虛擬現(xiàn)實技術在建筑景觀設計中的應用研究

常林梅

摘要：計算機技術是虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展基礎，而虛擬現(xiàn)實技術在很大程度上促進了計算機技術的發(fā)展。本文闡述了虛擬現(xiàn)實技術的特點，分析和探討了虛擬現(xiàn)實技術在建筑景觀設計中的相關應用。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術 建筑景觀 計算機

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0082-01

隨著計算機網(wǎng)絡技術的蓬勃發(fā)展，越來越多的行業(yè)和領域開始運用到新的計算機網(wǎng)絡技術。目前建筑園林景觀的設計與計算機技術有著千絲萬縷的關聯(lián)，在圖紙的設計過程中，需要通過計算機輔助進行相關設計。因此，在計算機領域不斷創(chuàng)新的背景下，建筑景觀的設計方法也得以擴張。虛擬現(xiàn)實技術是近年來逐漸興起的一項綜合性技術，其以計算機技術的發(fā)展為基礎，被逐漸運用于建筑景觀設計之中，相信在日后其運用范圍會更加廣泛。

1 虛擬現(xiàn)實技術

1.1 虛擬現(xiàn)實技術的概念

虛擬現(xiàn)實技術作為有種綜合性集成技術，涉及人機交互技術、計算機圖形技術、顯示技術、傳感技術和人工智能，所包含領域相對較廣，其依賴于計算機技術所形成，是一種高技術性模擬系統(tǒng)。從狹義的角度來看，虛擬現(xiàn)實技術可定義為：通過計算機技術技術實現(xiàn)貼近真實的視聽感覺，使用者可通過特定的是視聽裝置體驗該虛擬設計，且在視聽過程中能夠進行自然的交互。例如使用者在移動所處位置時，與計算機相連的輔助設備便可感應使用者位移，并進行相關運算，從而通過3D影響傳輸至使用者所使用的設備上，使使用者可切實感受所設計的環(huán)境。從廣義的角度上來說，虛擬現(xiàn)實技術可以定義為：存在于世界上的相關環(huán)境或事物，其以物理意義或功能意義的方式存在，可通過實際操作實現(xiàn)或根本無法實現(xiàn)，例如賽伯空間等。

1.2 虛擬現(xiàn)實技術的構(gòu)成及分類

軟件技術和硬件技術是組成虛擬現(xiàn)實技術的兩個重要因素，其中硬件技術包括計算機和相關基礎設備。在現(xiàn)階段計算機的輸入和輸出設備中，視覺和聽覺設備的發(fā)展相對完善，但有關嗅覺和味覺的硬件設備尚在完善之中。根據(jù)需虛擬現(xiàn)實技術中所運用的特點，可將虛擬現(xiàn)實技術分為二維模型虛擬方式和全景圖虛擬方式。而根據(jù)浸入和交互程度方式可將虛擬現(xiàn)實技術分為分布式VR系統(tǒng)、桌面式VR系統(tǒng)、疊加式VR系統(tǒng)和沉浸式VR系統(tǒng)。在上述虛擬系統(tǒng)中，由于桌面式虛擬系統(tǒng)不需要借助大規(guī)模的服務器和處理器，因此制作成本最低，只用過個人計算機便可實現(xiàn)二維虛擬空間場景的設計。

