探析虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用价值

张腾 宋军

摘  要：虚拟现实技术以其强大的沉浸式体验与实时交互手段为人们提供新的感官体验，在内容上与同为改造环境为基础的环境艺术设计有着极强的关联性与促进意义。文章以虚拟现实技术为出发点，探究虚拟现实技术特征及其作用，并结合虚拟现实技术对视觉环境的改变探析其在环境艺术设计领域中的应用价值及推广意义。

关键词：虚拟现实技术;环境艺术设计;应用价值

中图分类号：TU238 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）35-0032-02

Abstract： With its powerful immersive experience and real-time interaction means， virtual reality technology provides people with new sensory experience， which has strong relevance and promotion significance to environmental art design， which is also based on transforming the environment. This paper takes virtual reality technology as the starting point， investigates the features of virtual reality technology and its functions， and analyzes its application value and popularization significance in the field of environmental art design in combination with the changes of virtual reality technology on visual environment.

Keywords： virtual reality technology; environmental art and design; application value

1 概述

伴隨着5G网络的到来，更大的带宽及更快的网络刷新速率使得一些阻碍虚拟现实技术发展的因素逐渐被攻克，这一技术产业近年来得到了长足的发展。不论是生物医疗、航空航天、数字娱乐等方面虚拟现实技术的应用领域都十分广泛。本文所研究的环境艺术设计即是该领域范畴内虚拟现实的一项重要应用解决方案，在环境艺术设计项目案例前期、中期、后期都有极强的助推作用，为设计服务提供突出便利。

2 虚拟现实技术及其特征

虚拟现实技术（英文名称：Virtual Reality，缩写为VR）是一种多维化的信息空间处理技术，是将感性和理性认知相结合的综合环境承载技术。简单来说，虚拟现实是一种依靠计算机处理进行创作或改变的“新世界”。这个新世界看似真实，实则是虚拟现实技术通过人脑中的镜像神经系统经由“想象”和“知觉”两个过程，对人以往的经验进行模拟而创造的一个虚拟场景[1]，并通过外接传感设备，将用户操作数据进行数据反馈以对虚拟环境做出交互改变。

虚拟现实技术除上文提到的对环境的模拟仿真外还包括对用户自身具备的视觉、听觉、触觉、味觉等一切用户自身所具备的多方性感知，以及传感设备所接收的人体自身行为动作等模块。也正是这虚拟现实技术的种种科技综合，极大丰富其技术承载内容及承载方式，对环境艺术设计等众多领域提供了介入可能并为各类应用领域带来新的可选方案。对于虚拟现实技术的研究，随着新的虚拟现实硬件设备及内容的不断升级更新国内外学者对其特征的界定也各不相同，但是总结来说其特点不外乎如下三点：

2.1 沉浸式

虚拟现实沉浸式体验是其至关重要的技术特征，通过技术手段将用户进行场景置换，并营造虚拟空间以增强用户对产品的代入感。沉浸式虚拟现实一般采用头盔、投影等手段，采用封闭空间的多角度场景显示器进行360度全景显示，依靠视觉、声音、甚至触觉，根据特定视角进行环境模拟，增强用户对环境的体验感。

2.2 实时性

5G网络的应用对虚拟现实实时刷新速率做出更大程度的改变，更大的带宽与网络延迟速率的改善使得虚拟现实应用更贴近人们的舒适感受，减少人们对于画面延迟的眩晕感。这其中实时性就包括对实时画面的刷新率、对交互设备的刷新率、对技术服务对象感官的刷新率。在环境设计领域最直接的应用即是在方案的修订与环境改变的应用上，极速的实时刷新率将会大程度提高环境设计工作流程和效率，极大地提高环境虚拟体验。

2.3 交互感

虚拟现实技术的“趣味”即体现在他的交互感上，依靠传感设备对身体所发出的指令进行数据传递，在接受设备及核心计算机环境控制中心的“大脑”终控的处理下，这些信号源转变为数据库对应的程序命令进行即时的效果反馈，随之对输出设备（目前成熟的设备多为视觉VR头盔及手持应用）进行环境场景的交互。

3 虚拟现实与环境艺术设计的关联性

环境艺术设计是集合生态学、园艺学、设计学、建筑学等领域的跨域整合创造的实用艺术，有着广泛的涉及范围，其以建筑室内与室外之分，包括室内与室外所有的空间元素与装饰陈列的有机结合。环境艺术设计是一项复杂而又庞大的系统性工程，他是建立在物理客观事实上的科学性设计过程，是对环境的科学化改造。而这一点恰恰与虚拟现实有着极强的关联性，虚拟现实技术同样是在环境上“做文章”的科学改造过程。

在内容上虚拟现实的环境改造建立在视觉的“转换”，即以视觉及相关感知为出发点，对周围环境进行数据改造，模拟或创造与虚拟现实接收对象所对应的三维空间元素。在内容角度环境艺术设计同样是对环境的改造过程，但是与虚拟现实的“环境”不同的是环境艺术设计是建立在现实空间中的物理改造，在合理规划的基础上迎合自然与人居环境相协调去改造自然及人造环境。

