基于虛擬現實技術在景觀設計中的應用

彭鑫

摘 要：隨著科技的進步，人類對數據的價值發掘越來越深入，虛擬現實技術正是在此背景下應運而生，虛擬現實應用的自然屬性決定了這一技術能將人們的生活娛樂和工作場景全部數據化，而很多目前所搜集或利用不到的信息也能夠被搜集和應用起來。如果從景觀設計師的角度來理解VR技術，其根本變化在于信息的載體不再是屏幕，而是我們感知到的世界本身。從電腦發展到智能手機，信息的載體僅僅是從固定的屏幕遷移到移動的屏幕就已經給各個行業帶來了翻天覆地的變化，而信息的空間化，數字資產將擁有更為巨大的價值。數字化的物理資產，將使資產的價值相疊加并成倍的放大，而這些價值的產生一定離不開設計師的智慧，因為景觀設計的深入程度，直接影響著充斥在人們眼前的信息以及其給人的感受。

關鍵詞：虛擬現實；信息技術；景觀設計；應用

目前虛擬現實技術的商業化應用正在經歷著飛速的增長。根據IDC數據顯示，到2020年，全球虛擬現實技術市場收入規模將達到800億美元，比2016年的400億美元市場規模翻倍。IDC公布新一輪預測：因為蘋果和PC的推動 2021年VR和AR將出貨一億臺！虛擬現實技術作為商業變革的新型技術之一，正在被越來越廣泛的區域和領域采用。而景觀設計因其更側重于人的視聽直覺感受有著其自身的設計難點，尤其是在如今多維化信息環境交互的行業中，虛擬現實技術VR對于空間的無縫銜接能力恰好能夠解決多維信息交互中的難題，因而有著巨大的技術優勢。

一、虛擬現實技術及其特點

虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR） 是綜合利用計算機圖形學、光電成像技術、傳感技術、計算機仿真、人工智能等多種技術，創建一個逼真的、具有視、聽、觸、嗅、味等多種感知的計算機系統。人們借助各種交互設備沉浸于虛擬環境之中，與虛擬環境中的實體進行交互，從而產生和在真實物理環境中幾乎相同的感受體驗。VR技術重點在硬件方面，尤其是頭部追蹤技術。VR必須要結合硬件與軟件一起使用，和大多數人想象的不同，VR在軟件方面實現起來簡單，幾乎只需要很少的一點代碼即可實現。

虛擬現實技術具有以下五個主要特征：

1.沉浸性使之所創造的虛擬環境能使人們產生“身臨其境”感覺，使其相信在虛擬環境中人也是確實存在的，而且在操作過程中它可以自始至終地發揮作用，就像真正的客觀世界一樣。VR尤其強調沉浸感，這也是虛擬體驗愉快且讓人興奮的原因所在。

2.交互性是在虛擬環境中，人們如同在真實的環境中一樣與虛擬環境中的任務、事物發生交互關系，其中體驗者是交互的主體，虛擬對象是交互的客體，主體和客體之間的交互是全方位的。

3.構想性是虛擬現實是要能啟發人的創造性的活動，不僅要能使沉浸于此環境中的體驗者獲取新的指示，提高感性和理性認識，而且要能使體驗者產生新的構思。

4.動作性是指人們能以客觀世界的實際動作或以人類實際的方式來操作虛擬系統，同時感覺到自己所面對的是一個真實的環境。

5.自主性是虛擬世界中物體可按各自的模型和規則自主運動。

二、虛擬現實技術在景觀設計中的影響

VR對于設計領域，尤其是景觀設計領域的影響將是巨大的。首先是對設計師的影響，因為它不僅僅是設計工具，更是設計的媒介。VR之于設計，正如紙于繪畫。而且VR的維度更高，包含了二維，三維甚至四維（時間）的信息。這種影響會分階段不斷深入：

第一階段：現在。當前的交互方式尚不完善，VR更多的是作為建模軟件的輔助工具，充當一個viewer的功能。設計師可以將模型導出到VR，直觀地體驗自己的設計。客戶也可以直接在VR里進行反饋迭代。在這個階段，設計師既需要了解設計，也要掌握由建模軟件導出到VR的工具，如IrisVR等。

第二階段：交互方式的進一步完善：手柄外設、手勢識別、觸覺反饋等。隨著交互方式的完善，設計師可以完全拋棄傳統的建模方式，在VR中進行自由的設計。同時學習的成本也將大大降低，設計師可以更加專注于設計本身，在VR中設計就像拿起筆在紙上繪圖一般自然。目前，HTC VIVE上的Tilt Brush最接近這一形式。但是設計師仍然不能實際地“觸摸”到虛擬世界中的物體。

第三階段：腦機接口，所想即所得。VR將即時針對人腦海中的畫面建模，甚至在人們還不確定設計方案的時候就幫其完成了下一步的設計。屆時設計也將更偏向于VR世界本身，而不僅是針對物理世界。更多的客戶需求將來自虛擬物品的設計，如虛擬景觀等。而最終的目標，就是設計師不需要學習就可以用VR設計，可以跨空間體驗作品，觀察細部，獲得靈感。

其次是設計作品對于作品受眾的影響也是非常巨大的。因為虛擬現實有沉浸性、交互性和構想性三個基本特征，虛擬現實技術應用于園林規劃設計可以得到全方位的觀察和設計效果，同時可以展示園林空間的整體信息，通過互聯網進行遠距離瀏覽、輔助設計、輔助決策和公眾參與，對于探求其對風景園林規劃與設計不同層次的影響具有重要意義。

