基于虛擬現(xiàn)實技術的空間設計研究

摘要：為獲得虛擬現(xiàn)實技術在文創(chuàng)空間的設計手法及設計框架。首先，介紹虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境空間設計中的應用方面，其次，通過文創(chuàng)空間案例分析虛擬現(xiàn)實技術的實際應用及設計手法，最后總結虛擬現(xiàn)實技術在文創(chuàng)空間設計中的優(yōu)勢及未來發(fā)展方向。為虛擬現(xiàn)實視角下環(huán)境空間設計，提供了新思路和方法。虛擬現(xiàn)實技術的應用正在逐步形成新時代環(huán)境空間設計的新范式，為環(huán)境空間設計領域帶來了創(chuàng)新。

關鍵詞：文創(chuàng)空間；虛擬現(xiàn)實；設計框架；設計手法；環(huán)境空間設計

中圖分類號：TU238 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）20-0074-03

引言

隨著虛擬現(xiàn)實技術的不斷發(fā)展，其在環(huán)境空間設計領域的應用也日益廣泛。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）、增強現(xiàn)實（Augmented Reality）、混合現(xiàn)實（Mixed Reality）、空間計算（Spatial Computing）技術的快速發(fā)展為環(huán)境空間設計提供了全新的思路和直觀的設計手段，其中虛擬現(xiàn)實是計算機生成的、可交互的沉浸式三維環(huán)境，使得設計者可以更加精準地表達設計意圖。[1] 特別是在文創(chuàng)空間設計中，虛擬現(xiàn)實技術可以為設計者提供更加多樣化、個性化的設計方案，為使用者帶來了更加沉浸式的文化體驗。因此，本文旨在通過對虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境空間設計中的應用研究，選取文創(chuàng)空間作為切入點，探討虛擬現(xiàn)實技術在文創(chuàng)空間設計中的作用與優(yōu)勢，以期為多種空間類型的設計提供有益的參考和借鑒。本文的主要內容包括虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境空間設計中的應用背景和意義，以及基于虛擬現(xiàn)實技術的文創(chuàng)空間設計應用研究，總結設計手法，旨在展望虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境空間設計中的應用前景。

一、虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境空間設計中的應用

（一）設計過程中的直觀感受：在環(huán)境空間設計中，虛擬現(xiàn)實技術可以提供直觀的感受和體驗，幫助設計師更好地理解空間和設計的效果。通過VR 技術，設計師能即時體驗空間布局、材質觸感和光照等關鍵設計要素，這不僅提升了設計的評估效率，同時也促進了設計方案的可行性分析。

在設計過程中，設計師可以通過虛擬現(xiàn)實技術實時修改和預覽設計方案，從而提高設計的效率和質量，這種直觀的感受可以更好地理解設計方案，發(fā)現(xiàn)潛在的問題并進行及時的調整。以大型商場設計為案例，設計師能夠通過VR 技術調整墻面顏色、貨架布局與尺寸等元素，觀察這些變動對空間氛圍與顧客流動性的影響，從而更準確地掌控設計風格與效果；此外，Smart+ 平臺通過集成VR 材質庫和配景庫來豐富設計師上傳的簡化模型，并在云端快速處理后，以VR 格式導出，使得設計師能夠在短時間內完成從簡單模型到詳細虛擬現(xiàn)實的轉換，大大節(jié)省了方案表現(xiàn)時間，有利于與客戶進行溝通和交流，以提高客戶滿意度，減少后續(xù)的修改和調整工作。

綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境空間設計領域的應用具有雙重優(yōu)勢：一方面，它為設計師提供了直觀的感受和體驗，增強了對空間及其設計效果的理解，從而提高了設計的效率和質量；另一方面，VR 技術促進了客戶對設計方案的深入理解，有效降低溝通成本。

