如何在園林景觀設(shè)計(jì)中引入VR 技術(shù)

楊宇航

（煙臺(tái)市園林建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心，山東 煙臺(tái) 264001）

1 綜合概述

1.1 VR 的特點(diǎn)

VR 具有浸入性、交互性、概念性等特點(diǎn)。使用者可以利用不同的裝置，在虛擬的環(huán)境中感受到不同的感覺(jué)，并利用電腦產(chǎn)生的立體影像，使其在虛擬的環(huán)境中呈現(xiàn)出真實(shí)的感覺(jué)。通過(guò)與電腦終端設(shè)備的互動(dòng)，語(yǔ)言、動(dòng)作、動(dòng)作等感知設(shè)備可以通過(guò)頭盔、手套等感知設(shè)備獲得。終端設(shè)備能夠根據(jù)使用者的動(dòng)態(tài)變化來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，從而達(dá)到對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行觀察和操作的目的。利用VR 裝置的特殊交互功能，從聽(tīng)覺(jué)以及視覺(jué)等多個(gè)感官的角度表現(xiàn)景觀設(shè)計(jì)的方案，令使用者能夠通過(guò)VR 裝置更深入地了解景觀圖像，從而產(chǎn)生更加真實(shí)的畫(huà)面與聯(lián)想[1]。

1.2 VR 技術(shù)的要點(diǎn)

VR 技術(shù)是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它是通過(guò)大量的圖形系統(tǒng)和各種界面裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)交互的。這種技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都有許多優(yōu)勢(shì)。比如現(xiàn)場(chǎng)感，VR 技術(shù)可以營(yíng)造出非常真實(shí)的場(chǎng)景，讓使用者在游戲中體驗(yàn)到設(shè)計(jì)的魅力，同時(shí)也能讓雙方進(jìn)行更好的交流。在這個(gè)虛擬場(chǎng)景中，存在大量的傳送口讓玩家能夠真正地感受到與場(chǎng)景中的對(duì)象的聯(lián)系，并且能夠在這樣的環(huán)境中到處走動(dòng)，從而最直觀地體驗(yàn)到自己身處其中的感覺(jué)。VR技術(shù)能用虛擬技術(shù)來(lái)模擬真實(shí)的世界，這樣一種沉浸式的交互性體驗(yàn)，能夠突破體驗(yàn)者自身的思維限制，使需要表達(dá)的畫(huà)面完整地映射在體驗(yàn)者的認(rèn)知當(dāng)中[2]。

1.3 景觀設(shè)計(jì)的基本原理

在現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的今天，人類(lèi)與大自然之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。人們對(duì)自然環(huán)境的物質(zhì)及精神層面的追求在不斷提高，并十分關(guān)注自然環(huán)境帶來(lái)的體驗(yàn)感。隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，人們和自然之間的關(guān)系日益密切，人們對(duì)自然的要求也越來(lái)越高。人類(lèi)在追求單純的精神狀態(tài)下，創(chuàng)造出了多種多樣的自然風(fēng)景。通過(guò)對(duì)園林的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，使人的情感、體驗(yàn)、思維得到升華，并通過(guò)科技資源與景觀的結(jié)合，達(dá)到陶冶人類(lèi)情操的目的[3]。

1.4 景觀設(shè)計(jì)中的VR 意義

1.4.1 交互與交流的實(shí)施

傳統(tǒng)的花園設(shè)計(jì)中，有許多因素，如語(yǔ)言、文字等?，F(xiàn)代科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)草圖、效果圖紙無(wú)法增強(qiáng)人們與虛擬景觀環(huán)境空間之間的交流。對(duì)此，采用一種更具交互性的方法表現(xiàn)景觀園林的效果，是景觀行業(yè)應(yīng)當(dāng)研究的重點(diǎn)話(huà)題[4]。VR 技術(shù)以數(shù)字模擬、三維模型、多媒體技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)VR 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)園林互動(dòng)設(shè)計(jì)，使其表現(xiàn)形式更為優(yōu)化。

1.4.2 公共參與與景觀建筑的動(dòng)力體驗(yàn)

當(dāng)前，大型公園的展示效果缺少經(jīng)驗(yàn)、互動(dòng)以及吸引力，也不能達(dá)到很好的推廣效果。因此，必須把宣傳和VR 技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)時(shí)空上的跨越，使游客能夠更好地感受到自然風(fēng)光，從而達(dá)到更好的廣告效果。利用景點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)記錄各個(gè)階段的景觀效果，讓觀眾感受到由于種種原因無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)到的真實(shí)感受，彌補(bǔ)觀眾觀賞的缺憾，同時(shí)綜合運(yùn)用場(chǎng)館、科技、現(xiàn)代科技，實(shí)現(xiàn)多種觀念的交融。更加有利于提高科普效果、學(xué)習(xí)效果、科技創(chuàng)新效果，全面展現(xiàn)各項(xiàng)公共服務(wù)的效果，提升景區(qū)的吸引力[5]。

