虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設計中的應用

杜麗 孟乾

（1.山東省滕州市棗莊科技職業(yè)學院 山東省滕州市 277500）

（2.山東省滕州市中心人民醫(yī)院 山東省滕州市 277500）

虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡稱為VR 技術(shù)，是一種超越了建筑動畫、網(wǎng)絡技術(shù)以及多媒體技術(shù)的綜合型信息技術(shù)。在此技術(shù)應用過程中，融合了圖形學和人工智能等多領(lǐng)域技術(shù)。我國最早開展的虛擬現(xiàn)實技術(shù)是在20 世紀末，在視覺接口方面的研究成果較為顯著。除此之外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還成功設計出了以PC 機為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，采用全景虛擬現(xiàn)實演示模式，開發(fā)出了能夠模擬虛擬現(xiàn)實環(huán)境的漫游系統(tǒng)。除了場景演示之外，核心技術(shù)也包括人臉識別與表情合成。將該技術(shù)應用在環(huán)境藝術(shù)設計中，未來發(fā)展空間十分廣闊。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設計中的應用優(yōu)勢

1.1 打造了可交互立體空間

在環(huán)境藝術(shù)設計過程中，最關(guān)鍵的問題就是設計人員和用戶之間發(fā)生脫節(jié)。在傳統(tǒng)設計模式中，由于環(huán)境藝術(shù)設計對專業(yè)技術(shù)要求較高，所以很多用戶無法全面了解設計方案。同時，用戶提出的設計方案很有可能會因為表述不清導致用戶實際需求無法得到滿足。這也就意味著在傳統(tǒng)環(huán)境設計模式下，設計人員與用戶之間存在著一定的交流障礙，進而導致設計結(jié)果無法滿足預期需求，實際應用價值方面并不理想。但是，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用之后，環(huán)境藝術(shù)設計方案可以轉(zhuǎn)換成具有可交互功能的三維圖像，用戶能夠身臨其中感受實際效果，將不足之處指出并及時修改。這樣就可以確保用戶與設計人員之間的溝通效率大幅度提升，環(huán)境藝術(shù)設計方案也能夠滿足用戶藝術(shù)需求，提高了環(huán)境藝術(shù)設計方案可實踐價值。

1.2 為環(huán)境藝術(shù)設計創(chuàng)造三維環(huán)境

環(huán)境藝術(shù)在實際設計過程中，主要是指通過藝術(shù)設計的方式對建筑室內(nèi)外環(huán)境進行整合設計，所以設計內(nèi)容必須要開展立體化思考。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設計中的應用，能夠?qū)θS環(huán)境進行模擬，讓設計人員能夠直接開展設計，提高了整體設計效率與質(zhì)量。

1.3 打破了時間與空間因素限制

以往的環(huán)境藝術(shù)設計并不能具備真正意義上的自由，通常都是在特定時間和空間條件下，才能夠確保設計人員獲得理想設計效果。而如果時間與空間條件存在偏差，那么設計效果也會受到嚴重影響。所以虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓環(huán)境藝術(shù)設計打破時間與空間約束，利用計算機系統(tǒng)嚴格控制時間與空間這兩方面要素，在掌控虛擬環(huán)境參數(shù)變量的基礎(chǔ)上，設計人員可以真實還原對應的活動場景，從而節(jié)省了大量的時間和精力，優(yōu)化了環(huán)境藝術(shù)設計整體效果。

1.4 增強了設計雙方互動性

在環(huán)境藝術(shù)設計方案匯報階段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)表現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)表現(xiàn)形式相比，在設計表達與客戶交流方面都表現(xiàn)出了較強的互動性。能夠?qū)⒂脩舸氲教摂M環(huán)境當中，從而對環(huán)境藝術(shù)具體設計部位與不同元素設計之間的關(guān)聯(lián)性進行考察，進而了解整個虛擬現(xiàn)實空間的使用率，從而讓客戶能夠真切感受到方案演示所要傳達的信息。另外，客戶還可以與設計師展開交流和探討，這也是傳統(tǒng)電腦效果圖所無法比擬的，也是很多客戶最喜歡的演示形式。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)自身的特點，還可以將環(huán)境藝術(shù)設計方案轉(zhuǎn)變成可交互的三維圖像，用戶可以產(chǎn)生一種置身其中的感覺，從而感受實際設計效果，將不足之處及時提出進行修改，提高了環(huán)境藝術(shù)設計方案的實踐價值。比如體驗者在虛擬環(huán)境當中能夠伸手去觸碰環(huán)境中的物品并獲得真實的觸感，在移動物品的時候，也能夠清楚感受到物品重量，物體還可以隨著體驗者的移動而變換位置，從而使用戶可情景之間形成了一種交互體驗的關(guān)系，用戶因此也獲得了身臨其境的感受。

