環(huán)境藝術(shù)設(shè)計虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用分析

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摘要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)與環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的結(jié)合，是傳統(tǒng)設(shè)計的延伸與突破，其多感知性、預(yù)算的精準(zhǔn)性、互動性極大提升了環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的空間。文章在分析VR技術(shù)融入環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的重要性基礎(chǔ)上，對設(shè)計中VR技術(shù)的實際應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為虛擬現(xiàn)實技術(shù)與環(huán)境藝術(shù)設(shè)計深度融合進(jìn)行鋪墊。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；環(huán)境藝術(shù)設(shè)計；應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，又被稱為VR技術(shù)，它是基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、多媒體技術(shù)、建筑動畫技術(shù)等逐漸發(fā)展而來。從某種角度來講，虛擬現(xiàn)實技術(shù)所具有的優(yōu)勢比任何一種專業(yè)化的信息技術(shù)更加突出。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)被逐漸應(yīng)用到各種領(lǐng)域之中，在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用成為廣大學(xué)者所關(guān)注的焦點。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對環(huán)境藝術(shù)設(shè)計提出了更高的要求，意味著傳統(tǒng)的設(shè)計理念將無法滿足當(dāng)下的需求。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)的融入則能夠?qū)Νh(huán)境藝術(shù)設(shè)計進(jìn)行全面改善，不僅能夠彌補傳統(tǒng)設(shè)計存在的不足，而且能夠推動環(huán)境藝術(shù)設(shè)計朝著更好的方向發(fā)展。因此，研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實意義。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念以及重要性

（一）虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR技術(shù)）作為一種虛擬現(xiàn)實或者是模擬的操作，非常注重人對于事物有一種身臨其境的感受，主要是讓人能夠通過視覺、聽覺、觸覺對虛擬物體進(jìn)行交互式操作。整體虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)包括現(xiàn)實設(shè)備、計算機(jī)、交互設(shè)備、跟蹤設(shè)備、擬音設(shè)備等眾多硬件設(shè)施，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建對象控制、視覺仿真、動態(tài)三維聲音等軟件系統(tǒng)，同時還涉及信息科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)等眾多領(lǐng)域。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的專業(yè)性極強(qiáng)。通過對該技術(shù)的應(yīng)用，能夠突破以往僅從外部觀察并建模的固有思維，從而給予人們更加真實、直觀的感受?，F(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用，成為學(xué)術(shù)界的研究熱點[1]。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中的重要性1.有利于提升多感知性從傳統(tǒng)的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計來看，很多設(shè)計師都希望能夠在自己的設(shè)計方案中融入更多的元素，從而有效提升客戶對作品的多感知性，提高方案的成功率。然而因為相關(guān)技術(shù)的限制，傳統(tǒng)設(shè)計往往無法將多感知性體現(xiàn)出來。在三維建模技術(shù)快速發(fā)展的趨勢下，僅僅依靠一張簡單的效果圖，或者是融入一點背景音樂已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代人的需求。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)則能夠改善這個情況，以技術(shù)為支撐將客戶引領(lǐng)到一個虛擬世界之中，讓客戶能夠有身臨其境之感，進(jìn)而為其帶來感知特性（圖1）。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，讓人能夠借助視覺、聽覺、觸覺等感官系統(tǒng)獲得更多刺激體驗，多種感官將會自動向人的大腦進(jìn)行補充，從而得到更深的印象和更加真實的體驗[2]。2.有利于提升預(yù)算的精準(zhǔn)性虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅能夠讓環(huán)境藝術(shù)設(shè)計在人的感官方面有所突破，而且在預(yù)算方面也有巨大的作用，其中一點是能夠提升預(yù)算的精準(zhǔn)性。環(huán)境藝術(shù)設(shè)計師嚴(yán)格按照客戶的需求對作品進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)工程的具體實際情況，對不同施工環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)化，如需要什么材料、機(jī)械設(shè)備、工藝技術(shù)等。在確定相關(guān)因素之后，可以有針對性地進(jìn)行仿真與計算，這樣便可以充分掌握一個環(huán)境工程的成本。對于客戶而言，越精準(zhǔn)的預(yù)算，越能夠幫助他們對資金進(jìn)行應(yīng)用，這樣才能保證設(shè)計效果。3.有利于提升互動性虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中應(yīng)用，讓環(huán)境藝術(shù)設(shè)計作品擁有更加獨特的魅力。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠?qū)⑽磥淼沫h(huán)境工程方案直觀、真實地呈現(xiàn)給客戶，并通過代入感與客戶加強(qiáng)互動。與此同時，客戶也可以及時反映自己的需求，并讓設(shè)計師按照其意愿進(jìn)行設(shè)計。通過對環(huán)境方案各個細(xì)節(jié)進(jìn)行展示，并將各個細(xì)節(jié)聯(lián)系起來，確?？蛻裟軌蚪?jīng)歷從成品到細(xì)節(jié)，再從細(xì)節(jié)到成品的過程。從客戶的角度而言，虛擬現(xiàn)實技術(shù)一定程度上還提升了他們的話語權(quán)，相比傳統(tǒng)設(shè)計，虛擬現(xiàn)實能夠更加直觀地呈現(xiàn)。例如，哪一個環(huán)節(jié)有問題，客戶可以及時反映，而設(shè)計師也能夠更好地理解客戶的意愿，從而對環(huán)境方案進(jìn)行修改。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)所帶來的信息交互性，目前是傳統(tǒng)配景的環(huán)境設(shè)計方案所無法達(dá)到的[3]。