2 VR 技術(shù)與園林景觀

20 世紀(jì)80 年代以來(lái)，VR 技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在一些地方的科學(xué)研究當(dāng)中，成為一種典型的綜合性信息技術(shù)研究對(duì)象。從VR 技術(shù)應(yīng)用的本質(zhì)目的來(lái)看，VR 技術(shù)通過(guò)打造出完整的虛擬空間，利用現(xiàn)代科技展示出園林景觀規(guī)劃、設(shè)計(jì)中的預(yù)期效果，使參與景觀園林項(xiàng)目的多方能夠更加直觀地了解到項(xiàng)目的具體建成，以及整體的環(huán)境空間?，F(xiàn)階段的園林景觀設(shè)計(jì)方案主要以施工圖、效果圖、模型圖的方式進(jìn)行預(yù)期效果的表現(xiàn)，但有了VR 技術(shù)的加入，園林景觀作品或工程能夠以全新的空間圖像形式進(jìn)行表現(xiàn)，有效地跨越了空間及時(shí)間對(duì)景觀設(shè)計(jì)預(yù)期效果表現(xiàn)的影響，具有十分顯著的實(shí)用價(jià)值[6]。

3 項(xiàng)目在應(yīng)用與推廣中遇到的難題

本文應(yīng)用效果圖插件Enscape（簡(jiǎn)稱(chēng)Es 插件）進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)效果的預(yù)覽，結(jié)合模型軟件sketchup（簡(jiǎn)稱(chēng)Su 軟件）進(jìn)行模型調(diào)整，利用可視化效果軟件Lumion（簡(jiǎn)稱(chēng)Lu 軟件）、Mars 進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)圖像及漫游動(dòng)畫(huà)的制作。本文對(duì)此次項(xiàng)目應(yīng)用與推廣中遇到的難題進(jìn)行總結(jié)。

3.1 軟件功能難題總結(jié)

在此次項(xiàng)目試驗(yàn)當(dāng)中，項(xiàng)目組成員結(jié)合多種設(shè)計(jì)軟件研究VR 技術(shù)在園林景觀中的應(yīng)用，雖然試驗(yàn)中使用的軟件功能多樣，但部分軟件在使用以及操作當(dāng)中存在難點(diǎn)。首先，Es 插件能夠與Su 軟件同時(shí)使用，從而在調(diào)整景觀空間模型布局的同時(shí)，觀察到相對(duì)應(yīng)的效果預(yù)覽圖，便于加快景觀園林設(shè)計(jì)方案的布局規(guī)劃。雖然Es 插件的使用過(guò)程便捷，但從Es 插件的實(shí)際效果來(lái)看，該插件的實(shí)際渲染效果屬于類(lèi)真實(shí)性的范疇，最終渲染圖的觀感較為不足。其次，Lu 軟件在景觀藝術(shù)設(shè)計(jì)當(dāng)中的使用率較高，但該軟件不僅對(duì)電腦的配置要求較高，而且在使用的過(guò)程中，容易因無(wú)法支持龐大模型量而出現(xiàn)崩潰問(wèn)題。且Lu 軟件的模型無(wú)法進(jìn)行變形處理（比如調(diào)整建筑設(shè)施或某項(xiàng)零件的結(jié)構(gòu)，但可以進(jìn)行整體的縮放及位移），需要項(xiàng)目組成員在Su 軟件中完成建模之后，方能使用Lu 軟件進(jìn)行后續(xù)處理。這就導(dǎo)致景觀建模與渲染環(huán)節(jié)之間缺少便利性，影響了此次項(xiàng)目試驗(yàn)過(guò)程的效率。最后，Mars 同樣是一種可視化的渲染效果軟件，該軟件的可操作功能比Lu 軟件更加突出，但并不屬于免費(fèi)開(kāi)放的軟件平臺(tái)，渲染漫游動(dòng)畫(huà)及圖片效果的過(guò)程較為漫長(zhǎng)。