1.5 更適用于配景展現(xiàn)

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用在環(huán)境藝術(shù)設計中，除了主景設計之外，配景設計也是一項十分重要的內(nèi)容，像植物和人物場景都具有烘托氛圍的作用。而采用傳統(tǒng)效果圖無法直接完成操作漫游。但是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以還原歷史場景和歷史人物等相關(guān)景象，使它們可以更好地融入到環(huán)境藝術(shù)設計展示過程中。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的技術(shù)分類與特征

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是近些年出現(xiàn)的一種高新技術(shù)，也被稱之為靈境技術(shù)和人工環(huán)境。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)實際應用過程中，能夠利用多源信息融合的交互式三維動態(tài)視景與實體行為系統(tǒng)仿真，讓用戶沉浸在虛擬環(huán)境中。從整體角度來看，虛擬現(xiàn)實是人們利用計算機技術(shù)對復雜數(shù)據(jù)進行可視化操作的一種全新方法，與傳統(tǒng)人機交互界面和視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在技術(shù)思想方面取得了重大突破。虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的“現(xiàn)實”指的就是在功能意義上存在于這個世界當中的事物或環(huán)境，而“虛擬”指的是利用計算機系統(tǒng)生成的可交互的三維環(huán)境或虛擬環(huán)境。通常情況下，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)包括了用戶控制系統(tǒng)、控制桿、人體運動監(jiān)測等內(nèi)容。其中，視覺和聽覺的控制和仿真是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的重點發(fā)展方向。以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)的建筑環(huán)境設計流程如圖1 所示。另外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在具體應用過程中可以呈現(xiàn)出以下特點：一是多感知性特點。多感知指的是除了視覺感知之外，還具備了聽覺、觸覺以及力覺感知等功能，理想狀態(tài)下的虛擬感知技術(shù)應當具備人體所具備的一切感知功能。但是在科學技術(shù)水平的限制下，當前虛擬現(xiàn)實技術(shù)要想實現(xiàn)這一目標還需要繼續(xù)創(chuàng)新和研究。二是交互性特點。交互性意味著人可以對模擬環(huán)境中的物體進行操作，從中得到相應的反饋。比如可以用手去捕捉虛擬物體，這時就會感受到物體實際的重量，并且隨著體驗者的移動而移動。三是構(gòu)想性特點。構(gòu)想性也可以稱之為自主性，他要求虛擬現(xiàn)實技術(shù)要具備豐富的想象空間，可以拓展人的知識視野和范圍，不僅僅局限在現(xiàn)實存在的環(huán)境與物體當中，二是要構(gòu)想出不會真實發(fā)生的客觀環(huán)境。四是浸入性特點。浸入性特點可以讓人感受到虛擬環(huán)境的真實程度。最為理想的虛擬環(huán)境可以讓人體驗到難辨真假的程度，有一種身臨其境的感受。

圖1： 以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)的建筑設計

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設計中的應用內(nèi)容

3.1 藝術(shù)設計展現(xiàn)

通常情況下，傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)作品展現(xiàn)形式為手繪效果圖和電腦效果圖。而利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以構(gòu)建出三維室內(nèi)空間，場景能夠表現(xiàn)得更加逼真，能夠在三維空間中自由行走，從而對空間內(nèi)的物體進行操作，讓感官體驗變得更加真實。從目前應用情況來看，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用在室內(nèi)空間設計中，能夠呈現(xiàn)出全景優(yōu)勢，從而獲取用戶的一致好評。

3.2 直觀展示設計效果

在城市化建設進程不斷深入的背景下，我國環(huán)境藝術(shù)設計也迎來了全新的發(fā)展空間與機遇。而將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用在環(huán)境藝術(shù)設計中，能夠使人們對生活環(huán)境提出的更高要求得到滿足。與傳統(tǒng)設計展示形式不同，虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建了三維環(huán)境，融匯了視覺與聽覺等感官，引起了用戶的注意，刺激了用戶的感官，能夠在較短的時間內(nèi)為用戶頭腦留下深刻印象，而且印象十分深刻。

3.3 互動性設計

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以應用在預裝修體系當中，在虛擬環(huán)境中可以更換底板、墻體和顏色，移動家具的具體位置，進行墻面裝飾。用戶可以通過真實世界當中的動作，在虛擬環(huán)境中查看到相應的三維立體圖像，用手去操作虛擬物體。然而，為了能夠與虛擬世界展開更好的交互，精準捕捉人體運動是重要的前提條件。除此之外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以憑借先進的電子信息技術(shù)，讓雙方在加強交流時效的同時，將技術(shù)問題在虛擬空間中呈現(xiàn)出來，以便于設計人員進行不斷改進和優(yōu)化，避免后期施工出現(xiàn)資源浪費問題，節(jié)省了時間與成本。