（二）數(shù)據(jù)支持與應用：在環(huán)境設計中，數(shù)據(jù)分析是十分重要的一個環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的人力測量和統(tǒng)計，工作量較大且易出錯。而虛擬現(xiàn)實技術則可以很好地避免以上問題，為環(huán)境空間設計提供數(shù)據(jù)支持，以優(yōu)化環(huán)境空間的設計和施工過程?；诖?，可以通過遙感影像構建出三維立體的空間效果，將設計場景中的各種環(huán)境，例如建筑物、地形和植被等由內而外地展示出來，確保環(huán)境空間設計工作的順利展開。[2]

虛擬現(xiàn)實技術下，數(shù)字樣機（DMU）能顯著促進用戶對多樣化空間功能性的洞察，從而在整體上加深對大型項目構成的理解。鑒于復雜項目往往由具有不同目標和需求的多種使用者共同參與，數(shù)字樣機為設計師提供了一個平臺，以綜合評估設計方案的可行性和效果，并有效預見和控制最終的設計成果。此外，郭蘭（2024）提到的貝殼旗下圣都整裝公司，其利用大數(shù)據(jù)和云計算技術，建立了專屬的“用戶畫像”，利用VR 全景家裝提高用戶的滿意度和體驗感，還可以大大降低家裝決策的成本和風險，也能給商家?guī)砹烁嗟臓I銷價值。[3]

（三）互動體驗與參與性：虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境空間設計領域中具有較高的互動體驗和參與性，此外，虛擬現(xiàn)實技術還幫助設計師與客戶進行更加直觀、具體的溝通和交流，用戶可以自由移動、觀察和操作，與設計空間進行實時互動。首個《國家寶藏》線下沉浸式體驗館落地于濟南華僑城，采用vr+ 全息投影+ 體感互動，形成多元化沉浸式數(shù)字交互空間，用戶可以在虛擬環(huán)境中走動、觀看、觸摸甚至操作虛擬物體，提供了跨界疊合的感官體驗。最大限度地調動起用戶的多維感官，讓其在“看、聽、摸、悟”中體味到陳列品的那些難以言說的魅力，達到心靈的慰藉和心理的滿足，從而讓虛擬現(xiàn)實技術真正創(chuàng)造價值。[4] 這種高度互動的體驗使得用戶能夠更深入地理解和感受設計方案，為設計師和客戶的溝通帶來了極大便利，為設計師提供了寶貴的反饋信息，雙方合作共同為環(huán)境空間設計創(chuàng)造出更符合需求、更具創(chuàng)意的作品。

此外，虛擬現(xiàn)實技術還能夠實現(xiàn)多人協(xié)同設計，讓設計師和用戶在虛擬空間中共同作業(yè)，共同完善設計方案。比如莫斯科美術館運用VR技術創(chuàng)建了一個與藝術品的“零距離”互動狀態(tài)，以數(shù)字方式虛擬重建藝術家的工作室，通過vr 設備，參觀者被邀請參與其中，參觀者能夠在工作室環(huán)境中自由互動和創(chuàng)作，這種參與性不僅能夠提升觀展體驗，還能夠增強用戶對設計成果的認同感和滿意度。

二、文創(chuàng)空間設計中的虛擬現(xiàn)實技術應用探索

（一）文創(chuàng)空間的定義和特點：文創(chuàng)空間是指為文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)提供展示、交流、辦公和創(chuàng)意激發(fā)等功能的空間，一般具有靈活性、開放性和文化氛圍濃郁等特點。

其作為一種新型的文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，以整合文化資源、激發(fā)創(chuàng)新活力、打造獨特文化氛圍為核心目標。文創(chuàng)空間具有以下特征：首先，強烈的文化屬性是其本質特點，通過深入挖掘和展現(xiàn)當?shù)氐臍v史、人文、自然等主題，構建具有濃郁文化特色的空間；其次，創(chuàng)新性是文創(chuàng)空間的重要支柱，鼓勵創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)和創(chuàng)新人才的聚集，通過創(chuàng)意設計與創(chuàng)新思維，催生出新的文化產(chǎn)品和服務；再次，多樣性是文創(chuàng)空間的基本組成要素，通常涵蓋了藝術、設計、音樂、電影、數(shù)字媒體等多個文化創(chuàng)意領域，形成多元化的文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)；最后，互動性是文創(chuàng)空間的活力來源，通過展覽、演出、講座、工作坊等多種形式，吸引公眾參與和互動，促進文化交流與創(chuàng)新；最后，可持續(xù)性是文創(chuàng)空間的發(fā)展關鍵，關注文化遺產(chǎn)的保護與利用，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和環(huán)境的可持續(xù)性。從學術視角審視，文創(chuàng)空間的構建與發(fā)展將為文化產(chǎn)業(yè)的繁榮和城市軟實力的提升提供有力支撐。

