計(jì)算機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)在園林景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

張曉帆

摘要：近年來，許多新的硬件與技術(shù)如雨后春筍般冒出，他們都在未來景觀設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域的應(yīng)用具有強(qiáng)大潛力。這些硬件與技術(shù)用于智能化建筑與智慧化住宅以及虛擬景觀的研究，普遍受到各國的重視。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)將虛擬信息投射進(jìn)真實(shí)世界，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)的環(huán)境和虛擬物體同步實(shí)時(shí)地疊加，是否可以通過現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)園林景觀設(shè)計(jì)對(duì)空間環(huán)境的拓展與改善，從而提高園林景觀設(shè)計(jì)質(zhì)量，以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)在園林景觀設(shè)計(jì)中的不同應(yīng)用，是本文將要探討的問題。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)；園林景觀設(shè)計(jì)

1增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality），簡稱AR技術(shù)，是虛擬與現(xiàn)實(shí)的連接入口，與oculus等設(shè)備主張的虛擬世界沉浸不同，AR注重虛擬與現(xiàn)實(shí)的連接，是為了達(dá)到更震撼的現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)體驗(yàn)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的定義很廣泛，技術(shù)種類眾多，目前主流的AR是指通過設(shè)備識(shí)別判斷（二維、三維、GPS、體感、面部等識(shí)別物）將虛擬信息疊加在以識(shí)別物為基準(zhǔn)的某個(gè)位置，并顯示在設(shè)備屏幕上，可實(shí)時(shí)交互虛擬信息?？偨Y(jié)起來即識(shí)別、虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互。

2虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality），簡稱VR技術(shù)，是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動(dòng)等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、眼睛、手勢(shì)或其他人體行為動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)來處理與參與者的動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的區(qū)別

3.1增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)的特點(diǎn)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR），也被稱之為混合現(xiàn)實(shí)。它通過電腦技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫面或空間同時(shí)存在。如果你親自體驗(yàn)過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，才會(huì)感覺到它無限的魅力所在。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)游歷于虛擬現(xiàn)實(shí)和真實(shí)之間。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)受到大眾的關(guān)注，但我們生活的社會(huì)畢竟是真實(shí)與虛擬相結(jié)合的社會(huì)，那才是完美的統(tǒng)一，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)最終會(huì)證實(shí)其用途的廣泛性。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)提供了在一般情況下不同于人類可以感知的信息。它不僅展現(xiàn)了真實(shí)世界的信息，而且將虛擬的信息同時(shí)顯示出來，2種信息相互補(bǔ)充、疊加。在視覺化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中，用戶利用頭盔顯示器，把真實(shí)世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到真實(shí)的世界圍繞著它。

3.2虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR），也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。使用者進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，電腦可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場感。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）看到的場景和人物全是假的，是把人的意識(shí)帶入一個(gè)虛擬的世界。

3.3兩者在園林景觀設(shè)計(jì)中應(yīng)用的區(qū)別

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)，對(duì)觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入輸出技術(shù)等。相比較而言，利用計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生圖形圖像并不是太難的事情。如果有足夠準(zhǔn)確的模型，又有足夠的時(shí)間，我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但是這里的關(guān)鍵是實(shí)時(shí)，圖像的刷新相當(dāng)重要，同時(shí)對(duì)圖像質(zhì)量的要求也很高，再加上非常復(fù)雜的虛擬環(huán)境，問題就變得相當(dāng)困難。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是采用對(duì)真實(shí)場景利用虛擬物體進(jìn)行“增強(qiáng)”顯示的技術(shù)，與虛擬現(xiàn)實(shí)相比，具有真實(shí)感強(qiáng)、建模工作量小的優(yōu)點(diǎn)，在園林景觀設(shè)計(jì)中，可以使用現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)存在的真實(shí)植物品種、建筑形式，清晰直觀地展現(xiàn)最終設(shè)計(jì)效果的同時(shí)，還可以將虛擬的信息同時(shí)顯示出來，如植物品種、生長特點(diǎn)，建筑材質(zhì)、單位價(jià)格等，把真實(shí)世界與電腦圖形多重合成在一起，2種信息相互補(bǔ)充、疊加，提高園林景觀設(shè)計(jì)的質(zhì)量品質(zhì)。

園林景觀設(shè)計(jì)人員通過對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)的應(yīng)用，可以采用更為自然的人機(jī)交互手段控制作品的形式，塑造出更具沉浸感的藝術(shù)環(huán)境和現(xiàn)實(shí)情況下不能實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想，并賦予創(chuàng)造的過程以新的含義。設(shè)計(jì)人員可以借助軟件和硬件的順暢配合來促進(jìn)參與者與作品之間的溝通與反饋，創(chuàng)造良好的參與性和可操控性；也可以通過視頻界面進(jìn)行動(dòng)作捕捉，儲(chǔ)存訪問者的行為片段，以保持參與者的意識(shí)增強(qiáng)性為基礎(chǔ)，同步放映增強(qiáng)效果和重新塑造、處理過的影像；通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等形式，將數(shù)字世界和真實(shí)世界結(jié)合在一起，觀眾可以通過自身動(dòng)作控制投影的文本，如數(shù)據(jù)手套可以提供力的反饋，可移動(dòng)的場景、360度旋轉(zhuǎn)的球體空間不僅增強(qiáng)了作品的沉浸感，而且可以使觀眾進(jìn)入作品的內(nèi)部，享受操縱它、觀察它的過程，甚至賦予觀眾參與再創(chuàng)造的機(jī)會(huì)。

4結(jié)論

在未來的園林景觀設(shè)計(jì)中，技術(shù)發(fā)展不再是夢(mèng)想。在人口的快速增長與地球環(huán)境危機(jī)雙重壓力下，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）可以通過光學(xué)在真實(shí)空間下顯示虛空間以達(dá)到拓展我們生活空間的目的，改善人們的生活質(zhì)量。同時(shí)降低未來生活空間與城市建設(shè)中對(duì)資源的消耗與浪費(fèi)。也許未來居住在城市中的我們，可以隨時(shí)享受海濱住宅的體驗(yàn)，感受柔和海風(fēng)與燦爛的陽光。睡覺時(shí)又能感受在森林中、夜風(fēng)中聽著雨聲享受自己那份獨(dú)特心情安然入眠。我們能足不出戶就能像古人一樣享受林間田園，或是高山林蔭的生活方式。時(shí)間空間再也不能形成距離，這就是未來。