虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國(guó)風(fēng)景園林景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與發(fā)展

羅雨星

（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司）

1 引言

虛擬化技術(shù)為虛擬世界的創(chuàng)建和體驗(yàn)提供了強(qiáng)大的支持，與以往的設(shè)計(jì)方法相比，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、交互性、動(dòng)態(tài)性和主動(dòng)性，即景觀設(shè)計(jì)師能夠隨時(shí)隨地感覺到空間、尺度、材料，而紋理、聲音則要比坐在屏幕前，更能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題和缺陷，并能看到二維的設(shè)計(jì)圖。景觀設(shè)計(jì)能夠改變和完善設(shè)計(jì)要素，確保設(shè)計(jì)過(guò)程的連續(xù)性。園林設(shè)計(jì)不再是一種單純的直線式的設(shè)計(jì)體驗(yàn)，而是一種多視角、活生生的有機(jī)整體，使設(shè)計(jì)體驗(yàn)更加真實(shí)。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用特點(diǎn)

對(duì)園林設(shè)計(jì)而言，虛擬現(xiàn)實(shí)不僅具有實(shí)時(shí)性、交互性、3D性，在三維空間體驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)景觀元素進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)適應(yīng)3D場(chǎng)景、系統(tǒng)信息集成等技術(shù)操作，為方案的比較與咨詢、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)特征及相關(guān)信息的呈現(xiàn)提供強(qiáng)有力的支持（如圖1為擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)3個(gè)基本特征），主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：①對(duì)信息的準(zhǔn)確分析與定位，ⅤR是一種高科技的信息技術(shù)，它具有很強(qiáng)的通用性，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)者提供整體的、客觀的理解能力。高級(jí)光學(xué)跟蹤、大氣分析系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)(GIS)能夠?yàn)榫坝^設(shè)計(jì)師提供科學(xué)的創(chuàng)造性信息分析，以創(chuàng)造更加真實(shí)、準(zhǔn)確的空間效果。②設(shè)計(jì)是動(dòng)態(tài)的，也是空間的，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓景觀設(shè)計(jì)師擺脫二維表現(xiàn)形式的束縛，擺脫抽象思維中的不確定性，使他們能夠完全按照這一思想創(chuàng)造景觀空間，這是一種空間的自由。③這就是整個(gè)進(jìn)程的推進(jìn)過(guò)程，將其應(yīng)用于景觀設(shè)計(jì)，可從初步可行性研究、框架條件分析入手，到概念設(shè)計(jì)、開發(fā)階段的空間形式組合、細(xì)部景觀設(shè)計(jì)，貫穿景觀設(shè)計(jì)全過(guò)程，與環(huán)境融合，直至施工階段的技術(shù)仿真[1]。

圖1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)3個(gè)基本特征

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用范圍

3.1 在運(yùn)動(dòng)中感受景觀空間

虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)使空間體驗(yàn)更加真實(shí)。更改視覺圖像只是空間體驗(yàn)的開始。由明亮到黑暗，由寒冷到溫暖，由響聲到靜默，由地面的觸感對(duì)使用者的空間體驗(yàn)產(chǎn)生影響。

3.2 多種運(yùn)動(dòng)模式模擬

它提供了各種不同運(yùn)動(dòng)模式的模擬，如飛行、漂浮、駕駛等，用戶可以在其中選擇運(yùn)動(dòng)模式，設(shè)置相應(yīng)的觀測(cè)高度和運(yùn)動(dòng)速度，以及其他相關(guān)參數(shù)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以觀察到園林的高度、速度和路徑設(shè)置，為今后對(duì)園林景觀的感知提供了重要的依據(jù)。

3.3 綜合多維空間信息交流

風(fēng)景園林設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要處理風(fēng)景區(qū)的視覺信息，更要處理其他感官信息，如光、氣、人等相關(guān)信息，如狀態(tài)圖、底圖等。園林規(guī)劃師對(duì)信息的理解取決他們對(duì)信息理解和處理的綜合能力[2]。

4 園林景觀設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

設(shè)計(jì)前應(yīng)根據(jù)景觀設(shè)計(jì)的規(guī)模和特點(diǎn)，合理選擇CAD和3DMAX技術(shù)。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在虛擬環(huán)境形成之前，通過(guò)計(jì)算機(jī)建立三維景觀模型，使設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)境有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。因此，設(shè)計(jì)師應(yīng)改變傳統(tǒng)的沙盤效果圖檢測(cè)方法，采用科學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將石頭、植物、建筑等主要元素及相關(guān)模型全面整合進(jìn)計(jì)算機(jī)三維模型中，建立起能夠檢驗(yàn)景觀效果的三維景觀模型。