3.2 VR 全景動(dòng)畫(huà)制作難題

雖然在諸多模型軟件與可視化效果軟件的作用下，全景動(dòng)畫(huà)的天氣、陽(yáng)光等場(chǎng)景能夠順利得到呈現(xiàn)，但在實(shí)際的制作過(guò)程中同樣存在值得重視的難題。首先，由效果軟件制作出的全景動(dòng)畫(huà)具有固定的視角、運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)方向。所以，在利用VR 設(shè)備觀看制作出的景觀全景動(dòng)畫(huà)時(shí)，使用者無(wú)法通過(guò)VR 設(shè)備來(lái)操縱觀看視角，導(dǎo)致利用VR 觀看景觀環(huán)境的過(guò)程只能做到半互動(dòng)性、半沉浸式。其次，在一些較為大型的景觀空間的全景動(dòng)畫(huà)表現(xiàn)中，由于空間內(nèi)使用的樹(shù)木、水體及山石的塊面較多，導(dǎo)致全景動(dòng)畫(huà)對(duì)VR 裝置的顯示參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)具有較高要求。所以，在展示大型的景觀空間時(shí)，VR設(shè)備以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低眼鏡顯示的圖像清晰度，劣化使用者的觀看效果。

3.3 VR 圖像真實(shí)效果的制作難題

真實(shí)的景觀園林空間效果應(yīng)當(dāng)以動(dòng)態(tài)效果為主，但在利用VR 技術(shù)表現(xiàn)景觀空間的過(guò)程中，部分景觀模型無(wú)法清晰地展現(xiàn)出應(yīng)有的動(dòng)態(tài)效果。例如，由Es 渲染插件制作出的樹(shù)木模型無(wú)法展現(xiàn)出落葉、隨風(fēng)吹動(dòng)的動(dòng)態(tài)效果，水體表面的動(dòng)態(tài)性不強(qiáng)。因此，缺少動(dòng)態(tài)效果的圖像制作問(wèn)題，是利用VR 表現(xiàn)景觀園林空間的典型難題。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在園林景觀效果設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及特點(diǎn)

4.1 動(dòng)態(tài)感官

在傳統(tǒng)的園林設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者所運(yùn)用的感覺(jué)往往是以圖像、聲音為媒介。這種方式通常無(wú)法達(dá)到完全的真實(shí)感，沒(méi)有味覺(jué)和觸覺(jué)的感覺(jué)，因此其效果也就比較差。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于景觀設(shè)計(jì)中，使不同的感官效果相互融合，使之能真實(shí)地體會(huì)到園林的設(shè)計(jì)效果。

4.2 角度更廣泛

在園林設(shè)計(jì)中，根據(jù)所設(shè)置的參數(shù)，對(duì)角度進(jìn)行定性的選取。從一個(gè)特殊的視角來(lái)觀察風(fēng)景，可以最大限度地利用不同的資源，以最大限度地節(jié)約資源，達(dá)到節(jié)約能源的目的。通過(guò)對(duì)高層建筑進(jìn)行智能化的管理，對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高了小區(qū)的整體和局部的設(shè)計(jì)水平。通過(guò)合理使用各類(lèi)能源，可以有效地減少能耗和浪費(fèi)。

4.3 設(shè)計(jì)元素的實(shí)時(shí)編輯

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，能夠?qū)崟r(shí)地編輯風(fēng)景，并通過(guò)合理的規(guī)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)景的實(shí)時(shí)編輯。在設(shè)計(jì)時(shí)，園林中的花草會(huì)因其自身的凋謝而發(fā)生不同程度的改變。所以，要保存植物的生長(zhǎng)效應(yīng)，并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比，以創(chuàng)建最優(yōu)的影像庫(kù)。

4.4 感受運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的園林空間動(dòng)態(tài)效果

了解空間并不一定要看，最好是運(yùn)用和觀察。從其運(yùn)用方式來(lái)看，常包含兩個(gè)層面：空間動(dòng)態(tài)與靜態(tài)觀測(cè)。在景觀設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師要想得到一個(gè)完整的空間形象，就必須要通過(guò)觀察和運(yùn)用。從前面的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)師首先要拍一組圖片，再結(jié)合圖片當(dāng)中展示的景觀空間效果，對(duì)圖片中的景觀空間效果進(jìn)行分析，用于改善觀感效果。這種方法在實(shí)踐中雖能實(shí)現(xiàn)一定的分析目標(biāo)，但也有其局限性，其結(jié)果往往不盡如人意，與現(xiàn)實(shí)生活中的感覺(jué)還是有距離的。比如，一組透視素描和相片僅僅是一個(gè)剪輯片段的堆疊，而動(dòng)畫(huà)則是在大樓內(nèi)外按照既定的路徑進(jìn)行循環(huán)。在觀測(cè)到的路徑或角度出現(xiàn)相應(yīng)的改變后，使用者需要花費(fèi)一定的時(shí)間，通過(guò)畫(huà)面拼接、角度分析等方式，才能夠還原出圖片想要表達(dá)的效果特點(diǎn)。