二、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實際應(yīng)用分析

（一）完善環(huán)境藝術(shù)設(shè)計，強(qiáng)化感官體驗現(xiàn)階段，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計師在進(jìn)行實際設(shè)計的過程中，經(jīng)常會遇到現(xiàn)實條件限制的問題。例如，現(xiàn)場場地的缺乏、資金的限制等方面，其中任何一個限制因素的存在，都將可能影響到環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的成效。因此，可通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合設(shè)計要求、現(xiàn)實情況以及信息數(shù)據(jù)等，布設(shè)虛擬場景，一方面能夠解決現(xiàn)場場地缺乏的問題；另一方面，也可以一定程度解決資金不足的問題。突破限制條件則能夠彌補傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的不足，從而設(shè)計出更加優(yōu)秀的作品。例如，在對城市建筑環(huán)境進(jìn)行設(shè)計的過程中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)強(qiáng)悍的表現(xiàn)力是其他技術(shù)無法比擬的，它能夠?qū)⑷斯ぶ悄芗夹g(shù)、多媒體技術(shù)、計算機(jī)圖形編輯技術(shù)等功能集于一身，從而為人們呈現(xiàn)出一個虛擬的現(xiàn)實世界，其工作效率也將獲得更大的提升。關(guān)于城市建筑環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其硬件系統(tǒng)要求較高，除了基本的計算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)之外，還需要準(zhǔn)備數(shù)據(jù)手套、手柄以及方向盤反饋器等，目的是讓虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)更加具有真實性與操作性，這樣能夠為客戶體驗虛擬現(xiàn)實環(huán)境奠定堅實的基礎(chǔ)。對于軟件系統(tǒng)而言，城市建筑環(huán)境所采用的虛擬現(xiàn)實技術(shù)需要構(gòu)建三個部分：第一，以幾何模型為基礎(chǔ)，設(shè)計三維場景，這是給予用戶真實體驗的基礎(chǔ)；第二，構(gòu)建物理模型，目的是對幾何模型的結(jié)構(gòu)材質(zhì)進(jìn)行明確，并對相關(guān)影響因素，如光照因素、顏色因素等進(jìn)行調(diào)整；第三，構(gòu)建行為模型，目的是對物體的運動以及行為進(jìn)行描述（圖2）。具體設(shè)計方案，借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)先構(gòu)建一座模型城市，然后再進(jìn)行虛擬設(shè)計。在設(shè)計過程中，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計師需要對城市的地圖進(jìn)行數(shù)字化處理，這樣能夠成功建立一個基本模型。隨后，結(jié)合現(xiàn)實的情況，如建筑物的數(shù)量、位置等因素，對每一棟建筑物做好三維安排。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持下，完全可以將每一棟建筑物的門框、窗框等方面精心體現(xiàn)出來，有利于將一座城市以及建筑物的美學(xué)特征充分體現(xiàn)出來，進(jìn)而為整體設(shè)計提供更加直觀、精準(zhǔn)的技術(shù)設(shè)計。這樣設(shè)計出來的城市建筑環(huán)境，用戶可以通過相關(guān)操作觀察各個細(xì)節(jié)。如果對于某個細(xì)節(jié)有特殊要求，則可以及時反饋給設(shè)計師，而設(shè)計師也可以及時進(jìn)行完善，這樣能夠讓用戶獲得更好的感官體驗[4]。

