基于人工智能的沉浸式光环境设计呈现策略研究

高吉柱

【摘 要】本课题通过对人工智能和UNREAL ENGINE（虚拟引擎）设计软件的应用分析和发展成果分析，对光环境的设计提出沉浸式体验式的呈现策略。首先分析世界范围内人工智能的发展应用，透过虚拟现实的设计、创作和体验模式，VR、AR的设计应用，阐述虚拟现实的设计呈现在光环境照明设计中的重要性。解析虚拟引擎设计软件UNREAL ENGINE 所见即所得的设计特点和前景性。阐述沉浸式光环境设计呈现的方式和手段。通过实际的设计案例UNREAL ENGINE应用的完整流程，进行光环境设计的沉浸式呈现的应用尝试，从实践中深化虚拟现实下光环境设计方案，建立起一套完整的光环境设计用户体验新策略。

【关键词】人工智能;虚拟现实;虚拟引擎;沉浸式;光环境设计

最近几十年来，现代技术创新者努力开辟出了一条以自适应算法为核心技术的新道路，这让人工智能的能力呈现出指数级增长。UNREAL ENGINE中文译为虚拟引擎，是由预先编写的核心代码组成的集成工具，主要供游戏开发人员使用，但因其强大的建模和渲染功能，也可被用作建筑可视化的技术手段，进而为建筑设计师VR技术辅助设计服务。虚拟引擎除了游戏领域，在其他领域一样可以创造极度沉浸的体驗。基于电脑生成的虚拟现实沉浸体验将被应用在越来越广泛的行业。

光环境设计是在环境的前提下对于光的布局、属性、整体量的谋划和设计，设计的过程需要对环境进行大量的数据考察和规划，其中对于环境有其特有的复杂性，环境的空间、体量、构成因素等属性复杂切多变，且设计师需要在大量数据运算的基础上对设计效果进行预判，这需要借助大量的计算机软件的辅助来完成，同时借助软件能够快速的处理大量的基础数据来随时调整方案。

随着当今人工智能的发展，光环境的设计将可以进入一个全新可视化时代，呈现出一种完全的沉浸式的设计方式，借助虚拟引擎软件平台，光环境设计者可以轻松处理大量设计数据，通过对建筑的视觉化呈现，建立起虚拟的环境空间现实，所见即所得，通过高效简化的设计流程，设计师能够游历在可视化的建筑空间中进行方案调整和设计，其中包括环境的各种属性，包括空间大小，物质属性，通过对各种光源的属性包括亮度、颜色和衰减度的调整，通过虚拟引擎的二次开发，设计师可以借助VR设备，在虚拟的现实空间中，真实的感受到设计的效果，灯光对空间的影响。光环境设计的可视化，能够有利于设计者与创作团队的沟通，极大的提高方案的可实施化，虚拟现实沉浸式的设计带来的是沉浸式的作品体验。

以下通过对贵州黔东南龙鳌河《复活的夜郎王》浸没式主题乐园演艺的项目方案分析，重点阐述虚拟引擎中沉浸式的光环境设计的优势。

一、项目分析

贵州黔东南龙鳌河《复活的夜郎王》是一部在峡谷中的表演秀，以夜郎王的传说为依据，呈现了一部史诗般的视觉盛宴。观众乘船以动态方式观看全剧，演员、巨型装置、互动影像以及对峡谷本身景色的相互融合，使观众的观演体验达到极致。这部史诗般的峡谷秀不但应用当下最新的科技手段，同时对贵州传统文化的发扬与传承也是精益求精，结合了贵州各民族的传统文化，创造出一部魔幻题材的文化视觉盛宴。这部峡谷秀首创全长6.5公里的视觉体验，为国内最长。

二、项目方案在虚拟引擎中设计的分析

（一）与导演组确定不同演出场地的空间规划和舞美视觉设计，进行龙鳌河实地探测，借助勘探仪器对演出场地进行精确测量，得到详细完整的尺寸数据。

（二）通过卫星地图的GPS定位与实际测量比对，确定不同场景舞美道具、特效设备、视频投影和灯光设备的准确位置，并在勘探图纸表明。

（三）将勘探团队绘制的CAD龙鳌河地形图导入SKETCH UP，绘制建模。

（四）通过Datasmith插件将建好的模型分组导入虚拟引擎，导入的模型进行详细的分类和记录。

（五）在虚拟引擎中丰富模型，以实地照片为参考，分别将模型的材质进一步细化，添加树木，石块和水流等模型元素。跟创作团队沟通交流，完善模型信息。

（六）通过建立的虚拟峡谷场景，布设灯具、投影和各种特效设备，包括水幕、自发光萤石、激光等。

（七）根据演出需要，通过虚拟引擎的关卡蓝图和动画工具Matinee，进行场景的时间预演。

在虚拟峡谷的方案深化中，虚拟引擎让设计团队能够摆脱开当地地形和天气的因素，最大效率的进行创作和修改，设计创作从二维像多维度发展，节省了时间、人力和财力。让光环境的设计真正实现了可视化。实时引擎让艺术家们创造出全方位的互动式设计，调动设计者的整体感知，使其更加深入地沉浸其中。它从本质上说是一种具有可塑性的现实，视觉、听觉甚至触觉的结合强化了其真实感，无论这个设计是存在于真实世界还是仅存在于创作者的想象中。

综上所述虚拟引擎给光环境设计师带了全新的设计视角，让设计师从方案开始就把精力放在方案的交互性上，随着设计方案的深入，虚拟引擎在VR和AR技术方面的支持，让作品的更是插上了想象力的翅膀。随着人工智能的发展，计算机科学技术将赋予虚拟现实新的内涵，数字艺术赋予虚拟现实以形象和灵魂，形成了科学与艺术结合的虚拟现实，虚拟现实下虚拟引擎平台的发展，给光环境设计者带了的全新体验感，将会得到最大化的扩展，沉浸式的设计方式将伴随虚拟技术的发展变得更加的普及。