虛擬現實技術在環境藝術設計中的應用策略

◇王偉赫

一、虛擬現實技術概述

虛擬現實技術，即VR 技術，是一種運用計算機仿真系統創建多源信息融合的交互式三維動態實景以及動作仿真的技術，可以給使用者提供沉浸式、多感知性、交互性的互動體驗。當前，虛擬現實技術已被廣泛應用于許多領域，且人們正在不斷探索虛擬現實技術在更多產業中的應用方法。

環境藝術設計師在應用虛擬現實技術后，能更好地利用信息，還能夠以立體的形式為客戶展示圖景。然而，當下我國環境藝術設計領域對虛擬現實技術的應用仍處于起始階段，未來還需充分結合實際國情及社會公眾需求，進一步探索使虛擬現實技術的優勢在環境藝術設計中得以淋漓盡致發揮的方法[1]。

二、環境藝術設計中虛擬現實技術的應用優勢

（一） 良好的交互性

在環境藝術設計中應用虛擬現實技術，可確保其成果更加形象化、全面化。利用數字技術，能夠實現多種環境設計內容數據的傳輸，也可實現各種信息的接收、認知、反饋。虛擬現實技術所構建的環境，已經朝著更加真實化的方向發展，能夠激發用戶的各類感官感受，使其獲得更沉浸的交互體驗。例如，在虛擬空間之中，用戶可接觸其中的各種物品，且能夠真實感受到物品的重量，同時，物品可隨著用戶的移動而移動。

（二） 提升藝術效果

在環境藝術設計中應用虛擬現實技術，會應用到Flash、3D 虛擬建模、全景圖片等技術，可將設計成果高清展示給客戶，讓設計作品更加接近真實場景且具備充足的藝術性。客戶可通過進入虛擬空間觀察圖像，實現對設計成果全方位的了解，同時深層次掌握不同設計成果形成過程中所應用的工藝、材料、設計理念。

（三） 提高設計效率

在環境藝術設計中應用虛擬現實技術，有利于轉變傳統設計方式，解決傳統方式下的各種復雜問題。比如，設計人員可以摒棄傳統模型或沙盤，不但節約了設計時間，而且可有效控制設計成本，基于數字化、多媒體模式實現虛擬設計項目的展示。對于客戶來說，僅需登入虛擬現實平臺，即可觀看環境設計模型，且可以從多角度充分觀察設計作品的效果，從而進行反饋與互動，進而全面提升設計效率。

（四） 基于多感知性創造身臨其境效果

在應用虛擬現實技術時，會存在一系列齊全的感官裝置，如面向用戶的視覺裝置、聽覺裝置、力覺裝置，乃至觸覺感知裝置、動覺感知裝置。在此情況下，客戶進入虛擬空間觀賞環境藝術設計作品，能夠身臨其境般感受最終設計效果，基于多感知性提升客戶的體驗感[2]。

三、環境藝術設計中虛擬現實技術的應用策略

（一） 基于虛擬現實技術增強感官體驗

設計人員在環境藝術設計的各個階段都會遇到一系列由于現實條件不足產生的限制，如設計過程中資金、場地缺乏等。各種限制性因素都會阻礙環境藝術設計成效的發揮。為此，可基于虛擬現實技術，結合環境藝術設計項目的具體要求、現實情況及各種信息數據布置虛擬場景，有效解決場地缺乏、資金缺乏的問題，突破傳統環境藝術設計工作的桎梏，創造出優秀作品。

基于虛擬現實技術增強環境藝術設計感官體驗，要經過以下幾個階段。首先，設計環境模型，以模型為基礎進行3D 場景的設計，以為客戶提供真實體驗。其次，開展物理模型構建研究，即根據已經完成的幾何模型，確認結構、材質，同時調整設計環境中的各類影像因素。再次，利用虛擬現實技術設計模擬城市、社區、公園等。隨后，環境藝術設計師對這些內容進行數字化處理，以形成設計對象的基本模型。最后，結合設計的實際狀況，例如環境中的建筑物數量、植被類型與面積、道路設計，以三維形式展現建筑物的門窗、植被形象以及交通路標等各項要素，充分體現出環境藝術設計成果的美學特征，為整體設計注入更加精準、直觀的技術設計內涵。最終，用戶可在虛擬世界詳細觀察基于虛擬現實技術形成的環境藝術設計作品的各個細節，并在對某一細節有特殊要求的情況下，將其及時反饋給設計人員。設計人員可以利用計算機進入虛擬世界進行設計作品的完善[3]。