（二）突破時間與空間的限制從某種角度來講，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種超空間、超時間的先進(jìn)技術(shù)，因此，將其應(yīng)用到環(huán)境藝術(shù)設(shè)計之中，可以突破時間與空間上的限制。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠模擬任何場景，大到宇宙、天空等，小到塵埃等，只要有資料均可以通過該技術(shù)進(jìn)行模擬。例如，對博物館環(huán)境進(jìn)行設(shè)計。博物館是一個對公眾開放的非營利性服務(wù)機(jī)構(gòu)，因此，對博物館公共環(huán)境進(jìn)行設(shè)計有著極為重要的現(xiàn)實意義。博物館肩負(fù)著對人類文化遺產(chǎn)、自然遺產(chǎn)等實物進(jìn)行征集、陳列、典藏以及研究等重要任務(wù)，非常注重其教育功能以及社會功能的發(fā)揮。因此，博物館環(huán)境設(shè)計要讓整個環(huán)境具有科學(xué)化、人性化、和諧化，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到博物館環(huán)境設(shè)計之中，將能夠為博物館的發(fā)展增添更多新的活力。在設(shè)計過程中，需要考慮到文物保護(hù)的角度，這是整個設(shè)計的難點，而且虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用也有難度。例如，博物館之中的很多展品均陳列在展柜當(dāng)中，而展柜的空間也有一定的限制，比如說一部分文物的形態(tài)可能會被展柜所遮擋，無法將文物的形象有效呈現(xiàn)出來，而前來參觀的人也無法看到展品的細(xì)節(jié)。對于這個問題，可通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行改善，通過相關(guān)技術(shù)將文物數(shù)據(jù)化，重點是將文物的外部特征的細(xì)節(jié)最大化展示出來。同時，為了能夠提升交互性，在軟件系統(tǒng)之中增設(shè)可供觀眾實際操作的功能，如對文物進(jìn)行放大、旋轉(zhuǎn)、縮小等，讓觀眾從各種不同的角度去觀看文物[5]。針對古建筑而言，如果要從內(nèi)部進(jìn)行展示，首要考慮的是如何保護(hù)。因此，傳統(tǒng)的設(shè)計會讓游客在圍欄之外或者是隔著玻璃參觀，而這種形式也存在一定的不足，由于參觀距離的限制以及室內(nèi)光線的不足，游客難以看清建筑內(nèi)部陳設(shè)的細(xì)節(jié)。對此，可借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)對古建筑內(nèi)部的所有陳設(shè)以及建筑物的原貌進(jìn)行虛擬設(shè)計，并零距離展示給觀眾，能夠滿足人們對古建筑以及陳設(shè)物品的探索欲望?；谖幕瘍?nèi)涵展示的需求來看，借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠?qū)⑽奈锕袍E背后的宗教文化、歷史背景、傳統(tǒng)制造工藝等充分展示給觀眾。具體需要將文化內(nèi)涵進(jìn)行形象、具體的設(shè)計，可搭配解說、動畫等效果，這樣能夠制造出一種超越視覺的文化體驗。文化虛擬修復(fù)技術(shù)主要是對文物以及相關(guān)信息資料進(jìn)行保護(hù)。因為時間、材質(zhì)等因素，文物出土之后會面臨剝落、脫色、催化等問題，所以，文物的保存與修復(fù)工作非常重要與迫切。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠?qū)Ω黝愇幕z產(chǎn)進(jìn)行數(shù)字化記錄，并根據(jù)文物的特點制定修復(fù)計劃以及展覽方案，有利于提升文物記錄的現(xiàn)實狀態(tài)的精確度。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在博物館環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用，能夠突破空間與時間的限制，一方面，讓博物館整個環(huán)境在功能方面體現(xiàn)出科學(xué)性、操作性以及人性化；另一方面，也將為觀眾帶來前所未有的體驗，有利于博物館的發(fā)展。

