虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

◇王偉赫

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，即VR 技術(shù)，是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)創(chuàng)建多源信息融合的交互式三維動(dòng)態(tài)實(shí)景以及動(dòng)作仿真的技術(shù)，可以給使用者提供沉浸式、多感知性、交互性的互動(dòng)體驗(yàn)。當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，且人們正在不斷探索虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在更多產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用方法。

環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)師在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，能更好地利用信息，還能夠以立體的形式為客戶展示圖景。然而，當(dāng)下我國(guó)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)μ摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用仍處于起始階段，未來(lái)還需充分結(jié)合實(shí)際國(guó)情及社會(huì)公眾需求，進(jìn)一步探索使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中得以淋漓盡致發(fā)揮的方法[1]。

二、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（一） 良好的交互性

在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可確保其成果更加形象化、全面化。利用數(shù)字技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種環(huán)境設(shè)計(jì)內(nèi)容數(shù)據(jù)的傳輸，也可實(shí)現(xiàn)各種信息的接收、認(rèn)知、反饋。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所構(gòu)建的環(huán)境，已經(jīng)朝著更加真實(shí)化的方向發(fā)展，能夠激發(fā)用戶的各類感官感受，使其獲得更沉浸的交互體驗(yàn)。例如，在虛擬空間之中，用戶可接觸其中的各種物品，且能夠真實(shí)感受到物品的重量，同時(shí)，物品可隨著用戶的移動(dòng)而移動(dòng)。

（二） 提升藝術(shù)效果

在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，會(huì)應(yīng)用到Flash、3D 虛擬建模、全景圖片等技術(shù)，可將設(shè)計(jì)成果高清展示給客戶，讓設(shè)計(jì)作品更加接近真實(shí)場(chǎng)景且具備充足的藝術(shù)性?？蛻艨赏ㄟ^(guò)進(jìn)入虛擬空間觀察圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)成果全方位的了解，同時(shí)深層次掌握不同設(shè)計(jì)成果形成過(guò)程中所應(yīng)用的工藝、材料、設(shè)計(jì)理念。

（三） 提高設(shè)計(jì)效率

在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，有利于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，解決傳統(tǒng)方式下的各種復(fù)雜問題。比如，設(shè)計(jì)人員可以摒棄傳統(tǒng)模型或沙盤，不但節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間，而且可有效控制設(shè)計(jì)成本，基于數(shù)字化、多媒體模式實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)項(xiàng)目的展示。對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)，僅需登入虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，即可觀看環(huán)境設(shè)計(jì)模型，且可以從多角度充分觀察設(shè)計(jì)作品的效果，從而進(jìn)行反饋與互動(dòng)，進(jìn)而全面提升設(shè)計(jì)效率。

（四） 基于多感知性創(chuàng)造身臨其境效果

在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，會(huì)存在一系列齊全的感官裝置，如面向用戶的視覺裝置、聽覺裝置、力覺裝置，乃至觸覺感知裝置、動(dòng)覺感知裝置。在此情況下，客戶進(jìn)入虛擬空間觀賞環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)作品，能夠身臨其境般感受最終設(shè)計(jì)效果，基于多感知性提升客戶的體驗(yàn)感[2]。

三、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用策略

（一） 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)增強(qiáng)感官體驗(yàn)

設(shè)計(jì)人員在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段都會(huì)遇到一系列由于現(xiàn)實(shí)條件不足產(chǎn)生的限制，如設(shè)計(jì)過(guò)程中資金、場(chǎng)地缺乏等。各種限制性因素都會(huì)阻礙環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)成效的發(fā)揮。為此，可基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的具體要求、現(xiàn)實(shí)情況及各種信息數(shù)據(jù)布置虛擬場(chǎng)景，有效解決場(chǎng)地缺乏、資金缺乏的問題，突破傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)工作的桎梏，創(chuàng)造出優(yōu)秀作品。

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)增強(qiáng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)感官體驗(yàn)，要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)階段。首先，設(shè)計(jì)環(huán)境模型，以模型為基礎(chǔ)進(jìn)行3D 場(chǎng)景的設(shè)計(jì)，以為客戶提供真實(shí)體驗(yàn)。其次，開展物理模型構(gòu)建研究，即根據(jù)已經(jīng)完成的幾何模型，確認(rèn)結(jié)構(gòu)、材質(zhì)，同時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)環(huán)境中的各類影像因素。再次，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)模擬城市、社區(qū)、公園等。隨后，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)師對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化處理，以形成設(shè)計(jì)對(duì)象的基本模型。最后，結(jié)合設(shè)計(jì)的實(shí)際狀況，例如環(huán)境中的建筑物數(shù)量、植被類型與面積、道路設(shè)計(jì)，以三維形式展現(xiàn)建筑物的門窗、植被形象以及交通路標(biāo)等各項(xiàng)要素，充分體現(xiàn)出環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)成果的美學(xué)特征，為整體設(shè)計(jì)注入更加精準(zhǔn)、直觀的技術(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)涵。最終，用戶可在虛擬世界詳細(xì)觀察基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形成的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)作品的各個(gè)細(xì)節(jié)，并在對(duì)某一細(xì)節(jié)有特殊要求的情況下，將其及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)人員。設(shè)計(jì)人員可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)入虛擬世界進(jìn)行設(shè)計(jì)作品的完善[3]。