（二） 利用虛擬現實技術突破時間與空間限制

相較于其他數字技術，虛擬現實技術的超時間、超空間特征更加明顯，故將虛擬現實技術應用于環境設計領域，可突破傳統環境藝術設計模式下時間、空間的限制。在傳統設計環境中，設計人員在進行設計時，除了會受到資金、場地限制之外，還經常受到時空限制，導致設計工作頻繁中斷。應用虛擬現實技術展開設計工作，可逼真模擬任何場景，大至宇宙、天空，小到某一具體的動物、植物。以博物館環境設計為例，在博物館公共環境設計工作中，要充分考慮博物館所承載的人類文化遺產、自然遺產，同時需注意博物館的征集、典藏、陳列功能，且要向人們充分展示博物館的教育功能、社會功能。因此，設計人員在開展博物館環境藝術設計工作時，需要讓博物館的整個環境同時滿足人性化、科技化、和諧化的要求。基于虛擬現實技術開展博物館環境藝術設計，可以為博物館環境設計成果帶來更多活力[4]。在設計過程中，文物保護是需要充分考慮的因素，且是一個難點。例如，博物館會陳列大量展品，而展柜空間存在一些不足，部分文物可能會被其他文物與展柜遮擋，從而難以向人們展示自己獨特的形態，且會阻礙人們觀看文物細節。對于這一問題，設計人員可基于虛擬現實技術加以解決。首先，基于信息化技術，將文物進行數據化處理，重點展示文物的外部特征細節；其次，為有效提升交互性，可在虛擬空間設置可供人們實際操作的功能，如文物局部的放大、縮小，文物的旋轉，以及文物位置的挪動等，讓用戶能夠從不同角度仔細觀賞文物。在具體操作階段，設計師可以將多媒體技術、人工智能技術、圖像處理技術融為一體，并以提升設計成果真實性、有效性為目的準備數據手套等。隨后，可以幾何模型為基礎，進行三維場景設計，以為用戶建立真實體驗的基礎。完成三維場景設計后，設計人員可基于計算機軟件構建環境場景物理模型，在明確不同幾何模型結構、材質的基礎上，充分考慮顏色、光影等相關因素，實現理想的環境效果。

此外，針對中華文化遺產的保護需求，可以采用虛擬現實技術、圖形圖像處理技術等，完成文物數字化、文物虛擬復原修復、數字博物館、數字考古方面的科研項目。文物出土后，因自身材質及制造時間等因素，往往會出現褪色、剝落等問題。將虛擬現實技術應用于古建筑環境藝術設計期間，對于古建筑內的文物，可以基于文化遺產的記錄數據、結合文物特點制定修復計劃，有效提升文物記錄狀態的精確度。應用虛擬現實技術不僅可讓環境藝術設計作品具有人性化、科技化及和諧化特點，還可使使用者、參觀者產生身臨其境之感。在具體操作階段，首先，可基于三維激光掃描技術進行古建筑物三維空間信息的采集，生產點云數據。在標靶確定后，合理調整激光掃描儀，以確保其所處位置具有良好的視野、光線，避免上述參數過高或過低，從而對測量結果產生不利影響。其次，在文物上設置多個測量點，進一步減少文物結構復雜所造成的遮擋、遺漏問題。對于文物已經損壞的部位，可采取移動散件的形式，將其置于平整區域進行單獨測量。最后，建立文物模型，基于已有點云數據進行建模，該環節具體流程為點云數據簡化確定文物邊界—Catia 文物建模—重構文物模型、零碎文物復原—模型拼接導入相關平臺，基于虛擬現實技術實現文物的立體展示。

（三） 基于虛擬現實技術增強設計成果直觀性

將虛擬現實技術應用于環境藝術設計的前提是制定科學、實用且合理的設計方案，如此才可確保技術價值的充分發揮。相較于傳統藝術設計模式，運用虛擬現實技術可最大化發揮計算機軟件優勢，為用戶提供包含視覺、聽覺、觸覺等多維度的感官體驗，使用戶能更加真實地提前體驗環境藝術設計成果，加深用戶對設計成果的印象。

