環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中VR技術(shù)的應(yīng)用研究

劉富營(yíng) 承 杰

（安徽工程大學(xué) 安徽 蕪湖 241000）

0.引言

近年來(lái)， 我國(guó)現(xiàn)代化城市建設(shè)不斷加快， 現(xiàn)代化信息技術(shù)更是已經(jīng)應(yīng)用于各種領(lǐng)域，這也使VR 技術(shù)的發(fā)展變得越來(lái)越趨于成熟，通過(guò)VR 技術(shù)與三維制圖技術(shù)、 多媒體技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，能夠使VR 技術(shù)變得富有感知力，進(jìn)而提高VR 技術(shù)的交互能力。 近年來(lái)，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的快速發(fā)展，使人們對(duì)環(huán)境藝術(shù)有了更高層面的需求，因此將VR 技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中應(yīng)用，能夠使用戶和環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)人員的溝通和交流變得更加便捷，進(jìn)而使傳統(tǒng)的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)方法中存在的不足得到有效彌補(bǔ)， 使環(huán)境藝術(shù)作品更具沉浸感和融入感。鑒于此，本文便對(duì)城市環(huán)境藝術(shù)中VR 技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行深入的研究，以期能夠提高我國(guó)的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)水平。

1.VR技術(shù)介紹及其基本特征

1.1 VR技術(shù)介紹

VR 技術(shù)的實(shí)質(zhì)是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)， 其是通過(guò)眾多先進(jìn)技術(shù)的集成化應(yīng)用而形成的，在這些眾多先進(jìn)技術(shù)中，主要包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)等，VR 技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁┮环N虛擬化的三維環(huán)境， 用戶可在這種虛擬的三維環(huán)境中進(jìn)行多維度的感知和交互操作。 虛擬環(huán)境是由眾多設(shè)備共同支撐的，其能夠根據(jù)用戶的不同需求來(lái)進(jìn)行不同虛擬場(chǎng)景的展示，使用戶在虛擬場(chǎng)景中能夠有一種身臨其境的現(xiàn)實(shí)感知。

1.2 VR技術(shù)的基本特征

對(duì)于VR 技術(shù)來(lái)說(shuō)，人類(lèi)在感知虛擬場(chǎng)景時(shí)，主要是通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)甚至嗅覺(jué)等來(lái)實(shí)現(xiàn)的，利用VR 技術(shù)來(lái)構(gòu)建虛擬場(chǎng)景，需要確保該虛擬場(chǎng)景被人類(lèi)的感官功能所感知，同時(shí)還要確保人類(lèi)的某些行為能夠與場(chǎng)景中的事物進(jìn)行互動(dòng)， 這種互動(dòng)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是虛擬的，其并不具備真實(shí)的觸覺(jué)效果，不過(guò)人們卻可以通過(guò)視覺(jué)來(lái)對(duì)這種互動(dòng)進(jìn)行感知，可以說(shuō)，這是VR 技術(shù)的基本特征之一。 除此之外，在利用VR 技術(shù)構(gòu)建虛擬場(chǎng)景時(shí)， 這種虛擬場(chǎng)景是會(huì)根據(jù)用戶的不同需求而進(jìn)行變化的，其本身具備明顯的構(gòu)想性，能夠在很大程度上滿足人類(lèi)的想象力，因此構(gòu)想性也是VR 技術(shù)的一大基本特征。

2.VR技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值

在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，對(duì)環(huán)境藝術(shù)作品進(jìn)行設(shè)計(jì)的初衷是為了以最小的成本獲取最大的效益，而這就需要設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行環(huán)境藝術(shù)作品設(shè)計(jì)時(shí)， 通過(guò)一系列方法和手段的使用來(lái)提高作品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，使其具備更高的展示效果。 為了滿足這種設(shè)計(jì)初衷， 人們逐漸將VR技術(shù)應(yīng)用于其中，通過(guò)VR 技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠使環(huán)境藝術(shù)作品的設(shè)計(jì)質(zhì)量得到大幅提高，還能使作品的展示效果變得更加逼真、直觀，進(jìn)而有效打破傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)方法中存在的局限性。

3.環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中VR技術(shù)的應(yīng)用研究

對(duì)于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)， 其和VR 技術(shù)有著十分密切的聯(lián)系，VR技術(shù)不僅能夠?yàn)榄h(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)工作提供海量的信息支持，提高環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的便捷性，還能使用戶在感受環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)作品時(shí)有一種身臨其境之感，進(jìn)而為用戶帶來(lái)強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊。