在虛擬場(chǎng)景的制作過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行建模和設(shè)計(jì)。①在保證一定視覺效果的前提下，盡可能減少模型面的數(shù)量；在三維模型建立后，在3DMAX中適當(dāng)使用優(yōu)化修改工具，以優(yōu)化景觀場(chǎng)景的視覺效果，并適當(dāng)減少模型面。②合理使用instancescope，即相關(guān)復(fù)制。首先用關(guān)聯(lián)復(fù)制生成關(guān)聯(lián)復(fù)制對(duì)象，然后用ⅤRML定義關(guān)聯(lián)復(fù)制對(duì)象的圖像平面；還可以多次使用這種處理方法來(lái)增加文件下載時(shí)間。③在創(chuàng)造虛擬場(chǎng)景的過(guò)程中，盡量忽略小物體的細(xì)節(jié)，盡量使用“模擬”幾何體。例如，“幾何+地圖”可用于生成周邊次級(jí)場(chǎng)景，從而減少建模時(shí)間。④采用JPG圖像壓縮虛擬場(chǎng)景中的地圖，并根據(jù)實(shí)際情況合理縮小地圖尺寸，節(jié)約下載時(shí)間。由于ⅤRML用于搜索特定的地圖目錄，因此在創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景時(shí)需要設(shè)計(jì)一個(gè)目錄。⑤為方便ⅤRML的圖像搜索，應(yīng)將虛擬場(chǎng)景中所使用的地圖全部放入目錄。

在虛擬環(huán)境中，園林植物、建筑、石料等元素的創(chuàng)造要求如下：由于園林石材、植物、建筑等元素是不斷變化的，因此在進(jìn)行三維造型時(shí)，首先要從空間、時(shí)間、色彩、音質(zhì)等方面進(jìn)行全方位的模擬，以便不斷豐富三維景觀模型的內(nèi)容。采用vrnl處理方法，系統(tǒng)全面地描述園林設(shè)計(jì)中常用的石、植物、建筑等元素，從而創(chuàng)造出一個(gè)新穎、系統(tǒng)、合理的虛擬景觀。該系統(tǒng)充分利用攝像機(jī)導(dǎo)航虛擬三維景觀場(chǎng)景，并利用相關(guān)操作和活動(dòng)豐富景觀地圖的瀏覽范圍，提高景觀設(shè)計(jì)效果。

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于景觀設(shè)計(jì)中，有助于設(shè)計(jì)師更好地呈現(xiàn)場(chǎng)景。實(shí)時(shí)性三維影像回饋有助于設(shè)計(jì)師改變場(chǎng)景的形狀與特征。利用影像即時(shí)反饋，激發(fā)設(shè)計(jì)師思考，促進(jìn)思考更新。此外，景觀設(shè)計(jì)也趨于復(fù)雜多變。設(shè)計(jì)者的整體構(gòu)思結(jié)構(gòu)必須考慮到多種因素，不僅要理解園林本身的地理特征，還要結(jié)合當(dāng)?shù)鼐用竦男枰?，包括文化和社?huì)因素，把一般的空間和社會(huì)環(huán)境作為設(shè)計(jì)的前提，景觀是由各種文化因素綜合而成的。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性，為實(shí)時(shí)控制場(chǎng)景提供更高效的交互性平臺(tái)，為設(shè)計(jì)者在虛擬平臺(tái)中進(jìn)行環(huán)境與情境設(shè)計(jì)提供及時(shí)的適應(yīng)性選擇，有效節(jié)約了比較和審查時(shí)間，提高了工作效率，使方案設(shè)計(jì)更為合理。

5 結(jié)語(yǔ)

伴隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的興起，使設(shè)計(jì)工作的觀念和方法不斷創(chuàng)新，從根本上提高了設(shè)計(jì)工作的效率。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)突破了傳統(tǒng)二維模型的局限，以豐富的設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程中虛擬空間中不同數(shù)據(jù)的排列與組合，突破了空間的局限，從整體上模擬景觀設(shè)計(jì)的最終效果，幫助設(shè)計(jì)師解決設(shè)計(jì)問(wèn)題，確保設(shè)計(jì)的合理性。在今后的發(fā)展中，應(yīng)不斷引進(jìn)先進(jìn)的理念和技術(shù)，加快創(chuàng)新的步伐，為虛擬技術(shù)的應(yīng)用提供更高層次的保障，確保景觀設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮到時(shí)代的發(fā)展，使設(shè)計(jì)更人性化。