（二）虛擬現(xiàn)實在文創(chuàng)空間設計中的實際應用：設計師在充分理解文創(chuàng)空間的定義和特點后，利用虛擬現(xiàn)實技術可以更好地塑造空間，為文創(chuàng)空間的設計提供更多的創(chuàng)意可能性和優(yōu)化方案。以故宮博物院端門為背景的數(shù)字互動體驗展廳充分利用了虛擬現(xiàn)實技術的優(yōu)勢，為觀眾們帶來了前所未有的沉浸式體驗。[5] 這個展廳不僅僅是一個展示歷史與文化的場所，更是一個充滿創(chuàng)新、互動和教育性的空間，通過數(shù)字化的手段將古代宮廷的輝煌再現(xiàn)，將觀眾帶入了一個穿越時空的奇幻之旅。在這個引人入勝的文化空間中，虛擬現(xiàn)實技術的應用可以很好地突出其文化性、創(chuàng)新性、多樣性、互動性和可持續(xù)性等方面的特點，為故宮文化的傳承與傳播開辟全新的道路。

1. 虛擬展示：利用虛擬現(xiàn)實技術，將端門展廳的部分展品以高精度的3D 模型呈現(xiàn)在虛擬場景中。觀眾戴上虛擬現(xiàn)實設備后，可以近距離觀看這些虛擬展品，旋轉、放大以便更詳細地欣賞細節(jié)。這種方式可以使觀眾感覺仿佛置身于實際的展品之前，不僅觀察到展品的外在形態(tài)，還能探索其內部結構和精細之處，增強了參觀的互動性和感受。進一步地，虛擬現(xiàn)實技術還能夠展示展品的歷史背景、制作工藝及藝術特色，促進觀眾對展品歷史和文化價值的深入理解。

同時，虛擬展示克服了實物展示中諸多限制因素，如安全、保護及展示條件等，為文化創(chuàng)意空間的展示活動提供了顯著便利。在虛擬環(huán)境中，展品的安全性和完整性得到極大保障，免除了損壞或盜竊的風險。此外，通過網(wǎng)絡平臺，虛擬展示能夠吸引更廣泛的觀眾，從而提升了文化創(chuàng)意空間的知名度及其社會影響力。

2. 虛擬現(xiàn)實導覽：在文創(chuàng)空間設計中，虛擬現(xiàn)實導覽系統(tǒng)展現(xiàn)出巨大的應用潛力。通過虛擬現(xiàn)實技術，能夠為參觀者提供定制化的導覽體驗，可以根據(jù)自己的興趣和需求選擇不同的導覽路線，體驗多樣化的展品和環(huán)境。此外，通過實時的互動設備，還能提供詳細的展品信息和解說，深化觀眾對其歷史、藝術價值及文化意義的理解，從而促進了對文化創(chuàng)意空間全方位的認知和體驗。由此不難看出，虛擬現(xiàn)實導覽不僅能夠提供個性化的服務，還能輔助管理人員進行實時監(jiān)控和客流管理，確保參觀者的安全與參觀秩序。

以故宮博物院端門展廳為例，在端門展廳內設置虛擬現(xiàn)實導覽站，觀眾可以戴上虛擬現(xiàn)實頭盔或眼鏡，通過顯示屏進入一個虛擬的古代宮殿環(huán)境。中央“主題體驗區(qū)”用數(shù)字媒體與古典建筑融合的方式，講述從紫禁城到博物院的前世今生。高分辨率地面屏幕、室內定位系統(tǒng)、可調透明度成像玻璃以及集成控制的20 臺投影機使觀眾可以“凌空”走在紫禁城上空，透過十余扇數(shù)字大門了解故宮不同的空間地點以及歷史時段。在這個導覽過程中，觀眾可以自由漫步，感受場所氛圍，通過手柄等設備與虛擬場景進行互動，觸發(fā)展示信息和解說。