3.1 環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中VR技術(shù)的應(yīng)用流程

城市環(huán)境藝術(shù)是環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要組成部分，城市環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)水平的高低直接關(guān)系到現(xiàn)代化城市的建設(shè)質(zhì)量，而城市環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中，將VR 技術(shù)應(yīng)用于其中，其流程主要分為以下步驟，首先，在應(yīng)用VR 技術(shù)時(shí)，需要利用AutoCAD 軟件來(lái)對(duì)城市的規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行描繪， 并在SketchUp 中導(dǎo)入各種樣式的線條， 然后進(jìn)行三維模型構(gòu)建，并對(duì)構(gòu)建好的三維模型進(jìn)行貼圖處理，在此過(guò)程中，需要將模型導(dǎo)入到VR 技術(shù)平臺(tái)中， 以便于對(duì)模型中的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而使模型的展示效果變得更加豐富、真實(shí)，進(jìn)而形成最終的設(shè)計(jì)方案，最后再利用輸出設(shè)備將各個(gè)設(shè)計(jì)方案的三維效果圖進(jìn)行輸出來(lái)進(jìn)行后期篩選和使用。

3.2 環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中運(yùn)用VR技術(shù)構(gòu)建三維模型

根據(jù)城市環(huán)境藝術(shù)的設(shè)計(jì)范圍及相關(guān)要求，在應(yīng)用VR 技術(shù)來(lái)構(gòu)建三維模型時(shí)，需要確保該三維模型中能夠包含有真實(shí)的地理信息與空間信息，并通過(guò)細(xì)節(jié)紋理的處理來(lái)對(duì)模型特點(diǎn)進(jìn)行真實(shí)的表現(xiàn)。 為了使三維模型的細(xì)節(jié)表現(xiàn)變得更加逼真，需要通過(guò)遙感技術(shù)來(lái)進(jìn)行影像拍攝，其影像分辨率至少應(yīng)為0.5m，并嚴(yán)格按照相關(guān)要求對(duì)圖像中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 然后按照1:1000 的比例來(lái)構(gòu)建城市環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)三維模型。在模型紋理信息獲取方面，可采用單反相機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在建筑物的三維模型構(gòu)建時(shí)， 需要把拍攝到的建筑影像和比例尺為1:1000 的地形圖進(jìn)行匹配， 并利用3ds Max 軟件獲取建筑物基底信息，然后把DOM 圖像和DSM 圖像進(jìn)行疊加處理后，按照不同角度來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)建筑的高度進(jìn)行多次測(cè)量后進(jìn)行記錄， 取所有測(cè)量結(jié)果的平均值，以此得到建筑物的實(shí)際高度，并利用3ds MAX 軟件來(lái)構(gòu)建模型。 對(duì)于建筑物中精細(xì)構(gòu)件位置信息的提取可利用CAD 來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些精細(xì)構(gòu)件的屬性信息則可通過(guò)紋理圖像來(lái)獲取， 采用VR 軟件來(lái)對(duì)這些精細(xì)構(gòu)件進(jìn)行三維建模，并通過(guò)貼圖來(lái)賦予這些構(gòu)件的紋理信息。 在地形模型構(gòu)建中，需要對(duì)CAD 數(shù)據(jù)中的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并根據(jù)這些高程數(shù)據(jù)來(lái)模擬地表TIN 模型， 然后按照TIN 模型來(lái)對(duì)DEM數(shù)字地面模型進(jìn)行構(gòu)建。 通過(guò)該DEM 模型能夠幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)該區(qū)域的實(shí)際地形情況進(jìn)行分析。 在構(gòu)建三維模型時(shí)，還要進(jìn)行一系列的檢查來(lái)驗(yàn)證該模型的完整性與準(zhǔn)確性，使其能夠和周?chē)h(huán)境成為一體，從而使三維虛擬場(chǎng)景得以構(gòu)建。 從構(gòu)建的場(chǎng)景中可以了解到，利用VR 技術(shù)來(lái)對(duì)同一環(huán)境下的所有模型進(jìn)行整合，能夠使模型具備更好的可視化展示效果， 對(duì)VR 技術(shù)的研究主要分為實(shí)際應(yīng)用及其軟硬件能力兩個(gè)方面。 以下便從不同角度對(duì)VR 技術(shù)在城市環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的探討。

3.3 園林環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中VR技術(shù)的具體應(yīng)用分析

