城市設(shè)計(jì)過程中視覺化設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用研究

佐藤禮華 過偉敏

摘要 設(shè)計(jì)的思考是將設(shè)計(jì)內(nèi)容外在化的過程，需要用視覺化的設(shè)計(jì)工具表現(xiàn)出設(shè)計(jì)思維的結(jié)果。應(yīng)用互動型的實(shí)時仿真（Virtual Reality，簡稱VR）技術(shù)不僅能夠使設(shè)計(jì)結(jié)果表現(xiàn)的內(nèi)容更加豐富逼真，還能夠針對城市設(shè)計(jì)的具體項(xiàng)目需求構(gòu)筑多功能的VR系統(tǒng)， 并從中發(fā)現(xiàn)問題。VR技術(shù)以其逼真的表現(xiàn)能力、互動的操作方式、不受尺度范圍的局限等優(yōu)勢，不僅為設(shè)計(jì)者開拓了思維，同時其易操作、易理解、有針對性的內(nèi)容，也為行政和市民等廣泛的意見參與提供了平臺。

關(guān)鍵詞 城市設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)過程 視覺化設(shè)計(jì)工具 實(shí)時仿真

城市設(shè)計(jì)領(lǐng)域隨著現(xiàn)代化的進(jìn)程在不斷地發(fā)展變化，在設(shè)計(jì)過程中所使用的視覺化工具也在不斷變遷以適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)手法的發(fā)展。實(shí)時仿真技術(shù)在這樣的時代背景下應(yīng)運(yùn)而生，不斷發(fā)展。

1 城市設(shè)計(jì)的動向

城市設(shè)計(jì)（Urban Design）一詞提出于50年代，是指為提高和改善城市空間環(huán)境質(zhì)量，根據(jù)城市總體規(guī)劃及城市社會生活、市民行為和空間形體藝術(shù)等對城市進(jìn)行的綜合性形體規(guī)劃設(shè)計(jì)。審視現(xiàn)代城市設(shè)計(jì)的發(fā)展過程，可以看到其影響范圍沖破了專業(yè)范圍的局限，越來越多地聯(lián)系到城市中的各個領(lǐng)域，使城市設(shè)計(jì)成為將人們生活身邊所有的環(huán)境作為對象進(jìn)行統(tǒng)合設(shè)計(jì)的一個新領(lǐng)域。從城市尺度上看，身邊的環(huán)境包括建筑物、道路橋梁、公園、公交車站、廣告牌、沿街樹木和花壇等各種要素，橫跨不同的空間和領(lǐng)域，可以從室內(nèi)設(shè)計(jì)、住宅設(shè)計(jì)這樣的小空間到街路、廣場、公園等城市景觀的大空間，甚至遠(yuǎn)眺的山巒等大自然景觀也包括在內(nèi)。

總而言之，城市設(shè)計(jì)將大范圍地域作為設(shè)計(jì)對象，考慮存在于城市中的要素以及周邊影響城市的各種要素，同時并非只是將規(guī)劃、建筑、道路、景觀等不同專業(yè)的設(shè)計(jì)對象集聚在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是將它們進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，無論公共空間還是私有空間，無論大的建筑物還是小的街景花壇，都作為構(gòu)成一個城市的社會基礎(chǔ)，傳承其生活和文化的內(nèi)涵，解決共通的社會問題，創(chuàng)造美觀的城市環(huán)境。換句話說，城市設(shè)計(jì)需要社會的參與，是一種社會行為，因而除了從專業(yè)的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行創(chuàng)作外，廣泛的意見參與也是設(shè)計(jì)過程中重要的一環(huán)。

2 設(shè)計(jì)理念共享的視覺化工具

由于城市設(shè)計(jì)是一種針對城市整體內(nèi)容進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì)的行為，所以設(shè)計(jì)內(nèi)容比城市規(guī)劃等專業(yè)的內(nèi)容更加詳細(xì)，比建筑設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)等專業(yè)的設(shè)計(jì)涵蓋了更大的范圍并涉及更廣泛的參與者，因而設(shè)計(jì)理念共享的要求也就更高?，F(xiàn)代的城市設(shè)計(jì)為了達(dá)到更高要求的設(shè)計(jì)理念共享而應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)作為視覺化設(shè)計(jì)工具，并且在實(shí)踐中不斷摸索更有效的視覺表現(xiàn)和應(yīng)用方法。