總之，虛擬現(xiàn)實導覽是vr 技術在文創(chuàng)空間設計中的一個重要應用方向。通過vr 技術，可以為觀眾提供個性化的導覽服務，提高觀眾的參觀體驗，為文創(chuàng)空間的管理提供便利，吸引更多的觀眾前來參觀，提高文創(chuàng)空間的知名度和影響力。

3. 虛擬互動體驗：在文創(chuàng)空間設計中，虛擬互動體驗是讓觀眾充分融入虛擬環(huán)境，親身參與并體驗文化創(chuàng)意的過程。用戶交互應該是多模態(tài)的，多感官參與的，如同在現(xiàn)實世界中的親歷體驗，自然地以語音、手勢、嗅覺、聽覺等甚至情感為特征。如湖北博物館就選擇虛擬現(xiàn)實技術擴展博物館手勢互動導覽形式，即提供參與者 VR 手柄，使其親歷戰(zhàn)國樂師演奏曾侯乙編鐘的體驗。[6] 利用虛擬現(xiàn)實技術，在環(huán)境空間中融入感知理念，可以使得觀眾全方位多層次地對空間中的文化要素進行感知。[7]

通過虛擬現(xiàn)實技術，觀眾可以在數(shù)字空間中與各類文物互動，感受古代文化的魅力。在“故宮珍藏”區(qū)，虛擬互動體驗得到了充分的應用，多種互動技術與古典家具結合展示書畫器物等珍品。觀眾可以在長約8米的“數(shù)字長卷”前，聆聽《清明上河圖》中市井的繁華，感受北宋時期的生活氣息；也可以通過燭光激活《韓熙載夜宴圖》中的歌舞場景，仿佛穿越時空，親身參與這場盛大的夜宴；還可以在“數(shù)字書法案”上臨摹《蘭亭序》，感受王羲之的書法魅力，在黃筌的《寫生珍禽圖》前，與畫中的蟲兒鳥兒互動，體驗自然之趣；對于常規(guī)展示中，難以表達的工藝部分，利用虛擬互動體驗也能夠很好地展現(xiàn)，比如互動體驗中值得一提的“數(shù)字屏風”前試著換上一身龍袍；在“數(shù)字織繡機”上體驗精湛的織繡技藝；“數(shù)字多寶閣”前，把玩瓷器、玉器、青銅器等文物。

總體來看，虛擬現(xiàn)實技術為觀眾在空間的互動體驗上提供了很高的價值，觀眾更能夠體驗個性化的互動體驗，進一步提升了觀眾的文化體驗感和參與感。

（三）設計框架：在虛擬現(xiàn)實技術視角下，文創(chuàng)空間設計充滿了更多的可能性，成了一個融合文化傳承、創(chuàng)意多樣和技藝結合的綜合性空間，通過虛擬現(xiàn)實技術的應用增加更多可塑性和可變性，創(chuàng)造出更加豐富和多樣的空間體驗。

1. 文化傳承：文化傳承是文創(chuàng)空間設計的根本，不僅體現(xiàn)了特定的文化背景和歷史脈絡，同時也考量了本土文化復興對未來社會的影響和可持續(xù)性。為了更好地實現(xiàn)文化傳承，設計者可以借助虛擬現(xiàn)實技術創(chuàng)造具有教育意義和展示意義的互動體驗，讓觀者在沉浸式環(huán)境中學習和體驗文化，從而加深對文化的理解和認同。進一步地將文化傳承與可持續(xù)性相結合，文創(chuàng)空間設計在虛擬現(xiàn)實技術的輔助下，能夠創(chuàng)造出既尊重歷史文脈又符合現(xiàn)代審美的創(chuàng)意空間。設計師可以通過vr 技術復原歷史場景，讓觀眾在虛擬的時空中親身體驗歷史文化的魅力，從而激發(fā)對傳統(tǒng)文化的興趣和保護意識。