在城市環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)工作中，對(duì)園林環(huán)境的藝術(shù)設(shè)計(jì)是必不可少的，而通過(guò)VR 技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)真實(shí)園林景觀的模擬，其能夠?qū)崿F(xiàn)園林景觀在虛擬場(chǎng)景下的渲染。 在園林環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)工作中，需要應(yīng)用到很多種類(lèi)不同的樹(shù)木，而相對(duì)的建筑物卻較少，這也使園林環(huán)境藝術(shù)的設(shè)計(jì)難度比較大。 而通過(guò)VR 技術(shù)的應(yīng)用，則可通過(guò)動(dòng)態(tài)貼膜及面片建膜等方式來(lái)設(shè)計(jì)園林景觀。 VR 技術(shù)在園林環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用步驟如下， 首先需要對(duì)園林景觀中的各個(gè)要素進(jìn)行分類(lèi)規(guī)劃，并將原始數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，利用Auto CAD、VRML、3ds MAX 等軟件來(lái)進(jìn)行三維建模， 并根據(jù)不同方案的設(shè)計(jì)效果來(lái)構(gòu)建實(shí)時(shí)多方案數(shù)據(jù)庫(kù)， 最后再對(duì)這些設(shè)計(jì)方案進(jìn)行篩選和選擇后進(jìn)行合成輸出。在構(gòu)建園林景觀模型時(shí)，其景觀可分為動(dòng)態(tài)與靜態(tài)兩種，這需要通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用來(lái)規(guī)劃園林的游覽路線，并將各種景觀要素和游覽路線進(jìn)行結(jié)合使用，從而使用戶能夠在游覽路線中身臨其境的感受到園林場(chǎng)景的設(shè)計(jì)效果。

3.4 交通環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中VR技術(shù)的具體應(yīng)用分析

在城市環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中， 交通環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)也是必不可少的，近年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)數(shù)量大幅增加，這也給城市環(huán)境帶來(lái)了很大的交通負(fù)荷，從而給城市交通帶來(lái)了不小的影響。 通過(guò)VR 技術(shù)來(lái)進(jìn)行交通環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)，能夠使城市的交通壓力得到有效緩解，在應(yīng)用VR 技術(shù)時(shí)，需要通過(guò)各種設(shè)備來(lái)對(duì)城市交通環(huán)境進(jìn)行模擬，將城市中分布的道路作為基礎(chǔ)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)街道的虛擬仿真，同時(shí)根據(jù)不同街道的交通實(shí)際狀況來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)城市交通環(huán)境的最佳規(guī)劃。在交通環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)工作中，需要在VR 平臺(tái)中對(duì)各種對(duì)象所具有的空間位置關(guān)系進(jìn)行自由的組合，應(yīng)先在虛擬場(chǎng)景中構(gòu)建某個(gè)對(duì)象，然后根據(jù)該對(duì)象的位置關(guān)系來(lái)構(gòu)建其他對(duì)象。 在路口設(shè)計(jì)中， 需要根據(jù)各個(gè)街道路口的車(chē)流情況來(lái)對(duì)虛擬道路進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將其他對(duì)象作為參照物來(lái)構(gòu)建交通信號(hào)燈、經(jīng)過(guò)車(chē)輛、樓房等三維模型，并通過(guò)Java Script 腳本的利用來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的修改。

3.5 小區(qū)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中VR技術(shù)的具體應(yīng)用分析

在小區(qū)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)小區(qū)中各類(lèi)建筑和環(huán)境景觀所具備的特征利用VR 技術(shù)來(lái)表現(xiàn)出來(lái)，以此彌補(bǔ)傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中模型過(guò)于突兀、難以與周?chē)h(huán)境融為一體的不足。 通過(guò)在三維虛擬場(chǎng)景中將設(shè)計(jì)的建筑及環(huán)境景觀進(jìn)行安放，并根據(jù)小區(qū)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的具體要求來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，能夠使環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)所消耗的時(shí)間大幅縮短，并且用戶還能通過(guò)VR 技術(shù)來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)的小區(qū)效果進(jìn)行自由的漫游，以此觀察小區(qū)中各種服務(wù)設(shè)施的完善情況以及綠化帶的覆蓋分布情況等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)環(huán)境的監(jiān)控與管理。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)對(duì)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中VR 技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行深入的研究， 進(jìn)而明確了VR 技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)，將VR 技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其前景是非常廣闊的，特別是在城市環(huán)境的藝術(shù)設(shè)計(jì)工作中，更是有著其他設(shè)計(jì)方法所無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，因此，對(duì)VR 技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中進(jìn)行更加深入的研究，已經(jīng)成為環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的重要舉措。