三、虛擬現實技術的應用限制及對策

（一）技術所依賴的硬件資源

虛擬現實技術的應用從VR全景視頻攝像、VR 高級特效渲染與合成、U3D VR 交互設計與輸出的所有的環節都離不開硬件及軟件的配合，景觀設計過程中創建的三維模型往往是有很多點、面元素組成，模型復雜度較高。如風景園林等景觀中很多具有不規則變化的設計元素：山的棱角走勢、水的動態波紋、植物繁茂的葉子等，其中包括粒子、剛體及各種大小型特效的制作，構建模型的面通常達到上百萬級別，因此對計算機資源的要求也非常高。這已經成為虛擬現實技術在景觀設計應用普及的限制因素之一。

（二）裝備的體驗性差、價格高昂

目前，很多提供虛擬現實技術應用服務的公司都推出了可供消費者體驗的頭盔、眼鏡等裝備，但幾乎都存在以下缺陷：1.裝備笨重，穿戴舒適度差，受到線纜束縛。通過線纜連接到外部設備的方式束縛了用戶的行動。2.用戶必須依賴于外部控制器或手柄，與虛擬環境進行互動或對其進行操作，而且所用的設備昂貴，無法滿足大范圍推廣的需求3.數據處理以及相關技術還未完全成熟，如設備的像素匹配不當、加載速度跟不上人行為與視線的變化等，不可避免地會使人產生眩暈等反應。現在市場上產品大多是通過VR眼鏡盒或頭盔來體驗全景瀏覽模式，這種模式僅僅是2.5D的模型圖，體驗仍停留在初級階段。體驗者根本無法在頭盔中看到的空間里游走，更談不上沉浸式的全方位體驗，不能與空間互動，這些不能算是真正意義上的VR設計產品。從技術和應用角度而言，我們目前尚未觸及真正VR體驗的冰山一角。而所有以上這些因素無疑會阻礙大眾消費者對虛擬現實進一步的了解，糟糕的體驗使其望而卻步。endprint

（三）景觀設計自身的限制

雖然虛擬現實技術以其極大的技術優勢，簡化了景觀設計流程以及難度。但是不可避免，景觀設計本身具有著注重人的感性認知特點，設計的優劣評判有著多重標準。虛擬現實技術只能在設計方式和途徑上盡可能使設計者表達出設計初衷和意圖，無法真正在提升設計主體所展示的抽象內涵和美學意義。

（四）模型數據庫不完善

景觀模型庫不夠全面，設計者可選擇的范圍較小。很多設計者雖然很傾向于使用VR技術但是由于在模型構建時缺少參考，模型庫太少，導致實際設計過程中效率很低，無法真正發揮VR技術的優勢。

不過隨著虛擬現實技術的不斷進步，虛擬現實行業的涉獵者數量越來越多，進而景觀設計VR1.0的時代也快速地向前發展，針對以上這些問題和缺陷，有些技術公司已經可以提供相對標準化的解決方案。

推進VR景觀設計應用2.0時代的到來，一方面要用技術手段提升體驗，增加更多交互性。通過技術提升來塑造表現細節，如風吹落葉、日照山崗、暮靄沉沉等效果都能夠讓用戶的真實感提高很多，在有限的空間范圍內支持多名用戶同時在景觀體驗區大范圍體驗行走和交互等。另外，要重視數據資源的發掘和積累，著重構建模型數據庫。景觀模型庫的建設未來將成為設計公司或團隊在VR領域快速發展的重要手段之一，對于設計公司來說，擁有多樣化的景觀元素模型意味著能夠吸引更高的用戶關注度并且在行業內占據有利的競爭優勢。

不僅僅是VR景觀設計領域，針對整個虛擬現實行業來說，真正實現成熟應用和生活中普及仍然存在不少的難題需要解決，以及相關關鍵技術尚未成熟、缺乏具有創新性的內容、設備昂貴且體驗差等等諸多阻礙，歸根結底，VR設備的成熟和普及仍需一段時日。

四、結語

VR技術的應用，使得景觀設計者采用更加貼近真實自然的人機交互手段成為可能，創作者可以根據設計構思更加具體地控制作品的表現形式，從而塑造出更具沉浸感的景觀環境以及現實情況下不能實現的構想。通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺，甚至感情、情境等多重感官方式，賦予計算設備“類似人的感知”，并賦予創造的過程以新的含義。如數據手套能夠提供力的反饋，可移動的場景、360度旋轉的球體空間不僅增強了景觀體驗的真實感，而且可以使觀眾進入所設計的景觀內部，操縱它、觀察它，甚至賦予觀眾參與再創造的機會；也可以通過視頻界面進行動作捕捉，儲存訪問者的行為片段，以保持參與者的意識增強性為基礎，同步放映增強效果和重新塑造、處理過的影像；通過增強現實、混合現實等形式，將數字世界和真實世界結合在一起，觀眾可以通過自身動作控制景觀投影。

虛擬現實技術作為未來景觀設計領域的重要應用方向，有著極大的優勢和廣闊的應用前景，但是，在具體的推廣應用中還存在著各種各樣的阻礙。一方面，企業用戶應解放思想，把握機遇，大膽利用新技術。另一方面，虛擬現實技術服務商要加強基礎技術的研究，加大對數據處理以及沉浸式裝備的研究投入，充分提高其體驗性。VR技術目前仍處于不斷更新發展和迭代的發展階段，相信在不久的將來，景觀設計師們會在虛擬現實的變革中發現自己創造力的潛力！

參考文獻：

[1]王強.虛擬現實技術：深刻改變未來[M].北京：電子工業出版社，2011：42.

[2]龔棟林.虛擬化與數據計算研究[M].北京：科學出版社，2007：33-35.

[3]董旭.虛擬現實技術應用架構[M].北京：機械工業出版社，2006：63-67.

[4]陳中來.現代景觀設計及信息化技術應用[M].天津：南開大學出版社，2012：58-59.

作者單位：

湖南工程職業技術學院endprint