虚拟现实技术在校园环境设计中的应用分析

秦传文　李闯

摘 要：虚拟现实技术是近年来电子信息技术发展的一个新领域，发展前景广泛，发展速度很快，应用范围很广。本文以吉林建筑大学为案例，探讨了虚拟现实技术在校园环境设计中的应用流程，虚拟现实技术的现状以及发展前景，分析了在校园环境设计中，如何利用虚拟现实技术来完善校园景观环境，建立一个虚拟化校园系统，展示校风校貌、丰富校园文化。

关键词：虚拟现实技术；校园环境设计；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.108

0 前言

随着社会和科学技术的发展，基于图像绘制的虚拟现实技术已经成为计算机视觉，图像处理，计算机图形学，人工智能研究的热点。虽然虚拟现实技术目前在很多领域中的实际应用已有很大进展，例如虚拟现实技术己经广泛地应用于军事、医学、建筑、商业等领域。

伴随着虚拟现实技术（VR技术）的日益成熟和飞速发展，在园林景观设计中，对虚拟现实技术的应用也不断加强。

1 虚拟现实技术的简介

虚拟现实技术又称VR技术，是20世纪90年代伴随着计算机技术而兴起的新兴技术，主要特点是可沉浸式的与虚拟场景进行交流互动，它的基础媒介和载体是计算机和互联网，利用计算机生成一种仿真系统来模拟真实环境，利用互联网充分传播虚拟现实技术，虚拟现实技术被应用在军事、医学、商业、建筑规划等多个领域，具有广泛的发展前景。

而近几年随着虚拟现实技术的不断发展，人机交互技术成为了虚拟现实领域的一项重要研究方向，由此而引发了一系列的交互性硬件载体的出现，如3D虚拟眼镜、浮动鼠标器、头盔式虚拟显示器、数据手套、数据衣、语音识别器等，通过这些传感设备，体验者可以对虚拟世界中的物体进行观察和操作，使体验者拥有沉浸式的体验感受，融入五感体验（视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉）的虚拟现实技术与以前的单纯通过视觉来刺激体验者的模式发生了质的变化。

2 虚拟现实技术在校园环境设计领域的应用

2.1 虚拟现实软件

虚拟现实技术所应用的软件主要分为前期建模阶段的软件和后期渲染的软件，前期建模阶段的主流软件有：MAYA、3Dsmax、犀牛、Google Sketchup，后期渲染的软件主要有lumion、unity3D、C4D、Vray、光辉城市、酷家乐。

2.2 应用特点介绍

（1）准确性：利用计算机辅助系统下的虚拟现实技术，在虚拟场景建立方面具有很强的精准度，根据实际设计中的真实尺寸可以创造出真实建立之后的效果感受，供使用者观察。（2）实时渲染：利用虚拟现实软件生成的实时渲染场景，具有良好的可视化效果，通过实时渲染技术，生成真实的阳光、风向、天气、季节，模拟大自然的真实光照，使体验者沉浸于场景的游览交互中，而且无需像传统渲染那样耗费大量时间。（3）想象力：除了虚拟现实校园环境具有模拟真实场景外，还可以进行模拟某些不可能发生的场景环境，使得游览体验过程中的趣味性得到极大的提高，超越体验者的想象。

2.3 虚拟现实技术与3D动画的区别

传统的3D动画与虚拟现实表现技术表面上看起来都具有动态效果，但实质却完全不同。虚拟现实技术可以进行人机交互，由人控制虚拟场景的镜头，具有实时渲染的效果，而3D动画虽然也是动态效果，却是不可操控的，由设计师事先做好播放的，更不能进行场景切换和镜头操控等动作。在虚拟场景下操控者可以对设计方案进行创作、修改和优化，而3D动画无法进行二次修改，只能重新制作而耗费了大量人力物力和时间成本。

2.4 虚拟现实技术在景观设计中的应用特色

传统校园景观设计的表现多侧重于手绘图和平面CAD图和PS效果图，在对外宣传过程中，CAD图和PS效果图这些表现方法，无法提供给体验者沉浸感和真实的3维感受，也无法根据意愿自由旋转视角，通过平面图推敲想象方案，无法以人的视角进行活动。而在虚拟现实系统中的校园景观，我们利用计算机可以对不同人物的视线高度进行设置调整，体验者可以随意观察场景内的任意角度，让体验者有亲临现场的真实感受。

3 交互性设备在校园环境设计中的应用发展

虚拟现实技术经过十几年的快速发展，在传统的建模方法、效果表现等方面，已经有了较大的突破和发展，随着交互性设备在虚拟现实技术中的应用，校园环境设计领域的效果表现也迎来了新的改变。lumion6.3结合虚拟3D眼镜，把lumion中的场景导出全景模式，将3D眼镜与lumion连接，就可以进行3维全景观看效果图，伴随着头部的晃动，3D眼镜内的的场景也会随之变化。利用3D眼镜观察虚拟校园场景方案，相比传统2维效果图和平面图，有了质的飞越，对于校园方案的效果感受将会更强烈。国内新晋软件光辉城市也在虚拟现实表达领域有所发展，可以通过该软件进行虚拟场景内的互动，漫游和修改场景，利用外接鼠标可以对场景内的镜头进行控制，利用键盘可以实现场景内的移动与行走，全方位观察场景内的物体。酷家乐作为新型互联网+的设计软件，在室内设计领域的虚拟场景表现上技术很成熟，通过该软件制作的虚拟校园室内实时渲染场景，体验用户可以通过鼠标进行3维角度旋转进行浏览，比传统3Dsmax渲染效果更直观，最重要的是通过该软件进行实时渲染效果好，速度快，节省了大量的渲染时间，从而节约了时间成本。

4 发展展望

伴随着电脑和手机客户端的日益强大、交互性硬件设施越来越完善，虚拟现实技术也将会越来越成熟，虚拟现实技术未来的两大发展方向便是手机客户端和交互性硬件的应用，伴随着虚拟现实技术的发展，在校园景观环境设计中，也将更多的被应用于方案设计阶段、方案表达阶段、以及后期虚拟校园运营服务阶段，在21世纪，可视化的表达已经不仅限于传统二维平面的形式。

参考文献：

[1]李国松.虚拟现实（VR）技术在风景园林规划与设计中的应用研究[D].中南林业科技大学硕士学位论文，2007.

[2]芦建国，苏同向.虚拟现实技术与风景园林设计[A].南京林业大学，2007.

科研项目：本文是吉林建筑大学大学生创新创业训练项目研究课题《虚拟校园漫游系统制作研究》成果，项目批准号：201510191033。

作者简介：秦传文（1994-），男，吉林长春人，本科，研究方向：景观园林设计。