因城市設(shè)計(jì)行為的參與者涉及到行政、居民、相關(guān)領(lǐng)域的專家、建設(shè)實(shí)施單位等各方面相關(guān)人員，特別是現(xiàn)代的城市開發(fā)和建設(shè)，重視景觀環(huán)境及相關(guān)關(guān)系、建筑遺產(chǎn)的保護(hù)、高質(zhì)量的生活環(huán)境和方式等，因此設(shè)計(jì)過程中的參與者、參與時期和參與方式各式各樣，要使一個設(shè)計(jì)方案不斷融入各方意見并取得共識，視覺化設(shè)計(jì)工具是不可欠缺的，并且需要具有不同尺度范圍的表現(xiàn)能力，且易理解、易操作、易保存、互動性強(qiáng)，同時具有新穎的表現(xiàn)和操作方式。

2.1 城市設(shè)計(jì)過程中VR技術(shù)應(yīng)用的可能性

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)的三維立體空間中的表現(xiàn)力已經(jīng)相當(dāng)成熟，3DCG （三維圖像處理）和VR（實(shí)時仿真）技術(shù)也被廣泛應(yīng)用。作為在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用的操作系統(tǒng)，其操作運(yùn)行、表現(xiàn)方式、表現(xiàn)速度等都會影響在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對設(shè)計(jì)者的思維也產(chǎn)生著不同的影響，也是城市設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的重要內(nèi)容。

2.2 創(chuàng)造性思維、理念溝通的互動演示要求

城市設(shè)計(jì)作為綜合性的社會需求已為社會所認(rèn)知，人們不僅對建筑物、道路、橋梁、公園等進(jìn)行單體評價(jià)，也越來越重視其在城市整體視覺環(huán)境中的構(gòu)成評價(jià)，因而設(shè)計(jì)過程中各個相關(guān)專業(yè)的溝通日趨重要，包括各個專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)、相關(guān)領(lǐng)域各個專業(yè)間以及其他不同領(lǐng)域的參與者之間的溝通理解，也包括共同參與形成團(tuán)隊(duì)行為的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)中的相互理解首先要將自己的想法和理念用容易理解的方式確切地傳達(dá)，這就需要選擇最適合的演示媒介，從而避免由于不同專業(yè)的概念與理解的差異而導(dǎo)致目標(biāo)的偏離，以使理念可以順利溝通與貫徹。

3 VR技術(shù)及應(yīng)用

VR是人們通過計(jì)算機(jī)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式，能夠模擬進(jìn)入現(xiàn)實(shí)環(huán)境的心理效果。

3.1 VR在城市設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用

城市設(shè)計(jì)過程可以運(yùn)用VR技術(shù)的仿真效果、實(shí)時互動方式、與數(shù)據(jù)庫的連接方式等。例如，應(yīng)用VR技術(shù)可以在周邊環(huán)境甚至整個城市環(huán)境的更大范圍內(nèi)表現(xiàn)所需，且不受尺度和視點(diǎn)方向等限制，能通過實(shí)時互動功能迅速做出視覺反應(yīng)。

近年城市設(shè)計(jì)的內(nèi)容也在發(fā)展變化，不僅包括對城市空間進(jìn)行設(shè)計(jì)，也開始涉及制度、地域及與人的行動相關(guān)的團(tuán)隊(duì)活動等，因而“設(shè)計(jì)與交流（Design&Communication;）”成為城市設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的一個關(guān)鍵詞，而VR技術(shù)作為一種強(qiáng)有力的設(shè)計(jì)工具，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)對象及其周邊的街區(qū)、建筑物等，包括自然景觀和人們的生活環(huán)境及相關(guān)的各種要素綜合考慮，也能夠?qū)χ攸c(diǎn)內(nèi)容或相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行抽象和整合。