此外，虛擬現(xiàn)實技術的節(jié)能減排優(yōu)勢也有助于實現(xiàn)文創(chuàng)空間的綠色可持續(xù)發(fā)展，減少實體空間的能源消耗和環(huán)境壓力。通過這種方式，文創(chuàng)空間設計不僅成為文化傳承的有效載體，也成了推動社會可持續(xù)發(fā)展的重要力量。

2. 創(chuàng)意融合：創(chuàng)意融合是文創(chuàng)空間設計的靈魂。通過觀者與虛擬環(huán)境的互動，設計者可以提供高度個性化的體驗，滿足不同觀者的需求。此外，設計者還可以運用故事驅動、沉浸環(huán)境和社交元素等設計手法，引導用戶在虛擬空間中進行探索和互動，進一步增強用戶體驗和社群建設。通過融合文化語境與敘事脈絡，vr 技術能夠顯著提升吸引力和互動性，使觀眾得以沉浸于歷史場景，如古代宮廷建筑、宴會和祭祀儀式，從而深刻體驗中國古代皇家文化的獨有韻味。此類文化體驗不僅促進中華文明的傳承與推廣，而且能夠喚起觀眾對歷史文化的探求熱情。此外，敘事內容可與史實、文化傳統(tǒng)或當代社會價值觀相結合，以傳達積極的社會主義核心價值觀，并在文化層面上強化用戶的認同感。

其次，利用VR 技術所創(chuàng)造的完全沉浸式的環(huán)境，使用戶感覺自己真的置身于一個不同的世界中，環(huán)境中的每一個細節(jié)都應該是精心設計的，可以增強用戶的沉浸感。而社交元素的融入，則可以多人協(xié)作、交流和分享，以增強用戶體驗和社區(qū)建設。

3. 技藝結合：技藝結合是文創(chuàng)空間設計的關鍵。在科技創(chuàng)新與文化創(chuàng)意“雙輪驅動”的背景下，文創(chuàng)空間設計一方面要體現(xiàn)空間的文化氛圍和內涵，另一方面需要與科技發(fā)展相結合。[7] 利用虛擬現(xiàn)實技術，結合RLHF（Reinforcement Learning by Human Feedback）方法，即通過將人類的反饋納入訓練過程，為機器提供了一種自然的、人性化的互動學習過程。設計者可以結合人類反饋，訓練智能系統(tǒng)以優(yōu)化虛擬現(xiàn)實設計。這包括實時收集用戶在虛擬文創(chuàng)空間中的行為和偏好，根據(jù)用戶反饋不斷調整和優(yōu)化設計，以提高用戶滿意度和體驗質量。同時，利用RLHF方法還可以通過用戶的互動反饋來不斷優(yōu)化和迭代虛擬現(xiàn)實設計。用戶在虛擬文創(chuàng)空間中的行為和偏好可以作為強化學習的獎勵信號，引導設計系統(tǒng)向更符合用戶需求的方向進化。實現(xiàn)實時用戶反饋與系統(tǒng)自適應調整，系統(tǒng)能夠即時響應用戶的操作和反饋，不斷調整虛擬空間的設計和內容，以提供更即時的個性化體驗。

基于以上對于文創(chuàng)空間設計空間特點的綜合考量，通過構建完善的設計框架，（圖1）我們可以為文創(chuàng)空間設計提供理論指導和實踐參考，進而推動虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境空間設計領域的應用與發(fā)展。

三、虛擬現(xiàn)實技術在文創(chuàng)空間中的優(yōu)勢

隨著虛擬現(xiàn)實技術的不斷發(fā)展，不難看出其在文創(chuàng)空間設計領域顯示出了巨大的優(yōu)勢。從觀眾角度來說，場所體驗感有了很大提升，由單一參與轉化成多感官沉浸式體驗。從設計者角度來看，利用VR 能夠提升設計質量，提供更加真實的環(huán)境空間體驗，幫助設計師更好地了解用戶需求和空間使用情況，通過模擬不同的設計方案，進行比較和優(yōu)化，從而提高設計質量、提高設計效率、實現(xiàn)個性化和定制化、加強雙方互動、打破時空限制。（如表1）

