虚拟现实技术在建筑景观设计中的应用研究

常林梅

摘要：计算机技术是虚拟现实技术的发展基础，而虚拟现实技术在很大程度上促进了计算机技术的发展。本文阐述了虚拟现实技术的特点，分析和探讨了虚拟现实技术在建筑景观设计中的相关应用。

关键词：虚拟现实技术 建筑景观 计算机

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0082-01

随着计算机网络技术的蓬勃发展，越来越多的行业和领域开始运用到新的计算机网络技术。目前建筑园林景观的设计与计算机技术有着千丝万缕的关联，在图纸的设计过程中，需要通过计算机辅助进行相关设计。因此，在计算机领域不断创新的背景下，建筑景观的设计方法也得以扩张。虚拟现实技术是近年来逐渐兴起的一项综合性技术，其以计算机技术的发展为基础，被逐渐运用于建筑景观设计之中，相信在日后其运用范围会更加广泛。

1 虚拟现实技术

1.1 虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术作为有种综合性集成技术，涉及人机交互技术、计算机图形技术、显示技术、传感技术和人工智能，所包含领域相对较广，其依赖于计算机技术所形成，是一种高技术性模拟系统。从狭义的角度来看，虚拟现实技术可定义为：通过计算机技术技术实现贴近真实的视听感觉，使用者可通过特定的是视听装置体验该虚拟设计，且在视听过程中能够进行自然的交互。例如使用者在移动所处位置时，与计算机相连的辅助设备便可感应使用者位移，并进行相关运算，从而通过3D影响传输至使用者所使用的设备上，使使用者可切实感受所设计的环境。从广义的角度上来说，虚拟现实技术可以定义为：存在于世界上的相关环境或事物，其以物理意义或功能意义的方式存在，可通过实际操作实现或根本无法实现，例如赛伯空间等。

1.2 虚拟现实技术的构成及分类

软件技术和硬件技术是组成虚拟现实技术的两个重要因素，其中硬件技术包括计算机和相关基础设备。在现阶段计算机的输入和输出设备中，视觉和听觉设备的发展相对完善，但有关嗅觉和味觉的硬件设备尚在完善之中。根据需虚拟现实技术中所运用的特点，可将虚拟现实技术分为二维模型虚拟方式和全景图虚拟方式。而根据浸入和交互程度方式可将虚拟现实技术分为分布式VR系统、桌面式VR系统、叠加式VR系统和沉浸式VR系统。在上述虚拟系统中，由于桌面式虚拟系统不需要借助大规模的服务器和处理器，因此制作成本最低，只用过个人计算机便可实现二维虚拟空间场景的设计。

2 虚拟现实技术在建筑景观设计中的应用

2.1 运用虚拟现实技术辅助建筑景观设计的工作流程

在建筑景观设计的过程中，虚拟现实技术主要分为3个流程。一是绘制出建筑平面图，通过CAD等相关软件技术将建筑景观的构思平面布局绘制处理啊。二是以绘制好的平面图为基础，收集和调查相关数据，将构思好的场景模型置于平面图上，其中场景模型可分为水位模型、道路模型、建筑模型和绿化模型等。在进行模型构建过程中，需收集尽可能多的图片，并采用纹理填图的方式，以加强虚拟场景的真实效果。由于虚拟场景在构建过程中需要渲染以加强其真实度，因此在构建虚拟建筑景观的同时也要模型数据量进行一定控制，在超出额定数据的情况下可进行优化处理。三是以平台为基础进行景观建筑的合成。在近年来计算机技术的发展背景下，虚拟现实技术也衍生出较多实现方法，例如VRM1、VRP、JAVA3D、VRMAP和CUTF3D等，而每种方法都具有自身独特的优点，其中VRMAP和VRP是现阶段较为常用的虚拟现实软件，被广泛的运用于石油化工、地质监测、遥感测绘和数字城市等领域。

2.2 运用虚拟现实技术辅助建筑景观设计的注意事项

一个标准的VR模型主要包括以下内容：模型归类、场景单位、尺寸、纹理、命名、纹理格式、纹理尺寸、节点编辑等，上述内容也需符合虚拟现实技术的制作规范。在虚拟现实技术的构建过程中，模型文件面数精简、归类清晰和制作规范是提高程序控制管理效率的关键因素。在虚拟现实技术建模过程中需注意以下几点。

（1）比例和尺寸。在构建模型前需确定好模型的比例和尺寸，单位一般为mm。场景内单体的制作需严格参照CAD图进行CAD建模，在无CAD图参考的情况下，可参照符合常理的照片、视频或相关物体尺寸实现模型的构建。

（2）材质和贴图。建模所采用的材质标准分为两类：一类是标准材质，另一类为多维材质。在前期需将max设置到位，以避免在map中Glossiness和 Specular Leve属性难以调节。将Diffuse和Ambient设置为默认灰色，其中Self-Illumination设置为20-300的子材质，且子材料ID需全部为可连续状态。材质属性Coordinates内的参数均为默认，严禁改动。

（3）模型的优化。VR场景模型的总个数、总面数和总贴图量都是影响虚拟现实平台运行速度的主要因素，为避免平台运行速度缓慢，可采用以下措施：①忽略不重要的细节，将不影响整体视觉效果的细节剔除或修改。例如景观建筑的内部并不显示，便可采用实心体填充。②剔除或编辑不影响场景效果的子对象，必要时可予以删除。③在确保模型精确度的情况下减少模型段数，以达到视觉效果和段数之间的平衡。

（4）灯光烘焙。为加强模型的光影效果和真实性，需在3DSMAX软件内进行相关灯光设置，实现模型的烘培处理。通过灯光烘焙功能，能将渲染完成后的非实时环境灯光效果切换至实时交互环境中。灯光烘焙的纹理质量作用于模型环境，直接影响到用户的交互感知，因此灯光烘焙也是虚拟现实技术中的关键步骤。

3 结语

虚拟现实技术是指设计师将自己的构想通过相关辅助设备提供给用户，给用户带来身临其境的虚拟体验。用户在使用相关辅助设施后，可自动与现实环境产生隔离，直接置于设计者构建出的虚拟环境，并进行实时交互，以感知构建出的虚拟环境。

参考文献

[1]张盼兴，杨书哲.基于虚拟现实技术的三维景观设计与实现[J].适用技术之窗，2010（8）：92-94.

[2]兰冬梅，马银平，彭声泽.虚拟现实技术在园林景观设计中的应用[J].现代农业科技，2009（8）.endprint