浅析基于VR 技术的园林景观设计

母俊景，程千凌

（新疆农业大学，新疆 乌鲁木齐 830052）

0 前言

园林景观设计是集自然科学与人文艺术于一身的综合性应用学科。俞孔坚认为：“景观设计是关于土地的分析、设计、管理、规划、保护和恢复的科学与艺术。”随着VR 技术的出现，在园林景观设计领域的应用也开始逐渐兴起。

虚拟现实是利用计算机设备模拟生成一种三维模拟空间，让使用者通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官去体验虚拟空间，产生一种身临其境的感受。随着VR 技术的发展和设备的不断便捷化、低成本化，VR 领域于2016 年进入了“VR 商用元年”，越来越多的厂商开发便携式、低成本的VR 体验设备，VR 技术也逐渐走入寻常人家，更多的行业也开始研究如何与VR 技术相结合，利用VR 技术改变行业的发展。如今，VR 技术在园林景观设计领域的应用也开始逐渐兴起。本文将从园林景观设计、风景园林教育与VR 建模的园林效果展示3 个方面来探讨VR 技术与传统风景园林技术领域的融合带来的好处。

从市场来看VR 产品主要有硬件设备和内容两大类，其中硬件主要有头戴设备，例如：眼镜、头盔、一体机等；还有非头戴设备和手套；其中内容主要有场景、游戏、分发平台等。

头戴VR 设备是通过沉浸式的头盔或者VR 眼镜，用户可以直接置身于虚拟世界中，体验到十分真实的场景与感受，用户使用效果较好，也是VR 技术设备的一个主要发展方向。非头戴产品以体感类设备为主，由于技术条件限制，该类产品在过去一段时间，是大家体验VR 的基本方法，不过比起头戴类VR 设备，非头戴设备并不能提供很好的用户体验，无法使人能身临其境地进行感受。而作为头戴式VR 的附属产品，手套的设计出发点就是为了更好地体验头戴式VR 产品，通过手套，用户增加了触觉体验，因此能更全面地体验VR 产品。

1 VR 技术在园林规划设计中应用

现状的调研是为开展规划设计的基础，现阶段比较常见的事拍照记录的调查手法。影像和相关文字的记录，同时结合一些需要甲方提供的相关基础信息和数据是设计师们常见的数据资料，但是这些数据在后续的工作中不能持续性地造成感官影响，从而减低设计师的场地感受。利用全景地图设计师可以通过全景图路径控制功能，随时利用自己的智能手机搭载的VR 等设备即可观看自己手机拍摄的场地全景图，逼真的场景效果展示、还原的空间视觉感受，都使我们能够随时为专业设计师快速回想现场的细节设计，提供充分的帮助和支持。

园林专业教育需要充分调动和培养学生的想象力，例如风景园林设计专业的学生需要充分学习绘图所必须掌握的空间感、距离感、平面立面转换的能力、想象力等基本素质，这些抽象的、感知层面的教学内容很难只单纯凭借教师的图画和语言表达能力来进行描述。基于VR 对于三位空间的立体还原与虚拟空间建模的功能，可以将其作为入门教学过程中辅助的道具，从而能有效训练和提高学生对于空间的立体感知力和三位空间与平面转换的能力，能够在进行风景园林设计专业教学的任何时候更加直观、帮助学生们培养和提高想象力和设计思维感觉。这种直观而且又具有实际互动性的立体模型教学手法，可以迅速地培养和提高初学者的立体空间视觉感受的能力。

2 VR 技术在园林规划设计课程应用的实践

风景园林规划设计方向的教育是高等院校培养未来的风景园林设计人才的一个重要途径，而风景园林设计教学中也需要充分调动和培养学生的想象力，例如风景园林设计专业的学生需要充分学习绘图所必须掌握的空间感、距离感、平面立面转换的能力、想象力等基本素质，这些抽象的、感知层面的教学内容很难只单纯凭借教师的图画和语言表达能力来进行描述。这就是为什么造成许多高校的学生在早期学习风景园林设计过程中因对于空间与立体认知的能力差、立体设计想象力的不足等一些问题而对园林设计无从下手，也不知道什么样的设计方式才是更好的景观设计，就是大家常说的“入门难”的风景园林景观设计问题。

