虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市環(huán)境設(shè)計中的應(yīng)用

朱美霖 牟思曉 謝銘雨 耿嘉文

【摘要】城市環(huán)境設(shè)計涉及多個學(xué)科和內(nèi)容，包括建筑學(xué)、人類學(xué)、景觀設(shè)計等，具有綜合性和多樣性的特點。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，城市環(huán)境設(shè)計的方法和方法也不斷優(yōu)化。目前，人們對現(xiàn)代城市環(huán)境設(shè)計提出了更高的要求，不僅要求城市環(huán)境設(shè)計作品環(huán)保美觀，而且要求城市環(huán)境設(shè)計作品具有很強的功能性。因此，設(shè)計師可以利用現(xiàn)代科技手段，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到城市環(huán)境設(shè)計中，提高城市環(huán)境設(shè)計的效果和效率。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實技術(shù);城市環(huán)境設(shè)計;實時仿真演示

在城市環(huán)境設(shè)計過程中，設(shè)計師常用的技術(shù)方法有3D動畫、實體模型、效果圖渲染等，這些設(shè)計方法雖然改變了傳統(tǒng)的純手工設(shè)計模式，提高了設(shè)計效率，但也有一些缺點。以實體模型為例，雖然立體感很強，但由于是按比例縮小的模型，設(shè)計師很難理解具體的設(shè)計細(xì)節(jié)，導(dǎo)致評價結(jié)果不準(zhǔn)確。效果圖的渲染只能表達(dá)離散的、靜態(tài)的效果，缺乏整體性。3D動畫雖然結(jié)合了前兩種方式的優(yōu)點，但其提供的運動路線具有固定不變的特點，不能隨意調(diào)整，人機交互性不強。因此，設(shè)計師應(yīng)進(jìn)一步完善相關(guān)技術(shù)，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到城市環(huán)境設(shè)計中，融合圖像、聲音、動畫等元素，實現(xiàn)細(xì)致全面的仿真展示，同時加強作品的表現(xiàn)力，增強其人機交互性。效果讓自己有一種身臨其境的感覺。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市環(huán)境設(shè)計中的應(yīng)用特點

