虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在校園環(huán)境設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

秦傳文　李闖

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來(lái)電子信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新領(lǐng)域，發(fā)展前景廣泛，發(fā)展速度很快，應(yīng)用范圍很廣。本文以吉林建筑大學(xué)為案例，探討了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在校園環(huán)境設(shè)計(jì)中的應(yīng)用流程，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展前景，分析了在校園環(huán)境設(shè)計(jì)中，如何利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)完善校園景觀環(huán)境，建立一個(gè)虛擬化校園系統(tǒng)，展示校風(fēng)校貌、豐富校園文化。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；校園環(huán)境設(shè)計(jì)；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.108

0 前言

隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于圖像繪制的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)視覺(jué)，圖像處理，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，人工智能研究的熱點(diǎn)。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前在很多領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用已有很大進(jìn)展，例如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)己經(jīng)廣泛地應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)、建筑、商業(yè)等領(lǐng)域。

伴隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR技術(shù)）的日益成熟和飛速發(fā)展，在園林景觀設(shè)計(jì)中，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用也不斷加強(qiáng)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的簡(jiǎn)介

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱VR技術(shù)，是20世紀(jì)90年代伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)而興起的新興技術(shù)，主要特點(diǎn)是可沉浸式的與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行交流互動(dòng)，它的基礎(chǔ)媒介和載體是計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，利用計(jì)算機(jī)生成一種仿真系統(tǒng)來(lái)模擬真實(shí)環(huán)境，利用互聯(lián)網(wǎng)充分傳播虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被應(yīng)用在軍事、醫(yī)學(xué)、商業(yè)、建筑規(guī)劃等多個(gè)領(lǐng)域，具有廣泛的發(fā)展前景。

而近幾年隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，人機(jī)交互技術(shù)成為了虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要研究方向，由此而引發(fā)了一系列的交互性硬件載體的出現(xiàn)，如3D虛擬眼鏡、浮動(dòng)鼠標(biāo)器、頭盔式虛擬顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、語(yǔ)音識(shí)別器等，通過(guò)這些傳感設(shè)備，體驗(yàn)者可以對(duì)虛擬世界中的物體進(jìn)行觀察和操作，使體驗(yàn)者擁有沉浸式的體驗(yàn)感受，融入五感體驗(yàn)（視覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)）的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與以前的單純通過(guò)視覺(jué)來(lái)刺激體驗(yàn)者的模式發(fā)生了質(zhì)的變化。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在校園環(huán)境設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)軟件

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所應(yīng)用的軟件主要分為前期建模階段的軟件和后期渲染的軟件，前期建模階段的主流軟件有：MAYA、3Dsmax、犀牛、Google Sketchup，后期渲染的軟件主要有l(wèi)umion、unity3D、C4D、Vray、光輝城市、酷家樂(lè)。

2.2 應(yīng)用特點(diǎn)介紹

（1）準(zhǔn)確性：利用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)下的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在虛擬場(chǎng)景建立方面具有很強(qiáng)的精準(zhǔn)度，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)中的真實(shí)尺寸可以創(chuàng)造出真實(shí)建立之后的效果感受，供使用者觀察。（2）實(shí)時(shí)渲染：利用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件生成的實(shí)時(shí)渲染場(chǎng)景，具有良好的可視化效果，通過(guò)實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，生成真實(shí)的陽(yáng)光、風(fēng)向、天氣、季節(jié)，模擬大自然的真實(shí)光照，使體驗(yàn)者沉浸于場(chǎng)景的游覽交互中，而且無(wú)需像傳統(tǒng)渲染那樣耗費(fèi)大量時(shí)間。（3）想象力：除了虛擬現(xiàn)實(shí)校園環(huán)境具有模擬真實(shí)場(chǎng)景外，還可以進(jìn)行模擬某些不可能發(fā)生的場(chǎng)景環(huán)境，使得游覽體驗(yàn)過(guò)程中的趣味性得到極大的提高，超越體驗(yàn)者的想象。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與3D動(dòng)畫(huà)的區(qū)別

傳統(tǒng)的3D動(dòng)畫(huà)與虛擬現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)技術(shù)表面上看起來(lái)都具有動(dòng)態(tài)效果，但實(shí)質(zhì)卻完全不同。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以進(jìn)行人機(jī)交互，由人控制虛擬場(chǎng)景的鏡頭，具有實(shí)時(shí)渲染的效果，而3D動(dòng)畫(huà)雖然也是動(dòng)態(tài)效果，卻是不可操控的，由設(shè)計(jì)師事先做好播放的，更不能進(jìn)行場(chǎng)景切換和鏡頭操控等動(dòng)作。在虛擬場(chǎng)景下操控者可以對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行創(chuàng)作、修改和優(yōu)化，而3D動(dòng)畫(huà)無(wú)法進(jìn)行二次修改，只能重新制作而耗費(fèi)了大量人力物力和時(shí)間成本。