4 環(huán)境藝術(shù)設計中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)

4.1 數(shù)據(jù)分析軟件

在環(huán)境藝術(shù)設計過程中，設計人員需要利用分析軟件來了解交通、成本與客流量等因素的影響，針對光纖強度等各方面要素展開綜合分析。但這項工作會產(chǎn)生十分龐大的工作量。而應用數(shù)據(jù)分析軟件之后，能夠有效提高效率與精準性，利用軟件計算出相關(guān)數(shù)據(jù)，進而在海量的信息數(shù)據(jù)中完成統(tǒng)計，確保數(shù)據(jù)分析工作能夠在環(huán)境藝術(shù)設計中發(fā)揮出重要作用。在此基礎(chǔ)上，還可以利用遙感影像技術(shù)，對建筑和地形等關(guān)鍵位置，立體化地呈現(xiàn)出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保設計人員可以在三維空間中了解各個部分的設計效果，將植被規(guī)劃與面積清晰呈現(xiàn)出來，使植被可以得到科學合理的應用。除此之外，還可以利用相關(guān)軟件來分析數(shù)據(jù)，對整體規(guī)劃方案進行調(diào)整，全方位了解景觀熱效應，從而促進生態(tài)文明建設效率穩(wěn)定提升。數(shù)據(jù)分析流程如圖2 所示。

圖2： 虛擬現(xiàn)實技術(shù)數(shù)據(jù)分析流程

4.2 Photoshop技術(shù)應用

Photoshop 簡稱為PS 技術(shù)，是一款功能十分完善的圖形編輯軟件，技術(shù)操作水平非常高。在環(huán)境藝術(shù)設計中應用PS 技術(shù)，可以讓設計人員對圖形和光影進行處理，在虛擬化環(huán)境中調(diào)節(jié)光線強度和形狀，對光照的變化情況進行實時模擬，對不同環(huán)境中的光線照射角度進行畫面渲染。并且設計人員還可以利用矢量圖與選取技術(shù)等相關(guān)操作，對插畫創(chuàng)作進行合理處理，調(diào)整室內(nèi)環(huán)境中的顏色和色調(diào)，轉(zhuǎn)換文字圖層，讓底板顏色能夠與室內(nèi)整體顏色保持協(xié)調(diào)性，獲取最理想的飽和度，從而在濾鏡處理過程中加強環(huán)境藝術(shù)設計的顏色設計效果。

4.3 輔助軟件應用

（1）借助AutoCAD 軟件制圖功能，將虛擬化圖像具體內(nèi)容呈現(xiàn)出來，用戶可以通過屏幕了解設計圖像的各項信息，從而根據(jù)個人需求來調(diào)整環(huán)境藝術(shù)設計方案，并針對其中存在的缺陷問題進行調(diào)整。

（2）在虛擬環(huán)境中要進行適當調(diào)整，在客戶滿意之后完成實物修改，進而為藝術(shù)創(chuàng)作提供范本，避免不必要的資源浪費問題出現(xiàn)。在此過程中，設計人員可以利用AutoCAD 軟件為用戶設計更加理想的居住環(huán)境，幫助使用者了解建筑風格和環(huán)境氣氛。

（3）要結(jié)合用戶的具體要求對主體結(jié)構(gòu)尺寸和進深等相關(guān)數(shù)據(jù)進行修改，對墻體、門層顏色和地板顏色等要素進行合理優(yōu)化，利用剪修功能繪制出樓梯，將家具和圖框融入到圖形當中，便于圖塊進行修改，提高了繪圖制作的靈活性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要構(gòu)成如圖3 所示。