從目前的情況來(lái)看，傳統(tǒng)的花園設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，缺少對(duì)使用者的自主經(jīng)驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在該領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，使人們能夠在虛擬環(huán)境中自由地選擇視野和路徑。從視覺(jué)影像的角度，VR 技術(shù)僅僅是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)空間的開(kāi)端。在不斷變換的角度，為使用者積累空間感覺(jué)、技術(shù)支撐等方面發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。

4.5 模擬多種運(yùn)動(dòng)方式

從景觀設(shè)計(jì)的空間感受上，人們的情緒常常是多樣的，而且這種情緒常常呈現(xiàn)出多樣化的特征。在景觀設(shè)計(jì)的過(guò)程中，人們可以通過(guò)樓梯或者步行，而這一切都是由人類(lèi)自己決定的。我們能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)中扮演一個(gè)角色，展現(xiàn)出很多優(yōu)點(diǎn)。我們能模擬各種不同的運(yùn)動(dòng)方式，其中最常用的就是騎車(chē)、懸停、飛行等，同時(shí)還能讓使用者根據(jù)自己的需求，任意地選擇各種動(dòng)作方式，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的參數(shù)。例如，以步行的速度，可以確保在風(fēng)景建筑中行走。這時(shí)，借助景觀建筑的外部空間，使用者可以通過(guò)升降梯感受到不同的視覺(jué)效果，同時(shí)也能從第一人稱(chēng)視角進(jìn)行一次身臨其境的體驗(yàn)，置身觀察景觀建筑或者空間的布局、全景，為使用者帶來(lái)一次視覺(jué)上的享受。

5 “VR 技術(shù)+園林景觀設(shè)計(jì)”的發(fā)展趨勢(shì)與方向

5.1 以虛擬漫游為方法的景觀空間觀光技術(shù)

在風(fēng)景園林主題漫游中，運(yùn)用VR 技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)虛擬場(chǎng)景的建設(shè)與設(shè)計(jì)，將會(huì)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。最近幾年，VR GIS 技術(shù)在景觀空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范圍較廣，為景觀空間設(shè)計(jì)中的場(chǎng)景布局、情景設(shè)計(jì)提供了充足的技術(shù)保障。特別是VR GIS 技術(shù)將傳統(tǒng)的二維GIS 提高到了三維視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多種真實(shí)體驗(yàn)的實(shí)時(shí)互動(dòng)層次。該系統(tǒng)為用戶(hù)提供了一個(gè)可視化的景觀地理信息系統(tǒng)接口。

5.2 園林景觀立體視覺(jué)觀賞效果評(píng)價(jià)

利用VR 技術(shù)打造景觀效果的計(jì)算機(jī)評(píng)估功能，用于評(píng)價(jià)三維景觀裝飾效果，是未來(lái)VR 技術(shù)在園林設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。前面已經(jīng)提到，VR 技術(shù)在景觀虛擬場(chǎng)景中的運(yùn)用是現(xiàn)實(shí)的，但是，如何評(píng)估三維景觀的視覺(jué)效果，目前還處于一個(gè)盲區(qū)。目前已有學(xué)者嘗試將“VR+AHP”技術(shù)用于景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)效果評(píng)估中，主要包括以下兩個(gè)方面：①采用層次分析法建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；②采用AHP 方法將虛擬現(xiàn)實(shí)中的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景與虛擬現(xiàn)實(shí)中的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景相結(jié)合，通過(guò)AHP 方法來(lái)確定其權(quán)重。

6 結(jié)語(yǔ)

以往國(guó)內(nèi)的園林規(guī)劃大多是由設(shè)計(jì)師按照業(yè)主所提供的面積來(lái)設(shè)計(jì)。在實(shí)施之前，主要是為了演示設(shè)計(jì)方案或者部分的設(shè)計(jì)，而不能讓業(yè)主們真正的感受到設(shè)計(jì)的結(jié)果，常常導(dǎo)致不能達(dá)到預(yù)期的效果。不過(guò)，有了VR 技術(shù)，這個(gè)問(wèn)題就不存在了。設(shè)計(jì)師按照業(yè)主的需求，建立了相應(yīng)的模型，使居民能夠在最真實(shí)的沉浸式互動(dòng)當(dāng)中觀看景觀空間，了解景觀設(shè)計(jì)方案的詳細(xì)情況，從而提出最有效的反饋建議，用于不斷優(yōu)化景觀空間的方案內(nèi)容設(shè)計(jì)。