術在環境藝術設計領域的實際應用，將會對環境藝術設計相關范疇帶來更多的改觀，這不僅僅是彌補其全流程中的不足，更多的是對設計思維和工作效率的顛覆。

參考文獻：

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