（二） 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)突破時(shí)間與空間限制

相較于其他數(shù)字技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的超時(shí)間、超空間特征更加明顯，故將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可突破傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)模式下時(shí)間、空間的限制。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境中，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了會(huì)受到資金、場(chǎng)地限制之外，還經(jīng)常受到時(shí)空限制，導(dǎo)致設(shè)計(jì)工作頻繁中斷。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展開設(shè)計(jì)工作，可逼真模擬任何場(chǎng)景，大至宇宙、天空，小到某一具體的動(dòng)物、植物。以博物館環(huán)境設(shè)計(jì)為例，在博物館公共環(huán)境設(shè)計(jì)工作中，要充分考慮博物館所承載的人類文化遺產(chǎn)、自然遺產(chǎn)，同時(shí)需注意博物館的征集、典藏、陳列功能，且要向人們充分展示博物館的教育功能、社會(huì)功能。因此，設(shè)計(jì)人員在開展博物館環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要讓博物館的整個(gè)環(huán)境同時(shí)滿足人性化、科技化、和諧化的要求。基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展博物館環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)，可以為博物館環(huán)境設(shè)計(jì)成果帶來(lái)更多活力[4]。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，文物保護(hù)是需要充分考慮的因素，且是一個(gè)難點(diǎn)。例如，博物館會(huì)陳列大量展品，而展柜空間存在一些不足，部分文物可能會(huì)被其他文物與展柜遮擋，從而難以向人們展示自己獨(dú)特的形態(tài)，且會(huì)阻礙人們觀看文物細(xì)節(jié)。對(duì)于這一問題，設(shè)計(jì)人員可基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)加以解決。首先，基于信息化技術(shù)，將文物進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，重點(diǎn)展示文物的外部特征細(xì)節(jié)；其次，為有效提升交互性，可在虛擬空間設(shè)置可供人們實(shí)際操作的功能，如文物局部的放大、縮小，文物的旋轉(zhuǎn)，以及文物位置的挪動(dòng)等，讓用戶能夠從不同角度仔細(xì)觀賞文物。在具體操作階段，設(shè)計(jì)師可以將多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、圖像處理技術(shù)融為一體，并以提升設(shè)計(jì)成果真實(shí)性、有效性為目的準(zhǔn)備數(shù)據(jù)手套等。隨后，可以幾何模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行三維場(chǎng)景設(shè)計(jì)，以為用戶建立真實(shí)體驗(yàn)的基礎(chǔ)。完成三維場(chǎng)景設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)人員可基于計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)建環(huán)境場(chǎng)景物理模型，在明確不同幾何模型結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的基礎(chǔ)上，充分考慮顏色、光影等相關(guān)因素，實(shí)現(xiàn)理想的環(huán)境效果。

此外，針對(duì)中華文化遺產(chǎn)的保護(hù)需求，可以采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、圖形圖像處理技術(shù)等，完成文物數(shù)字化、文物虛擬復(fù)原修復(fù)、數(shù)字博物館、數(shù)字考古方面的科研項(xiàng)目。文物出土后，因自身材質(zhì)及制造時(shí)間等因素，往往會(huì)出現(xiàn)褪色、剝落等問題。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于古建筑環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)期間，對(duì)于古建筑內(nèi)的文物，可以基于文化遺產(chǎn)的記錄數(shù)據(jù)、結(jié)合文物特點(diǎn)制定修復(fù)計(jì)劃，有效提升文物記錄狀態(tài)的精確度。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可讓環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)作品具有人性化、科技化及和諧化特點(diǎn)，還可使使用者、參觀者產(chǎn)生身臨其境之感。在具體操作階段，首先，可基于三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行古建筑物三維空間信息的采集，生產(chǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在標(biāo)靶確定后，合理調(diào)整激光掃描儀，以確保其所處位置具有良好的視野、光線，避免上述參數(shù)過(guò)高或過(guò)低，從而對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生不利影響。其次，在文物上設(shè)置多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)一步減少文物結(jié)構(gòu)復(fù)雜所造成的遮擋、遺漏問題。對(duì)于文物已經(jīng)損壞的部位，可采取移動(dòng)散件的形式，將其置于平整區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量。最后，建立文物模型，基于已有點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，該環(huán)節(jié)具體流程為點(diǎn)云數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化確定文物邊界—Catia 文物建模—重構(gòu)文物模型、零碎文物復(fù)原—模型拼接導(dǎo)入相關(guān)平臺(tái)，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)文物的立體展示。

（三） 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)增強(qiáng)設(shè)計(jì)成果直觀性