與傳統(tǒng)的仿真技術(shù)相比，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以創(chuàng)造出還原度更高、交互性更強的虛擬環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市環(huán)境設(shè)計中的應(yīng)用可以使參與者與模擬環(huán)境進(jìn)行交互。設(shè)計師可以根據(jù)自己的感知和認(rèn)知能力在虛擬環(huán)境中獲得靈感，利用虛擬環(huán)境中的空間和邏輯信息進(jìn)行分析和設(shè)計。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有三個基本特征：沉浸感、交互性和想象力。所謂沉浸感，是指用戶作為第一視角存在于環(huán)境中，真實存在的程度就是沉浸感。如果沉浸感強，說明場景的真實程度高。理想的虛擬環(huán)境甚至?xí)層脩綦y以分辨真假。虛擬場景可以隨著用戶的視角而變化，并通過燈光、聲音等來優(yōu)化效果。交互性是指用戶在模擬環(huán)境中對物體的可操作性和環(huán)境反饋的自然程度。如在虛擬環(huán)境中，如果用戶直接抓取一個物體，手的觸感和物體的重量會隨著手的運動而變化，這一切都是通過人機交互技術(shù)來完成的。想象是指當(dāng)用戶沉浸在多維信息空間中時，通過自身的感知和認(rèn)知能力獲得更多的信息，從而激發(fā)自己的思維潛能，對時空環(huán)境產(chǎn)生現(xiàn)實的想法，從而更積極地想象。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種集計算機、傳感與測量、仿真等技術(shù)于一體的綜合技術(shù)。計算機技術(shù)主要涉及人工智能、信息網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)和學(xué)科。其中，環(huán)境建模技術(shù)最為重要，可以說是虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的核心技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用旨在獲取更詳細(xì)的三維環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體的應(yīng)用需求和數(shù)據(jù)構(gòu)建環(huán)境模型。計算機模型可用于制作圖形圖像。如果模型準(zhǔn)確且時間充足，設(shè)計師可以根據(jù)不同的光照條件生成不同的圖像信息。立體合成與立體顯示技術(shù)也很重要。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，消除聲音的方向以及與用戶頭部運動的相關(guān)性已成為聲學(xué)專家的熱門研究課題。研究表明，人們可以通過聲音在水平方向上的相位差和強度差來判斷聲源的方向。所謂立體效果，就是通過聽到左右耳在不同位置記錄的不同聲音來實現(xiàn)的，可以給人一種方向感。但目前在VR系統(tǒng)中，聲音的方向與用戶頭部的運動無關(guān)。立體視覺也采用了類似的原理，主要是利用眼睛焦距、大小對比等方法來呈現(xiàn)距離感和空間感。在VR系統(tǒng)中，立體視覺起著非常重要的作用。根據(jù)顯示器的不同，用戶眼睛看到的圖像也不同。一些系統(tǒng)使用單獨的監(jiān)視器。用戶戴上VR眼鏡后，兩副眼鏡可以分別看到奇數(shù)幀圖像和偶數(shù)幀圖像，從而產(chǎn)生立體效果。盡管三維圖形和三維圖形的生成技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但計算機圖形學(xué)領(lǐng)域的專家學(xué)者們?nèi)栽趯?fù)雜場景進(jìn)行更多的研究。此外，觸覺反饋技術(shù)、交互技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等也很重要，需要相關(guān)人員進(jìn)行深入研發(fā)。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市環(huán)境設(shè)計中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市環(huán)境設(shè)計中的應(yīng)用，不僅可以構(gòu)建虛擬空間，還可以幫助設(shè)計人員利用實時仿真演示技術(shù)，檢查城市環(huán)境設(shè)計在虛擬空間中的效果，分析方案的可操作性，并進(jìn)行實時仿真演示。目前，VR技術(shù)已廣泛應(yīng)用于影視、游戲等領(lǐng)域。然而，隨著技術(shù)的優(yōu)化、應(yīng)用成本的降低以及計算機性能的不斷提升，VR技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。這種虛擬現(xiàn)實建模語言可用于創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實對象。通過插件可以在線查看網(wǎng)頁，也可以通過旋轉(zhuǎn)、移動等瀏覽工具查看對象，以獲得更好的動態(tài)效果。在VR技術(shù)廣泛應(yīng)用于人們的娛樂生活的同時，其他領(lǐng)域?qū)R技術(shù)的研究也在不斷深入。在建筑行業(yè)，電子模型技術(shù)的運用可以有效提高建筑設(shè)計和施工的質(zhì)量和效率。通過真實模擬，設(shè)計人員可以了解城市建設(shè)的實際情況和存在的問題，解決建筑街道改造等問題，可以促進(jìn)城市環(huán)境設(shè)計水平的提高。目前，半圓屏式VR產(chǎn)品和便攜VR產(chǎn)品已應(yīng)用于城市環(huán)境設(shè)計。效果明顯高于傳統(tǒng)CG模型，可以更自由地改變物體的行走空間。設(shè)計人員可以使用這些產(chǎn)品來比較多種設(shè)計方案，最終選擇出最佳方案。

參考文獻(xiàn)

[1]潘鋒.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].城市周刊，2019（14）：26.

作者簡介

朱美霖 2002.10.30 女 遼寧省沈陽市 大連工業(yè)大學(xué)環(huán)境設(shè)計專業(yè)

牟思曉 2002.12.26 女 遼寧省本溪市 大連工業(yè)大學(xué)視覺傳達(dá)設(shè)計專業(yè)

謝銘雨 2000.10.12 女 遼寧省遼陽市 大連工業(yè)大學(xué)產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)

耿嘉文 2002.05.24 女 遼寧省本溪市 大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與科技專業(yè)