基于VR 对于三位空间的立体还原与虚拟空间建模的功能，可以将其作为入门教学过程中辅助的道具，从而能有效训练和提高学生对于空间的立体感知力和三位空间与平面转换的能力，能够在进行风景园林设计专业教学的任何时候更加直观、有效帮助培养和提高学生们的想象力和设计思维感觉。初学者往往因为不具备对空间的想象力，很难正确理解教师口中所说的“空间围合”“空间转换”含义，也很难正确理解构筑物或其他植物的不同空间摆放方式和位置会对初学者的空间感受方式造成什么样的变化和影响。而VR 的交互性空间组合体验感的特性，可以通过多种方法让教师引导学生亲身体验和感受不同状态空间的场景，来向其他初学者传达不同的状态空间信息，让其通过自己的亲身感受和体验来充分理解不同状态空间性质的区别和其差异。

2.1 项目选型与模型搭建

在初次尝试决定将VR 技术运用于园林设计时，对于项目组是一个不小的挑战，于是项目组决定以指导老师的一个实地项目作为基础，进行规划设计。项目组对新疆水电院总局的建筑周边环境进行了设计。在手绘方案绘出后，项目组经过了一番讨论修改，完成了CAD 图纸。在平面方案出炉后，交予项目组小组成员进行3DMAX 模型的建立。将植物，地形，人物等模型按照设计方案一一建立。项目组在地形方面进行了详细地处理。对于简单的地形，可以使用3DS MAX 中的位移（displace）修改器制作。通过位移修改器对三维物体施加一个灰度图，使三维物体对应图上亮的地方产生凸起，从而亮度的不同会导致凸起的程度不同。然后将设计的地形用Photoshop 处理成一张灰度图，在3DS MAX中作为位移修改器的贴图施加到一个平面上，得到项目组想要的地形。在平面图与3D 模型建立完毕后，项目组开始尝试将模型导入VR 平台。项目组采用的是MARS 平台，将模型置于坐标原点附近，便于进入MARS 后能马上看到模型因为MARS 默认进入漫游的起始位置是坐标原点。然后清理掉不需要的模型，将材质都修改为标准材质，将模型按类型划分为多个区块，尽量保证各个区块的面数相等。继而运用插件将每个区块的模型塌陷在一起。最后调整好模型将其导入即可。

2.2 VR 场景的生成与测评

将模型成功导入制作完成后，项目组将制作出来的虚拟视频带给周边的老师、同学们，并请他们带上VR 眼镜进行感受和体验。等他们感受完毕后，项目组对他们进行了一系列的体验感官的采访，将他们的感觉与意见记录下来，并进行分析与整理，为项目组更好的提高项目组的视频质量做准备。

2.2.1 树木、复杂地形等模型的制作问题

树木在建筑园林景观的设计与模型制作中一直是必不可少的一种景观元素，其景观表现的好坏将直接地影响到整个园林景观设计过程表现的效果。但由于一棵树本身就可以拥有成千上万片的树叶，做成一个模型植物完成后所需要用到的树叶面积可能到百万的数量级，这对现阶段的普通计算机来说，实现流畅的VR 体验效果几乎是不可能的。为了解决这个复杂的问题，有这样一种解决办法：就是对于左右对称的植物，关联的方法是复制一棵左右对称树木的平面公告板，然后将这两个平面的树木公告板相互关联垂直，这样不管在什么样的角度都摄像机就能清晰地看到完整的一棵树，但要特别注意的是，当一个摄像机与某一面几乎完全垂直时，就与另一面几乎完全平行了，这时的垂直会使树木外观看上去显得有些不自然。

2.2.2 VR 场景展示效果的局限

VR 技术在产品推广以及服务器的升级应用方面都面临着一系列的挑战和难题，如转帧的速度不够，画面不够流畅，对于设计场景的实际使用情况也不能够准确地展现表达出来，容易让人出现视觉画面停滞，真实感不强的感受。制作精良的VR 视频技术能让大多数初次进行尝试的VR 平台的用户都感到很兴奋和惊叹。但是除了真实的视觉，其他的各种感觉仍不能及时得到良好的呈现，如嗅觉、触觉等。有些同学甚至表示“感觉自己进入了一个盒子，来到空旷的地上，想奔跑却被困在了原地”。这种感觉是目前流行的虚拟世界结合现实视频技术带给大多数人的另一种感觉。

3 结论

虽然虚拟现实技术已经作为未来的景观设计领域的重要技术和应用发展方向，有着极大的技术优势和广阔的应用发展前景，但是在具体的开发和推广应用中还是存在着各种各样的阻碍。一方面，使用者应解放思想，把握发展机遇，大胆的利用新技术；另一方面，虚拟现实技术服务商还需要进一步加强对基础设施创新技术的开发和研究，加大对数据处理以及其他沉浸式装备的技术研究和投入，充分地提高其用户体验性。基金项目：国家级大学生创新项目：《基于VR 技术的园林景观设计与实践》支撑；自治区教研项目《虚拟现实技术在设计类专业教学中的应用研究-以园林专业为例》阶段成果。