2.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用特色

傳統(tǒng)校園景觀設(shè)計(jì)的表現(xiàn)多側(cè)重于手繪圖和平面CAD圖和PS效果圖，在對(duì)外宣傳過(guò)程中，CAD圖和PS效果圖這些表現(xiàn)方法，無(wú)法提供給體驗(yàn)者沉浸感和真實(shí)的3維感受，也無(wú)法根據(jù)意愿自由旋轉(zhuǎn)視角，通過(guò)平面圖推敲想象方案，無(wú)法以人的視角進(jìn)行活動(dòng)。而在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的校園景觀，我們利用計(jì)算機(jī)可以對(duì)不同人物的視線高度進(jìn)行設(shè)置調(diào)整，體驗(yàn)者可以隨意觀察場(chǎng)景內(nèi)的任意角度，讓體驗(yàn)者有親臨現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)感受。

3 交互性設(shè)備在校園環(huán)境設(shè)計(jì)中的應(yīng)用發(fā)展

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)經(jīng)過(guò)十幾年的快速發(fā)展，在傳統(tǒng)的建模方法、效果表現(xiàn)等方面，已經(jīng)有了較大的突破和發(fā)展，隨著交互性設(shè)備在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的應(yīng)用，校園環(huán)境設(shè)計(jì)領(lǐng)域的效果表現(xiàn)也迎來(lái)了新的改變。lumion6.3結(jié)合虛擬3D眼鏡，把lumion中的場(chǎng)景導(dǎo)出全景模式，將3D眼鏡與lumion連接，就可以進(jìn)行3維全景觀看效果圖，伴隨著頭部的晃動(dòng)，3D眼鏡內(nèi)的的場(chǎng)景也會(huì)隨之變化。利用3D眼鏡觀察虛擬校園場(chǎng)景方案，相比傳統(tǒng)2維效果圖和平面圖，有了質(zhì)的飛越，對(duì)于校園方案的效果感受將會(huì)更強(qiáng)烈。國(guó)內(nèi)新晉軟件光輝城市也在虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)領(lǐng)域有所發(fā)展，可以通過(guò)該軟件進(jìn)行虛擬場(chǎng)景內(nèi)的互動(dòng)，漫游和修改場(chǎng)景，利用外接鼠標(biāo)可以對(duì)場(chǎng)景內(nèi)的鏡頭進(jìn)行控制，利用鍵盤(pán)可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景內(nèi)的移動(dòng)與行走，全方位觀察場(chǎng)景內(nèi)的物體?？峒覙?lè)作為新型互聯(lián)網(wǎng)+的設(shè)計(jì)軟件，在室內(nèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的虛擬場(chǎng)景表現(xiàn)上技術(shù)很成熟，通過(guò)該軟件制作的虛擬校園室內(nèi)實(shí)時(shí)渲染場(chǎng)景，體驗(yàn)用戶可以通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行3維角度旋轉(zhuǎn)進(jìn)行瀏覽，比傳統(tǒng)3Dsmax渲染效果更直觀，最重要的是通過(guò)該軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染效果好，速度快，節(jié)省了大量的渲染時(shí)間，從而節(jié)約了時(shí)間成本。

4 發(fā)展展望

伴隨著電腦和手機(jī)客戶端的日益強(qiáng)大、交互性硬件設(shè)施越來(lái)越完善，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也將會(huì)越來(lái)越成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)未來(lái)的兩大發(fā)展方向便是手機(jī)客戶端和交互性硬件的應(yīng)用，伴隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，在校園景觀環(huán)境設(shè)計(jì)中，也將更多的被應(yīng)用于方案設(shè)計(jì)階段、方案表達(dá)階段、以及后期虛擬校園運(yùn)營(yíng)服務(wù)階段，在21世紀(jì)，可視化的表達(dá)已經(jīng)不僅限于傳統(tǒng)二維平面的形式。

參考文獻(xiàn)：

[1]李國(guó)松.虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)在風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].中南林業(yè)科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

[2]蘆建國(guó)，蘇同向.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與風(fēng)景園林設(shè)計(jì)[A].南京林業(yè)大學(xué)，2007.

科研項(xiàng)目：本文是吉林建筑大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目研究課題《虛擬校園漫游系統(tǒng)制作研究》成果，項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：201510191033。

作者簡(jiǎn)介：秦傳文（1994-），男，吉林長(zhǎng)春人，本科，研究方向：景觀園林設(shè)計(jì)。