虛擬現實技術在城市環境設計中的應用

朱美霖 牟思曉 謝銘雨 耿嘉文

【摘要】城市環境設計涉及多個學科和內容，包括建筑學、人類學、景觀設計等，具有綜合性和多樣性的特點。隨著科學技術的發展，城市環境設計的方法和方法也不斷優化。目前，人們對現代城市環境設計提出了更高的要求，不僅要求城市環境設計作品環保美觀，而且要求城市環境設計作品具有很強的功能性。因此，設計師可以利用現代科技手段，將虛擬現實技術應用到城市環境設計中，提高城市環境設計的效果和效率。

【關鍵詞】虛擬現實技術;城市環境設計;實時仿真演示

在城市環境設計過程中，設計師常用的技術方法有3D動畫、實體模型、效果圖渲染等，這些設計方法雖然改變了傳統的純手工設計模式，提高了設計效率，但也有一些缺點。以實體模型為例，雖然立體感很強，但由于是按比例縮小的模型，設計師很難理解具體的設計細節，導致評價結果不準確。效果圖的渲染只能表達離散的、靜態的效果，缺乏整體性。3D動畫雖然結合了前兩種方式的優點，但其提供的運動路線具有固定不變的特點，不能隨意調整，人機交互性不強。因此，設計師應進一步完善相關技術，將虛擬現實技術應用到城市環境設計中，融合圖像、聲音、動畫等元素，實現細致全面的仿真展示，同時加強作品的表現力，增強其人機交互性。效果讓自己有一種身臨其境的感覺。

一、虛擬現實技術在城市環境設計中的應用特點

與傳統的仿真技術相比，虛擬現實技術可以創造出還原度更高、交互性更強的虛擬環境。虛擬現實技術在城市環境設計中的應用可以使參與者與模擬環境進行交互。設計師可以根據自己的感知和認知能力在虛擬環境中獲得靈感，利用虛擬環境中的空間和邏輯信息進行分析和設計。虛擬現實技術具有三個基本特征：沉浸感、交互性和想象力。所謂沉浸感，是指用戶作為第一視角存在于環境中，真實存在的程度就是沉浸感。如果沉浸感強，說明場景的真實程度高。理想的虛擬環境甚至會讓用戶難以分辨真假。虛擬場景可以隨著用戶的視角而變化，并通過燈光、聲音等來優化效果。交互性是指用戶在模擬環境中對物體的可操作性和環境反饋的自然程度。如在虛擬環境中，如果用戶直接抓取一個物體，手的觸感和物體的重量會隨著手的運動而變化，這一切都是通過人機交互技術來完成的。想象是指當用戶沉浸在多維信息空間中時，通過自身的感知和認知能力獲得更多的信息，從而激發自己的思維潛能，對時空環境產生現實的想法，從而更積極地想象。虛擬現實技術是一種集計算機、傳感與測量、仿真等技術于一體的綜合技術。計算機技術主要涉及人工智能、信息網絡等技術和學科。其中，環境建模技術最為重要，可以說是虛擬現實技術中的核心技術。該技術的應用旨在獲取更詳細的三維環境數據，并根據具體的應用需求和數據構建環境模型。計算機模型可用于制作圖形圖像。如果模型準確且時間充足，設計師可以根據不同的光照條件生成不同的圖像信息。立體合成與立體顯示技術也很重要。在虛擬現實系統中，消除聲音的方向以及與用戶頭部運動的相關性已成為聲學專家的熱門研究課題。研究表明，人們可以通過聲音在水平方向上的相位差和強度差來判斷聲源的方向。所謂立體效果，就是通過聽到左右耳在不同位置記錄的不同聲音來實現的，可以給人一種方向感。但目前在VR系統中，聲音的方向與用戶頭部的運動無關。立體視覺也采用了類似的原理，主要是利用眼睛焦距、大小對比等方法來呈現距離感和空間感。在VR系統中，立體視覺起著非常重要的作用。根據顯示器的不同，用戶眼睛看到的圖像也不同。一些系統使用單獨的監視器。用戶戴上VR眼鏡后，兩副眼鏡可以分別看到奇數幀圖像和偶數幀圖像，從而產生立體效果。盡管三維圖形和三維圖形的生成技術已經比較成熟，但計算機圖形學領域的專家學者們仍在對復雜場景進行更多的研究。此外，觸覺反饋技術、交互技術、系統集成技術等也很重要，需要相關人員進行深入研發。

二、虛擬現實技術在城市環境設計中的應用

虛擬現實技術在城市環境設計中的應用，不僅可以構建虛擬空間，還可以幫助設計人員利用實時仿真演示技術，檢查城市環境設計在虛擬空間中的效果，分析方案的可操作性，并進行實時仿真演示。目前，VR技術已廣泛應用于影視、游戲等領域。然而，隨著技術的優化、應用成本的降低以及計算機性能的不斷提升，VR技術的應用領域也越來越廣泛。這種虛擬現實建模語言可用于創建虛擬現實對象。通過插件可以在線查看網頁，也可以通過旋轉、移動等瀏覽工具查看對象，以獲得更好的動態效果。在VR技術廣泛應用于人們的娛樂生活的同時，其他領域對VR技術的研究也在不斷深入。在建筑行業，電子模型技術的運用可以有效提高建筑設計和施工的質量和效率。通過真實模擬，設計人員可以了解城市建設的實際情況和存在的問題，解決建筑街道改造等問題，可以促進城市環境設計水平的提高。目前，半圓屏式VR產品和便攜VR產品已應用于城市環境設計。效果明顯高于傳統CG模型，可以更自由地改變物體的行走空間。設計人員可以使用這些產品來比較多種設計方案，最終選擇出最佳方案。

參考文獻

[1]潘鋒.虛擬現實技術在城市規劃設計中的應用分析[J].城市周刊，2019（14）：26.

作者簡介

朱美霖 2002.10.30 女 遼寧省沈陽市 大連工業大學環境設計專業

牟思曉 2002.12.26 女 遼寧省本溪市 大連工業大學視覺傳達設計專業

謝銘雨 2000.10.12 女 遼寧省遼陽市 大連工業大學產品設計專業

耿嘉文 2002.05.24 女 遼寧省本溪市 大連工業大學藝術與科技專業