近年来，工业化对生态环境的影响不断加强，导致出现了一系列的环境问题。环境艺术的虚拟化已成为当代社会焦点现象。由于其灵活多样的形式，多功能复合化特征以及更容易满足上层阶级的精神需求，在信息社会的语境下愈发显示出独特的优势，在信息社会人类环境的发展中已成为一个重要的方向。[2]这也恰恰说明虚拟现实与环境艺术设计不可分割的关系，虚拟现实为环境艺术设计开拓了满足人居环境艺术与精神性需求的新途径。

4 虚拟现实对环境艺术设计的作用

总的来说，虚拟现实技术拥有高效率三维仿真、环境数字处理、大数据建立分析等得天独厚的优势与环境艺术设计相辅相成，二者是手段与目标的关系。虚拟现实技术的出现极大程度的减少了环境艺术设计工作中的工作损耗、提高工作效率和成单率，解决了繁琐的人工绘图精准度问题与计算机粗糙的效果图渲染力问题。并对方案模拟提供有效场景，对环境艺术设计教育方式及工作方法产生重大變革。

4.1 专业教育方式及工作方法的创新变革

环境艺术设计专业从设计角度来看知识体系庞杂，设计师依靠前期调研数据、环境分析、风格方案等要求进行设计工作，还需要添加个人主观灵感元素，并结合实际以达到各项事务协调统一，进而展现出全局化的效果。虚拟现实技术的应用极大的推进该专业的数字化升级，通过数字模型三维化，设计师可以以第一人称视角进入环境空间，做到设计师与设计对象的合二为一。通过第一人称视角，设计师可以充分的站在环境受用者角度去规划，且各类数据信息转化为可视性二维、三维模型，增加了教学和工作的直观感受。通过1：1的环境模拟空间，高仿真虚拟空间触发专业学习或者设计工作者最敏感的主观感知系统，使其主观意识思维呈现出认同感，进而对环境空间体系深度解析增加其知识储备。

此外，环境设计汇报阶段从传统的手绘图纸到使用电脑制作效果图演示过程中，虚拟现实技术的引进，可以通过硬件平台和软件平台构建一个仿真实的虚拟环境空间，加强对客户视觉、听觉、触觉等感官刺激，使其高度集中和在思维活跃条件下加强对展示内容的记忆。并且通过计算机算法可以现场对客户要求进行环境调整，以达到客户最真实的体验状态，提高工作效率减少时间成本、经济成本，避免因沟通及思维指向性不准确而带来的损失。

4.2 方案的预演对设计可行性的预先验证

建筑项目的安全性、绿色环保性、空间适应性等问题一直是环境艺术设计工作者在设计之初最先应该考虑的实际性问题，这也就体现出了环境设计实践中的技术要求的特殊性，往往需要融合多学科知识体系来完成设计方案，在系统设计的任何一个疏漏都将成为工程重大的事故隐患的因素。因此，在方案设计的过程中对方案未来可能发生的情况做出预先检验就显得至关重要。

虚拟现实系统可以分为前端输出模拟与后台数据处理两个主要部分，在计算机硬件、软件的支撑下，完成虚拟仿真系统模型的架设。[3]通过后台计算机系统的数据分析，对设计方案进行模拟，可以快速对近三十年空间因素进行科学预测，融合多平台数据模块通过前台模拟进行视觉呈现。设计师可以以此检查设计方案的可行性，并通过数据库系统的集成和应用相关技术，输入各种信息资源，地理位置资源，媒体为核心系统储备资源，以便随时调用。

4.3 展示方式的交互输出对实体项目建设的经济改观

虚拟现实技术凭借上文提到的实时性、交互感、沉浸式的特点与环境艺术设计的设计流程相结合，该技术优势得到了极大的体现。虚拟现实技术在多维计算机辅助的情况下可以实时的对环境调整要求做出改变，节约了因设计方案调整所带来的时间和人力成本，大大缩减了实体项目中工程的实际周期。沉浸式的展示效果做到甲乙双方的真实体验，极大程度改善传统环境艺术设计项目展示效果及质量，改善项目资源利用效率和成本输出，从而对整体实体项目的经济做出改观。

5 结束语

从国家“十三五规划纲要”中提出推进虚拟现实创新和产业化可以看出，国家对虚拟现实产业有着很大的信心和期望。而5G网络的推广，更大的带宽及更小的网络延迟速率使得一些阻碍虚拟现实技术发展的因素逐渐被攻克，逼真的虚拟场景与电子信息科技的整合将会给人们带来更优质的体验。新的技术在环境艺术设计领域的实际应用，将会对环境艺术设计相关范畴带来更多的改观，这不仅仅是弥补其全流程中的不足，更多的是对设计思维和工作效率的颠覆。

参考文献：

[1]姚洁.沉浸式传播中的身体感知[J].青年记者，2020（08）：43-44.

[2]王国彬.未来已来！——信息时代背景下的虚拟化人居环境设计探究[J].设计，2020，33（11）：112-114.

[3]王占君.虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用研究[J].赤峰学院学报（自然科学版），2015，31（24）：49-51.

[4]何博知.虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用研究[J].大众文艺，2012（07）：95-96.

[5]刘海龙，束开荣.具身性与传播研究的身体观念——知觉现象学与认知科学的视角[J].兰州大学学报（社会科学版），2019，47（02）：80-89.

[6]李四达.互动装置艺术的交互模式研究[J].艺术与设计（理论），

2011，2（08）：146-148.

[7]陈浩磊，邹湘军，陈燕，等.虚拟现实技术的最新发展与展望[J].中国科技论文在线，2011，6（01）：1-5+14.