2 虛擬現(xiàn)實技術在建筑景觀設計中的應用

2.1 運用虛擬現(xiàn)實技術輔助建筑景觀設計的工作流程

在建筑景觀設計的過程中，虛擬現(xiàn)實技術主要分為3個流程。一是繪制出建筑平面圖，通過CAD等相關軟件技術將建筑景觀的構(gòu)思平面布局繪制處理啊。二是以繪制好的平面圖為基礎，收集和調(diào)查相關數(shù)據(jù)，將構(gòu)思好的場景模型置于平面圖上，其中場景模型可分為水位模型、道路模型、建筑模型和綠化模型等。在進行模型構(gòu)建過程中，需收集盡可能多的圖片，并采用紋理填圖的方式，以加強虛擬場景的真實效果。由于虛擬場景在構(gòu)建過程中需要渲染以加強其真實度，因此在構(gòu)建虛擬建筑景觀的同時也要模型數(shù)據(jù)量進行一定控制，在超出額定數(shù)據(jù)的情況下可進行優(yōu)化處理。三是以平臺為基礎進行景觀建筑的合成。在近年來計算機技術的發(fā)展背景下，虛擬現(xiàn)實技術也衍生出較多實現(xiàn)方法，例如VRM1、VRP、JAVA3D、VRMAP和CUTF3D等，而每種方法都具有自身獨特的優(yōu)點，其中VRMAP和VRP是現(xiàn)階段較為常用的虛擬現(xiàn)實軟件，被廣泛的運用于石油化工、地質(zhì)監(jiān)測、遙感測繪和數(shù)字城市等領域。

2.2 運用虛擬現(xiàn)實技術輔助建筑景觀設計的注意事項

一個標準的VR模型主要包括以下內(nèi)容：模型歸類、場景單位、尺寸、紋理、命名、紋理格式、紋理尺寸、節(jié)點編輯等，上述內(nèi)容也需符合虛擬現(xiàn)實技術的制作規(guī)范。在虛擬現(xiàn)實技術的構(gòu)建過程中，模型文件面數(shù)精簡、歸類清晰和制作規(guī)范是提高程序控制管理效率的關鍵因素。在虛擬現(xiàn)實技術建模過程中需注意以下幾點。

（1）比例和尺寸。在構(gòu)建模型前需確定好模型的比例和尺寸，單位一般為mm。場景內(nèi)單體的制作需嚴格參照CAD圖進行CAD建模，在無CAD圖參考的情況下，可參照符合常理的照片、視頻或相關物體尺寸實現(xiàn)模型的構(gòu)建。

（2）材質(zhì)和貼圖。建模所采用的材質(zhì)標準分為兩類：一類是標準材質(zhì)，另一類為多維材質(zhì)。在前期需將max設置到位，以避免在map中Glossiness和 Specular Leve屬性難以調(diào)節(jié)。將Diffuse和Ambient設置為默認灰色，其中Self-Illumination設置為20-300的子材質(zhì)，且子材料ID需全部為可連續(xù)狀態(tài)。材質(zhì)屬性Coordinates內(nèi)的參數(shù)均為默認，嚴禁改動。

（3）模型的優(yōu)化。VR場景模型的總個數(shù)、總面數(shù)和總貼圖量都是影響虛擬現(xiàn)實平臺運行速度的主要因素，為避免平臺運行速度緩慢，可采用以下措施：①忽略不重要的細節(jié)，將不影響整體視覺效果的細節(jié)剔除或修改。例如景觀建筑的內(nèi)部并不顯示，便可采用實心體填充。②剔除或編輯不影響場景效果的子對象，必要時可予以刪除。③在確保模型精確度的情況下減少模型段數(shù)，以達到視覺效果和段數(shù)之間的平衡。

（4）燈光烘焙。為加強模型的光影效果和真實性，需在3DSMAX軟件內(nèi)進行相關燈光設置，實現(xiàn)模型的烘培處理。通過燈光烘焙功能，能將渲染完成后的非實時環(huán)境燈光效果切換至實時交互環(huán)境中。燈光烘焙的紋理質(zhì)量作用于模型環(huán)境，直接影響到用戶的交互感知，因此燈光烘焙也是虛擬現(xiàn)實技術中的關鍵步驟。

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術是指設計師將自己的構(gòu)想通過相關輔助設備提供給用戶，給用戶帶來身臨其境的虛擬體驗。用戶在使用相關輔助設施后，可自動與現(xiàn)實環(huán)境產(chǎn)生隔離，直接置于設計者構(gòu)建出的虛擬環(huán)境，并進行實時交互，以感知構(gòu)建出的虛擬環(huán)境。

參考文獻

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