（一）提升設計質量：傳統(tǒng)文創(chuàng)空間設計依賴手繪圖紙和實體模型，既耗時又難以傳達真實空間感。虛擬現(xiàn)實技術極大改變了這一狀況，使設計師能通過軟件創(chuàng)建方案，并利用VR 設備讓用戶沉浸于逼真的虛擬環(huán)境中，從而更直觀地體驗和評估設計。結合真實環(huán)境要素，將設計與真實環(huán)境進行良好融合，設計師可以仔細觀察空間中的每一個角落，認真分析空間中所需要設計的對象以及設計元素，從而達到提升整體真實性的目的。[8] 這種技術幫助設計師更好地了解用戶需求和文創(chuàng)空間使用情況，從而優(yōu)化設計方案，提高設計質量。

（二）提高設計效率：虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境空間設計中的應用不僅能夠提高設計質量，還能夠提高設計效率。相較于傳統(tǒng)的實體模型制作，VR 能夠在計算機上迅速創(chuàng)建和調整設計，降低成本和時間消耗，并呈現(xiàn)多維設計方案以輔助設計師做出更快速、更明智的決策，從而為設計工作帶來便捷和高效，有利于轉變傳統(tǒng)設計方式，解決傳統(tǒng)方式下的各種復雜問題。[9]

（三）實現(xiàn)個性化和定制化：傳統(tǒng)的文創(chuàng)空間難以滿足個性化需求，因為設計師很難通過傳統(tǒng)方式了解用戶的真實偏好，而VR 的應用解決了這一問題。通過虛擬現(xiàn)實設備，讓用戶在虛擬空間中親身體驗并與設計師進行實時溝通。這種技術使得設計師能夠根據(jù)用戶的需求和偏好進行數(shù)據(jù)收集，從而提高用戶滿意度，實現(xiàn)個性化和定制化。

（四）加強雙方互動：虛擬現(xiàn)實技術在文創(chuàng)空間中的應用，為用戶創(chuàng)造了一個沉浸式的互動環(huán)境，通過人機交互的方式，使用戶能夠更加主動地參與到空間創(chuàng)造、設計和體驗中，從而提升了用戶與空間之間的互動性。這種互動性的提升，不僅有助于激發(fā)用戶的創(chuàng)造力和想象力，具有一定的教育意義，也有助于豐富文創(chuàng)空間的表現(xiàn)形式和內涵。

（五）打破時空限制：通過虛擬現(xiàn)實技術，用戶可以跨越物理空間的限制，實現(xiàn)對文化創(chuàng)意內容的開放式體驗和互動。這種突破時空限制的特性，不僅極大拓展了文創(chuàng)空間的可達性，虛擬展示更加直觀，也為用戶提供了更加自由、靈活的體驗方式，從而有助于提升文創(chuàng)空間的吸引力和影響力。

結論與展望

虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境空間設計中的優(yōu)勢已經(jīng)得到了廣泛的認可和應用。隨著虛擬現(xiàn)實技術的不斷發(fā)展，我們可以預見，在未來的環(huán)境空間設計中，虛擬現(xiàn)實技術將發(fā)揮更加重要的作用。設計者和用戶可以通過這些先進技術的結合，實現(xiàn)更加智能化、個性化的設計過程，滿足不斷變化和多樣化的需求。虛擬現(xiàn)實技術在文創(chuàng)空間中的應用僅作為一個研究切入點，通過不斷研究完善，未來仍有許多探索和發(fā)展空間，虛擬現(xiàn)實技術還將為環(huán)境空間設計帶來更多的創(chuàng)新和可能性。

基金項目：上海立達學院校級科研項目（項目編號：AKY-2023-01-83）

參考文獻

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