以古典園林環境藝術設計為例，利用虛擬現實技術能使環境藝術設計工作更加簡單，且有利于全面提升設計質量，縮短古典園林環境設計時間，同時提升設計成果的直觀性。首先，可以利用Unity3D 技術對古典園林進行初步建模。設計人員要充分考慮古典園林的外部、內部環境特點，對其進行三維場景模擬。可以利用3ds MAX 技術與AutoCAD 技術，構建古典園林內植被、道路、建筑物、雕塑模型。其次，基于Photoshop 繪圖技術，以古典園林中真實的自然環境條件為依據，整合樹木、花草等植被，實現古典園林模型預置體的創造。設計人員可在不同視角下展示古典園林環境設計效果。在場景驅動階段，利用相關技術進行作品渲染，便于設計人員從不同角度、方位進行古典園林設計要點的分析與觀察。最后，基于虛擬現實技術，選擇能使環境受到有效氛圍烘托的設計方案，進一步增加設計成果的形態元素氣息、藝術氣息，達到動畫或效果圖難以達到的效果。在具體設計階段，可在配景中增加動物、植物、天氣等一系列事物與場景，讓園林設計成果更加人性化、多樣化，最終使設計方案更有成效。

（四） 利用虛擬現實技術規避潛在設計風險

從環境藝術設計的角度出發，設計人員在進行設計的過程中，難免會遇見一系列不可預見的事情，其中包含很多風險因素。設計人員在虛擬平臺上進行模擬、展示等全過程的操作，可以有效規避設計中的潛在風險。同時，環境設計成果中往往也包含大量風險因素，在環境設計中運用虛擬現實技術，可以實現設計成果的數字化展示，促使設計人員、工程建設人員通過模型發現其存在的潛在安全風險，便于設計人員進行調整，最大化降低相關安全事故的發生概率。

與此同時，虛擬現實技術可實現環境藝術設計階段成本的節約，在預算控制上有顯著的優勢。在環境藝術設計項目實際預算中，基于虛擬現實技術，可確保設計人員對環境結構、材料的設計更加精確，有效減少預算階段因設計出錯而產生的不必要成本。

四、虛擬現實技術的發展前景

自從20 世紀90 年代我國開始研究虛擬現實技術，該項技術獲得了快速發展，并被逐漸應用到各個產業中，且在應用者的不斷嘗試下，已經獲得了豐富的應用成果與實踐經驗。當下，虛擬現實技術已被廣泛應用到設計領域中，為各行各業的設計人員帶來較大便利。運用虛擬現實技術，可實現設計作品內涵的有效表達，同時可有效減少信息傳遞階段出現的差錯，極大程度上提升環境藝術設計水平，改變傳統環境藝術設計理念，高度匹配社會快速發展的趨勢。然而，并非所有人都對新興事物持認可態度，且新事物在應用的過程中必然會出現一些問題。當下，虛擬現實技術在環境藝術設計領域中的應用并不完善，未來如何更好地應用，還需要相關人員進行深入的研究。筆者認為，未來在環境藝術設計領域應用虛擬現實技術，第一要考慮如何讓更多環境設計人員接受、掌握該項技術，第二要考慮如何在環境藝術設計領域實現虛擬現實技術的有效推廣。總而言之，虛擬現實技術在環境藝術設計中的應用有著其他技術無法比擬的優越性，相關人員應加強對虛擬現實技術的學習、探索，有效發揮其在環境藝術設計中的優勢，從而創作出更加優質的藝術作品。

五、結語

將虛擬現實技術應用于環境藝術設計，可有效突破傳統設計模式的諸多制約，讓環境藝術設計人員從多個視角更加直觀地進行原本抽象的設計工作。筆者對環境藝術設計中虛擬現實技術的應用策略展開了研究，以促使更多人充分了解虛擬現實技術應用于環境藝術設計的優勢，并促使我國環境藝術設計人員更好地了解與掌握該項技術。筆者認為，未來虛擬現實技術將會在環境藝術設計領域得到普及，推動我國環境藝術設計進入全新階段，為公眾提供更加優秀的設計成果。