圖3： 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)構(gòu)成

5 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設計中的有效應用方法

5.1 更新環(huán)境藝術(shù)設計理念

在環(huán)境藝術(shù)設計工作具體開展之前，先是要確定環(huán)境藝術(shù)設計的基本理念，將其應用在整個設計流程當中。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)是現(xiàn)代化社會的新興科技產(chǎn)物，要想將虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢在環(huán)境藝術(shù)設計中充分體現(xiàn)出來，設計人員就必須要改變傳統(tǒng)設計理念，利用互聯(lián)網(wǎng)思維來規(guī)劃虛擬現(xiàn)實技術(shù)。在此期間，要加大虛擬現(xiàn)實技術(shù)的重視力度，充分考慮用戶的設計需求，選擇虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠營造出的藝術(shù)場景。通常情況下，在施工圖紙設計階段，要對環(huán)境整體布局進行調(diào)整，使虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠發(fā)揮出良好的輔助效果，滿足環(huán)境設計氛圍需求。在此基礎(chǔ)上，還要利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)強化設計作品，為人們帶來更加強烈的視覺沖擊，為用戶留下更加深刻的觀感體驗。除此之外，設計人員在環(huán)境藝術(shù)設計方案制定過程中，還要利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，加強人和物之間的互動性，使用戶可以獲得更加良好的思想情感體驗，從而對環(huán)境藝術(shù)設計的內(nèi)涵進行積極思考。充分考量用戶的設計想法，滿足他們藝術(shù)性觀賞需求，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)在設計之前為用戶提供多樣化的設計方案，從而結(jié)合用戶自身的想法和意見，對設計環(huán)境進行合理調(diào)整。

5.2 豐富環(huán)境藝術(shù)設計手段

傳統(tǒng)的環(huán)境藝術(shù)設計方法較為單一，為了能夠?qū)⑻摂M現(xiàn)實技術(shù)的實際應用價值凸顯出來，豐富環(huán)境藝術(shù)氣息，則必須要采用多樣化的藝術(shù)設計手段，加強場景展示的真實性。從整體設計流程角度來看，在環(huán)境藝術(shù)設計方案制定中，可以利用網(wǎng)絡技術(shù)來制定出環(huán)境設計模型，將最終成果利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)表達出來。同時，在互聯(lián)網(wǎng)交互平臺中，還可以收集不同用戶的看法和意見，對已經(jīng)設計好的施工圖紙進行調(diào)整，從而在有效利用數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)上，在計算機系統(tǒng)內(nèi)部輸入環(huán)境三維參數(shù)，確保虛擬現(xiàn)實場景能夠與真實環(huán)境保持一致的格局。還可以組織全體員工參與到虛擬場景感官體驗活動中，使他們能夠彼此之間展開交流，獲得更加良好的藝術(shù)反饋，能夠結(jié)合現(xiàn)場數(shù)據(jù)內(nèi)容對技術(shù)進行轉(zhuǎn)換，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造的設計模型中，標定具體數(shù)據(jù)參數(shù)，將最終設計成果和用戶設計要求進行對比，利用3D 場景呈現(xiàn)技術(shù)、云計算技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)，呈現(xiàn)出多元化的環(huán)境藝術(shù)設計風格，在現(xiàn)有的空間格局內(nèi)創(chuàng)造出更具創(chuàng)意的風格，設計人員以此也能夠獲得更加真實的設計靈感，向客戶呈現(xiàn)出虛擬環(huán)境藝術(shù)模型，積極采納客戶的意見，在幫助客戶了解環(huán)境藝術(shù)設計過程中呈現(xiàn)出各個設計階段的細節(jié)。另外，還可以與用戶之間保持良好交流關(guān)系。此時遙感影像技術(shù)的應用，能夠?qū)Χ喾N設計要素進行搭配，對環(huán)境藝術(shù)設計進行合理規(guī)劃。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設計中的應用類型如圖4 所示。

圖4： 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

5.4 優(yōu)化藝術(shù)設計流程

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)時代發(fā)展背景下一種十分先進的科學技術(shù)手段，要想將其高效應用在環(huán)境藝術(shù)設計中，就必須要對傳統(tǒng)設計理念進行創(chuàng)新，利用多樣化的藝術(shù)設計方法，配合虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用經(jīng)驗，將優(yōu)秀發(fā)展成果應用在環(huán)境藝術(shù)設計流程中。并且，為了促進環(huán)境藝術(shù)設計能夠得到創(chuàng)新發(fā)展，則需要在設計方案制定過程中，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)呈現(xiàn)出虛擬化方案內(nèi)容，將呈現(xiàn)效果和用戶需求進行對比，對設計方案技術(shù)調(diào)整。另外，在環(huán)境藝術(shù)設計流程中，還要對設計場景進行高度還原，對施工環(huán)節(jié)進行具體規(guī)劃，從而將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用在環(huán)境藝術(shù)設計驗收階段，為用戶展示出更多的設計細節(jié)，提高用戶的滿意程度。

6 結(jié)束語

綜上所述，在信息化時代發(fā)展背景下，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設計中的作用越來越重要，不僅幫助設計人員和用戶擺脫了傳統(tǒng)設計思維的局限性，同時也激發(fā)出了環(huán)境設計人員的創(chuàng)新思維。在實踐設計方面，要想將虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，還需要從多方面入手優(yōu)化虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用效果，從而使虛擬現(xiàn)實技術(shù)為人們創(chuàng)造更多的驚喜。