（三）更加直觀地展示環(huán)境藝術(shù)設(shè)計形象在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，需要制定科學(xué)、合理、實用的設(shè)計方案，這樣才能確保技術(shù)能夠發(fā)揮其真正價值。與傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計相比，虛擬現(xiàn)實技術(shù)最大限度發(fā)揮了計算機(jī)軟件的優(yōu)勢，從而打造一個極為真實的藝術(shù)設(shè)計環(huán)境，為用戶提供觸覺、視覺、聽覺等方面的感官體驗。目的是讓用戶能夠置身于其中感受傳統(tǒng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計無法給予的體驗，使其在腦海之中形成對應(yīng)的空間記憶，有利于加深用戶對設(shè)計內(nèi)容的印象[6]。以古典園林環(huán)境設(shè)計為例，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及時代的不斷發(fā)展，古典園林設(shè)計與虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)了充分結(jié)合，而且開始朝著三維空間的虛擬能力方面的應(yīng)用不斷發(fā)展。與此同時，用戶對環(huán)境藝術(shù)設(shè)計，尤其是古典園林環(huán)境設(shè)計提出了更高的要求，因此，傳統(tǒng)的設(shè)計方式難以滿足現(xiàn)代需求。從實踐來看，虛擬現(xiàn)實技術(shù)與古典園林環(huán)境的融合，能夠讓環(huán)境藝術(shù)設(shè)計更加簡化，并在效率與質(zhì)量方面實現(xiàn)提升，有效將古典園林環(huán)境設(shè)計的周期縮短。比如Unity3D技術(shù)，在進(jìn)行初步建模時，要對古典園林的特點、內(nèi)部環(huán)境、外部環(huán)境等方面進(jìn)行分析，從而對古典園林設(shè)計的場景進(jìn)行三維模擬，具體可以通過AutoCAD以及3DSMAX等技術(shù)，對古典園林的園林小品、雕塑、房屋、道路等場景進(jìn)行設(shè)計與構(gòu)建。之后，借助Photoshop等繪圖技術(shù)與軟件，以古典園林所涉及到的自然環(huán)境條件為基礎(chǔ)，對花草樹木等模型與事物進(jìn)行整合。這樣就可以將古典園林的模型預(yù)置體創(chuàng)建出來，并可以通過不同的視角對古典園林的效果進(jìn)行展示。在進(jìn)行場景實時驅(qū)動時，需要采用相關(guān)技術(shù)進(jìn)一步渲染效果，目的是強(qiáng)化畫面的真實感，這樣也方便環(huán)境藝術(shù)設(shè)計師從不同的方位、角度去對園林的效果進(jìn)行觀察與優(yōu)化，進(jìn)而對設(shè)計方面的不足進(jìn)行及時調(diào)整。在交互方面，需要通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對園林的動物、植物以及背景音樂、光暈效果等聲色要素進(jìn)行控制，這樣能夠為用戶呈現(xiàn)出更多特效，實現(xiàn)用戶對古典園林設(shè)計方案的零距離感受，同時也可以及時反饋細(xì)節(jié)上的不足，有利于設(shè)計師對方案進(jìn)行完善。

（四）有效防止環(huán)境藝術(shù)設(shè)計存在的潛在風(fēng)險對于實際環(huán)境藝術(shù)設(shè)計而言，整個過程會有一些不可預(yù)見的因素發(fā)生并引發(fā)一些危險情況，為了保障人的生命財產(chǎn)安全，所以不會讓設(shè)計師去進(jìn)行親身體驗。此時，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓設(shè)計人員自身實現(xiàn)身臨其境的設(shè)計，從而規(guī)避設(shè)計之中存在的潛在風(fēng)險，也可以在虛擬現(xiàn)實之中獲得一定程度的真實感受。同時，也可以讓用戶明確環(huán)境之中各種潛在的安全因素，并通過預(yù)先制定方案進(jìn)行規(guī)避，可保障后續(xù)工作有序開展[7]。

結(jié)語

對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，雖然能夠解決部分問題，但是也有很多實際性問題需要我們重視。例如，為客戶所展現(xiàn)的作品太過于理想，最終難以實現(xiàn)，這也是目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)實踐應(yīng)用遇到的普遍問題。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題正在逐步解決與完善。虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入環(huán)境藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域，必定能夠給予環(huán)境藝術(shù)嶄新的生命力。

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作者：王榮軍 單位：運城師范高等?？茖W(xué)校