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的前提是制定科學(xué)、實(shí)用且合理的設(shè)計(jì)方案，如此才可確保技術(shù)價(jià)值的充分發(fā)揮。相較于傳統(tǒng)藝術(shù)設(shè)計(jì)模式，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可最大化發(fā)揮計(jì)算機(jī)軟件優(yōu)勢(shì)，為用戶提供包含視覺、聽覺、觸覺等多維度的感官體驗(yàn)，使用戶能更加真實(shí)地提前體驗(yàn)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)成果，加深用戶對(duì)設(shè)計(jì)成果的印象。

以古典園林環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)為例，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能使環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)工作更加簡(jiǎn)單，且有利于全面提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短古典園林環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)提升設(shè)計(jì)成果的直觀性。首先，可以利用Unity3D 技術(shù)對(duì)古典園林進(jìn)行初步建模。設(shè)計(jì)人員要充分考慮古典園林的外部、內(nèi)部環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行三維場(chǎng)景模擬?？梢岳?ds MAX 技術(shù)與AutoCAD 技術(shù)，構(gòu)建古典園林內(nèi)植被、道路、建筑物、雕塑模型。其次，基于Photoshop 繪圖技術(shù)，以古典園林中真實(shí)的自然環(huán)境條件為依據(jù)，整合樹木、花草等植被，實(shí)現(xiàn)古典園林模型預(yù)置體的創(chuàng)造。設(shè)計(jì)人員可在不同視角下展示古典園林環(huán)境設(shè)計(jì)效果。在場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)階段，利用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行作品渲染，便于設(shè)計(jì)人員從不同角度、方位進(jìn)行古典園林設(shè)計(jì)要點(diǎn)的分析與觀察。最后，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，選擇能使環(huán)境受到有效氛圍烘托的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步增加設(shè)計(jì)成果的形態(tài)元素氣息、藝術(shù)氣息，達(dá)到動(dòng)畫或效果圖難以達(dá)到的效果。在具體設(shè)計(jì)階段，可在配景中增加動(dòng)物、植物、天氣等一系列事物與場(chǎng)景，讓園林設(shè)計(jì)成果更加人性化、多樣化，最終使設(shè)計(jì)方案更有成效。

（四） 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)規(guī)避潛在設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)

從環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，難免會(huì)遇見一系列不可預(yù)見的事情，其中包含很多風(fēng)險(xiǎn)因素。設(shè)計(jì)人員在虛擬平臺(tái)上進(jìn)行模擬、展示等全過(guò)程的操作，可以有效規(guī)避設(shè)計(jì)中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，環(huán)境設(shè)計(jì)成果中往往也包含大量風(fēng)險(xiǎn)因素，在環(huán)境設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的數(shù)字化展示，促使設(shè)計(jì)人員、工程建設(shè)人員通過(guò)模型發(fā)現(xiàn)其存在的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行調(diào)整，最大化降低相關(guān)安全事故的發(fā)生概率。

與此同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)階段成本的節(jié)約，在預(yù)算控制上有顯著的優(yōu)勢(shì)。在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)際預(yù)算中，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可確保設(shè)計(jì)人員對(duì)環(huán)境結(jié)構(gòu)、材料的設(shè)計(jì)更加精確，有效減少預(yù)算階段因設(shè)計(jì)出錯(cuò)而產(chǎn)生的不必要成本。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展前景

自從20 世紀(jì)90 年代我國(guó)開始研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)獲得了快速發(fā)展，并被逐漸應(yīng)用到各個(gè)產(chǎn)業(yè)中，且在應(yīng)用者的不斷嘗試下，已經(jīng)獲得了豐富的應(yīng)用成果與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，為各行各業(yè)的設(shè)計(jì)人員帶來(lái)較大便利。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)作品內(nèi)涵的有效表達(dá)，同時(shí)可有效減少信息傳遞階段出現(xiàn)的差錯(cuò)，極大程度上提升環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)水平，改變傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)理念，高度匹配社會(huì)快速發(fā)展的趨勢(shì)。然而，并非所有人都對(duì)新興事物持認(rèn)可態(tài)度，且新事物在應(yīng)用的過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)一些問題。當(dāng)下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用并不完善，未來(lái)如何更好地應(yīng)用，還需要相關(guān)人員進(jìn)行深入的研究。筆者認(rèn)為，未來(lái)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，第一要考慮如何讓更多環(huán)境設(shè)計(jì)人員接受、掌握該項(xiàng)技術(shù)，第二要考慮如何在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有效推廣?？偠灾摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有著其他技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)越性，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)習(xí)、探索，有效發(fā)揮其在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，從而創(chuàng)作出更加優(yōu)質(zhì)的藝術(shù)作品。

五、結(jié)語(yǔ)

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)，可有效突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的諸多制約，讓環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)人員從多個(gè)視角更加直觀地進(jìn)行原本抽象的設(shè)計(jì)工作。筆者對(duì)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用策略展開了研究，以促使更多人充分了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，并促使我國(guó)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)人員更好地了解與掌握該項(xiàng)技術(shù)。筆者認(rèn)為，未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到普及，推動(dòng)我國(guó)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)入全新階段，為公眾提供更加優(yōu)秀的設(shè)計(jì)成果。