3.2 設(shè)計(jì)過程中作為視覺設(shè)計(jì)工具的VR應(yīng)用實(shí)例

設(shè)計(jì)本身是思考的具象化過程，是設(shè)計(jì)者在大腦思考空間中形成抽象化概念后外在化形成具象的過程，這個過程需要通過反復(fù)分析、綜合、評價(jià)后再經(jīng)過外在化修改確認(rèn)，最終得到設(shè)計(jì)結(jié)果。因此外在化過程即設(shè)計(jì)過程的表現(xiàn)（圖1），需要用設(shè)計(jì)工具反映出設(shè)計(jì)結(jié)果。

設(shè)計(jì)思考過程中還需要多方面收集參考資料用于輔助思考，而多種多樣的參考資料或不同設(shè)計(jì)階段的過程表現(xiàn)內(nèi)容都會在設(shè)計(jì)過程中呈現(xiàn)影響力，將相關(guān)資料等植入設(shè)計(jì)范圍的虛擬空間，能夠直接表現(xiàn)出至今為止設(shè)計(jì)和思維方式的變化過程，其直觀性及VR自由視點(diǎn)的互動性也為創(chuàng)造性思考提供了一種新的可能性。例如，設(shè)計(jì)者將參考資料的圖片、動畫等配置于設(shè)計(jì)區(qū)域中用來構(gòu)思區(qū)域規(guī)劃中的地域用途、動線等（圖2），以這種直觀的形式征求各方意見，進(jìn)而在充分理解地形、地貌等信息后，提出具體的設(shè)計(jì)方案。

VR技術(shù)能夠在設(shè)計(jì)之前詳盡地表現(xiàn)廣域范圍的現(xiàn)狀。例如，首先應(yīng)用VR系統(tǒng)在立體空間的地形中疊入草圖來確認(rèn)地形等（圖3），便于各方參與者都能在共有的空間認(rèn)識的基礎(chǔ)上對設(shè)計(jì)者的思考內(nèi)容提出建議和意見。

面對城市的空前發(fā)展，城市設(shè)計(jì)肩負(fù)著越來越重要的歷史使命。例如，大范圍的項(xiàng)目通常有著復(fù)雜的地形和自然景觀，三維空間的模擬能夠?qū)⒄麄€地形盡收眼底，也能同時將地形分析結(jié)果進(jìn)行演示，并利用VR的實(shí)時互動的方式，可自由地以各種視點(diǎn)、視角、視覺范圍、行走速度等進(jìn)行詳細(xì)觀測（圖4）。

4 結(jié)語

作為設(shè)計(jì)過程中激發(fā)思考的外在化工具，VR技術(shù)的應(yīng)用已不同于其他設(shè)計(jì)工具。首先，構(gòu)筑VR系統(tǒng)可以進(jìn)行大范圍、分層、疊層表現(xiàn)，可以直接在環(huán)境背景下進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)意，還可以直觀地考慮歷史和現(xiàn)狀的影響。同時虛擬空間構(gòu)筑的系統(tǒng)不僅在大范圍的表現(xiàn)上具有優(yōu)勢，對于局部或詳細(xì)設(shè)計(jì)也同樣是強(qiáng)有力的設(shè)計(jì)工具。

城市設(shè)計(jì)過程中，VR系統(tǒng)不僅可以使設(shè)計(jì)者通過誘導(dǎo)用戶視線說明設(shè)計(jì)理念，用戶也可以任意改變視點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時觀測，從而對設(shè)計(jì)進(jìn)行更深度的理解。其優(yōu)勢有：1）在設(shè)計(jì)的各個階段應(yīng)用新技術(shù)對設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維起到促進(jìn)作用；2）易于與各個領(lǐng)域的參與者共享設(shè)計(jì)理念；3）使人們對城市設(shè)計(jì)產(chǎn)生更大的興趣。新奇的互動效果和直觀操作可以增加設(shè)計(jì)者和使用者的互動氣氛，提高參與興趣；4）誘導(dǎo)參與者的思維方式，使用戶對內(nèi)容觀察更加細(xì)膩；5）全新的設(shè)計(jì)結(jié)果展示和歷史遺產(chǎn)建筑物的再現(xiàn)等，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大參與范圍和參與意識，讓設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)內(nèi)容與參與者互動，不僅能起到宣傳的效果，也可將專業(yè)知識寓于娛樂中使參與者得到學(xué)習(xí)。