虛擬現實技術在建筑景觀設計中的應用研究

常林梅

摘要：計算機技術是虛擬現實技術的發展基礎，而虛擬現實技術在很大程度上促進了計算機技術的發展。本文闡述了虛擬現實技術的特點，分析和探討了虛擬現實技術在建筑景觀設計中的相關應用。

關鍵詞：虛擬現實技術 建筑景觀 計算機

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0082-01

隨著計算機網絡技術的蓬勃發展，越來越多的行業和領域開始運用到新的計算機網絡技術。目前建筑園林景觀的設計與計算機技術有著千絲萬縷的關聯，在圖紙的設計過程中，需要通過計算機輔助進行相關設計。因此，在計算機領域不斷創新的背景下，建筑景觀的設計方法也得以擴張。虛擬現實技術是近年來逐漸興起的一項綜合性技術，其以計算機技術的發展為基礎，被逐漸運用于建筑景觀設計之中，相信在日后其運用范圍會更加廣泛。

1 虛擬現實技術

1.1 虛擬現實技術的概念

虛擬現實技術作為有種綜合性集成技術，涉及人機交互技術、計算機圖形技術、顯示技術、傳感技術和人工智能，所包含領域相對較廣，其依賴于計算機技術所形成，是一種高技術性模擬系統。從狹義的角度來看，虛擬現實技術可定義為：通過計算機技術技術實現貼近真實的視聽感覺，使用者可通過特定的是視聽裝置體驗該虛擬設計，且在視聽過程中能夠進行自然的交互。例如使用者在移動所處位置時，與計算機相連的輔助設備便可感應使用者位移，并進行相關運算，從而通過3D影響傳輸至使用者所使用的設備上，使使用者可切實感受所設計的環境。從廣義的角度上來說，虛擬現實技術可以定義為：存在于世界上的相關環境或事物，其以物理意義或功能意義的方式存在，可通過實際操作實現或根本無法實現，例如賽伯空間等。

1.2 虛擬現實技術的構成及分類

軟件技術和硬件技術是組成虛擬現實技術的兩個重要因素，其中硬件技術包括計算機和相關基礎設備。在現階段計算機的輸入和輸出設備中，視覺和聽覺設備的發展相對完善，但有關嗅覺和味覺的硬件設備尚在完善之中。根據需虛擬現實技術中所運用的特點，可將虛擬現實技術分為二維模型虛擬方式和全景圖虛擬方式。而根據浸入和交互程度方式可將虛擬現實技術分為分布式VR系統、桌面式VR系統、疊加式VR系統和沉浸式VR系統。在上述虛擬系統中，由于桌面式虛擬系統不需要借助大規模的服務器和處理器，因此制作成本最低，只用過個人計算機便可實現二維虛擬空間場景的設計。

2 虛擬現實技術在建筑景觀設計中的應用

2.1 運用虛擬現實技術輔助建筑景觀設計的工作流程

在建筑景觀設計的過程中，虛擬現實技術主要分為3個流程。一是繪制出建筑平面圖，通過CAD等相關軟件技術將建筑景觀的構思平面布局繪制處理啊。二是以繪制好的平面圖為基礎，收集和調查相關數據，將構思好的場景模型置于平面圖上，其中場景模型可分為水位模型、道路模型、建筑模型和綠化模型等。在進行模型構建過程中，需收集盡可能多的圖片，并采用紋理填圖的方式，以加強虛擬場景的真實效果。由于虛擬場景在構建過程中需要渲染以加強其真實度，因此在構建虛擬建筑景觀的同時也要模型數據量進行一定控制，在超出額定數據的情況下可進行優化處理。三是以平臺為基礎進行景觀建筑的合成。在近年來計算機技術的發展背景下，虛擬現實技術也衍生出較多實現方法，例如VRM1、VRP、JAVA3D、VRMAP和CUTF3D等，而每種方法都具有自身獨特的優點，其中VRMAP和VRP是現階段較為常用的虛擬現實軟件，被廣泛的運用于石油化工、地質監測、遙感測繪和數字城市等領域。

2.2 運用虛擬現實技術輔助建筑景觀設計的注意事項

一個標準的VR模型主要包括以下內容：模型歸類、場景單位、尺寸、紋理、命名、紋理格式、紋理尺寸、節點編輯等，上述內容也需符合虛擬現實技術的制作規范。在虛擬現實技術的構建過程中，模型文件面數精簡、歸類清晰和制作規范是提高程序控制管理效率的關鍵因素。在虛擬現實技術建模過程中需注意以下幾點。

（1）比例和尺寸。在構建模型前需確定好模型的比例和尺寸，單位一般為mm。場景內單體的制作需嚴格參照CAD圖進行CAD建模，在無CAD圖參考的情況下，可參照符合常理的照片、視頻或相關物體尺寸實現模型的構建。

（2）材質和貼圖。建模所采用的材質標準分為兩類：一類是標準材質，另一類為多維材質。在前期需將max設置到位，以避免在map中Glossiness和 Specular Leve屬性難以調節。將Diffuse和Ambient設置為默認灰色，其中Self-Illumination設置為20-300的子材質，且子材料ID需全部為可連續狀態。材質屬性Coordinates內的參數均為默認，嚴禁改動。

（3）模型的優化。VR場景模型的總個數、總面數和總貼圖量都是影響虛擬現實平臺運行速度的主要因素，為避免平臺運行速度緩慢，可采用以下措施：①忽略不重要的細節，將不影響整體視覺效果的細節剔除或修改。例如景觀建筑的內部并不顯示，便可采用實心體填充。②剔除或編輯不影響場景效果的子對象，必要時可予以刪除。③在確保模型精確度的情況下減少模型段數，以達到視覺效果和段數之間的平衡。

（4）燈光烘焙。為加強模型的光影效果和真實性，需在3DSMAX軟件內進行相關燈光設置，實現模型的烘培處理。通過燈光烘焙功能，能將渲染完成后的非實時環境燈光效果切換至實時交互環境中。燈光烘焙的紋理質量作用于模型環境，直接影響到用戶的交互感知，因此燈光烘焙也是虛擬現實技術中的關鍵步驟。

3 結語

虛擬現實技術是指設計師將自己的構想通過相關輔助設備提供給用戶，給用戶帶來身臨其境的虛擬體驗。用戶在使用相關輔助設施后，可自動與現實環境產生隔離，直接置于設計者構建出的虛擬環境，并進行實時交互，以感知構建出的虛擬環境。

參考文獻

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